מהי מערכת ביולוגית? מערכות ביולוגיות

מערכת היא קבוצה של אלמנטים פונקציונליים המחוברים זה לזה באופן טבעי ויוצרים שלם אחד. מערכת ביולוגית היא מערכת של סדר של אלמנטים המקיימים אינטראקציה ותלויים הדדיים היוצרים מכלול אחד המבצע פונקציה ספציפית ומקיים אינטראקציה עם הסביבה ומערכות אחרות. אפילו הגל דחק להתייחס לטבע כמערכת של צעדים, שכל אחד מהם נובע מהאחר. מערכות ביולוגיותהוא תא, רקמה, איבר, מנגנון, מערכת איברים, אורגניזם, אוכלוסיה, מערכת אקולוגית. תכונות של מערכות ביולוגיות: 1. מערכת ביולוגית מבצעת תפקיד מסוים (ביוכימי, פיזיולוגי). 2. למערכת ביולוגית יש תכונות של שלמות (אי-הפחתות של תכונות המערכת לסכום תכונות היסודות שלה). 3. המערכת הביולוגית מורכבת מתתי מערכות. 4. זה משתנה ללא הרף בתגובה לאותות משוב (מסוגל להסתגל). 5. יציב יחסית. 6. מסוגל להתפתח - להתפתח. 7. בעל יכולת רבייה עצמית. 1.2. מושג רמות הארגון של חומר חי רמת הארגון של חומר חי היא מערכות ביולוגיות הומוגניות יחסית, המאופיינות בסוג מסוים של אינטראקציה של אלמנטים, סולמות מרחביים וזמניים של תהליכים. זהו המקום הפונקציונלי של מערכת ביולוגית מערכת משותפתחומר חי. המושג של רמות הארגון של החומר החי הוא מושג ההתמיינות של החומר החי של הפלנטה לקבוצות מבניות נפרדות, כפופות, שהתעצבו באמצע המאה ה-20. בטבע החי, מערכות ביולוגיות מצייתות לעקרון ההיררכיה: רמות הארגון יוצרות פירמידה מורכבת של כפיפות – כל רמה מבנית גוררת אחריה רמה אחרת, אך בדרגה גבוהה יותר. כל רמה מאופיינת באינטראקציות ספציפיות של רכיבים ותכונות של מערכות יחסים עם מערכות ממוקמות יותר ונמוכות יותר. 1.3. רמות ארגון של חומר חי קיימות רמות כאלה של ארגון חומר חי - רמות הארגון הביולוגי: מולקולרי, תאי, רקמה, איבר, אורגניזם, ספציפי לאוכלוסייה, מערכת אקולוגית. רמת הארגון המולקולרית היא רמת התפקוד של מקרומולקולות ביולוגיות – ביופולימרים: חומצות גרעין, חלבונים, פוליסכרידים, שומנים, סטרואידים. מרמה זו מתחילים תהליכי החיים החשובים ביותר: חילוף חומרים, המרת אנרגיה, העברת מידע תורשתי. רמה זו נלמדת: ביוכימיה, גנטיקה מולקולרית, ביולוגיה מולקולרית, גנטיקה, ביופיסיקה. רמת סלולרהיא רמת התאים (תאים של חיידקים, ציאנובקטריה, בעלי חיים חד-תאיים ואצות, פטריות חד תאיות, תאים אורגניזמים רב תאיים). התא הוא יחידה מבניתמגורים, יחידה תפקודית, יחידת התפתחות. רמה זו נלמדת על ידי ציטולוגיה, ציטוכימיה, ציטוגנטיקה, מיקרוביולוגיה. רמת הארגון של הרקמות היא הרמה שבה לומדים את המבנה והתפקוד של הרקמות. רמה זו נלמדת על ידי היסטולוגיה והיסטוכימיה. רמת האיברים של הארגון היא רמת האיברים של אורגניזמים רב-תאיים. אנטומיה, פיזיולוגיה, אמבריולוגיה לומדים רמה זו. רמת הארגון האורגניזמית היא רמת האורגניזמים החד-תאיים, הקולוניאליים והרב-תאיים. ספֵּצִיפִיוּת רמת האורגניזםבעובדה שברמה זו יש פענוח ומימוש של מידע גנטי, היווצרות תכונות הטבועות בפרטים ממין נתון. רמה זו נלמדת על ידי מורפולוגיה (אנטומיה ואמבריולוגיה), פיזיולוגיה, גנטיקה, פליאונטולוגיה. רמת האוכלוסייה-מין היא רמת המצרפים של פרטים - אוכלוסיות ומינים. רמה זו נלמדת על ידי שיטתיות, טקסונומיה, אקולוגיה, ביוגיאוגרפיה וגנטיקה של אוכלוסיות. ברמה זו, גנטי ו תכונות אקולוגיותאוכלוסיות, גורמים אבולוציוניים יסודיים והשפעתם על מאגר הגנים (מיקרואבולוציה), בעיית שימור המינים. רמת הארגון האקולוגית היא רמת המיקרו-אקו-מערכות, ה-meso-systemen, ה-maro-eco-systemen. ברמה זו נלמדים סוגי תזונה, סוגי קשרים בין אורגניזמים ואוכלוסיות במערכת אקולוגית, גודל אוכלוסיה, דינמיקה של אוכלוסיה, צפיפות אוכלוסין, פרודוקטיביות של מערכת אקולוגית, רצף. רמה זו לומדת אקולוגיה. יש גם רמה ביוספרית של ארגון של חומר חי. הביוספרה היא מערכת אקולוגית ענקית התופסת חלק מהמעטפת הגיאוגרפית של כדור הארץ. זוהי מגה אקולוגית. הביוספרה היא רכיבה על אופניים ו יסודות כימיים, כמו גם המרה של אנרגיה סולארית. 1.1.

מערכת ביולוגית(בפסיכופיזיולוגיה) - קבוצה של אלמנטים או תהליכים הקשורים מבחינה תפקודית המשולבים למכלול כדי להשיג תוצאה משמעותית מבחינה ביולוגית. התוכן השלם ביותר של B. s. מתגלה בעקרונות של מערכת תפקודית (P.K. Anokhin). הנכס העיקרי של ב' עם. - השגת תוצאה אדפטיבית שימושית. ב.ס. מתייחס למערכות דינמיות. עצם ביולוגי אחד ויחיד יכול לפעול הן כמערכת אינטגרלית והן ככפוף. ב.ס. בעל מספר מאפיינים: 1) התוצאה כגורם יוצר מערכת; 2) נוכחות של קשרים ומערכות יחסים (תשומת לב רבה מוקדשת לחיבורי עמוד שדרה); 3) קיום מבנה וארגון; 4) היררכיית קישורים; 5) ויסות עצמי; 6) יציבות; 7) הופעה (למערכת יש תכונה או תכונות שאין למרכיביה); 8) ויסות רב פרמטרי וכו'.

תכונה חיונית של ב' עם. היא ההיררכיה של המבנה, הקשרים, הארגון, הניהול שלו וכו'. היא מערכת דינמית מורכבת. אובייקט ביולוגי יכול לפעול בו-זמנית כמערכת אינטגרלית, וכתת-מערכת של יותר רמה גבוהה. לדוגמה, מערכת הנשימה כמערכת הומיאוסטטית המווסתת את עצמה לוויסות חילופי הגזים בגוף היא במקביל תת-מערכת במערכת של האורגניזם כולו, האחרונה היא תת-מערכת של הביו-סיסטם של האוכלוסייה וכו'. מערכת בדרגה גבוהה יותר מכפיפה מערכות בדרגה נמוכה יותר לחוקיה. היררכיה של המבנה, קשרים, ארגון הניהול של B. s. - תוצאה של התפתחות אבולוציונית ארוכה של אורגניזמים. על פי תורת המערכות הפונקציונליות (P.K. Anokhin), האינטראקציה בין B. s. בדרגה שונה מתבצעת דרך התוצאה (עקרון ההיררכיה של התוצאות). תוצאת הפעילות של הב' ההיררכי התחתון. נכלל כמרכיב בתוצאת פעילותו של ב' היררכי גבוה יותר.

בניגוד למדעים הקלאסיים, שהסתמכו בבנייתם ​​בעיקר על מושגי מצע (משקל, מסה וכו'), בגישת המערכת, מושגים מושגיים מבוססים על מושגים שונים מבחינה איכותית - "קורלציה", "ארגון", "ניהול" וכו' חיבורים בב' עם. מוביל למושג "מבנה" ו"ארגון" המבטיחים את הסדר של ב.ש. גישת המערכת מפנה את תשומת הלב קודם כל להזדהות בכל הארגון ב' של עמוד. דרך לימוד הקשרים, מערכות היחסים והניהול שלו. התפתחות המושג "ארגון" מחייבת להציג מושגים כמו "ניהול", "הגדרת יעדים", "תוצאה" וכו'. המושג "ארגון" נחשף במלואו בעקרונות של מערכת פונקציונלית ( ראה מערכת פונקציונלית).

מערכות ביולוגיות, תכונות היסוד שלהן. רמות מותנות אבולוציוניות של ארגון החיים. יחידות יסודיות, תופעות אלמנטריות ברמות שונות של ארגון החיים.

מערכות ביולוגיות- אובייקטים ביולוגיים במורכבות משתנה (תאים, רקמות, איברים, מערכות איברים ואורגניזמים, ביוקנוזות ומערכות אקולוגיות, עד לביוספרה כולה), בעלי מספר רמות של ארגון מבני ותפקודי, המייצגים קבוצה של אלמנטים מחוברים ומקיימים אינטראקציה.

מאפיינים בסיסיים של מערכות חיים:

· משחק עצמי

ספציפיות של הארגון (מבני תאים, רקמות, איברים, מערכות איברים)

הסדר של המבנה

מטבוליזם (מונע עלייה באנטרופיה)

· גדילה והתפתחות

יושרה ודיסקרטיות

עצבנות ועצבנות

· תנועה

ירושה ושונות

· ויסות עצמי

תורת התא של T. Schwann ומ. Schleiden, הוראותיה העיקריות. מצב נוכחי תורת התא.

1. תא - צורת הקיום היחידה של החיים, היא היחידה המבנית והתפקודית היסודית של החיים.

2. תאים חדשים נוצרים רק על ידי חלוקה של התא המקורי

3. תא הוא יחידה מבנית ותפקודית של אורגניזם חי רב תאי

4. תאים של צמחים ובעלי חיים הם הומולוגיים במבנה ובמקור שלהם.

המצב הנוכחי של תורת התא:

1. התא הוא היחידה היסודית של כל המערכות הביולוגיות הקיימות.

2. תאים נוצרים מתאי על ידי מיטוזה, כלומר. מיטוזה היא דרך אוניברסליתהיווצרות תאים בכל האורגניזמים על פני כדור הארץ.

3. כל התאים בכל האורגניזמים המופיעים באופן טבעי הם תצורות הומולוגיות, שכן הם מאופיינים בתכנית מבנית אחת ובדרך היווצרותם.

4. הוכחה חשובה להומולוגיה של תאים היא הדמיון הבסיסי בתהליכים המטבוליים, האנרגטיים, כמו גם באינטראקציה של מידע, בפרט, בקוד הגנטי. קוד גנטיאוניברסלי.

5. התא מהווה שלב חשוב בהתפתחות מערכות ביולוגיות ממרכיבים לא ביולוגיים, מאי חיים לחיים.

6. לתאים יש רכוש חשוב- היכולת לרב-תאית, המשמשת כבסיס להופעתה של רמת הארגון האורגניזמית.

7. בתהליך הפילו-ואונטוגנזה, התאים הם הומולוגיים, אך בהדרגה מפסיקים להיות דומים, וכתוצאה מכך התמיינות והתמקצעות של תאים.

8. בידול והתמקצעות מבני תאיםזהו אחד המנגנונים העיקריים של התפתחות אינדיבידואלית של מערכות ביולוגיות, כולל הגוף.

9. למרות ההתמיינות וההתמחות של תאים, אורגניזם רב-תאי הוא מערכת משולבת מאורגנת בצורה מורכבת המורכבת מתפקוד ותאים המקיימים אינטראקציה.

10. הגוף אינו סכום פשוט של תאים, אלא אחדותם בכללותה. תכונות האורגניזם אינן מוסברות על ידי תכונות התאים המרכיבים אותו.

11. הגרעין והציטופלזמה לוקחים חלק בפעילות החיונית של תאים. אבל בחיי התאים, תפקיד חשוב מאוד שייך לתא של תכולתו.

12. תאים באיכות שונה בגוף יוצרים יחידות מבניות ותפקודיות של איברים ורקמות המבצעות תפקודי איברים ורקמות.

13. במנגנון הגנטי של התא יש יחידות תורשה (גנים).

חקר הארגון האולטרה-סטרוקטורלי הכללי של תאים ותהליכים, כמו גם דפוסי היווצרות תאים, אינטראקציה בין תאים והומאוסטזיס תאי, חיזק משמעותית את חשיבותה של תורת התאים.

דופן תא, המבנים שלה. ארגון ותפקודים מולקולריים קרום ביולוגי. סוגי הובלה של חומרים.

תאים של אורגניזמים רב-תאיים, בעלי חיים וצמחים, מופרדים מסביבתם באמצעות קרום.

צדפים בתאי צמחיםעשוי מסיבים או פקטין.

קרום התא, או פלזמהלמה, תאים של בעלי חייםנוצר על ידי קרום המכוסה מבחוץ בשכבת גליקוקליקס בעובי 10-20 ננומטר.

המרכיבים העיקריים של הגליקוקאליקס הם קומפלקסים של פוליסכרידים עם חלבונים (גליקופרוטאינים) ושומנים (גליקוליפידים). מבפנים, צמודה לממברנה שכבה קליפת המוח של הציטופלזמה (0.1-0.5 מיקרומטר), שבה לא נמצאים ריבוזומים ושלפוחיות, אלא ב כמות משמעותיתהם מיקרוטובולים ומיקרופילמנטים, המכילים חלבונים מתכווצים.

הפלזמה מבצעת פונקציה תוחמת, מחסום, הובלה וקולטן, מווסתת תרכובת כימית סביבה פנימיתתאים, הוא מכיל מולקולות קולטן המזהות באופן סלקטיבי חומרים פעילים ביולוגית (הורמונים).

קרום ביולוגי- מבני גבול דקים בגדלים מולקולריים הממוקמים על פני השטח של תאים וחלקיקים תת-תאיים, כמו גם צינוריות ושלפוחיות . תכונות ממברנה: הוא צפוף, דק, פלסטיק, חדור ערוצים וקוטבי (בחוץ +, בפנים -)

הממברנה מורכבת משכבה דו-מולקולרית של שומנים. החלקים ההידרופוביים של המולקולות שלהם מופנים אחד כלפי השני, בעוד החלקים ההידרופיליים ממוקמים על פני השכבה.

בשכבה זו מוטמעות מגוון מולקולות חלבון או מונחות על פני השטח שלה. הם מבצעים מספר פונקציות :

תוחם

ויסות ואספקת חדירות סלקטיבית של חומרים (הובלה של יונים, סוכרים, חומצות אמינו ומוצרים מטבוליים אחרים)

· יצירת ממשקים בין השלב המימי והלא מימי עם הנחת קומפלקסים של אנזימים על משטחים אלו.

עקב נוכחות שומנים ( שומן פנימה) ממברנות יוצרות שלב תוך תאי הידרופובי כתא לתגובות כימיות בסביבה לא מימית. הרכב מולקולרי של ממברנות - מערך התרכובות והיונים הממוקם על המשטחים שונה ממבנה למבנה. זה משיג התמחות תפקודית של ממברנות התא. הכללת מולקולות קולטן בממברנת התא הופכת אותו לרגיש לתרכובות פעילות ביולוגית, כמו הורמונים, מה שתורם לביטוי של הבדל בפוטנציאל הביו-אלקטרי.

סוגי הובלה של חומרים:

הובלה פסיבית- העברת חומרים מהשטח ריכוז גבוהלאזור בריכוז נמוך

דיפוזיה ישירה (הובלה של H2O, גזים, מולקולות לא קוטביות דרך שכבת הליפידים)

הקלה על דיפוזיה דרך תעלות ממברנות הובלה דרך חלבונים יוצרי תעלה

מעבר פעיל- עם הוצאת אנרגיה כנגד הגרדיאנט האלקטרוכימי. זה קורה בעזרת חלבוני נשא, ומקור האנרגיה של מולקולת ה-ATP

סוגי הובלה פעילה:

אנדוציטוזיס (ספיגת מקרומולקולות על ידי התא), פינוציטוזה ופגוציטוזיס - רק בעלי חיים

אקסוציטוזיס (מקרומולקולות שונות מוסרות מהתא)

משאבת נתרן-אשלגן.

מבנה ה-DNA. דגם של ג'יי ווטסון ופ' קריק. מאפיינים ותפקודים של חומר תורשתי.

מימוש מידע גנטי. שלבים עיקריים: תהליכי תמלול ופוסט-תמלול, תהליכי תרגום ופוסט-תרגום.

תַעֲתוּק- סינתזת RNA על תבנית DNA.

היחידה הפונקציונלית היא קטע של DNA, המורכב מ-3 חלקים:

1) פרומוטור (P) - קטע של DNA מול הגן המבני, איתו נקשר F-RNA פולימראז

2) מבני

3) Terminator (T) - אתר סיום תמלול

שלבי תמלול

1) אתחול - קישור של RNA פולימראז לפרומוטור, התנתקות של סליל ה-DNA השני

מעבד – יצירת RNA RNA פולימראז בוגר כריתת אינטרונים

מִשׁדָר- סינתזת חלבון על מטריצת mRNA על ריבוזומים.

1. הפעלת חומצות אמינו - התקשרות של חומצות אמינו ל-tRNA של עצמם.

ו - aminoacyl - tRNA synthetase

בעצם שידור

1) Initiation - היווצרות קומפלקס ייזום בין תת-היחידה הקטנה של הריבוזום, קודון הייזום AUG ו-tRNA methionine.

תת-יחידה גדולה של הריבוזום מצטרפת למתחם החניכה, ויוצרת 2 מרכזים פעילים

מרכז P - יצירת קשרים פפטידים בין חומצות אמינו

A-center - קישור של tRNA לקודונים mRNA

2) התארכות - סינתזה של מולקולת חלבון

3. סיום - סוף השידור

כתוצאה מהתרגום נוצר המבנה הראשון של החלבון. יתר על כן, קיפול מתרחש בתעלות ה-ER (היווצרות של 2,3,4 מבני חלבון)

תורת האופרון: ב-DNA, בנוסף לגנים מבניים, ישנם גנים השולטים בעבודתם של גנים מבניים – גנים מווסתים.

אופרון או יחידה של ויסות גנטי - גן מבני אחד או יותר האחראי על תגובה ביוכימית אחת, הממוקם על הכרומוזום ליד קבוצה של גנים מווסתים

הרכב האופרון:

1. מקדם (P)

2. מפעיל (O) - מווסת את אזור האופרון אליו מחובר החלבון המדכא

3. 3 גנים מבניים המקודדים ל-3 F האחראי על ספיגת הלקטוז בתא

4. שליחות קטלנית (T)

5. גן מווסת (P) - מקודד לחלבון מדכא, מבצע את עבודת האופרון; מונע מעבר של RNA פולימראז לגנים מבניים.

ויסות ביוסינתזה של חלבון בפרוקריוטים מתרחש באופרונים ברמת התעתוק.

תכונות הרגולציה באוקריוטים:

1. אין אופרונים

2. פעילות גנים מבנית מווסתת על ידי מספר רב של גנים מווסתים

3. גנים משפרים (הגברת שעתוק) וגנים משתיקים (מעכבים שעתוק) ממלאים תפקיד חשוב בוויסות עבודת הגנים.

4. ויסות עבודת הגנים מתרחש בכל רמות מימוש המידע: שעתוק, תרגום ותהליכים לאחר תרגום

5. אני לוקח חלק בוויסות ההורמונים

6. נוכחות של שחבור חלופי (גנים של אימונוגלובולינים אנושיים)

פרופאזה 2n4c

עיבוי כרומוזומים

היעלמות הגרעין

מטאפאזה 4n4c

הכרומטידות האחיות מופרדות ברווח ומחוברות בצנטרומר.

טלופאז

מוקדם - 4n4c

אֶשׁכּוֹל מעטפת גרעין

המראה של הגרעין

תחילת ציטוטומיה

מאוחר - 2n2c

דה-ספיראליזציה של כרומוזומים

השלמת ציטוטומיה

צורות לא טיפוסיות של מיטוזה

צורות לא טיפוסיות של מיטוזה כוללות אמיטוזיס, אנדומיטוזיס ופוליתניה.

1. אמיטוזיס הוא חלוקה ישירהגרעינים. שיטת חלוקה זו אינה יכולה להיחשב כדרך מלאה של רבייה של תאים אוקריוטיים.

2. אנדומיטוזיס. בסוג זה של חלוקה, לאחר שכפול ה-DNA, הכרומוזומים אינם נפרדים לשתי כרומטידות בת. זה מוביל לעלייה במספר הכרומוזומים בתא, לפעמים בעשרות מונים בהשוואה לקבוצה הדיפלואידית. כך נוצרים תאים פוליפלואידים. עם זאת, מנקודת מבט גנטית, אנדומיטוזיס היא מוטציה סומטית גנומית.

3. פוליתניה. ישנה עליה מרובה בתכולת ה-DNA (כרומוזומים) בכרומוזומים ללא עליה בתכולת הכרומוזומים עצמם. במקביל, מספר הכרומוזומים יכול להגיע ל-1000 או יותר, בעוד שהכרומוזומים רוכשים גודל ענק. במהלך פוליתניה, כל שלבי המחזור המיטוטי נושרים, למעט רבייה של גדילי DNA ראשוניים. סוג זה של חלוקה נצפה בכמה רקמות מיוחדות מאוד (תאי כבד, תאים בלוטות הרוקחרקים מטושטשים). כרומוזומי תסיסנית פוליטן משמשים לבניית מפות ציטולוגיות של גנים בכרומוזומים.

משמעות מיטוזה:מבטיח חלוקה שווה של כרומוזומים בין תאי הבת.

פרופאזה 2n4c

עיבוי כרומוזומים

היעלמות הגרעין

פירוק הממברנה הגרעינית

סטייה של צנטריולים לקטבים מנוגדים של התא

היווצרות הציר המיטוטי

הופעתם של קינטוכורים באזור הצנטרומרים, המתפקדים כמיקרוטובולים של קינטוכורים. האינטראקציה של קינטוכור ומיקרוטובולים בקוטב מובילה לתנועה של כרומוזומים.

מטאפאזה 4n4c

הרמה המקסימלית של עיבוי כרומוזומים.

היווצרות לוח מטאפאזה או "כוכב אם" בקו המשווה.

7. אנפאזה 4n4c (השלב ​​המהיר והסוער ביותר)

סטייה של כרומטידות בת לקטבים מנוגדים של התא בקצב של 0.5-1 מיקרומטר/דקה.

טלופאז

מוקדם - 4n4c

הצטברות של קבוצות זהות של כרומוזומים בקטבים של התא

הצטברות המעטפת הגרעינית

המראה של הגרעין

תחילת ציטוטומיה

מאוחר - 2n2c

דה-ספיראליזציה של כרומוזומים

השלמת ציטוטומיה

התפלגות אברונים בין תאי בת

כתוצאה מכך נוצרו שני תאי בת, קטנים מהאם, הנפגשים בתקופת G 1 -.

אמיטוזיס

אנדומיטוזיס

פרנקרוזיס

נֶמֶק

אפופטוזיס

פרופאזה 2n4c

עיבוי כרומוזומים

היעלמות הגרעין

פירוק הממברנה הגרעינית

סטייה של צנטריולים לקטבים מנוגדים של התא

היווצרות הציר המיטוטי

הופעתם של קינטוכורים באזור הצנטרומרים, המתפקדים כמיקרוטובולים של קינטוכורים. האינטראקציה של קינטוכור ומיקרוטובולים בקוטב מובילה לתנועה של כרומוזומים.

2. מטאפאזה 4n4c

הרמה המקסימלית של עיבוי כרומוזומים.

היווצרות לוח מטאפאזה או "כוכב אם" בקו המשווה.

הכרומטידות האחיות מופרדות ברווח ומחוברות בצנטרומר.

3. אנפאזה 4n4c (השלב ​​המהיר והסוער ביותר)

סטייה של כרומטידות בת לקטבים מנוגדים של התא בקצב של 0.5-1 מיקרומטר/דקה.

טלופאז

מוקדם– 4n4c

הצטברות של קבוצות זהות של כרומוזומים בקטבים של התא

הצטברות המעטפת הגרעינית

המראה של הגרעין

תחילת ציטוטומיה

מאוחר - 2n2c

דה-ספיראליזציה של כרומוזומים

השלמת ציטוטומיה

התפלגות אברונים בין תאי בת

כתוצאה מכך נוצרו שני תאי בת, קטנים מהאם, הנפגשים בתקופת G 1 -.

אמיטוזיס- חלוקה ישירה של תאים סומטיים. זה מתבצע בדרכים שונות: על ידי שרוך, פלישה או פיצול של הגרעין, מה שמוביל להיווצרות של תאים עם מידע תורשתי לא שווה (אנופלואידיה). במקרים בהם אין ציטוטומיה נוצרים תאים ענקיים. אמיטוזיס אופיינית להזדקנות, תאים גוססים, עבור גידולים ממאיריםורקמות מוקרנות.

אנדומיטוזיס- גרסה של מיטוזה שבה מספר הכרומוזומים מוכפל מבלי לשבור את המעטפת הגרעינית. עם אנדומיטוזות חוזרות, מספר הכרומוזומים עולה, עם עלייה מרובה ב-DNA, נצפית פוליפלואידיות. פוליפלואידיה יכולה להיות תוצאה של מיטוזות לא שלמות, היעדר ציטוטומיה, חסימה של מיטוזה ממש בתחילתה, או המעבר של תקופת ה-G2 שלה ל-prophase. פוליפלואידיה מלווה בעלייה בנפח הגרעין. המשמעות העיקרית של התפתחות הפוליפלואידה היא הגברת הפעילות התפקודית של תאים.

פרנקרוזיסהוא הסט של הפיך שינויים לא ספציפייםציטופלזמות המתעוררות בהשפעת גורמים מזיקים.

נֶמֶק- מתרחשת בהשפעה של בולט ו פעולה ממושכתזמן של גורמים מזיקים.

אפופטוזיס- (מוות תאי) מוות סלקטיבי מתוכנת של תאים - מנגנון מורפוגנזה טבעי, שנקבע אבולוציונית ומבוקר גנטית.

רבייה א-מינית

1. מונוציטוגני (לחד-תא):

חצויה (פליגלטים, חיידקים);

סכיזוגוניה - חלוקה מרובה (אצות, פטריות);

ניצנים, או אנדודיוגוניה (טוקסופלזמה, פטריות, וולבוקס);

ספורוגוניה (חיידקים, ספורוזואה).

פוליציטוגני

· רבייה וגטטיבית - חלקי גוף (צמחים);

· מסודר (כוכבי ים, annelids);

פרגמנטציה (תולעים שטוחות);

ניצנים (הידרה);

· פוליאמבריוניה (לידת תאומים).

רבייה מינית - היתוך של שני תאים בעלי תורשה שונה (עם ובלי הפריה).

1. עם הפריה:

א) הולוגמיה (ללא היווצרות של איברי מין מיוחדים תאים - גמטות)

הזדווגות (sporozoans, flagella);

צימוד - היתוך זמני (ציליאטים);

סומטוגמיה (פטריות).

ב) גיימטוגמיה - עם היווצרות גמטות.

איזוגמיה - גודל הביצית עם זנב \u003d גודל הזרע (עבור צמחים נמוכים יותר);

הטרוגמיה - הביצית עם זנב גדולה יותר מהזרע;

אוגמי - גודל הביצה מעל גודלזרע (עבור בעלי חיים גבוהים יותר).

2. ללא הפריה - פרתנוגנזה(גינוגנזה - נקבות; אנדרוגנזה - זכרים). רְבִיַת בְּתוּלִים:

דיפלואיד (כנימות, דפניות);

הפלואיד (דבורים - זכרים);

מחזורית - פרתנוגנזה מתחלפת עם הפריה (מלאכותית - פתאום ללא הפריה; טבעית).

הרמפרודיטיזם- תאי נבט זכריים ונקביים, גמטות משני המינים מיוצרים על ידי פרט אחד.

שקר (חיצוני) - דימורפיזם מיני - פרטים זכרים ונקבות שונים במבנה ובגודל.

המשמעות של רבייה מינית:

יצירת שילובים חדשים;

· מוביל לשונות תת חקירה של צאצאים - גורם אבולוציוני חשוב (רבייה עם שינויים).

מורפולוגיה של תאי מין.

ביצה- נקבה תא מין, אשר מאופיין על ידי oogamy.

קרומי ביציות:

ראשוני - נגזרים ממברנה ציטופלזמית. בפרט, אצל יונקים, קרום זה נקרא zona pellucida.

משני (כוריון) - תוצר של בידוד של תאים זקיקים.

שלישוני - מופרש על ידי בלוטות האובידוקט. מפותח במיוחד בציפורים.

זֶרַע – תא מין זכרי, גמטה זכרית, המשמש להפריה של הגמטה הנשית, ביצה.

לזרע הזכרי יש מבנה אופייני והוא מורכב מראש, חלק אמצעי וזנב.

לזרע האנושי יש ראש אליפסואידי. מבני התאים הבאים ממוקמים בראש הזרע:

1) גרעין הנושא קבוצה אחת של כרומוזומים. גרעין כזה נקרא הפלואיד;

2) אקרוזום - ליזוזום שונה - שלפוחית ​​ממברנה הנושאת אנזימים ליטיים - חומרים הממיסים את קליפת הביצית;

3) צנטרוזום - מרכז ארגון המיקרוטובולים, מבטיח את תנועת זנב הזרע.

מאחורי הראש נמצא מה שמכונה "החלק האמצעי" של הזרע. החלק האמצעי מופרד מהראש על ידי היצרות קלה - "הצוואר". מאחורי החלק האמצעי נמצא הזנב. שלד הציטו של הדגל, המורכב ממיקרוטובולים, עובר דרך כל החלק האמצעי של הזרע. המיטוכונדריון ממוקם בחלק האמצעי סביב שלד הציטו של הדגל. מיטוכונדריון מבצע את הפונקציה של סינתזת ATP ובכך מבטיח את תנועת הדגל.

הזנב, או הדגלום, ממוקם מאחורי החלק האמצעי. הוא דק יותר מהחלק האמצעי וארוך ממנו בהרבה. הזנב הוא איבר תנועת הזרע. המבנה שלו אופייני לדגלים של תאים אוקריוטיים.

21. טרנספורמציות אבולוציוניות של ביצים של chordates. סוגי ביציות בהתאם לכמות החלמון ופיזורו בציטופלזמה. הפרדה אובופלזמית.

לפי כמות החלמון:

Polylecithal - מכיל מספר גדול שלחלמון (פרוקי רגליים, זוחלים, ציפורים, דגים, למעט חידקנים);

Mesolecithal - מכילים כמות ממוצעת של חלמון (חדקן, דו-חיים);

אוליגולציטל - מכילים מעט חלמון (רכיכות, אכינודרמים);

לפי מיקום החלמון:

Telolecital - החלמון נעקר אל הקוטב הווגטטיבי של הביצה. זה כולל כמה polylecithal (דגים שאינם חדקן, זוחלים, ציפורים) ואת כל הביצים mesolecithal (חדקן, דו-חיים);

Isolecithal - החלמון מופץ באופן שווה (קורדאטים תחתונים, יונקים);

Centrolecithal - החלמון ממוקם במרכז הביצה. אלה כוללים כמה ביצים polylecithal (פרוקי רגליים);

Anisolecetal - בקוטב הצומח יש יותר חלמון (חולייתנים).

Ovoplasmicהפרדה - התרחשות של הבדלים מקומיים בתכונות הציטופלזמה של הביצית, המתרחשת בתקופות של גדילה והבשלה של הביצית, במהלך הפריית הביצית.

הפרדה היא הבסיס להתמיינות הראשונית של העובר: בתהליך ריסוק הביצית, חלקים מהציטופלזמה נופלים לבלסטומרים שונים; האינטראקציה שלהם עם גרעינים בעלי אותה עוצמה מובילה להפעלה דיפרנציאלית של הגנום.

דוגמאות להפרדה: היווצרות פלזמות קוטביות בביצי annelids ורכיכות, ריכוז ה-RNA בהמיספרה הגבית העתידית של ביצית היונקים.

התפתחות עובריתאורגניזם. היווצרות של איברים ורקמות. שכבות הנבט ונגזרותיהן.

אורגנוגנזה- מכלול תהליכים של בידול ושינוי בצורת חלקי הגוף המבוססים על יישום מידע גנטי.

אורגנוגנזה,המורכב מהיווצרות של איברים בודדים, מהווים את התוכן העיקרי של התקופה העוברית.

המשך בזחל ומסתיים בתקופת הנעורים

שונים בתמורות המורפוגנטיות המורכבות והמגוונות ביותר

תנאי מוקדם הכרחי למעבר לאורגנוגנזה הוא השגת שלב הגסטרולה על ידי העובר, כלומר היווצרות שכבות נבט.

תופסות עמדה מסוימת זו ביחס לזו, שכבות הנבט, על ידי מגע ואינטראקציה, מספקות יחסים כאלה בין קבוצות תאים שונות המעוררות את התפתחותן בכיוון מסוים. זה מה שנקרא אינדוקציה עוברית - התוצאה החשובה ביותר של האינטראקציה בין שכבות הנבט.

במהלך אורגנוגנזה:

שינויים בצורה, מבנה והרכב כימי של תאים

קבוצות תאים נפרדות, שהן יסודות האיברים העתידיים.

צורה מסוימת של איברים מתפתחת בהדרגה, נוצרים קשרים מרחביים ותפקודיים ביניהם.

· תהליכי המורפוגנזה מלווים בהתמיינות של רקמות ותאים, כמו גם צמיחה סלקטיבית ולא אחידה של איברים וחלקים בודדים בגוף.

תחילתה של האורגנוגזה נקראת תקופת העצבים.

נוירולציהמכסה את התהליכים מהופעת הסימנים הראשונים להיווצרות הלוח העצבי ועד לסגירתה בצינור העצבי.

במקביל נוצר notochord ומעי משני , והמזודרם השוכב על צידי האקורד מתפצל בכיוון הגולגולת למבנים זוגיים מפולחים - סומיטים .

מערכת עצביםבעלי חוליות, כולל בני אדם, מאופיינים ביציבות של התוכנית המבנית הבסיסית לאורך ההיסטוריה האבולוציונית של תת-הסוג. בהיווצרות הצינור העצבי, לכל הקורדיטים יש הרבה מן המשותף. בתחילה, האקטודרם הגבי הלא מיוחד, המגיב לפעולת האינדוקציה מהכורדומזודרם, הופך ל לוח עצבי, הוגש תאי נוירו-אפיתל.

הצלחת העצבית לא נשארת שטוחה לאורך זמן. בקרוב, הקצוות הצדדיים שלו עולים, נוצרים קפלים עצביים , השוכנים משני צידיו של אורכי רדוד חריץ עצבי . הקצוות של הקפלים העצביים נסגרים ואז יוצרים צינור עצבי סגור עם תעלה בפנים - נוירוצלם . קודם כל, סגירת הקפלים העצביים מתרחשת ברמת ההתחלה עמוד שדרה, ולאחר מכן מתפשט בכיווני הראש והזנב.

הוכח שמיקרו-צינוריות ומיקרו-פילמנטים של תאי נוירו-אפיתל ממלאים תפקיד חשוב במורפוגנזה של הצינור העצבי. הרס של מבנים תאיים על ידי קולכיצין וציטוכלזין B מוביל לעובדה שהצלחת העצבית נשארת פתוחה. אי סגירה של הקפלים העצביים מובילה ל מומים מולדיםפיתוח צינור עצבי.

לאחר סגירת הקפלים העצביים, נוצרים התאים שהיו ממוקמים במקור בין הצלחת העצבית לאקטודרם העור העתידי. ציצה עצבית. תאי ציצה עצביים נבדלים ביכולתם לנדוד באופן נרחב אך בצורה מווסתת מאוד בכל הגוף ויוצרים שני זרמים עיקריים. התאים של אחד מהם - שטחיים - נכללים באפידרמיס או בדרמיס של העור, שם הם מתמיינים לתאי פיגמנט. זרם נוסף נודד לכיוון הבטן, יוצר גנגלי עמוד שדרה רגישים, גנגליונים סימפטיים, מדולה של יותרת הכליה, גנגליונים פאראסימפטיים. תאים מהקודקוד העצבי של הגולגולת יוצרים כמו תאי עצבים, ועוד מספר מבנים, כגון סחוס זימים, חלקם מכסים עצמות של הגולגולת.

המזודרם, התופס מקום בצדי ה-notochord ומשתרע עוד יותר בין אקטודרם העור והאנדודרם של המעי המשני, מחולק לאזור הגב והגחון. החלק הגבי מפולח ומוצג בזוגות. סומיטים. הנחת סומיטים עוברת מהראש לקצה הזנב. החלק הגחוני של המזודרם, שנראה כמו שכבה דקה של תאים, נקרא תוספת. הסומיטים מחוברים ללוח הצידי על ידי המזודרם הביניים בצורה של מפולחים רגליים מסויטות.

כל האזורים של המזודרם מתבדלים בהדרגה. בתחילת היווצרות, לסומיטים יש תצורה האופיינית לאפיתל עם חלל בתוכו. תחת אפקט האינדוקציה המגיע מהנוטוקרד ומהצינור העצבי, החלקים הונטרומדיים של הסומיטים - סקלרוטומים - הופכים למזנכיים שניוניים, מפונים מהסומיט ומקיפים את ה-notochord ואת החלק הגחוני של הצינור העצבי. בסופו של דבר נוצרות מהן חוליות, צלעות ושכמות.

חלק דורסולטרלי של somites עם בְּתוֹךטפסים מיוטומים , שממנו יתפתחו שרירי השלד המפוספסים של הגוף והגפיים. נוצר החלק הגבי החיצוני של הסומיטים דרמטומים, אשר מולידים את השכבה הפנימית של העור - הדרמיס. מאזור הרגליים של סומיטים עם יסודות נפרוטום וגונוטומיה נוצרים איברי הפרשה ובלוטות מין.

הלוחות הצדדיים הימניים והשמאליים הלא מפולחים מתפצלים לשתי יריעות המגבילות את חלל הגוף המשני - בכללי. העלה הפנימי הסמוך לאנדודרם נקרא visceral. הוא מקיף את המעי מכל עבר ויוצר את המזנטריה, מכסה את הפרנכימה הריאתית ואת שריר הלב. היריעה החיצונית של הצלחת הצידית צמודה לאקטודרם ונקראת פריאטלית. בעתיד, הוא יוצר את היריעות החיצוניות של הצפק, הצדר והפריקרד.

האנדודרם בכל העוברים יוצר בסופו של דבר את האפיתל של המעי המשני ורבות מנגזרותיו. המעי המשני עצמו תמיד ממוקם מתחת לאקורד.

לפיכך, בתהליך של עצבים, קומפלקס איברים צירים צינור עצבי - אקורד - מעיים, אשר הם תכונהארגון הגוף של כל האקורדיטים. אותו מוצא, התפתחות וסידור הדדי של האיברים הציריים חושפים את ההומולוגיה השלמה והמשכיות האבולוציונית שלהם.

אקטודרם, מזודרם ואנדודרם במהלך התפתחות נוספת, באינטראקציה זה עם זה, משתתפים ביצירת איברים מסוימים. הופעת היסוד של איבר קשורה לשינויים מקומיים באזור מסוים של שכבת הנבט המקבילה. מהאקטודרם האפידרמיס של העור ונגזרותיו (נוצה, שיער, ציפורניים, עור ובלוטות החלב), מרכיבי איברי הראייה, השמיעה, הריח, האפיתל מתפתחים חלל פה, אמייל השן. הנגזרות האקטודרליות הן הצינור העצבי, הקודקוד העצבי וכל תאי העצב שמקורם מהם.

נגזרות אנדודרםהם האפיתל של הקיבה והמעיים, תאי כבד, תאים מפרישים של הלבלב, בלוטות המעי והקיבה. קטע קדמיהמעי העוברי יוצר את האפיתל של הריאות ודרכי הנשימה, כמו גם את התאים המפרישים של האונות הקדמיות והאמצעיות של בלוטות יותרת המוח, בלוטת התריס והפאראתירואיד.

מזודרםיוצר שרירי שלד, דרמיס של העור, איברים של מערכות ההפרשה והרבייה, קרדיו - מערכת כלי הדם, המערכת הלימפטית, פלאאורה, פריטונאום וקרום הלב. מהמזנכיים, שמקורו מעורב בשל התאים של שלוש שכבות הנבט, מתפתחים כל הסוגים. רקמת חיבור, שריר חלק, דם ולימפה.

הבסיס של איבר מסוים נוצר בתחילה משכבת ​​נבט מסוימת, אך לאחר מכן האיבר הופך מורכב יותר, וכתוצאה מכך, שתיים או שלוש שכבות נבט לוקחות חלק בהיווצרותו.

פונקציות

השליה יוצרת מחסום hematoplacental, אשר מיוצג מורפולוגית על ידי שכבה של תאי אנדותל כלי דם עובריים, קרום הבסיס שלהם, שכבת רקמת חיבור פריקפילרית רופפת, קרום בסיס של הטרופובלסט, שכבות של ציטוטרופובלסט וסינסטיוטרופובלסט. זה גורם לתפקודים הבאים של השליה.

חילופי גז

טרופי והפרשה

דרך השליה, העובר מקבל מים, אלקטרוליטים, חומרי הזנה ו מינרלים, ויטמינים; השליה מעורבת גם בסילוק מטבוליטים (אוריאה, קריאטין, קריאטינין) באמצעות הובלה אקטיבית ופסיבית;

הורמונלי

השליה משחקת תפקיד בלוטה אנדוקרינית: נוצר בו גונדוטרופין כוריוני, השומר על הפעילות התפקודית של השליה וממריץ ייצור כמויות גדולות של פרוגסטרון קורפוס צהוב; לקטוגן השליה, הממלא תפקיד חשוב בהבשלה והתפתחות של בלוטות החלב במהלך ההיריון ובהכנתן להנקה; פרולקטין אחראי על הנקה; פרוגסטרון, הממריץ את צמיחת רירית הרחם ומונע שחרור של ביציות חדשות; אסטרוגנים, הגורמים להיפרטרופיה של רירית הרחם. בנוסף, השליה מסוגלת להפריש טסטוסטרון, סרוטונין, רלקסין והורמונים נוספים.

מָגֵן

לשליה יש תכונות חיסוניות- מאפשר נוגדנים אימהיים לעובר, ובכך מספק הגנה אימונולוגית. חלק מהנוגדנים עוברים דרך השליה ומגנים על העובר. השליה ממלאת תפקיד בוויסות ובהתפתחות מערכת החיסוןהאם והעובר. יחד עם זאת, זה מונע את הופעתו של עימות חיסוני בין האורגניזמים של האם והילד - תאי חיסוןאמהות, המזהות חפץ זר, עלולות לגרום לדחייה של העובר. עם זאת, השליה אינה מגנה על העובר מפני מסוימות חומרים נרקוטיים, סמים, אלכוהול, ניקוטין ווירוסים.

מנגנונים של אונטוגניה

חלוקת תאממלא תפקיד חשוב בתהליכי אונטוגניה. ראשית, הודות לחלוקה מהזיגוטה, התואמת את שלב ההתפתחות החד תאי, נוצר אורגניזם רב תאי. שנית, ריבוי תאים, המתרחש לאחר שלב המחשוף, מבטיח את צמיחת האורגניזם. שלישית, רבייה סלקטיבית של תאים ממלאת תפקיד משמעותי בהבטחת תהליכים מורפוגנטיים. לאחר לידה

תן הגדרה קצרה ל"חיים" או
"לחיות" זה לא קל... אולי הכי טוב
הדרך לגשת לבעיה היא
לתאר את מה שאנחנו יודעים על העיקר
תהליכי חיים, הסרת הקליפה מ
נורות עד שיש
מעט או כלום, ו
ואז לסכם את מה שלמדנו.
פ. קריק

איך אתה יכול להגדיר "חיים"? מהן הרמות ההיררכיות של ארגון החומר החי? כמה רמות ארגון של החיים ומהם הקריטריונים לבחירתם? מדוע יש צורך להיות מודע להיררכיה ולארגון המערכתי של הטבע?

שיעור-הרצאה

מהן מערכות ביולוגיות. בואו ננסה לזהות את התכונות העיקריות הטבועות בכל היצורים החיים.

כל אורגניזם חי הוא מורכב מאוד. הוא מורכב ממרכיבים מסודרים בצורה מסוימת ומקיימים אינטראקציה זה עם זה ועם הסביבה, שכל אחד מהם מבצע את הפונקציות הטבועות בו. זה ו גופים בודדיםבגוף של בעלי חיים רב-תאיים, ואברונים בתא, ואפילו מולקולות בהרכב של מבנים תאיים.

מכשיר כזה מאפשר לנו להסיק שאורגניזם חי הוא מערכת מאורגנת במיוחד - בִּיוֹלוֹגִי. המערכת הזאת, שנבנה על בסיס חלבונים וחומצות גרעין, פתוחה, שכן אורגניזמים חיים מחליפים חומר, אנרגיה ומידע עם הסביבה החיצונית. הם מחלצים מ סביבהאנרגיה (כמו חומרים מזינים, קרינת השמש) והחומרים הדרושים להם, להפוך אותם ולהשתמש בהם כדי לשמור על קיומם, לרבות צמיחה, התפתחות ורבייה; ואז הם מחזירים תוצרי ריקבון ואנרגיה מעובדת בחזרה לסביבה בצורה של חום, התכווצות שרירים, דחפים עצביים וכו'.

אורגניזמים חיים מסוגלים לווסת את יחסיהם עם הסביבה. הדבר מתבטא בתופעת הומאוסטזיס, כלומר ביכולתם של אורגניזמים לעמוד בתנודות בפרמטרים סביבתיים (טמפרטורה, לחות וכו') ולשמור, בגבולות מסוימים, על קביעות הרכבם ותכונותיהם.

ניתן להגדיר את החיים כ צורה מיוחדתארגון של מערכות פתוחות הבנויות על בסיס חלבונים וחומצות גרעין ובעלות יכולת ארגון עצמי, רבייה עצמית ואבולוציה.

מוריץ אשר. שלושה עולמות

אורגניזמים חיים קולטים מידע המגיע מהסביבה - חום וקור, אור וצל, ריח, רעש, השפעה מכניתועוד הרבה. האותות הללו מעובדים, ממוינים, ולאחר מכן התגובה המתאימה. ככל שהאורגניזם מורכב יותר, ככל שהמידע שהוא מסוגל ללכוד מהסביבה החיצונית מגוון יותר, כך שיטות הניתוח שלו ואופי התגובה מושלמות יותר.

התכונה החשובה ביותר של מערכות ביולוגיות צריכה להיחשב היכולת לאחסן ולהעביר מידע על המבנה והתפקודים שלהן במספר דורות. זה מובטח על ידי מנגנון אוניברסלי לכל מערכות החיים, שבסיסו הוא מולקולות DNA. בשל יכולתה של מולקולת ה-DNA להכפיל עצמי (שכפול), מידע זה מועבר מההורים לצאצאים, כלומר מובטחת תורשה. ביצורים חיים, בין אם אמבה או אדם, הדמיון בין הורים לצאצאים לעולם אינו מוחלט. זה מבטא שונות, שמנגנוני היווצרותה משותפים גם לכל היצורים החיים. יתר על כן, השונות הזו יכולה לעבור בתורשה, במילים אחרות, תכונות חדשות, שהופיעו באורגניזם כלשהו בפעם הראשונה, יכולות להיות מועברות לצאצאיו. ובמקום שיש שונות תורשתית, יש תחום פעילות עבור ברירה טבעיתומכאן אבולוציה אפשרית. במהלך האבולוציה מתעוררות צורות חיים המותאמות יותר ויותר לתנאי קיום מסוימים. זה הודות ליכולת להתפתח כי מגוון עצום של מינים של אורגניזמים חיים התעורר על הפלנטה שלנו.

רמות של ארגון חיים. מערכות ביולוגיות מאופיינות בארגון היררכי. המשמעות היא שניתן להבחין ברמות שונות במבנה של מערכות חיים, וכל רמה שלאחר מכן כוללת את כל הקודמות. לא מדובר בתוספת פשוטה. אלמנטים מבניים, הם כפופים, ובזכות אינטראקציה זה עם זה, יוצרים מבנה חדש מבחינה איכותית - רמה חדשה של ארגון. חשוב לזכור שבכל רמה בארגון המערכת רוכשת מאפיינים חדשים מבחינה איכותית שנעדרים ברמות הנמוכות.

בארגון מערכות חיות, הגנטיקאי הרוסי המפורסם ניקולאי ולדימירוביץ' טימופייב-רסובסקי זיהה ארבע רמות היררכיות עיקריות: גנטיקה מולקולרית, אונטוגנטית, אוכלוסייה-מינים ומערכת אקולוגית (איור 31).

אורז. 31. רמות היררכיות של ארגון החיים

רמה גנטית מולקולרית- זוהי רמת הביופולימרים, מקרומולקולות מורכבות הטבועות רק באורגניזמים חיים. קודם כל, אנחנו מדברים על חלבונים וחומצות גרעין, שלפני מיליוני שנים רבות החל תהליך התפתחות החיים על פני כדור הארץ. ברמה המולקולרית מתרחשים תהליכים חשובים של פעילותם החיונית של אורגניזמים כמו חילוף חומרים והעברת מידע תורשתי, המקודד במבנה של מולקולות DNA או RNA.

לעתים קרובות נעשה שימוש בסיווג חלקי מאוד ומבחינים בין הרמות הבאות: מולקולרית, אברוני התא, תאי, רקמה, אורגניזמים וכו' - עד הביוספרי. חלוקה מפורטת כזו משקפת במידה רבה את הרמות שבהן מתבצע חקר עצמים חיים (לדוגמה, היסטולוגים חוקרים את רמת הרקמה, ציטולוגים חוקרים את רמת התא וכו').

טכנולוגיות מודרניות מאפשרות למדענים לבצע את המחקר שלהם בדיוק על ברמה המולקולרית. ענף חדש בביולוגיה נוצר - ביולוגיה מולקולרית והמרכיב המעשי שלה - ביוטכנולוגיה מולקולרית. הפיתוח של האחרון קשור בקבלת חדש תרופותוחיסונים, מוצרי מזון, פיתוח שיטות לטיפול באונקולוגי ו מחלות תורשתיותועוד הרבה.

הרמה הבאה של ארגון החיים היא אונטוגנטית. יחידת החיים ברמה זו היא אינדיבידואל (פרט), שיכולה להיות מורכבת מתא אחד או תאים רבים. כל פרט טבוע באונטוגניה, כלומר מכלול התמורות שלו מרגע הלידה במהלך הפריית הביצית (במהלך רבייה מינית) או חלוקה אורגניזם אימהי(בְּ רבייה א-מינית) עד סוף חייה. רמת ארגון זו היא הראשונה בהיררכיה, המאופיינת בהסתפקות עצמית. אכן, רק לאורגניזם (אך לא למולקולה) יש את היכולת להתקיים באופן אוטונומי יחסית סביבה חיצונית. לכל האורגניזמים החיים יש מבנה תאי.

וירוסים נחשבים לצורות חיים לא תאיות. הופעתם התאפשרה לאחר היווצרות תאים. וירוסים מסוגלים רק בפוטנציה להתרבות את עצמם. כדי לממש את העוצמה הזו, עליהם להשתמש בתא של אורגניזם אחר. וירוסים אינם יכולים להתרבות מחוץ לתא.

ל אורגניזמים חד תאייםכוללים פרוטוזואה רבים - אמבה, ריסים. דגלים וכו'.

בין אורגניזמים רב-תאיים, מבחינים קולוניאליים, המורכבים מקבוצת תאים שנותרו מחוברים זה לזה לאחר חלוקה (לדוגמה, מושבה של אצות ירוקות Volvox), ומרקמות. בתוך רקמה, כל התאים מתמחים ובעלי מבנה ותפקוד דומים. אורגניזמים של רקמות הם צמחים גבוהים יותרוחיות. בדים סוגים שוניםהם יוצרים איברים נפרדים המחוברים למערכות איברים. שמהם כבר מורכב האורגניזם.

מתחיל ב אוכלוסיה-מיןרמה, אנחנו כבר לא שוקלים אורגניזמים בודדים, אלא קבוצות של אורגניזמים. את תפקיד המפתח ברמת האוכלוסייה-מין ממלא אוּכְלוֹסִיָה- קבוצה של פרטים (אורגניזמים) מאותו המין המאכלסים טריטוריה מסוימתולתקשר אחד עם השני.

בתוך אוכלוסייה, ישנם מנגנונים השולטים בשפע, בתפוצה במרחב וביחסים עם אוכלוסיות של מינים אחרים. בין הפרטים הנכללים באוכלוסייה מתבצעת חילופי גנים אינטנסיביים בתהליך הרבייה המינית. בגלל זה, המתהווה שינויים גנטייםיכול להתפשט במהירות בתוך אוכלוסייה ומאגר הגנים שלה (מכלול הגנים של קבוצה אחת של פרטים) הופך להיות שונה ממאגר הגנים של אוכלוסייה אחרת ממין נתון. הצטברות של הבדלים גנטיים בין אוכלוסיות היא אחד התנאים המוקדמים לתהליך ההתארגנות.

הרמה ההיררכית הגבוהה הבאה היא הרמה מערכות אקולוגיותאוכלוסיות מצטברות סוגים שוניםבחיבור הדדי עם הסביבה, שם עוברת זרימת האנרגיה ומתבצעת מחזור החומרים. הבסיס לכל מערכת אקולוגית הם צמחים ו(או) חיידקים, היצורים החיים היחידים שמסוגלים ליצור את היסוד העיקרי חומר אורגניכתוצאה מתהליכי פוטוסינתזה או כימוסינתזה. גודלן של מערכות אקולוגיות שונה, ואין ביניהן גבולות ברורים.

לבסוף, המערכת האקולוגית הגדולה ביותר על הפלנטה שלנו היא ביוספירה, הכולל את כל היצורים החיים של הפלנטה ובתי הגידול שלהם: ליתוספרה, הידרוספירה, אטמוספירה ופדוספרה (שכבת הקרקע של כדור הארץ).

מערכת אקולוגית יכולה להיות שלולית קטנה, או עץ שנפל ביער, יחד עם אוכלוסיות המיקרואורגניזמים, הפטריות, החרקים וכו' המאכלסים אותה. אפשר לדבר על מערכות אקולוגיות המקבילות ל- אזורים גיאוגרפייםאדמה ואוקיינוסים, - מערכות אקולוגיות של הטונדרה, יערות, ערבות, מדבריות וכו'.

בארגון החיים ניתן להבחין בארבע רמות היררכיות בסיסיות, שבכל אחת מהן מערכות חיים מיוצגות על ידי יחידות יסוד. בקנה מידה מולקולרי-גנטי מדובר ביו-פולימרים (חומצות גרעין וחלבונים), בקנה מידה אונטוגנטי, פרטים (חד-תאיים ורב-תאיים), בסולם אוכלוסיה-מין, קבוצות פרטים (אוכלוסיות ומינים) ובסקאלה של מערכת אקולוגית. , קבוצות של אוכלוסיות מסוגים שונים של אורגניזמים וסביבתם. בית גידול.

• מהי המהות של עקרון ההיררכיה של רמות הארגון של מערכות ביולוגיות?
• מהי המשמעות של הומאוסטזיס למערכות ביולוגיות?
• מדוע היכולת להתרבות ולהתפתח הם בין המאפיינים החשובים ביותר של מערכות חיים?