Структурные уровни живого

Министерство  образования и  науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение  
высшего профессионального образования 

Всероссийский заочный финансово-экономический  институт 
 

Контрольная работа

по дисциплине:

«Концепции  современного естествознания» 

Вариант № 20

Структурные уровни живого 
 

 Шумский Виктор Константинович

Группа 221103 
 

Москва

2010

     Содержание 

     Введение…………………………………………………………………….3 

     Структурные уровни живого………………………………………………4

     1. Основные структурные уровни живого……………………………….4

     2. Клетка как «первокирпичик» живого………………………………….7

     3. Основные положения клеточной теории……………………………...9 

     Заключение………………………………………………………………..15 

     Список  используемой литературы……………………………………….16

 

      Введение

     Жизнь на Земле чрезвычайно многообразна. Она представлена ядерными и доядерными одноклеточными и многоклеточными существами.

     Живое обладает молекулярной, клеточной, тканевой и иной структурностью.

     Биология  ХХ века углубила понимание существенных черт живого, раскрыла молекулярные основы жизни. В основе современной биологической картины мира лежит представление о том, что мир живого - это грандиозная Система высокоорганизованных систем. Любая система (и в неорганической и в органической природе) состоит из элементов (компонентов) и связей между ними (структуры), которые объединяют данную совокупность элементов в единое целое. Биологическим системам свойственны свои специфические элементы и особенные типы связей между ними.

     Открытие  клетки как элемента живых структур и представление о системности, цельности этих структур стали основой последующего построения иерархии живого.

     В представленной контрольной работе будут рассмотрены основные уровни биологических структур, роль клетки в строении живого, а так же «клеточная теория».

 

      1. Структурные уровни живого

     В развитии биологии выделяют три основных этапа. Первый – систематики (Карл Линней), второй – эволюционный (Чарльз Дарвин), третий – микробиологии (Грегор Мендель). Современная биология при описании живого идет по пути перечисления основных свойств живых организмов. При этом подчеркивается, что только совокупность данных свойств может дать представление о специфике жизни. Первое - живые организмы характеризуются сложной, упорядоченной структурой. Уровень их организации значительно выше, чем в неживых системах. Второе - живые организмы получают энергию из окружающей среды, используя ее на поддержание своей высокой упорядоченности. Большая часть организмов прямо или косвенно использует солнечную энергию. Третье - живые организмы активно реагируют на окружающую среду. Способность реагировать на внешние раздражители – универсальное свойство всех живых существ, как растений, так и животных. Четвертое - живые организмы способны не только изменяться, но и усложняться. Они могут создавать новые органы, отличающиеся от породивших их структур. Пятое - живое способно к самовоспроизведению. Шестое - живые организмы способны передавать потомкам заложенную в них информацию, содержащуюся в генах – единицах наследственности. Эта информация в процессе передачи может видоизменяться и искажаться. Это предопределяет изменчивость живого. Седьмое - живые организмы способны приспосабливаться к среде обитания и своему образу жизни. Из совокупности этих признаков вытекает следующее обобщенное определение сущности живого: жизнь есть форма существования сложных, открытых систем, способных к самоорганизации и самовоспроизведению. Важнейшими функциональными веществами этих систем являются белки и нуклеиновые кислоты.

     Концепция структурных уровней живого включает представление об иерархической соподчиненности структурных уровней, системности и органической целостности живых организмов. В соответствии с этой концепцией структурные уровни различаются не только сложностью, но и закономерностями функционирования. Вследствие иерархической соподчиненности каждый из уровней организации живой материи должен изучаться с учетом характера ниже и вышестоящего уровней в их функциональном взаимодействии.

     Рассмотрим  отдельные уровни организации живой  материи, начав с низшей ступени, на которой смыкаются биология и химия.

     Молекулярно-генетический уровень.

     Это тот уровень организации материи, на котором совершается скачок от атомно-молекулярного уровня неживой  материи к макромолекулам живого. При изучении молекулярно-генетического уровня достигнута, видимо, наибольшая ясность в определении основных понятий, а также в выявлении элементарных структур и явлений. Развитие хромосомной теории наследственности, анализ мутационного процесса, изучение строения хромосом, фагов и вирусов вскрыли основные черты организации элементарных генетических структур и связанных с ними явлений.

     Клеточный уровень.

     Клеточный и субклеточный уровни отражают процессы специализации клеток, а также различные внутриклеточные включения.

     Любой живой организм состоит из клеток. В простейшем случае — из единственной клетки (бактерии, амебы). Клетка является мельчайшей элементарной живой системой и является первоосновой строения, жизнедеятельности и размножения всех организмов. Клетки всех организмов сходны по строению и составу веществ. Всеми сложными многоступенчатыми процессами в клетке управляет особая структура, как правило, находящаяся в ее ядре и состоящая из длинных цепей молекул нуклеиновых кислот.

     Тканевый уровень.

     Совокупность  клеток с одинаковым уровнем организации образует живую ткань. Из тканей состоят различные органы живых организмов.

     Организменный уровень.

     Система совместно функционирующих органов  образует организм. В отличие от предыдущих уровней на организменном  уровне проявляется большое разнообразие живых систем. Организменный уровень именуют также онтогенетическим.

     Популяционно-видовой  уровень.

     Он  образован совокупностью видов  и популяций живых систем. Популяция  — это совокупность организмов одного вида, обладающих единым генофондом (совокупностью генов). Она является надорганизменной живой системой, так же, как и вид, состоящий обычно из нескольких популяций. На этом уровне реализуется биологический эволюционный процесс.

     Биогеоценотический  уровень.

     Он  образован биоценозами — исторически сложившимися устойчивыми сообществами популяций, связанных друг с другом и окружающей средой обменом веществ.

     Биосферный  уровень.

     Включает  в себя всю совокупность живых  организмов Земли вместе с окружающей их природной средой.

     Отдельные структурные уровни живого являются объектами изучения для отдельных биологических наук, то есть условными разграничителями биологического знания. Так, молекулярный уровень изучается молекулярной биологией, генетикой; клеточный уровень служит объектом для цитологии, микробиологии; анатомия и физиология изучают жизнь на тканевом и организменном уровнях; зоология и ботаника имеют дело с организменным и популяционно-видовым уровнями; экология охватывает биоценотический и биосферный уровни.

     2. Клетка как «первокирпичик» живого

     Живая клетка является фундаментальной частицей структуры живого вещества. Она является простейшей системой, обладающей всем комплексом свойств живого, в том  числе способностью переносить генетическую информацию. Клеточная теория была создана немецкими учеными Теодором Шванном и Матиасом Шлейденом. Её основное положение состоит в утверждении, что все растительные и животные организмы состоят из клеток, сходных по своему строению. Исследования в области цитологии показали, что все клетки осуществляют обмен веществ, способны к саморегуляции и могут передавать наследственную информацию. Жизненный цикл любой клетки завершается или делением и продолжением жизни в обновленном виде, или же гибелью. Вместе с тем выяснилось, что клетки весьма многообразны, они могут существовать как одноклеточные организмы так и в составе многоклеточных. Существуют одноклеточные организмы, тело которых целиком состоит из одной клетки. К этой группе относятся бактерии и протисты (простейшие животные и одноклеточные водоросли). Настоящие многоклеточные животные (Metazoa) и растения (Metaphyta) содержат множество клеток. Обычно размеры растительных и животных клеток колеблются в пределах от 5 до 20 микрон в поперечнике. Типичная бактериальная клетка значительно меньше – около 2 микрон, а наименьшая из известных – 0,2 микрона.

     Обычно 70–80 % массы клетки составляет вода, в которой растворены разнообразные соли и низкомолекулярные органические соединения. Наиболее характерные компоненты клетки – белки и нуклеиновые кислоты. Некоторые белки являются структурными компонентами клетки, другие – ферментами, т.е. катализаторами, определяющими скорость и направление протекающих в клетках химических реакций. Нуклеиновые кислоты служат носителями наследственной информации, которая реализуется в процессе внутриклеточного синтеза белков.

     Собственно  клетка состоит из трех основных частей. Под клеточной стенкой, если она  имеется, находится клеточная мембрана. Мембрана окружает гетерогенный материал, называемый цитоплазмой. В цитоплазму погружено круглое или овальное ядро. Срок жизни клеток может не превышать нескольких дней, а может совпадать со сроком жизни организма. Клетки образуют ткани (нервная, мышечная и т.д.), а несколько типов тканей – органы (сердце, лёгкие и пр.) Группы органов, связанные с решением каких-то общих задач, называют системами органов.

     Обмен веществ - важнейшее свойство всего живого. Это свойство называют метаболизмом клеток. Клетки имеют сложную структуру. Она обособляется от внешней среды оболочкой, которая будучи неплотной и рыхлой, обеспечивает взаимодействие клетки с внешним миром, обмен с ним веществом, энергией и информацией. Метаболизм клеток служит основой для другого их важнейшего свойства – сохранения стабильности, устойчивости условий внутренней среды клетки. Это свойство клеток, присущее всей живой системе, называют гомеостазом.

     Гомеостаз, то есть постоянство состава клетки, поддерживается метаболизмом, то есть обменом веществ. Обмен веществ – сложный, многоступенчатый процесс, включающий доставку в клетку исходных веществ, получение из них энергии и белков, выведение из клетки в окружающую среду выработанных полезных продуктов, энергии и отходов. В настоящее время к миру живого относят также вирусы, которые не имеют клеточной структуры. Кроме того, существуют также некоторые организмы с клеточным строением, клетки которых не имеют типичной структуры. Это так называемые прокариоты, их клетки не имеют ядер.

     Прокариоты являются историческими предшественниками организмов с развитыми клетками. К ним относят бактерии и сине-зеленые водоросли. Нити нуклеиновых кислот у этих клеток расположены не в ядре, а в цитоплазме. Общепризнано, что структуры, управляющие жизнедеятельностью клетки, расположены в ядре в длинных цепях молекул нуклеиновых кислот (ДНК и РНК), исходной единицей которых является ген (от греч. «рождающий»).

     3. Клеточная теория

     Клеточная теория - это обобщенные представления  о строении клеток как единиц живого, об их размножении и роли в формировании многоклеточных организмов.

     Появлению и формулированию отдельных положений  клеточной теории предшествовал  довольно длительный период накопления наблюдений над строением различных  одноклеточных и многоклеточных организмов растений и животных. Этот период был связан с развитием  применения и усовершенствования различных оптических методов исследований.