NIVOI ŽIVOTNE ORGANIZACIJE
Razlikovati molekularni, ćelijski, tkivni, organski, organizmski, populacijski, vrsta, biocenotički i globalni (biosferni) nivo organizacije živih bića. Na svim ovim nivoima ispoljavaju se sva svojstva karakteristična za živa bića. Svaki od ovih nivoa karakterišu karakteristike inherentne drugim nivoima, ali svaki nivo ima svoje specifične karakteristike.
Molekularni nivo. Ovaj nivo je duboko u organizaciji živih bića i predstavljen je molekulima nukleinskih kiselina, proteina, ugljikohidrata, lipida i steroida koji se nalaze u ćelijama i nazivaju se biološkim molekulima. Na ovom nivou se osmišljavaju i provode najvažniji životni procesi (kodiranje i prenošenje nasljednih informacija, disanje, metabolizam i energija, varijabilnost itd.). Fizičko-hemijska specifičnost ovog nivoa leži u činjenici da sastav živog sadrži veliki broj hemijskih elemenata, ali najveći deo živog čine ugljenik, kiseonik, vodonik i azot. Molekule se formiraju iz grupe atoma, a od njih nastaju složena hemijska jedinjenja, koja se razlikuju po strukturi i funkcijama. Većina ovih spojeva u stanicama predstavljena je nukleinskim kiselinama i proteinima, čije su makromolekule polimeri sintetizirani kao rezultat stvaranja monomera i njihove kombinacije određenim redoslijedom. Osim toga, monomeri makromolekula unutar istog jedinjenja imaju iste hemijske grupe i povezani su hemijskim vezama između atoma, njihovim nespecifičnim
tehnički dijelovi (stranice). Sve makromolekule su univerzalne, jer su građene po istom planu, bez obzira na njihovu vrstu. Budući da su univerzalni, oni su istovremeno i jedinstveni, jer je njihova struktura neponovljiva. Na primjer, nukleotidi DNK sadrže jednu dušičnu bazu od četiri poznate (adenin, gvanin, citozin ili timin), zbog čega je svaki nukleotid jedinstven po svom sastavu. Sekundarna struktura molekula DNK je također jedinstvena.
Biološka specifičnost molekularnog nivoa određena je funkcionalnom specifičnošću bioloških molekula. Na primjer, specifičnost nukleinskih kiselina leži u činjenici da one kodiraju genetske informacije o sintezi proteina. Štaviše, ovi procesi se odvijaju kao rezultat istih metaboličkih koraka. Na primjer, biosinteza nukleinskih kiselina, aminokiselina i proteina slijedi sličan obrazac u svim organizmima. Oksidacija masnih kiselina, glikoliza i druge reakcije su također univerzalne.
Specifičnost proteina određena je specifičnim slijedom aminokiselina u njihovim molekulima. Ova sekvenca dalje određuje specifična biološka svojstva proteina, budući da su oni glavni strukturni elementi ćelija, katalizatori i regulatori reakcija u ćelijama. Ugljikohidrati i lipidi služe kao najvažniji izvori energije, dok su steroidi važni za regulaciju brojnih metaboličkih procesa.
Na molekularnom nivou energija se pretvara - energija zračenja u hemijsku energiju pohranjenu u ugljenim hidratima i drugim hemijskim jedinjenjima, a hemijska energija ugljenih hidrata i drugih molekula - u biološki dostupnu energiju pohranjenu u obliku visokoenergetskih ATP veza. Konačno, ovdje se energija visokoenergetskih fosfatnih veza pretvara u rad - mehanički, električni, kemijski, osmotski. Mehanizmi svih metaboličkih i energetskih procesa su univerzalni.
Biološki molekuli također osiguravaju kontinuitet između molekula i sljedećeg nivoa (ćelijskog), budući da su materijal od kojeg se formiraju supramolekularne strukture. Molekularni nivo je arena za hemijske reakcije koje obezbeđuju energiju na ćelijskom nivou.
Ćelijski nivo. Ovaj nivo organizacije živih bića predstavljen je ćelijama koje deluju kao nezavisni organizmi.
mov (bakterije, protozoe, itd.), kao i ćelije višećelijskih organizama. Glavna specifičnost ovog nivoa je da život počinje sa njim. Budući da su sposobne za život, rast i reprodukciju, ćelije su glavni oblik organizacije žive materije, od kojih su elementarne jedinice izgrađena sva živa bića (prokarioti i eukarioti). Ne postoje fundamentalne razlike u strukturi i funkciji između biljnih i životinjskih ćelija. Neke razlike se tiču samo strukture njihovih membrana i pojedinačnih organela. Uočljive su razlike u strukturi između prokariotskih ćelija i eukariotskih ćelija, ali su u funkcionalnom smislu te razlike nivelisane, jer svuda važi pravilo „ćelija od ćelije“.
Specifičnost ćelijskog nivoa je određena specijalizacijom ćelija, postojanjem ćelija kao specijalizovanih jedinica višećelijskog organizma. Na ćelijskom nivou dolazi do diferencijacije i uređenja vitalnih procesa u prostoru i vremenu, što je povezano sa ograničenjem funkcija na različite subcelularne strukture. Na primjer, eukariotske ćelije imaju značajno razvijene membranske sisteme (plazma membrana, citoplazmatski retikulum, lamelarni kompleks) i ćelijske organele (nukleus, hromozomi, centriole, mitohondrije, plastidi, lizozomi, ribozomi). Membranske strukture su "arena" najvažnijih životnih procesa, a dvoslojna struktura membranskog sistema značajno povećava površinu "arene". Osim toga, membranske strukture osiguravaju prostorno odvajanje mnogih bioloških molekula u stanicama, a njihovo fizičko stanje omogućava konstantno difuzno kretanje nekih proteina i fosfolipidnih molekula koje sadrže. Dakle, membrane su sistem čije su komponente u pokretu. Karakteriziraju ih različita prestrojavanja, što određuje razdražljivost stanica - najvažnije svojstvo živih bića.
Nivo tkiva. Ovaj nivo predstavljaju tkiva koja objedinjuju ćelije određene strukture, veličine, lokacije i sličnih funkcija. Tkiva su nastala tokom istorijskog razvoja zajedno sa višećelijnošću. Kod višećelijskih organizama nastaju tokom ontogeneze kao rezultat diferencijacije ćelija. Kod životinja se razlikuje nekoliko vrsta tkiva (epitelno, vezivno, mišićno, krvno, nervno i reproduktivno). Imajte trke
tenii razlikuju meristematsko, zaštitno, osnovno i provodno tkivo. Na ovom nivou dolazi do specijalizacije ćelija.
Nivo organa. Predstavljen organima organizama. Kod biljaka i životinja organi se formiraju zbog različitog broja tkiva. U protozoama se varenje, disanje, cirkulacija tvari, izlučivanje, kretanje i razmnožavanje odvijaju na račun različitih organela. Napredniji organizmi imaju organske sisteme. Kičmenjake karakteriše cefalizacija, koja se sastoji u koncentraciji najvažnijih nervnih centara i čulnih organa u glavi.
Organizacioni nivo. Ovaj nivo predstavljaju sami organizmi - jednoćelijski i višećelijski organizmi biljne i životinjske prirode. Specifičnost nivoa organizma je da se na ovom nivou odvija dekodiranje i implementacija genetičkih informacija, stvaranje strukturnih i funkcionalnih karakteristika svojstvenih organizmima određene vrste.
Nivo vrste. Ovaj nivo je određen vrstama biljaka i životinja. Trenutno postoji oko 500 hiljada biljnih vrsta i oko 1,5 miliona životinjskih vrsta, čije predstavnike karakteriše široka raznolikost staništa i zauzimaju različite ekološke niše. Vrsta je također klasifikacijska jedinica za živa bića.
Nivo stanovništva. Biljke i životinje ne postoje u izolaciji; ujedinjeni su u populacije koje karakteriše određeni genski fond. Unutar iste vrste može postojati od jedne do više hiljada populacija. U populacijama se provode elementarne evolucijske transformacije i razvija se novi adaptivni oblik.
Biocenotski nivo. Predstavljen je biocenozama - zajednicama organizama različitih vrsta. U takvim zajednicama organizmi različitih vrsta više ili manje ovise jedni o drugima. U toku istorijskog razvoja razvile su se biogeocenoze (ekosistemi), koji su sistemi koji se sastoje od međusobno zavisnih zajednica organizama i abiotskih faktora sredine. Ekosisteme karakteriše pokretna ravnoteža između organizama i abiotskih faktora. Na tom nivou se odvijaju materijalno-energetski ciklusi povezani sa vitalnom aktivnošću organizama.
Globalni (biosferni) nivo. Ovaj nivo je najviši oblik organizacije živih bića (živih sistema). Predstavlja ga biosfera. Na ovom nivou se vrši objedinjavanje svih materijalno-energetskih ciklusa u jedinstveni džinovski biosferski ciklus supstanci i energije.
Postoji dijalektičko jedinstvo između različitih nivoa organizacije živih bića. Život je organizovan prema tipu sistemske organizacije, čija je osnova hijerarhija sistema. Prelazak sa jednog nivoa na drugi povezan je sa očuvanjem funkcionalnih mehanizama koji deluju na prethodnim nivoima, a praćen je pojavom strukture i funkcija novih tipova, kao i interakcijom koju karakterišu nove karakteristike, odnosno javlja se novi kvalitet. .
Životinjski svet naše planete karakteriše složen, hijerarhijski odnos između nivoa organizacije... Čitav organski svijet i okoliš čine biosferu, koju pak čine biogeocenoze (ekosistemi) – teritorije sa karakterističnim prirodnim uslovima i određenim biljnim i životinjskim kompleksima (biocenozama). Biocenoze formiraju populacije - grupe biljnih i životinjskih organizama iste vrste, koji žive na određenoj teritoriji i sposobni su za proizvodnju. Populacije se sastoje od predstavnika određenih vrsta (pojedinaca), sposobnih da se slobodno ukrštaju i daju plodno potomstvo. Višećelijski organizmi se sastoje od organa i tkiva koje formiraju ćelije. Jednoćelijski organizmi i ćelije formirani su od unutarćelijskih struktura koje se sastoje od molekula.
Na osnovu toga, oni dodjeljuju nekoliko nivoa organizacije žive materije.
Svaki nivo organizacije živih organizama karakterišu sopstveni obrasci povezani sa njihovim specifičnim principima organizacije, karakteristikama odnosa sa drugim nivoima.
Opća biologija proučava osnovne zakonitosti životnih pojava koje se javljaju na različitim nivoima organizacije živih bića. Razmatranje organizacije žive materije počinje od razjašnjavanja strukture i svojstava složenih organskih molekula. Ćelije višećelijskih organizama su dio tkiva, dva ili više tkiva čine organ. Višećelijski organizam ima složenu strukturu, koja se sastoji od tkiva i organa, a istovremeno je i elementarna jedinica biološke vrste. Vrste koje međusobno komuniciraju čine zajednicu ili ekološki sistem, koji je, zauzvrat, jedna od komponenti biosfere.
Svaki nivo organizacije organizama proučavaju odgovarajuće grane biologije.
Molekularni nivo
Napomena 1
Svaki živi sistem, ma koliko složen bio organizovan, određen je na nivou funkcionisanja bioloških makromolekula – biopolimera: nukleinskih kiselina, proteina, polisaharida, kao i drugih važnih organskih supstanci. Sa ovog nivoa počinju najvažniji vitalni procesi u organizmu: metabolizam i konverzija energije, prenošenje naslednih informacija itd.
Molekularna biologija, molekularna genetika, fiziologija, citohemija, biohemija, biofizika, pojedini dijelovi virologije, mikrobiologija proučavaju fizičko-hemijske procese koji se odvijaju u živom organizmu (sinteza, razgradnja i međusobne transformacije proteina, nukleinskih kiselina, polisaharida, lipida i drugih supstanci u ćelija; metabolizam, energija i informacije koje regulišu ove procese).
Takve studije o živim sistemima su pokazale da se sastoje od organskih spojeva niske i velike molekularne težine, koje je praktično nemoguće otkriti u neživoj prirodi. Za žive organizme najtipičniji biopolimeri su proteini, nukleinske kiseline, polisaharidi, lipidi (jedinjenja slična mastima) i njihovi sastavni molekuli (aminokiseline, nukleotidi, monosaharidi, masne kiseline). Takođe, na ovom nivou se proučava sinteza, raspadanje i međusobne transformacije ovih jedinjenja u ćelijama, metabolizam, energija i informacija, regulacija ovih procesa.
Kao rezultat ovakvih studija, ustanovljeno je da Najvažnija karakteristika glavnih metaboličkih puteva je djelovanje bioloških katalizatora - enzima(spojevi proteinske prirode), koji striktno selektivno utiču na brzinu hemijskih reakcija. Proučavana je i struktura nekih aminokiselina, niza proteina i mnogih jednostavnih organskih spojeva. Utvrđeno je da se hemijska energija koja se oslobađa pri biološkoj oksidaciji (disanje, glikoliza) pohranjuje u obliku energetski bogatih jedinjenja (uglavnom adenozin fosforne kiseline ATP, ADP i dr.), a zatim se koristi u procesima koji zahtevaju energije (kontrakcije mišića, sinteza i transport supstanci). Otkriće genetskog koda bilo je veliki uspjeh. Utvrđeno je da nasljeđe kodirano u DNK putem proteina-enzima kontrolira kako strukturne proteine tako i sva osnovna svojstva ćelija i organizma u cjelini.
Istraživanja na molekularnom nivou zahtijevaju izolaciju i proučavanje svih vrsta molekula koji čine ćeliju, otkrivanje njihovog međusobnog odnosa.
Metode istraživanja koje se koriste na molekularnom nivou:
- elektroforeza (za odvajanje makromolekula koristeći njihovu razliku u naboju);
- ultracentrifugiranje (za odvajanje makromolekula koristeći njihove razlike u gustoći i veličini);
- hromatografija (za odvajanje makromolekula koristeći njihove razlike u svojstvima adsorpcije);
- Rentgenska strukturna analiza (proučavanje međusobnog prostornog rasporeda atoma u složenim molekulima);
- radioizotopi (proučavanje načina transformacije supstanci, brzine njihove sinteze i raspadanja);
- vještačko modeliranje sistema iz izolovanih ćelijskih elemenata (reprodukcija procesa koji se odvijaju u ćeliji - svi biohemijski procesi u ćeliji se ne odvijaju u homogenoj mešavini supstanci, već na određenim ćelijskim strukturama).
Nivo ćelije
Na ćelijskom nivou citologija, histologija i njihovi odjeli (kariologija, cito- i histohemija, citofiziologija, citogenetika), mnogi odjeli fiziologije, mikrobiologije i virologije proučavaju strukturu ćelije i unutrašnjih ćelijskih komponenti, kao i veze i odnose između stanica u tkivima i organa u tijelu. Slobodnoživući nećelijski oblici života ne postoje.
Cell- glavna nezavisna funkcionalna i strukturna jedinica višećelijskog organizma. Postoje jednoćelijski organizmi (alge, gljive, protozoe, bakterije). Također, ćelija je jedinica razvoja svih živih organizama koji postoje na Zemlji. Svojstva ćelije određuju njene komponente koje obavljaju različite funkcije.
Zahvaljujući istraživanjima na ćelijskom nivou, proučavane su glavne komponente ćelije, struktura ćelija i tkiva i njihove promene tokom razvoja.
Metode istraživanja na ćelijskom nivou:
- mikroskopija (svjetlosni mikroskop omogućava vam da vidite objekte do 1 mikrona);
- histohemijske reakcije u boji (identifikacija lokalizacije različitih hemikalija i enzima u ćeliji);
- autoradiografija (identifikacija mjesta sinteze makromolekula u ćeliji);
- elektronska mikroskopija (razlikovanje struktura do makromolekula, iako je opis njihove strukture često težak zbog nedovoljnog kontrasta slike);
- centrifugiranje (proučavanje funkcija intracelularnih komponenti - one su izolirane iz uništenih (homogeniziranih) stanica);
- kultura tkiva (proučavanje svojstava ćelija);
- mikrohirurgija (razmjena jezgara između stanica, fuzija (hibridizacija) stanica.
Nivo tkiva
Tkivo je skup ćelija slične strukture, ujedinjenih obavljanjem zajedničke funkcije. Stotine različitih ćelija uključene su u tijelo raznih višećelijskih organizama. Različite životinjske ćelije formiraju $4 $ tipove tkiva: nervno, vezivno, epitelno i mišićno. Kod biljaka se pravi razlika između formirajućih i trajnih tkiva. Trajna tkiva uključuju integumentarna, provodna, mehanička i osnovna tkiva.
Nivo organa
Definicija 2
Organi su visoko diferencirani dijelovi tijela koji se nalaze na određenom mjestu i obavljaju posebne funkcije. To su strukturne i funkcionalne asocijacije nekoliko vrsta tkiva. Nastaju tokom razvoja iz ćelija različitih tkiva.
Grupe različitih organa zajednički funkcionišu kako bi izvršile zajedničku funkciju za tijelo. Čovjek ima sljedeće organske sisteme: probavni, respiratorni, kardiovaskularni, nervni, sekretorni, izlučni, reproduktivni, endokrini, mišićni, skeletni i integumentarni sistem tkiva. Svaki pojedinačni organ sistema obavlja određenu funkciju, ali svi zajedno rade kao jedan "tim", osiguravajući maksimalnu efikasnost cijelog sistema. Svi sistemi organa funkcionišu međusobno i regulisani su nervnim i endokrinim sistemom. Poremećaj rada bilo kojeg organa dovodi do patologije cijelog sistema, pa čak i tijela.
Nivo organizma
Fiziologija (biljke i životinje, viša nervna aktivnost), eksperimentalna morfologija, endokrinologija, embriologija, imunologija, kao i niz drugih bioloških grana proučavaju procese i pojave koje se dešavaju u pojedincu i koordinisano funkcionisanje njegovih organa i sistema.
Na ovom nivou, kako bi se stvorila opća teorija ontogeneze, provode se studije koje imaju za cilj otkrivanje uzročnih mehanizama formiranja biološke organizacije, njene diferencijacije i integracije, implementacije genetskih informacija u ontogenezu. Proučavaju se i mehanizmi funkcionisanja organa i njihovih sistema, njihova uloga u vitalnoj aktivnosti organizma, međusobni uticaji organa, nervna i humoralna regulacija njihovih funkcija, ponašanje životinja, adaptivne promene itd.
Na ovom nivou proučavaju se i mehanizam rada organa i sistema, njihova uloga u vitalnoj aktivnosti organizma, odnos organa, ponašanje organizama i adaptivne promjene.
Trenutno se primjenjuju metode istraživanja:
- elektrofiziološki(sastoje se u izvođenju, pojačavanju i registraciji bioelektričnih potencijala);
- biohemijski(provodi se proučavanje endokrine regulacije - izolacija i pročišćavanje hormona, sinteza njihovih analoga, proučavanje biosinteze i mehanizama djelovanja hormona);
- kibernetički(proučavanje BND životinja i ljudi modeliranjem);
- eksperimentalni(razvijanje uslovnih refleksa, postavljanje zadataka).
Populacija - nivo vrste
Definicija 3
Određene grane biologije (morfologija, fiziologija, genetika, ekologija) proučavaju elementarnu jedinicu evolucijskog procesa - stanovništva- skup jedinki iste vrste koje naseljavaju određenu teritoriju, manje ili više izolovane od susjednih grupa.
Proučavanje sastava i dinamike populacije neraskidivo je povezano sa molekularnim, ćelijskim i nivoom organizma.
Metode istraživanja su metode onih nauka koje proučavaju pitanja koja se konkretno postavljaju na ovom nivou:
- genetske metode - priroda distribucije nasljednih karakteristika u populacijama;
- morfološki
- fiziološki
- ekološki.
Populacija i vrsta u cjelini mogu poslužiti kao objekti proučavanja za širok spektar bioloških grana.
Biogeocenotski ili biosferni nivo
Definicija 4
Biogeocenologija, ekologija, biogeohemija i druge grane biologije proučavaju procese koji se dešavaju u biogeocenozama(ekosistemi) - elementarne strukturne i funkcionalne jedinice biosfere.
Na ovom nivou provode se sveobuhvatna istraživanja koja pokrivaju odnos između biotičkih i abiotičkih komponenti koje su dio biogeocenoze; proučavaju se kretanje žive materije u biosferi, putevi i obrasci protoka energetskih kola. Ovakav pristup omogućava predviđanje posljedica ljudske ekonomske aktivnosti i u obliku međunarodnog programa „Čovjek i biosfera“ koordinira napore biologa iz mnogih zemalja.
Proučavanje biološke produktivnosti biogeocenoza (iskorišćavanje energije sunčevog zračenja fotosintezom i korištenje energije koju pohranjuju autotrofi od strane heterotrofnih organizama) je od velike praktične važnosti.
Napomena 2
Potreba za detaljnim proučavanjem biosferskog nivoa organizacije živih bića je zbog činjenice da su biogeocenoze okruženje u kojem se odvijaju bilo kakvi životni procesi na našoj planeti.
Nivoi organizacije živi sistemi odražavaju podređenost, hijerarhiju strukturalne organizacije života; međusobno se razlikuju po složenosti organizacije sistema (ćelija je jednostavnija u odnosu na višećelijski organizam ili populaciju).
Životni standard - ovo je oblik i način njegovog postojanja (virus postoji u obliku molekule DNK ili RNK zatvorene u proteinskoj ljusci - oblik postojanja virusa. Međutim, virus ispoljava svojstva živog sistema samo kada dospijeva u ćeliju drugog organizma, gdje se razmnožava – način njenog postojanja).
Nivoi organizacije |
Biološki sistem |
Komponente koje čine sistem |
Glavni procesi |
|
1. |
Molekul |
Odvojeni biopolimeri (DNK, RNK, proteini, lipidi, ugljeni hidrati, itd.); |
Na ovom nivou života proučavaju se fenomeni povezani sa promjenama (mutacijama) i reprodukcijom genetskog materijala, metabolizmom. |
|
2. |
Kompleksi molekula hemijskih jedinjenja i ćelijskih organela |
Sinteza specifičnih organskih tvari; regulacija hemijskih reakcija; podjela ćelija; učešće hemijskih elemenata Zemlje i energije Sunca u biosistemima |
|
|
3. |
Ćelije i međućelijska supstanca |
Metabolizam; razdražljivost |
|
|
4. |
Različite vrste tkanina |
Varenje; izmjena plina; transport supstanci; kretanje itd. |
|
|
5. Organizaciona |
Organizam |
Organski sistemi |
Metabolizam; razdražljivost; reprodukcija; ontogeneza. Nervno-humoralna regulacija vitalnih procesa. Osiguravanje skladne korespondencije organizma sa njegovim staništem |
|
6. Specifično za stanovništvo |
Populacija |
Grupe srodnih pojedinaca ujedinjenih specifičnim genskim fondom i specifičnom interakcijom sa okolinom |
Genetski identitet; interakcija između pojedinaca i populacija; akumulacija elementarnih evolucijskih transformacija; razvoj prilagođavanja promenljivim uslovima životne sredine |
|
7. |
Biogeocenoza |
Populacije različitih vrsta; faktori životne sredine; prostor sa kompleksom uslova sredine |
Biološka cirkulacija supstanci i protok energije koji održavaju život; mobilni balans između žive populacije i abiotičke sredine; obezbjeđivanje životnih uslova i sredstava za životno stanovništvo |
|
8. |
Biosfera |
Biogeocenoze i antropogeni uticaj |
Aktivna interakcija žive i nežive (inertne) materije planete; biološka globalna cirkulacija; aktivno biogeohemijsko učešće ljudi u svim procesima biosfere |
TEMATSKI ZADATCI
dio A
A1. Nivo na kojem se proučavaju procesi biogene migracije atoma naziva se:
1) biogeocenotski
2) biosfera
3) specifične za stanovništvo
4) molekularne genetike
A2. Na nivou populacije-vrste, oni proučavaju:
1) mutacije gena
2) odnos organizama iste vrste
3) organski sistemi
4) metabolički procesi u organizmu
A3. Održavanje relativne konstantnosti hemijskog sastava tijela naziva se
1) metabolizam
2) asimilacija
3) homeostaza
4) adaptacija
A4. Pojava mutacija povezana je s takvim svojstvom organizma kao što je
1) nasljednost
2) varijabilnost
3) razdražljivost
4) samoreprodukcija
A5. Koji od navedenih bioloških sistema čini najviši životni standard?
1) ćelija amebe
2) virus malih boginja
3) krdo jelena
4) rezervat prirode
A6. Primjer je skidanje ruke s vrućeg predmeta
1) razdražljivost
2) sposobnost prilagođavanja
3) nasljeđivanje osobina od roditelja
4) samoregulacija
A7. Primjeri su fotosinteza, biosinteza proteina
1) plastični metabolizam
2) energetski metabolizam
3) ishrana i disanje
4) homeostaza
A8. Koji od pojmova je sinonim za pojam "metabolizam"?
1) anabolizam
2) katabolizam
3) asimilacija
4) metabolizam
dio B
U 1. Odaberite procese koji se proučavaju na molekularnom genetičkom nivou života:
1) Replikacija DNK
2) naslijeđe Downove bolesti
3) enzimske reakcije
4) struktura mitohondrija
5) struktura ćelijske membrane
6) cirkulacija krvi
U 2. Povezati prirodu adaptacije organizama sa uslovima na koje su razvijeni
Dio C
C1. Koje prilagodbe biljaka im omogućavaju razmnožavanje i širenje?
C2. Šta je zajedničko, a koje razlike između različitih nivoa organizacije života?
Nivoi organizacije organskog svijeta su diskretna stanja bioloških sistema, koje karakterizira podređenost, međusobna povezanost i specifični obrasci.
Strukturni nivoi organizacije života su izuzetno raznoliki, ali glavni su molekularni, ćelijski, ontogenetski, populacijski specifični, biogiocenotski i biosferski.
1. Molekularno genetski standard života. Najvažniji zadaci biologije u ovoj fazi su proučavanje mehanizama prijenosa genetskih informacija, naslijeđa i varijabilnosti.
Postoji nekoliko mehanizama varijabilnosti na molekularnom nivou. Najvažniji od njih je mehanizam mutacije gena - direktna transformacija samih gena pod utjecajem vanjskih faktora. Faktori koji uzrokuju mutaciju su: zračenje, toksična hemijska jedinjenja, virusi.
Drugi mehanizam varijacije je rekombinacija gena. Ovaj proces se odvija tokom seksualne reprodukcije u višim organizmima. U ovom slučaju nema promjene u ukupnoj količini genetskih informacija.
Još jedan mehanizam varijabilnosti otkriven je tek 1950-ih. Ovo je neklasična rekombinacija gena, u kojoj dolazi do generalnog povećanja količine genetskih informacija zbog uključivanja novih genetskih elemenata u genom ćelije. Najčešće, ove elemente u ćeliju unose virusi.
2. Ćelijski nivo. Danas je nauka pouzdano utvrdila da je najmanja samostalna jedinica građe, funkcioniranja i razvoja živog organizma ćelija, koja je elementarni biološki sistem sposoban za samoobnavljanje, samoreprodukciju i razvoj. Citologija je nauka koja proučava živu ćeliju, njenu strukturu, funkcionisanje kao elementarni živi sistem, ispituje funkcije pojedinih ćelijskih komponenti, proces reprodukcije ćelije, prilagođavanje uslovima sredine itd. Citologija takođe ispituje karakteristike specijalizovanih ćelija, formiranje njihovih posebnih funkcija i razvoj specifičnih ćelijskih struktura... Stoga se moderna citologija naziva fiziologija ćelije.
Značajan napredak u proučavanju ćelija dogodio se početkom 19. veka, kada je otkriveno i opisano ćelijsko jezgro. Na osnovu ovih studija nastala je ćelijska teorija, koja je postala najveći događaj u biologiji 19. veka. Upravo je ova teorija poslužila kao temelj za razvoj embriologije, fiziologije i teorije evolucije.
Najvažniji dio svih stanica je jezgro, koje pohranjuje i reprodukuje genetske informacije i reguliše metaboličke procese u ćeliji.
Sve ćelije su podeljene u dve grupe:
Prokarioti - ćelije lišene jezgra
Eukarioti - ćelije koje sadrže jezgra
Proučavajući živu ćeliju, naučnici su skrenuli pažnju na postojanje dvije glavne vrste njene prehrane, što je omogućilo podjelu svih organizama u dvije vrste:
Autotrofni - sami proizvode hranjive tvari koje su im potrebne
· Heterotrofno – ne može bez organske hrane.
Kasnije su važni faktori kao što su sposobnost organizama da sintetiziraju potrebne tvari (vitamine, hormone), da se opskrbe energijom, ovisnost o ekološkoj sredini, itd.
3. Ontogenetski nivo. Višećelijski organizmi. Ovaj nivo je nastao kao rezultat formiranja živih organizama. Glavna jedinica života je zasebna jedinka, a ontogeneza je elementarni fenomen. Fiziologija proučava funkcionisanje i razvoj višećelijskih živih organizama. Ova nauka ispituje mehanizme djelovanja različitih funkcija živog organizma, njihov međusobni odnos, regulaciju i prilagođavanje vanjskom okruženju, nastanak i formiranje u procesu evolucije i individualnog razvoja pojedinca. U stvari, to je proces ontogeneze - razvoj organizma od rođenja do smrti. Istovremeno dolazi do rasta, kretanja pojedinih struktura, diferencijacije i usložnjavanja organizma.
Svi višećelijski organizmi se sastoje od organa i tkiva. Tkiva su grupa fizički ujedinjenih ćelija i međućelijskih supstanci za obavljanje određenih funkcija. Njihovo proučavanje je predmet histologije.
Organi su relativno velike funkcionalne jedinice koje spajaju različita tkiva u različite fiziološke komplekse. Zauzvrat, organi su dio većih jedinica - sistema tijela. Među njima se izdvajaju nervni, probavni, kardiovaskularni, respiratorni i drugi sistemi. Samo životinje imaju unutrašnje organe.
4. Populaciono-biocenotski nivo. Ovo je supraorganizmski životni standard čija je osnovna jedinica stanovništvo. Za razliku od populacije, vrsta je skup jedinki koje su slične po strukturi i fiziološkim svojstvima, imaju zajedničko porijeklo, mogu se slobodno križati i dati plodno potomstvo. Vrsta postoji samo kroz populacije koje predstavljaju genetski otvorene sisteme. Populacione studije se bave populacionom biologijom.
Termin "populacija" uveo je jedan od osnivača genetike V. Johansen, koji je nazvao ovaj genetski heterogeni skup organizama. Kasnije se stanovništvo počelo smatrati integralnim sistemom koji je u kontinuiranoj interakciji sa okolinom. Populacije su ti stvarni sistemi kroz koje postoje vrste živih organizama.
Populacije su genetski otvoreni sistemi, jer izolacija populacija nije apsolutna i s vremena na vrijeme nije moguća razmjena genetičkih informacija. Populacije su te koje djeluju kao elementarne jedinice evolucije, promjene u njihovom genskom fondu dovode do pojave novih vrsta.
Populacije sposobne za samostalnu egzistenciju i transformaciju ujedinjene su u agregat sljedećeg superorganskog nivoa - biocenoza. Biocenoza - skup populacija koje žive na određenom području.
Biocenoza je sistem zatvoren za strane populacije; za svoje konstitutivne populacije, to je otvoreni sistem.
5. Biogeocetonski nivo. Biogeocenoza je stabilan sistem koji može postojati dugo vremena. Ravnoteža u živom sistemu je dinamička, tj. je stalno kretanje oko određene tačke stabilnosti. Za njegovo stabilno funkcionisanje potrebno je imati povratne veze između njegovog kontrolnog i izvršnog podsistema. Ovakav način održavanja dinamičke ravnoteže između različitih elemenata biogeocenoze, uzrokovan masovnom reprodukcijom nekih vrsta i smanjenjem ili nestankom drugih, što dovodi do promjene kvalitete okoliša, naziva se ekološka katastrofa.
Biogeocenoza je integralni samoregulirajući sistem, u kojem se razlikuje nekoliko tipova podsistema. Primarni sistemi su proizvođači koji direktno obrađuju neživu materiju; potrošači - sekundarni nivo na kome se materija i energija dobijaju korišćenjem proizvođača; zatim postoje potrošači drugog reda. Tu su i čistači i razlagači.
Kroz ove nivoe u biogeocenozi prolazi ciklus supstanci: život je uključen u upotrebu, obradu i restauraciju različitih struktura. U biogeocenozi - jednosmjerni tok energije. To ga čini otvorenim sistemom, kontinuirano povezan sa susjednim biogeocenozama.
Samoregulacija biogeocenta teče uspješnije što je broj njenih sastavnih elemenata raznovrsniji. Stabilnost biogeocenoza zavisi i od raznovrsnosti njenih komponenti. Gubitak jedne ili više komponenti može dovesti do nepovratne neravnoteže i njene smrti kao integralnog sistema.
6. Nivo biosfere. Ovo je najviši nivo organizacije života, koji pokriva sve životne pojave na našoj planeti. Biosfera je živa materija planete i životne sredine koju ona transformiše. Biološki metabolizam je faktor koji objedinjuje sve druge nivoe organizacije života u jednu biosferu. Na ovom nivou dolazi do cirkulacije supstanci i transformacije energije povezane sa vitalnom aktivnošću svih živih organizama koji žive na Zemlji. Dakle, biosfera je jedinstven ekološki sistem. Proučavanje funkcionisanja ovog sistema, njegove strukture i funkcija najvažniji je zadatak biologije na ovom nivou života. Ekologija, biocenologija i biogeohemija proučavaju ove probleme.
Razvoj doktrine biosfere neraskidivo je povezan s imenom istaknutog ruskog naučnika V.I. Vernadsky. Upravo je on uspio dokazati povezanost organskog svijeta naše planete, koji djeluje kao jedinstvena nedjeljiva cjelina, sa geološkim procesima na Zemlji. Vernadsky je otkrio i proučavao biogeohemijske funkcije žive materije.
Zbog biogene migracije atoma, živa materija obavlja svoje geohemijske funkcije. Moderna nauka identificira pet geohemijskih funkcija koje živa materija obavlja.
1. Funkcija koncentracije se izražava u akumulaciji određenih hemijskih elemenata unutar živih organizama usled njihove aktivnosti. Rezultat je bio nastanak mineralnih rezervi.
2. Transportna funkcija je usko povezana s prvom funkcijom, budući da živi organizmi nose potrebne kemijske elemente, koji se zatim akumuliraju u njihovim staništima.
3. Energetska funkcija obezbjeđuje tokove energije koji prodiru u biosferu, što omogućava obavljanje svih biogeohemijskih funkcija žive materije.
4. Destruktivna funkcija - funkcija uništavanja i prerade organskih ostataka, u toku ovog procesa materije akumulirane organizmima se vraćaju u prirodne cikluse, postoji kruženje supstanci u prirodi.
5. Srednjeformirajuća funkcija je transformacija okoline pod uticajem žive materije. Cjelokupni savremeni izgled Zemlje - sastav atmosfere, hidrosfere, gornji sloj litosfere; većina minerala; klima je rezultat delovanja Života.
Svi živi organizmi u prirodi sastoje se od istih nivoa organizacije; to je karakteristična biološka pravilnost zajednička svim živim organizmima. Razlikuju se sljedeći nivoi organizacije živih organizama - molekularni, ćelijski, tkivni, organski, organizmski, populacijski specifični, biogeocenotski, biosferski.
1. Molekularno genetski nivo. Ovo je najosnovnija karakteristika života. Bez obzira koliko je složena ili jednostavna struktura bilo kojeg živog organizma, svi se sastoje od istih molekularnih spojeva. Primjer za to su nukleinske kiseline, proteini, ugljikohidrati i drugi složeni molekularni kompleksi organskih i neorganskih tvari. Ponekad se nazivaju biološkim makromolekularnim supstancama. Na molekularnom nivou odvijaju se različiti vitalni procesi živih organizama: metabolizam, pretvaranje energije. Uz pomoć molekularnog nivoa prenose se nasljedne informacije, formiraju se pojedinačne organele i drugi procesi.
2. Ćelijski nivo. Ćelija je strukturna i funkcionalna jedinica svih živih organizama na Zemlji. Pojedinačne organele u ćeliji imaju karakterističnu strukturu i obavljaju specifičnu funkciju. Funkcije pojedinih organela u ćeliji su međusobno povezane i obavljaju ujednačene vitalne procese. Kod jednoćelijskih organizama svi životni procesi se odvijaju u jednoj ćeliji, a jedna ćelija postoji kao poseban organizam (jednoćelijske alge, klamidomonade, hlorele i najjednostavnije životinje - amebe, cilijati i dr.). Kod višećelijskih organizama jedna ćelija ne može postojati kao poseban organizam, već je elementarna strukturna jedinica organizma.
3. Nivo tkiva.
Ukupnost ćelija i međućelijskih supstanci sličnih po porijeklu, strukturi i funkciji čini tkivo. Nivo tkiva karakterističan je samo za višećelijske organizme. Također, pojedinačna tkiva nisu samostalan cijeli organizam. Na primjer, tijela životinja i ljudi se sastoje od četiri različita tkiva (epitelno, vezivno, mišićno, nervno). Biljna tkiva nazivaju se: obrazovna, pokrovna, potporna, provodna i izlučujuća.
4. Nivo organa.
U višećelijskim organizmima, spoj nekoliko identičnih tkiva, sličnih po strukturi, porijeklu i funkcijama, formira nivo organa. U sastavu svakog organa postoji nekoliko tkiva, ali među njima je jedno najznačajnije. Zaseban organ ne može postojati kao integralni organizam. Nekoliko organa, sličnih po građi i funkciji, kada se spoje, čine sistem organa, na primjer, probava, disanje, cirkulacija krvi itd.
5. Organizacioni nivo.
Biljke (chlamydomonas, chlorella) i životinje (amebe, ciliates, itd.), čija se tijela sastoje od jedne ćelije, samostalni su organizam. A zasebna jedinka višećelijskih organizama smatra se zasebnim organizmom. U svakom pojedinom organizmu odvijaju se svi životni procesi koji su svojstveni svim živim organizmima – ishrana, disanje, metabolizam, razdražljivost, razmnožavanje itd. Svaki samostalni organizam za sobom ostavlja potomstvo. U višećelijskim organizmima ćelije, tkiva, organi i sistemi organa nisu poseban organizam. Samo integralni sistem organa, specijalizovan za obavljanje različitih funkcija, čini poseban nezavisni organizam. Razvoj organizma, od oplodnje do kraja života, traje određeno vreme. Ovaj individualni razvoj svakog organizma naziva se ontogenija. Organizam može postojati u bliskoj vezi sa okolinom.
6. Nivo specifičan za stanovništvo.
Agregat jedinki jedne vrste ili grupe koji dugo postoji u određenom dijelu areala relativno odvojen od drugih agregata iste vrste čini populaciju. Na nivou populacije provode se najjednostavnije evolucijske transformacije, što doprinosi postepenom nastanku nove vrste.
7. Biogeocenotski nivo.
Ukupnost organizama različitih tipova i različite složenosti organizacije, prilagođenih istim uslovima prirodnog okruženja, naziva se biogeocenoza ili prirodna zajednica. Biogeocenoza obuhvata brojne vrste živih organizama i uslove životne sredine. U prirodnim biogeocenozama energija se akumulira i prenosi iz jednog organizma u drugi. Biogeocenoza uključuje neorganska, organska jedinjenja i žive organizme.
8. Nivo biosfere.
Sveukupnost svih živih organizama na našoj planeti i općenito prirodno okruženje njihovog staništa čini nivo biosfere. Na nivou biosfere, moderna biologija rješava globalne probleme, na primjer, određivanje intenziteta formiranja slobodnog kisika od strane vegetacijskog pokrivača Zemlje ili promjene koncentracije ugljičnog dioksida u atmosferi povezane s ljudskim aktivnostima. Glavnu ulogu na nivou biosfere igraju "žive supstance", odnosno ukupnost živih organizama koji naseljavaju Zemlju. Također, na nivou biosfere značenje imaju "bioinertne supstance", nastale kao rezultat vitalne aktivnosti živih organizama i "inertne" supstance, odnosno uslovi životne sredine. Na nivou biosfere, na Zemlji postoji kruženje tvari i energije uz učešće svih živih organizama biosfere.