Różnica między żywym a nieożywionym polega na tym. Różnice między materią ożywioną a materią nieożywioną

Test № 2

1. Jaka jest definicja istoty życia, jakie są jej uzasadnienie naukowe?

Liczne definicje istoty życia można sprowadzić do dwóch głównych.

1. Według pierwszego o życiu decyduje podłoże, nośnik jego właściwości (na przykład białko).

2. Według drugiego życie jest rozumiane jako zespół określonych procesów fizycznych i chemicznych.

Klasyczna definicja F. Engelsa:

„Życie jest sposobem istnienia ciał białkowych, którego istotą jest ciągła wymiana substancji z otaczającą je przyrodą zewnętrzną… wraz z ustaniem metabolizmu życie również ustaje…”

można przypisać pierwszej kategorii, ponieważ F. Engels nie miał na myśli samych białek, ale struktury zawierające białka. Samo białko – polimer składający się z reszt aminokwasowych – może być syntetyzowane chemicznie i nie wykazuje żadnych oznak życia poza organizmem. Z drugiej strony metabolizm nie może służyć jako jedyne kryterium życia. Definicja życia jako procesu przemiany materii, wyrażona przez Engelsa ponad 100 lat temu, nie straciła na znaczeniu, ale uzupełnia ją interpretacja organizacyjna, informacyjna i ewolucyjna.

W najogólniejszym znaczeniu życie definiuje się jako aktywne, polegające na wydatkowaniu energii otrzymanej z zewnątrz, utrzymaniu i samoreprodukcji określonej struktury. Nowoczesna definicjażycie nie ogranicza się tylko do praw fizyki i chemii. Synteza matrycy prowadzona na podstawie metabolizmu i powstających ewolucja biologiczna nietypowy przyroda nieożywiona, w porównaniu z którym życie jest formą ruchu materii wyższego poziomu.

W fenomenie życia istnieje cecha jakościowa Nowa scena rozwój matki świata. Powstałe na podstawach świata nieorganicznego życie ma czysto materialną naturę. Pokazuje to, że wkład w analizę natury życia osiągnięć fizyki, chemii i matematyki jest wyjątkowo duży. Jednocześnie specyfika zjawisk życia wymaga, aby jako wiodące w jego badaniu posługiwać się specyficznymi metodami biologicznymi: opisowymi, porównawczymi, eksperymentalnymi, statystycznymi i modelowymi. Osiągnięcia biologii naszych czasów pozwoliły ujawnić nowe cechy charakterystyczne organizmów żywych i na tej podstawie podać bardziej szczegółową definicję pojęcia „życie”. Jedna z tych definicji należy do naukowca M.V. Volkenshteina:

„Żywe ciała, które istnieją na Ziemi, to otwarte, samoregulujące się i samoreprodukujące się systemy zbudowane z biopolimerów – białek i kwasów nukleinowych”.

2. Czy można postawić pytanie o podłoże życia?

PODŁOŻE

(z późn. łac. substratum – podstawa, litery – pościel), ogólne podstawy materialne zjawisk; zbiór stosunkowo prostych, jakościowo elementarnych formacji materiałowych, których interakcja determinuje właściwości rozpatrywanego układu lub procesu. W najogólniejszym sensie S. wszystkich istniejących form zmian i procesów w świecie jest poruszająca się materia. Będąc niewyczerpaną i nieskończoną strukturą, przestrzenią i czasem, działa jako substancjalna podstawa wszystkich właściwości, połączeń, interakcji i praw rzeczywistości.

Pojęcie S. jest bliskie pojęciu substancji, które tradycyjnie rozumiane było jako abs. C. wszystkich zmian. W metafizyce systemy pozwoliły na istnienie absolutnie niepodzielnego i elementarnego S., interpretowanego jako najniższa, podstawowa warstwa rzeczywistości. W materialistycznym nauki podobne do S. uznały atomy niepodzielne, idealistyczne. systemy - abs. idea, duch, energia niematerialna (energetyzm), „elementy świata” (empiriokrytycyzm) itp.

S. wszystkich znanych fizycznych. procesy to cząstki elementarne i pola, których fundamentalne oddziaływania (grawitacyjne, elektromagnetyczne, słabe i silne) determinują fizyko-chemiczne. formy ruchu. C. chemiczne. reakcje to atomy, które pozostają stabilne podczas tworzenia i przemian różne substancje. C. biologiczne. procesami zachodzącymi w organizmach żywych są cząsteczki kwasów nukleinowych (DNA i RNA) oraz substancje białkowe. działając jako elementarne „jednostki” życia jako forma ruchu materii. Z. formy społeczne ruch to osoba, której celowa działalność leży u podstaw wszelkich zmian społecznych.

Każde określone S. wyraża cechy. niepodzielność niektórych obiektów i systemów materialnych w stosunku do tego, co określone. formy ruchu i procesy. Jednocześnie te obiekty materialne mają strukturę, która może przejawiać się w interakcjach o wyższej energii. Różne rodzaje S. scharakteryzować cechy. heterogeniczność w systemowej organizacji materii, różnorodność poziomów strukturalnych w różne formy ruch i prawa przemian ciał.

Teoretyczny Znajomość przez S. różnych konkretnych procesów oznacza ujawnienie ich struktury, praw relacji strukturalnych, określenie tych obiektów materialnych, których wzajemne oddziaływanie decyduje o właściwościach badanych zjawisk.

Wznoszący się rozwój materii na Ziemi, który doprowadził do powstania biosfery i człowieka. społeczeństwo, wiązało się z komplikacją form materialnych S. chemicznych., biologicznych. i społeczne formy ruchu. Dzięki rozwojowi nauki i techniki, skomplikowane techniczne systemy (na przykład komputery), które pełnią funkcje informacji materialnej dla procesów gromadzenia, przetwarzania i syntezy różnych informacji.

3. Nazwij właściwości żywych organizmów. Wskaż, które z tych właściwości są charakterystyczne dla organizmów nieożywionych, a które tylko dla organizmów żywych.

Różnice między materią ożywioną a materią nieożywioną

Przez długi czas w nauce dominowały dwa główne podejścia do rozwiązywania kwestii istoty życia: mechanizm i witalizm. Materializm mechanistyczny, charakterystyczny dla nauki klasycznej czasów nowożytnych, nie uznawał jakościowej specyfiki organizmów żywych i przedstawiał procesy życiowe jako wynik działania procesów chemicznych i fizycznych. Dlatego mechanizm identyfikował żywe organizmy za pomocą skomplikowanych maszyn.

Przeciwny punkt widzenia prezentował witalizm, który wyjaśniał różnica jakościoważywe od nieożywionych przez obecność w organizmach żywych specjalnego „ siła życiowa”, nieobecne w przedmiotach nieożywionych i niepodlegające prawom fizycznym. Takie rozwiązanie problemu istoty życia jest ściśle związane z uznaniem faktu jego stworzenia przez Boga, inną racjonalną zasadę itp.

Naukowcom udało się dokładnie ustalić, że jakościowa różnica między istotami żywymi i nieożywionymi polega na budowie ich związków, budowie i związkach, cechach funkcji, cechach i organizacji procesów zachodzących wewnątrz ciała. Ponadto życie charakteryzuje się dynamizmem i labilnością. Ale jednocześnie możemy mówić o pełnej tożsamości pierwiastki chemiczne zalicza się do żywych i nieożywionych.

nowoczesna biologia w pytaniu o istotę życia coraz częściej podąża drogą wyliczania głównych właściwości organizmów żywych. BM Miednikow definiuje życie jako aktywne utrzymywanie i odtwarzanie określonych struktur, które wymagają energii. następujące właściwości: obecność genotypu i fenotypu; replikacja programów genetycznych w sposób macierzowy; nieuchronność błędów na poziomie mikro podczas replikacji, prowadzących do mutacji; wielokrotny wysiłek tych zmian podczas kształtowania się fenotypu i ich selekcja według czynników otoczenie zewnętrzne.

W tym przypadku organizm reprodukuje się i zachowuje swoją integralność dzięki wykorzystaniu elementów środowisko z niższym porządkiem. Różnice między organizmami żywymi systemy nieożywione nadać życiu jakościowo nowe właściwości. Żywe organizmy mają pewne specyficzne właściwości, które często są w pewnym stopniu charakterystyczne dla przyrody nieożywionej, co podkreśla jedność procesów ewolucyjnych. Całość i charakter manifestacji tych właściwości określają istotę życia. Dlatego, aby zrozumieć istotę życia, konieczne jest ustalenie za pomocą analiza porównawcza Czym jest życie i czym różni się od nieożywionego.

Jedność składu chemicznego. Skład organizmów żywych i przedmiotów nieożywionych obejmuje te same pierwiastki chemiczne, ale stosunek pierwiastków w organizmach żywych i nieożywionych znacznie się różni. Skład pierwiastkowy przyrody nieożywionej, wraz z tlenem, jest reprezentowany głównie przez krzem, żelazo, magnez, aluminium itp. W organizmach żywych, jak wspomniano wcześniej, 98% składu chemicznego przypada na cztery pierwiastki: węgiel, tlen, azot i wodór. Ponadto organizmy żywe zbudowane są głównie z czterech złożonych cząsteczek organicznych - polimerów biologicznych: kwasów nukleinowych, białek, polisacharydów, tłuszczów, które w przyrodzie nieożywionej są bardzo rzadkie.

Metabolizm. Wszystkie żywe organizmy są zdolne do wymiany substancji ze środowiskiem: wchłaniają je niezbędne substancje i wydalają swoje produkty przemiany materii. Metabolizm jest procesem dwukierunkowym: po pierwsze, w wyniku szeregu złożonych przemian chemicznych, substancje ze środowiska są zużywane materia organicznażywy organizm, z którego zbudowane jest jego ciało; drugie, złożone związki organiczne rozkładają się na proste, podczas gdy ich podobieństwo do substancji ciała zostaje utracone, a energia niezbędna do reakcji biosyntezy zostaje uwolniona. Metabolizm zapewnia stałość składu chemicznego i struktury wszystkich części ciała, a co za tym idzie stałość ich funkcjonowania w ciągle zmieniających się warunkach środowiskowych, tj. zapewnia homeostazę. W przyrodzie nieożywionej również zachodzi wymiana substancji, ale tam obieg substancji sprowadza się tylko do ich prostego przenoszenia z miejsca na miejsce lub zmiany ich stanu skupienia.

Samoreprodukcja i dziedziczność. Kiedy żywe organizmy się rozmnażają, potomstwo jest podobne do swoich rodziców, co daje podstawy do twierdzenia, że ​​rozmnażanie jest właściwością organizmów do reprodukcji własnego gatunku. Samoreprodukcja polega na tworzeniu nowych cząsteczek i struktur w oparciu o informację zawartą w DNA. Dzięki rozmnażaniu nie tylko całych organizmów, ale także komórek, organelle komórkowe po podziale są podobne do swoich pierwowzorów. W konsekwencji samorozmnażanie często wiąże się z dziedzicznością – zdolnością organizmów do przenoszenia właściwości, cech, cech rozwojowych z pokolenia na pokolenie, co warunkuje ciągłość pokoleń.

Zmienność rozwoju. W naukach przyrodniczych zmienność jest rozumiana jako zdolność organizmów do nabywania nowych cech i właściwości w oparciu o zmiany w cząsteczkach DNA. Zmienność zapewnia różnorodność materiału dla naturalna selekcja a zatem warunki wstępne dla rozwoju i wzrostu organizmów żywych. Rozwój to nieodwracalna ukierunkowana naturalna zmiana w obiektach dzikiej przyrody. W wyniku rozwoju powstaje jakościowo nowy stan systemu żywego; rozwój żywej formy istnienia materii jest reprezentowany przez indywidualny rozwój organizmów, a wzrost jego masy wynika z reprodukcji makrocząsteczek, elementarne struktury komórek i same komórki.

Drażliwość. Każdy żywy organizm jest nierozerwalnie związany ze środowiskiem: wchłania niezbędne substancje, jest na nie narażony niekorzystne czynnikiśrodowisko i wchodzić w interakcje z innymi organizmami. W procesie ewolucji organizmy żywe rozwinęły i utrwaliły właściwość drażliwości - selektywnej reakcji na wpływy zewnętrzne. Każda zmiana warunków środowiskowych w stosunku do organizmu jest podrażnieniem, a reakcja organizmu na bodźce zewnętrzne jest wskaźnikiem jego wrażliwości i przejawem drażliwości.

Rytm. Integralną właściwością natury jest konsekwentna, regularna zmiana cykli. Okresowe zmiany w środowisku mają znaczący wpływ na dzikiej przyrody oraz od własnych rytmów życiowych organizmów żywych. W systemach żywych rytm przejawia się w okresowych zmianach intensywności funkcje fizjologiczne z różnymi okresami ich aktywacji (od kilku sekund do wieku): dobowymi rytmami snu i czuwania u ludzi, sezonowymi rytmami aktywności i hibernacji u niektórych ssaków itp. Rytm zapewnia koordynację funkcji organizmu i środowiska , tj. przystosowanie do okresowo zmieniających się warunków bytowania.

Samoregulacja. Wszystkie żywe organizmy są w stanie zachować stały skład chemiczny i intensywność procesy fizjologiczne w ciągle zmieniających się warunkach środowiskowych. Z braku jakichkolwiek składniki odżywcze mobilizuje wewnętrzne zasoby organizmu, a przy nadmiarze jakiejkolwiek substancji jej synteza powoduje wzmożoną reprodukcję pozostałych komórek, aż pojawi się normalny sygnał o zmniejszeniu intensywności podziału komórkowego.

dyskrecja. Jak już wspomniano, życie na Ziemi istnieje w formie dyskretnych form, tj. biosfery jako całości i każdej z nich indywidualny organizm składają się z izolowanych i ograniczonych przestrzennie, ale połączonych i oddziałujących na siebie części, tworzących strukturalną i funkcjonalną całość. Odrębność struktury organizmu jest podstawą jego porządku strukturalnego. Stwarza możliwość ciągłej samoodnowy organizmu poprzez wymianę przestarzałych elementów konstrukcyjnych bez zatrzymywania jego funkcjonowania. Odrębność gatunku przesądza o możliwości jego ewolucji poprzez śmierć lub niemożność reprodukcji nieprzystosowanych osobników i zachowanie osobników o cechach przydatnych do przetrwania.

Wszystkie żywe organizmy jedzą, oddychają, rosną, rozmnażają się i rozprzestrzeniają w przyrodzie. Te znaki powinny znaleźć odzwierciedlenie w definicji życia. W nowoczesne nauki przyrodnicze pojęcie „życia” lub „życia” oznacza najwyższą z nich naturalne formy ruch materii, który charakteryzuje się samoodnawianiem, samoregulacją i samoreprodukcją równych poziomów systemy otwarte, które oparte są na białkach, kwasach nukleinowych i związkach fosforoorganicznych.

4. Co wspólne cechy scharakteryzować różne poziomy organizacji organizmów żywych?

Poziomy organizacji życia

W organizacji żywych wyróżnia się głównie poziomy molekularny, komórkowy, tkankowy, narządowy, organizmowy, populacyjny, gatunkowy, biocenotyczny i globalny (biosferyczny). Na wszystkich tych poziomach manifestują się wszystkie właściwości charakterystyczne dla żywych istot. Każdy z tych poziomów charakteryzuje się cechami charakterystycznymi dla innych poziomów, ale każdy poziom ma swoje specyficzne cechy.

Poziom molekularny. Ten poziom jest głęboko w organizacji żywych i jest reprezentowany przez cząsteczki kwasów nukleinowych, białek, węglowodanów, lipidów i steroidów znajdujące się w komórkach i, jak już wspomniano, nazywane cząsteczkami biologicznymi.

Rozmiary cząsteczek biologicznych charakteryzują się dość znaczną różnorodnością, o czym decyduje zajmowana przez nie przestrzeń w żywej materii. Najmniejsze cząsteczki biologiczne to nukleotydy, aminokwasy i cukry. Wręcz przeciwnie, cząsteczki białek charakteryzują się znacznie duże rozmiary. Na przykład średnica cząsteczki ludzkiej hemoglobiny wynosi 6,5 nm.

Porównawcza wielkość cząsteczek białka

Cząsteczki biologiczne są syntetyzowane z prekursorów o małej masie cząsteczkowej, którymi są tlenek węgla, woda i azot atmosferyczny, które w procesie metabolizmu są przekształcane poprzez związki pośrednie o wzrastającej masie cząsteczkowej (budulce) w biologiczne makrocząsteczki o dużej masie cząsteczkowej. Na tym poziomie rozpoczynają się i przebiegają najważniejsze procesy życiowej aktywności (kodowanie i przekazywanie informacji dziedzicznej, oddychanie, metabolizm i energia, zmienność itp.).

Fizykochemiczna specyfika tego poziomu polega na tym, że skład żywych obejmuje duża liczba pierwiastki chemiczne, ale główny skład pierwiastkowy żywych istot jest reprezentowany przez węgiel, tlen, wodór, azot. Cząsteczki powstają z grup atomów, az tych ostatnich powstają złożone związki chemiczne, różniące się budową i funkcją. Większość tych związków w komórkach jest reprezentowana przez kwasy nukleinowe i białka, których makrocząsteczki są polimerami syntetyzowanymi w wyniku tworzenia monomerów, a związki tych ostatnich w pewien porządek. Ponadto monomery makrocząsteczek w obrębie tego samego związku mają te same grupy chemiczne i są połączone za pomocą wiązania chemiczne między atomami ich niespecyficznych części (obszarów).

Wszystkie makrocząsteczki są uniwersalne, ponieważ są zbudowane według tego samego planu, niezależnie od ich gatunku. Będąc uniwersalnymi, są jednocześnie wyjątkowe, ponieważ ich struktura jest niepowtarzalna. Na przykład skład nukleotydów DNA zawiera jedną zasadę azotową spośród czterech znanych (adenina, guanina, cytozyna i tymina), w wyniku czego każdy nukleotyd lub dowolna sekwencja nukleotydów w cząsteczkach DNA jest unikalna w swoim składzie, tak jak struktura drugorzędowa cząsteczki DNA jest również wyjątkowa. Większość białek zawiera 100-500 aminokwasów, ale sekwencje aminokwasów w cząsteczkach białek są unikalne, co czyni je wyjątkowymi.

Łączenie, makrocząsteczki różne rodzaje tworzą struktury supramolekularne, których przykładami są nukleoproteiny, które są kompleksami kwasów nukleinowych i białek, lipoproteiny (kompleksy lipidów i białek), rybosomy (kompleksy kwasów nukleinowych i białek). W tych strukturach kompleksy są związane niekowalencyjnie, ale wiązanie niekowalencyjne jest bardzo specyficzne. Biologiczne makrocząsteczki charakteryzują się ciągłymi przemianami, których dostarczają reakcje chemiczne katalizowane przez enzymy. W tych reakcjach enzymy przekształcają substrat w produkt reakcji w niezwykle krótkim czasie, który może wynosić kilka milisekund, a nawet mikrosekund. Na przykład czas rozwijania dwuniciowej helisy DNA przed jej replikacją wynosi tylko kilka mikrosekund.

Specyficzność biologiczna poziomu molekularnego jest określona przez specyficzność funkcjonalną cząsteczek biologicznych. Na przykład specyficzność kwasów nukleinowych polega na tym, że kodują one informację genetyczną potrzebną do syntezy białek. Ta właściwość nie jest wspólna dla innych cząsteczek biologicznych.

O specyfice białek decyduje specyficzna sekwencja aminokwasów w ich cząsteczkach. Sekwencja ta określa dalsze specyficzne właściwości biologiczne białek, ponieważ są głównymi elementami strukturalnymi komórek, katalizatorami i regulatorami różne procesy występujące w komórkach. Węglowodany i lipidy są główne źródła energii, podczas gdy sterydy w formie hormony steroidowe są ważne dla regulacji szeregu procesów metabolicznych.

O specyfice makrocząsteczek biologicznych decyduje również fakt, że procesy biosyntezy zachodzą w wyniku tych samych etapów metabolizmu. Co więcej, biosynteza kwasów nukleinowych, aminokwasów i białek przebiega według podobnego schematu we wszystkich organizmach, niezależnie od ich gatunku. Utlenianie jest również uniwersalne Kwasy tłuszczowe, glikoliza i inne reakcje. Na przykład glikoliza zachodzi w każdej żywej komórce wszystkich organizmów eukariotycznych i jest przeprowadzana w wyniku 10 następujących po sobie reakcji enzymatycznych, z których każda jest katalizowana przez określony enzym. Wszystkie tlenowe organizmy eukariotyczne mają w swoich mitochondriach molekularne „maszyny”, w których zachodzi cykl Krebsa i inne reakcje związane z uwalnianiem energii. Na poziomie molekularnym zachodzi wiele mutacji. Mutacje te zmieniają sekwencję zasad azotowych w cząsteczkach DNA.

Na poziomie molekularnym energia promieniowania jest stała i energia ta jest przekształcana w energię chemiczną zmagazynowaną w komórkach w węglowodanach i innych związki chemiczne oraz energii chemicznej węglowodanów i innych cząsteczek w biologicznie dostępną energię zmagazynowaną w postaci wiązań makroenergetycznych ATP. Wreszcie na tym poziomie energia makroergicznych wiązań fosforanowych zamieniana jest na pracę - mechaniczną, elektryczną, chemiczną, osmotyczną, mechanizmy wszystkich procesów metabolicznych i energetycznych są uniwersalne.

Cząsteczki biologiczne zapewniają również ciągłość między poziomem molekularnym a kolejnym (komórkowym), ponieważ są materiałem, z którego powstają struktury supramolekularne. Poziom molekularny jest „areną” reakcje chemiczne które dostarczają energię na poziomie komórkowym.

Poziom komórki. Ten poziom organizacji istot żywych reprezentują komórki działające jako niezależne organizmy (bakterie, pierwotniaki i inne), a także komórki organizmów wielokomórkowych. Główną cechą charakterystyczną tego poziomu jest to, że od niego zaczyna się życie. Zdolne do życia, wzrostu i reprodukcji komórki są główną formą organizacji żywej materii, elementarnymi jednostkami, z których zbudowane są wszystkie żywe istoty (prokarioty i eukarionty). Nie ma fundamentalnych różnic w strukturze i funkcji między komórkami roślinnymi i zwierzęcymi. Pewne różnice dotyczą jedynie budowy ich błon i poszczególnych organelli. Istnieją zauważalne różnice w budowie między komórkami prokariotycznymi a komórkami organizmów eukariotycznych, ale pod względem funkcjonalnym różnice te są wyrównane, ponieważ zasada „komórka z komórki” obowiązuje wszędzie. Struktury supramolekularne na tym poziomie tworzą układy błon i organelle komórkowe (jądra, mitochondria itp.).

Specyfika poziomu komórkowego jest określona przez specjalizację komórek, istnienie komórek jako wyspecjalizowanych jednostek organizmu wielokomórkowego. Na poziomie komórkowym następuje zróżnicowanie i uporządkowanie procesów życiowych w czasie i przestrzeni, co wiąże się z ograniczeniem funkcji do różnych struktur subkomórkowych. Na przykład komórki eukariotyczne mają znacznie rozwinięte systemy błon (błona plazmatyczna, retikulum cytoplazmatyczne, kompleks blaszkowaty) i organelli komórkowych (jądro, chromosomy, centriole, mitochondria, plastydy, lizosomy, rybosomy).

Struktury membranowe są „areną” najważniejszych procesów życiowych, a dwuwarstwowa budowa układu membranowego znacznie zwiększa powierzchnię „areny”. Ponadto struktury membranowe zapewniają oddzielenie komórek od środowiska, a także przestrzenną separację wielu cząsteczek biologicznych w komórkach. Błona komórkowa ma wysoce selektywną przepuszczalność. Dlatego ich stan fizyczny umożliwia stały ruch rozproszony niektórych białek i cząsteczek fosfolipidów, które zawierają. Poza membranami ogólny cel Komórki mają błony wewnętrzne, które ograniczają organelle komórkowe.

Schemat dyfuzji przez błonę półprzepuszczalną

Regulując wymianę między komórką a środowiskiem, błony mają receptory, które odbierają bodźce zewnętrzne. W szczególności przykładami percepcji bodźców zewnętrznych są percepcja światła, przemieszczanie się bakterii do źródła pożywienia, reakcja komórek docelowych na hormony, takie jak insulina. Niektóre same membrany generują sygnały (chemiczne i elektryczne) w tym samym czasie. Niezwykłą cechą membran jest to, że zachodzi na nich konwersja energii. W szczególności fotosynteza zachodzi na wewnętrznych błonach chloroplastów, podczas gdy fosforylacja oksydacyjna zachodzi na wewnętrznych błonach mitochondriów.

Elementy membrany są w ruchu. Zbudowane głównie z białek i lipidów, różne przegrupowania są nieodłącznie związane z błonami, co warunkuje drażliwość komórek - najważniejsza właściwośćżywy.

Poziom tkankowy jest reprezentowany przez tkanki, które łączą komórki o określonej strukturze, wielkości, lokalizacji i podobnych funkcjach. Tkanki powstały podczas rozwój historyczny wraz z wielokomórkowością. W organizmach wielokomórkowych powstają one podczas ontogenezy w wyniku różnicowania się komórek. U zwierząt wyróżnia się kilka rodzajów tkanek (nabłonkowa, łączna, mięśniowa, nerwowa, a także krew i limfa). W roślinach wyróżnia się tkanki merystematyczne, ochronne, zasadowe i przewodzące. Na tym poziomie następuje specjalizacja komórek.

Poziom organów. Reprezentowane przez narządy organizmów. U pierwotniaków trawienie, oddychanie, krążenie substancji, wydalanie, ruch i rozmnażanie są przeprowadzane przez różne organelle. Bardziej zaawansowane organizmy mają układy narządów. U roślin i zwierząt narządy powstają z powodu różnej liczby tkanek. Kręgowce charakteryzują się cefalizacja, którą chroni skupienie najważniejszych ośrodków i narządów zmysłów w głowie.

Poziom organizmu. Ten poziom reprezentują same organizmy - organizmy jednokomórkowe i wielokomórkowe o charakterze roślinnym i zwierzęcym. Specyficzna funkcja poziom organizmu polega na tym, że na tym poziomie dekodowanie i wdrażanie informacji genetycznej, tworzenie strukturalnych i cechy funkcjonalne charakterystyczne dla organizmów tego gatunku. Organizmy są z natury wyjątkowe, ponieważ ich materiał genetyczny jest unikalny, co determinuje ich rozwój, funkcje i relacje ze środowiskiem.

poziom populacji. Rośliny i zwierzęta nie istnieją w izolacji; są one zgrupowane w populacji. Tworząc na systemie organizmów, populacje charakteryzują się pewną pulą genów i pewne miejsce siedlisko. W populacjach rozpoczynają się również elementarne przemiany ewolucyjne i rozwija się forma adaptacyjna.

poziom gatunku. Poziom ten jest określony przez gatunki roślin, zwierząt i mikroorganizmów, które istnieją w przyrodzie jako żywe ogniwa. Skład populacji tego gatunku jest niezwykle zróżnicowany. Jeden gatunek może obejmować od jednego do wielu tysięcy populacji, których przedstawiciele charakteryzują się najbardziej zróżnicowanymi siedliskami i zajmują różne nisze ekologiczne. Gatunki są wynikiem ewolucji i charakteryzują się rotacją. Teraz istniejące gatunki niepodobny do gatunku, który istniał w przeszłości. Gatunek jest także jednostką klasyfikacji istot żywych.

Poziom biocenotyczny. Reprezentują ją biocenozy - zbiorowiska organizmów różnych gatunków. W takich społecznościach organizmy różne rodzaje w pewnym stopniu zależą od siebie. W toku rozwoju historycznego wykształciły się biogeocenozy (ekosystemy), które są systemami składającymi się z współzależnych zbiorowisk organizmów i abiotycznych czynników środowiskowych. Ekosystemy charakteryzują się dynamiczną (mobilną) równowagą między organizmami a czynnikami abiotycznymi. Na tym poziomie zachodzą cykle materiałowo-energetyczne związane z żywotną aktywnością organizmów.

Poziom biosfery (globalny). Poziom ten jest najwyższą formą organizacji życia (systemów żywych). Jest reprezentowana przez biosferę. Na tym poziomie wszystkie cykle materii i energii są połączone w jeden gigantyczny biosferyczny cykl substancji i energii.

Pomiędzy różnymi poziomami organizacji życia istnieje dialektyczna jedność, życie zorganizowane jest według typu organizacji systemowej, której podstawą jest hierarchia systemów. Przejście z jednego poziomu na drugi wiąże się z zachowaniem mechanizmów funkcjonalnych działających na poprzednich poziomach i towarzyszy mu pojawienie się struktury i funkcji nowych typów, a także interakcja charakteryzująca się nowymi cechami, tj. związane z pojawieniem się nowej jakości.

5. Sformułuj główne założenia teorii komórki.

Do powstania teorii komórki przyczyniły się badania niemieckich naukowców Matthiasa Schleidena i Theodora Schwanna. Badając komórki roślinne i zwierzęce niezależnie odkryli, że jądro jest niezbędne element konstrukcyjny te komórki. Podsumowując rozbieżne fakty, M. Schleiden i T. Schwann doszli do wniosku, że wszystkie organizmy, zarówno roślinne, jak i zwierzęce, składają się z najprostszych elementów - komórek o podobnej budowie. W 1839 r. T. Schwann opublikował pracę, w której sformułował główne założenia teorii komórki. Jednak autorzy pierwszej teorii komórkowej błędnie uważali, że komórki w ciele powstają w wyniku nowotworu z pierwotnej substancji niekomórkowej. W 1859 r. R. Virchow udowodnił, że wszystkie komórki powstają w wyniku podziału pierwotnej komórki macierzystej. Później K. Baer odkrył komórkę jajową ssaków i udowodnił, że organizmy wielokomórkowe rozpoczynają swój rozwój od zygoty, tj. Komórka jest jednostką rozwojową organizmu. Nowoczesny teoria komórki zawiera następujące postanowienia: - Komórka jest podstawową strukturalną i funkcjonalną jednostką życia. Wszystkie organizmy składają się z komórek, życie organizmu jako całości wynika z interakcji jego komórek składowych. - Komórki wszystkich organizmów są podobne pod względem składu chemicznego, budowy i funkcji. - Wszystkie nowe komórki powstają podczas podziału pierwotnych komórek. - Wzrost i rozwój organizmu wielokomórkowego jest konsekwencją wzrostu i reprodukcji jednej lub więcej komórek początkowych. - w kompleksie Organizmy wielokomórkowe komórki są wyspecjalizowane w zależności od ich funkcji i tworzą tkanki; tkanki składają się z narządów, które są ze sobą ściśle połączone i podporządkowane układom nerwowym i humoralnym.

6. Wymień podstawowe różnice między komórkami prokariotycznymi a eukariotycznymi.

Komórka prokariotyczna.]

Prokarionty (z łac. pro - przed, do i gr. κάρῠον - rdzeń, orzech) - organizmy, które w przeciwieństwie do eukariotów nie mają uformowanego jądra komórkowego i innych wewnętrznych organelle błonowe(z wyjątkiem płaskich cystern u gatunków fotosyntetyzujących, takich jak cyjanobakterie). Jedyna duża kolista (u niektórych gatunków – liniowa) dwuniciowa cząsteczka DNA, która zawiera główną część materiału genetycznego komórki (tzw. nukleoid) nie tworzy kompleksu z białkami – histonami (tzw. chromatyna). Prokarionty obejmują bakterie, w tym cyjanobakterie (niebiesko-zielone algi) i archeony. Organelle są potomkami komórek prokariotycznych. komórki eukariotyczne- mitochondria i plastydy. Główną zawartością komórki, która wypełnia całą jej objętość, jest lepka ziarnista cytoplazma.

Budowa typowej komórki prokariotycznej: otoczka, ściana komórkowa, plazmolemma, cytoplazma, rybosomy, plazmid, pilusy, wić, nukleoid.

fimbrie coli, które pozwalają mu przyczepić się do podłoża (OM).

Komórki dwóch głównych grup prokariotów - bakterii i archeonów - mają podobną budowę, ich charakterystycznymi cechami są brak jądra i organelli błonowych.

Głównymi składnikami komórki prokariotycznej są:

Ściana komórkowa, która otacza komórkę od zewnątrz, chroni ją, nadaje stabilny kształt, zapobiegając jej zniszczeniu osmotycznemu. Ściana komórkowa bakterii składa się z peptydoglikanu (mureiny), zbudowanego z długich łańcuchów polisacharydowych połączonych krótkimi mostkami peptydowymi. Według struktury Ściana komórkowa Istnieją dwie grupy bakterii:

· bakterie Gram-dodatnie (np. rodzaje Staphylococcus, Bacillus, Lactobacillus) – mają prostszą budowę ściany komórkowej składającą się prawie wyłącznie z mureiny;

· Bakterie Gram-ujemne (np. rodzaje Salmonella, Escherichia, Azotobacter) - ściana komórkowa zawiera mniej peptydoglikanu i posiada dodatkową błonę zewnętrzną, na którą składają się fosfolipidy.

Ściana komórkowa archeonów nie zawiera mureiny, ale jest zbudowana głównie z różnych białek i polisacharydów.

Kapsułka - błona śluzowa obecna u niektórych bakterii, zlokalizowana poza ścianą komórkową. Składa się głównie z różnorodnych białek, węglowodanów i kwasów uronowych. Kapsułki chronią komórki przed wysychaniem, pomagają bakteriom w koloniach sklejać się, a poszczególnym bakteriom przyczepiać się do różnych podłoży. Ponadto kapsułki zapewniają komórce dodatkową ochronę: na przykład otoczkowe szczepy pneumokoków namnażają się swobodnie w organizmie i powodują zapalenie płuc, podczas gdy szczepy nieotoczkowe szybko ulegają zniszczeniu. układ odpornościowy i są całkowicie nieszkodliwe.

Pili lub kosmki - cienkie, przypominające włosy wyrostki obecne na powierzchni komórki bakteryjne. Istnieć Różne rodzaje pilusy, z których najczęstsze to:

Fimbria - pilusy służące do mocowania. Na przykład czynnik sprawczy rzeżączki - Neisseria gonorrhoeae wykorzystuje fimbrie do trzymania się błony śluzowej żywiciela.

Pilusy płciowe (F-pili) - biorą udział w procesie koniugacji u bakterii.

Wici to organelle niektórych bakterii. Wić bakteryjna jest zbudowana znacznie prościej niż wici eukariotycznej, jest 10 razy cieńsza, zewnętrznie nie jest pokryta błoną plazmatyczną i składa się z identycznych cząsteczek białka, które tworzą cylinder. W błonie wić jest mocowana za pomocą ciała podstawowego.

Plazma i błony wewnętrzne. Komórki wszystkich żywych organizmów, zarówno eukariontów, jak i prokariontów, otoczone są półprzepuszczalnymi błonami składającymi się z fosfolipidów i białek. Jednak większość komórek prokariotycznych (w przeciwieństwie do komórek eukariotycznych) nie ma błon wewnętrznych, które oddzielają cytoplazmę na oddzielne przedziały. Tylko w niektórych fotosyntezie i bakterie tlenowe plazmalemma tworzy przegięcie w komórce, która wykonuje odpowiednie funkcje metaboliczne.

Nukleoid - odcinek cytoplazmy nieograniczony błonami, w którym znajduje się kolista cząsteczka DNA - „chromosom bakteryjny”, w którym przechowywany jest cały materiał genetyczny komórki.

· Plazmidy to małe dodatkowe koliste cząsteczki DNA, które zwykle zawierają tylko kilka genów. Plazmidy, w przeciwieństwie do chromosomu bakteryjnego, nie są niezbędnym składnikiem komórki. Zwykle nadają bakteriom pewne korzystne dla niej właściwości, takie jak odporność na antybiotyki, zdolność do pobierania pewnych substratów energetycznych z otoczenia, zdolność do inicjowania procesu płciowego itp.

· Rybosomy prokariontów, podobnie jak we wszystkich innych żywych organizmach, są odpowiedzialne za realizację procesu translacji (jeden z etapów biosyntezy białek). Jednak rybosomy bakteryjne są nieco mniejsze niż u eukariotów (współczynniki sedymentacji wynoszą odpowiednio 70S i 80S) i mają inny skład białek i RNA. Z tego powodu bakterie, w przeciwieństwie do eukariontów, są wrażliwe na antybiotyki, takie jak erytromycyna i tetracyklina, które selektywnie działają na rybosomy 70S.

Endospory - otoczone gęsta skorupa struktury, które zawierają bakteryjne DNA i zapewniają przetrwanie w niekorzystne warunki. Tylko niektóre typy prokariotów są zdolne do tworzenia endospor, na przykład przedstawiciele rodzajów Clostridium (C. tetani - czynnik sprawczy tężca, C. botulinum - czynnik sprawczy zatrucia jadem kiełbasianym, C. perfringens - czynnik sprawczy zgorzel gazowa itp.) i Bacillus (w szczególności B. anthracis - czynnik sprawczy wąglik). Aby utworzyć endosporę, komórka replikuje swoje DNA i otacza kopię gęstą skorupą, nadmiar wody jest usuwany z utworzonej struktury, a metabolizm w niej spowalnia. Zarodniki bakterii mogą wytrzymać dość trudne warunki środowiskowe, takie jak długotrwałe suszenie, gotowanie, promieniowanie krótkofalowe itp.

komórka eukariotyczna.

Eukarionty (eukaryota) (z greckiego ευ - dobry, całkowicie i κάρῠον - rdzeń, orzech) - organizmy, które w przeciwieństwie do prokariotów mają uformowane jądro komórkowe, oddzielone od cytoplazmy otoczka jądrowa. Materiał genetyczny zamknięty jest w kilku liniowych dwuniciowych cząsteczkach DNA (w zależności od rodzaju organizmów ich liczba w jądrze może wahać się od dwóch do kilkuset), przyczepionych od wewnątrz do błony Jądro komórkowe i tworząc w zdecydowanej większości (poza bruzdnicami) kompleks z białkami histonowymi, zwany chromatyną. Komórki eukariotyczne mają system błon wewnętrznych, które oprócz jądra tworzą szereg innych organelli (retikulum endoplazmatyczne, aparat Golgiego itp.). Ponadto zdecydowana większość ma stałe wewnątrzkomórkowe symbionty-prokarionty - mitochondria, a algi i rośliny również mają plastydy.

Przedstawienie schematyczne komórka zwierzęca. (Klikając na dowolny tytuł części składowe komórek, zostaniesz przeniesiony do odpowiedniego artykułu.)

Składa się z glikokaliksu, plazmalemmy i znajdującej się pod nią warstwy korowej cytoplazmy. Błona plazmatyczna jest również nazywana plazmalemmą Błona komórkowa. Ten błona biologiczna, grubości około 10 nanometrów. Pełni przede wszystkim funkcję rozgraniczającą w stosunku do środowiska zewnętrznego komórki. Ponadto pełni funkcję transportową. Komórka nie marnuje energii na utrzymanie integralności swojej błony: cząsteczki są utrzymywane na tej samej zasadzie, na jakiej są utrzymywane razem cząsteczki tłuszczu – termodynamicznie bardziej korzystne jest, aby części hydrofobowe cząsteczek znajdowały się blisko nawzajem. Glikokaliks jest cząsteczką oligosacharydu, polisacharydu, glikoproteiny i glikolipidu zakotwiczoną w osoczu. Glikokaliks pełni funkcje receptorowe i markerowe. Błona plazmatyczna komórek zwierzęcych składa się głównie z fosfolipidów i lipoprotein przeplatanych cząsteczkami białek, w szczególności antygenami powierzchniowymi i receptorami. W korze (obok błona plazmatyczna) warstwa cytoplazmy zawiera określone elementy cytoszkieletu - mikrofilamenty aktyny uporządkowane w określony sposób. Główną i najważniejszą funkcją warstwy korowej (kory) są reakcje pseudopodialne: wyrzucanie, przyczepianie i kurczenie pseudopodiów. W tym przypadku mikrofilamenty są przestawiane, wydłużane lub skracane. Kształt komórki (np. obecność mikrokosmków) zależy również od struktury cytoszkieletu warstwy korowej.

Rozwiąż proszę test.
1. Jedną z oznak różnicy między żywymi a nieożywionymi jest zdolność do:
1) rozkład substancji 2) samoreprodukcja
3) ruch 4) nagromadzenie pierwiastków chemicznych
2. Jaka nauka bada strukturę i funkcje struktur wewnątrzkomórkowych?
1) ekologia 2) cytologia
3) fizjologia 4) embriologia
3. Jaką metodę stosuje się w genetyce do badania przyczyn genomiki
mutacje?
1) bliźniacze 2) cytogenetyczne
3) biochemiczne 4) populacyjno-statystyczne
4. Jakie badania na ludziach są trudne ze względu na powolne zmiany
pokolenia i małe potomstwo?
1) histologiczny 2) fizjologiczny
3) genetyczne 4) anatomiczne
5. Komórkowy poziom organizacji pokrywa się z poziomem organizmu w:
1) bakteriofagi 2) pierwotniaki
3) wirusy 4) wielokomórkowe
6. Cytologia to nauka zajmująca się badaniem budowy i funkcji:
1) biopolimery 2) makrocząsteczki
3) bakterie 4) komórki
7. Jaką metodę badawczą stosuje się do badania zachowania
Zwierząt?
1) skrzyżowanie 2) pomiar
3) obserwacja 4) poliploidia
8. Wzory dziedziczenia cech u potomstwa przy krzyżowaniu
organizmy są badane przez naukę:
1) genetyka 2) ekologia
3) selekcja 4) biotechnologia
9. Związek roślin, grzybów, zwierząt w przyrodzie jest badany przez naukę:
1) fizjologia 2) selekcja
3) systematyka 4) ekologia
10. Zastosowanie w cytologii nowoczesne metody badania
pozwolił badać budowę i funkcje:
1) organizm roślinny 2) organy zwierzęce
3) organelle komórkowe 4) układy narządów
11. Przekazywanie informacji dziedzicznej następuje na poziomie życia:
1) molekularna 2) tkanka
3) organizmy 4) biogeocenotyczne
12. Cytogenetyczna metoda badania dziedziczności człowieka polega na
badanie:
1) liczby i struktury chromosomów
2) badania znaków u bliźniąt
3) dziedziczenie cech w kilku pokoleniach
4) rodzaj dziedziczenia genów recesywnych
13. Prywatne metody badań biologicznych obejmują metodę:
1) eksperymentalne 2) obserwacje
3) genealogiczne 4) modelowanie
14. Na jakim poziomie organizacji przyrody żywej zachodzi wymiana plastyczna?
1) organizm 2) komórkowy
3) molekularna 4) populacja
15. Jaka nauka bada wpływ środowiska zewnętrznego na rozwój znaków i
właściwości zwierząt domowych i roślin uprawnych?
1) cytologia 2) selekcja
3) biologia molekularna 4) anatomia porównawcza
16. Rozmnażanie nowych osobników z jednej lub kilku komórek
zajmuje się:
1) inżynieria komórkowa 2) Inżynieria genetyczna
3) mikrobiologia 4) cytologia
17. Metabolizm ciała przebiega na poziomie organizacji życia:
1) komórkowe 2) gatunki
3) biosferyczny 4) molekularny
18. Na jakim poziomie organizacji organizmów żywych zachodzi synteza białek?
1) molekularny 2) narząd
3) komórkowa 4) biosfera
19. Metodę bliźniaczą stosuje się w nauce:
1) selekcja 2) genetyka
3) fizjologia 4) cytologia
20. Rozważany jest jeden ze znaków odróżniających żywe od nieożywionych
zdolność organizmu do:
1) ruchy 2) utrata masy ciała
3) rozpuszczanie w wodzie 4) samoregulacja
21. Nauka badająca podobieństwa i różnice zarodków kręgowców:
1) biotechnologia 2) genetyka
3) anatomia 4) embriologia
22. Poziom życia, na którym zachodzi metabolizm bakterii,
zwany:
1) bakteryjne 2) komórkowe
3) przedkomórkowe 4) biocenotyczne
23. W jakim mikroskopie widzisz Struktura wewnętrzna chloroplasty?
1) szkoła 2) światło
3) lornetka 4) elektroniczna
24. Metodę genealogiczną stosuje się do:
1) uzyskanie mutacji genowych i genomowych
2) badanie wpływu wychowania na ontogenezę człowieka
3) badania dziedziczności i zmienności człowieka
4) badanie etapów ewolucji świata organicznego
25. Oddzielenie organelli przez wirowanie opiera się na ich
różnice w:
1) struktura i skład 2) pełnione funkcje
3) gęstość i masa 4) lokalizacja w cytoplazmie
26. Korzystając z metody genealogicznej możesz dowiedzieć się:
1) charakter zmiany zestawu chromosomów w komórkach
2) wzorce dziedziczenia cech u ludzi
3) wpływ środowiska na rozwój zarodka ludzkiego
4) wpływ środowiska na kształtowanie się cech człowieka
27. Badane są przyczyny zmienności kombinowanej:
1) paleontolodzy 2) genetycy
3) embriolodzy 4) ekolodzy
28. Jaką metodę badawczą stosuje się w cytologii?
1) hybrydologiczne 2) wirowanie
3) genealogiczny 4) chów wsobny
29. Zaburzenia metaboliczne u ludzi bada się metodą:
1) cytogenetyczny 2) genealogiczny
3) eksperymentalne 4) biochemiczne
30. Identyfikacja wspólnych cech anatomicznych charakterystycznych dla królestw
żywej przyrody, stosuje się metodę:
1) wirowanie 2) przewidywanie
3) porównania 4) symulacje