Урок 2 Уровни организации живой материи К 1960-м гг. в биологии сложилось представление об уровнях организации живого как конкретном выражении усложняющейся упорядоченности органического мира. Жизнь на Земле представлена организмами своеобразного строения, принадлежащими к определенным систематическим группам (вид), а также сообществам разной сложности (биогеоценоз, биосфера). В свою очередь, организмы характеризуются органной, тканевой, клеточной и молекулярной организацией. Каждый организм, с одной стороны, состоит из специализированных подчиненных ему систем организации (органов, тканей и т. д.), с другой — сам является относительно изолированной единицей в составе надорганизменных биологических систем (видов, биогеоценозов и биосферы в целом). Уровни организации живой материи представлены на рис. 1. Рис.1. Уровни организации живого На всех из них проявляются такие свойства жизни, как дискретность и целостность. Организм состоит из различных компонентов — органов, но одновременно благодаря их взаимодействию он целостен. Вид также представляет собой целостную систему, хотя его образуют отдельные единицы — особи, однако их взаимодействие и поддерживает целостность вида. Существование жизни на всех уровнях обеспечивается структурой низшего ранга. Например, характер клеточного уровня организации определяется субклеточным и молекулярным уровнями; организменный — органным; тканевым, клеточным; видовой — организменным и т. д. Следует особо отметить большое сходство единиц организации на низших уровнях и все возрастающее различие на высших уровнях. Характеристика уровней организации живого Уровень Молекулярный Субклеточный Клеточный Органо-тканевый Организменный Краткая характеристика Обнаруживается однообразие единиц организации. Наследственная информация у всех организмов заложена в молекулах ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты), состоящей всего из 4 видов нуклеотидов. Основные органические компоненты живого, белки, состоят из 20 аминокислот. Энергетические процессы, протекающие в организмах, связаны с универсальным «энергоносителем» — АТФ (аденозинтрифосфатом). Сравнительно невелико (несколько десятков) основных клеточных компонентов в про- и эукариотных клетках. Все множество живых существ подразделяется на две группы — прокариотные и эукариотные организмы. В основу такого деления положен критерий принципиальной схемы строения клеток двух типов. Конечно, нельзя отрицать разнообразие клеток у разных организмов. Однако эти различия не выходят за пределы названных двух типов клеточной организации. Совокупность клеток, идентичных по строению и функциям, составляет ткань. Большое сходство между всеми организмами сохраняется и на этом уровне: у многоклеточных животных выделяют всего четыре основные ткани (эпителиальные, соединительные, нервная, мышечная), у растений - их шесть (покровные, основные, механические, проводящие, выделительные, образовательные). Характеризуется большим разнообразием форм. Видовой Сегодня наукой описано более 2 млн. видов живых организмов. Каждый уровень организации характеризуется определенным строением (химическим, клеточным или организменным) и соответствующими свойствами. Каждый следующий уровень обязательно содержит в себе все предыдущие. Давайте разберем каждый уровень подробно 1. Молекулярный уровень организации живой природы Химический состав клеток: органические и неорганические вещества, Обмен веществ (метаболизм): процессы диссимиляции и ассимиляции, поглощение и выделение энергии. Молекулярный уровень затрагивает все биохимические процессы, которые происходят внутри любого живого организма — от одно- до многоклеточных. Этот уровень сложно назвать «живым». Это скорее «биохимический» уровень — поэтому он является основой для всех остальных уровней организации живой природы. Поэтому именно он лег в основу классификации Живой природы на царства — какое питательное вещество является основным у организма: у животных — белок, у грибов — хитин, у растений это крахмал. Науки, которые изучают живые организмы именно на этом уровне: 2. Клеточный уровень организации живой природы Включает в себя предыдущий — молекулярный уровень организации. На этом уровне уже появляется термин «клетка» как «мельчайшая неделимая биологическая система» Обмен веществ и энергии данной клетки (разный в зависимости от того, к какому царству принадлежит организм); Органоиды клетки; Жизненные циклы — зарождение, рост, развитие и деление клеток Науки, изучающие клеточный уровень организации: Генетика и эмбриология изучают этот уровень, но это не основной объект изучения. 3. Тканевый уровень организации Включает в себя 2 предыдущих уровня — молекулярный и клеточный. Этот уровень можно назвать «многоклеточным» — ведь ткань представляет собой совокупность клеток со сходным строением и выполняющих одинаковые функции. Наука — Гистология 4. Органный (ударение на первый слог) уровень организации жизни У одноклеточных органы — это органеллы — есть общие органеллы — характерные для всех эукариотических или прокариотических клеток, есть отличающиеся. У многоклеточных организмов клетки общего строения и функций объединены в ткани, а те, соответственно, в органы, которые, в свою очередь, объединены в системы и должны слаженно взаимодействовать между собой. Тканевый и органный уровни организации — изучают науки: 5. Организменный уровень Включает в себя все предыдущие уровни: молекулярный, клеточный, тканевый уровни и органный. На этом уровне идет деление Живой природы на царства — животных, растений и грибов. Характеристики этого уровня: Обмен веществ (как на уровне организма, так и на клеточном уровне тоже ) Строение (морфология) организма Питание (обмен веществ и энергии) Гомеостаз Размножение Взаимодействие между организмами (конкуренция, симбиоз и т.д.) Взаимодействие с окружающей средой Науки: 6. Популяционно-видовой уровень организации жизни Включает молекулярный, клеточный, тканевый уровни, органный и организменный. Если несколько организмов схожи морфологически (проще говоря, одинаково устроены), и имеют одинаковый генотип, то они образуют один вид или популяцию. Основные процессы на этом уровне: Взаимодействие организмов между собой (конкуренция или размножение) микроэволюция (изменение организма под действием внешних условий) Науки, изучающие этот уровень: 7. Биогеоценотический уровень организации жизни На этом уровне уже учитывается почти все: Пищевое взаимодействие организмов между собой - пищевые цепи и сети Меж- и внутривидовое взаимодействие организмов — конкуренция и размножение Влияние окружающей среды на организмы и, соответственно, влияние организмов на среду их обитания Наука, изучающая этот уровень — Экология 8. Биосферный уровень организации живой природы Он включает в себя: Взаимодействие как живых, так и неживых компонентов природы Биогеоценозы Влияние человека — «антропогенные факторы» Круговорот веществ в природе. Наука, изучающая этот уровень — Экология Домашнее задание Тест "Уровни живой природы" 1. Популяции разных видов и окружающая их неживая природа: биогеоценотический уровень биосферный экологический организменный 2. Обмен участками между гомологическими хромосомами происходит на уровне: организменном молекулярном клеточном тканевом 3. Уровень организации, на котором исследуют функции крови человека: клеточный молекулярный тканевый организменный 4. Смешанный лес - уровень организации: биогеоценотический биосферный экологический популяционно-видовой 5. Уровень организации, на котором осуществляют операции на сердце: организменый клеточный молекулярный органный 6. Формирование новых видов происходит на уровне: популяционно-видовом организменном биосферном экологическом 7. Уровень организации. на котором происходит репликация ДНК: клеточный молекулярный организменный атомарный 8. Круговорот углерода - это уровень организации: биогеоценотический организменный биосферный атомарный 9. Генные мутации возникают на уровне: молекулярном клеточном тканевом организменном 10. На каком уровне организации живого происходит проникновение вируса в организм: вирусы не относят к живым системам на молекулярном на организменном на клеточном