Структурні рівні живої

. 1. Структурні рівні живого.

Концепція структурних рівнів живого включає представлення про ієрархічної співпідпорядкованості структурних рівнів, системності та органічної цілісності живих організмів. Відповідно до цієї концепції структурні рівні різняться не тільки складністю, але і закономірностями функціонування. Внаслідок ієрархічної співпідпорядкованості кожен з рівнів організації живої матерії має вивчатися з урахуванням характеру нижче і вищого рівнів в їх функціональній взаємодії.

Розглянемо окремі рівні організації живої матерії, почавши з нижчому щаблі, на якій сходяться біологія і хімія.

Молекулярно-генетичний рівень.

Це той рівень організації матерії, на якому відбувається стрибок від атомно-молекулярного рівня неживої матерії до макромолекулам живого. При вивченні молекулярно-генетичного рівня досягнута, мабуть, найбільша ясність у визначенні основних понять, а також у виявленні елементарних структур і явищ. Розвиток хромосомної теорії спадковості, аналіз мутаційного процесу, вивчення будови хромосом, фагів і вірусів розкрили основні риси організації елементарних генетичних структур і пов'язаних з ними явищ.

Клітинний рівень.

Клітинному і субклітинному рівні відображають процеси спеціалізації клітин, а також різні внутрішньоклітинні включення.

Будь-який живий організм складається з клітин. У найпростішому випадку - з єдиної клітини (бактерії, амеби). Клітина є щонайменшої елементарної живою системою і є першоосновою будови, життєдіяльності і розмноження всіх організмів. Клітини всіх організмів подібні за будовою і складом речовин. Всіма складними багатоступінчатими процесами в клітині управляє особлива структура, як правило, знаходиться в її ядрі і складається з довгих ланцюгів молекул нуклеїнових кислот.

Тканинний рівень.

Сукупність клітин з однаковим рівнем організації утворює живу тканину. З тканин складаються різні органи живих організмів.

Організменний рівень.

Система спільно функціонуючих органів утворює організм. На відміну від попередніх рівнів на організмовому рівні виявляється велика різноманітність живих систем. Організменний рівень іменують також онтогенетическим.

Популяційно-видовий рівень.

Він утворений сукупністю видів і популяцій живих систем. Популяція - це сукупність організмів одного виду, що володіють єдиним генофондом (сукупністю генів). Вона є надорганізменну живою системою, так само, як і вигляд, що складається зазвичай з декількох популяцій. На цьому рівні реалізується біологічний еволюційний процес.

Биогеоценотический рівень.

Він утворений біоценозами - історично склалися стійкими спільнотами популяцій, пов'язаних один з одним і навколишнім середовищем обміном речовин.

Біосферний рівень.

Включає в себе всю сукупність живих організмів Землі разом з навколишнім їх природним середовищем.

Окремі структурні рівні живого є об'єктами вивчення для окремих біологічних наук, тобто умовними розмежувачами біологічного знання. Так, молекулярний рівень вивчається молекулярною біологією, генетикою; клітинний рівень служить об'єктом для цитології, мікробіології; анатомія і фізіологія вивчають життя на тканинному та організменному рівнях; зоологія і ботаніка мають справу з організменному і популяційно-видовим рівнями; екологія охоплює біоценотіческій та біосферний рівні.

2. Клітка як «первокірпічік» живого.

Фундаментальна частинка в біології - жива клітина. Саме вона є щонайменшої системою, яка має всім комплексом властивостей живого, в тому числі і носієм генетичної інформації.

Клітка відмежована від інших клітин або від зовнішнього середовища спеціальною мембраною і має ядро або його еквівалент, в якому зосереджена основна частина хімічної інформації, яка контролює спадковість.

Існують одноклітинні організми, тіло яких цілком складається з однієї клітини. До цієї групи відносяться бактерії і Найпростіші (найпростіші тварини та одноклітинні водорості). Справжні багатоклітинні тварини (Metazoa) та рослини (Metaphyta) містять безліч клітин.

У будові і функції кожної клітини виявляються ознаки, загальні для всіх клітин, що відображає єдність їх походження з первинних органічних комплексів. Приватні особливості різних клітин - результат їх спеціалізації в процесі еволюції.

Зазвичай розміри рослинних і тваринних клітин коливаються в межах від 5 до 20 мкм у поперечнику. Типова бактеріальна клітина значно менше - близько 2 мкм, а найменша з відомих - 0,2 мкм.

Зазвичай 70-80% маси клітини становить вода, в якій розчинені різноманітні солі і низькомолекулярні органічні сполуки. Найбільш характерні компоненти клітини - білки і нуклеїнові кислоти. Деякі білки є структурними компонентами клітини, інші - ферментами, тобто каталізаторами, що визначають швидкість і напрям протікають у клітинах хімічних реакцій. Нуклеїнові кислоти служать носіями спадкової інформації, яка реалізується в процесі внутрішньоклітинного синтезу білків.

Власне клітина складається з трьох основних частин. Під клітинною стінкою, якщо вона є, знаходиться клітинна мембрана. Мембрана оточує гетерогенний матеріал, званий цитоплазмою. У цитоплазму занурено кругле або овальне ядро.

Клітини утворюють тканини (нервова, м'язова і т.д.), а кілька типів тканин - органи (серце, легені та ін) Групи органів, пов'язані з вирішенням якихось загальних завдань, називають системами органів.

Обмін речовин - найважливіша властивість всього живого. Це властивість називають метаболізмом клітин.

3. Клітинна теорія.

Клітинна теорія - одне із загальновизнаних біологічних узагальнень, які стверджують єдність принципу будови і розвитку світу рослин і світу тварин, в якому клітина розглядається в якості загального структурного елементу рослинних і тваринних організмів. Як і всяке велике наукове узагальнення, клітинна теорія не виникла раптово: їй передували окремі відкриття різних дослідників.

Відкриття клітини належить англійському природодослідникові Р. Гуку, який в 1665 р. вперше розглянув тонкий зріз пробки під мікроскопом. На зрізі було видно, що пробка має пористу будову, подібно до бджолиних стільників. Ці осередки Р. Гук назвав клітинами.

Значний внесок у вивчення клітини вніс голландський натураліст, один з основоположників наукової мікроскопії, А. Ван Левенгук, який відкрив у 1674 р. одноклітинні організми.

Подальше вдосконалення мікроскопа і інтенсивні мікроскопічні дослідження привели до встановлення французьким ученим Ш. Бріссо-Мірбах (1802, 1808) того факту, що всі рослинні організми утворені тканинами, які складаються з клітин. Ще далі в узагальненнях пішов Ж. Б. Ламарк (1809), який поширив ідею Бріссо-Мірбах про клітинному будову і на тваринні організми.

На початку XIX ст. робилися спроби вивчення внутрішнього вмісту клітини. У 1825 р. чеський учений Я. Пуркине відкрив ядро в яйцеклітині птахів. У 1831 р. англійський ботанік Р. Броун вперше описав ядро в клітинах рослин, а в 1833 р. він прийшов до висновку, що ядро є обов'язковою частиною рослинної клітини. Таким чином, у цей час змінюється уявлення про будову клітини: головним у її організації стали вважати не клітинну стінку, а вміст.

Найбільш близько до формулювання клітинної теорії підійшов німецький ботанік М. Шлейден, який встановив, що тіло рослин складається з клітин.

Численні спостереження щодо будови клітини, узагальнення накопичених даних дозволили Т. Шванна в 1839 р. зробити ряд висновків, які згодом назвали клітинної теорією. Учений показав, що всі живі організми складаються з клітин, що клітини рослин і тварин принципово схожі між собою.

У момент виникнення клітинної теорії питання про те, як утворюються клітини в організмі, не був остаточно з'ясований. М. Шлейден і Т. Шванн вважали, що клітини в організмі виникають шляхом новоутворення з первинного неклеточного речовини. Це подання було спростовано до середини XIX ст., Що знайшло відображення в знаменитому афоризмі Р. Вірхова (1858): «кожна клітина походить тільки від клітини». Подальший розвиток цитології повністю підтвердило, що й клітини тварин, і клітини рослин виникають тільки в результаті поділу попередніх клітин і ніколи не виникають de novo - з "неживого" або "живого" речовини.

Клітинна теорія отримала подальший розвиток у роботах німецького вченого Р. Вірхова (1858), який припустив, що клітини утворюються з попередніх материнських клітин. У 1874 р. російським ботаніком І. Д. Чистяковим, а в 1875 р. польським ботаніком Е. Страсбургером було відкрито розподіл клітини - мітоз, і, таким чином, підтвердилося припущення Р. Вірхова.

У другій половині XIX і на початку XXвв. Були з'ясовані основні деталі тонкої будови клітини, що стало можливим завдяки великим удосконаленням мікроскопа і техніки микроскопирования біологічних об'єктів.

Корінне поліпшення всієї техніки микроскопирования дозволило дослідникам до початку XX століття виявити основні клітинні органели, з'ясувати будову ядра і закономірності клітинного ділення, розшифрувати механізми запліднення і дозрівання статевих клітин. У 1876р. був відкритий клітинний центр, у 1894р. - Мітохондрії, у 1898р. - Апарат Гольджі.

Створення клітинної теорії стало найважливішою подією в біології, одним з вирішальних доказів єдності живої природи. Клітинна теорія справила значний вплив на розвиток біології як науки, послужила фундаментом для розвитку таких дисциплін, як ембріологія, гістологія і фізіологія. Вона дозволила створити основи для розуміння життя, індивідуального розвитку організмів, для пояснення еволюційної зв'язку між ними. Основні положення клітинної теорії зберегли своє значення і сьогодні, хоча більш ніж за сто п'ятдесят років були отримані нові відомості про структуру, життєдіяльності та розвитку клітини.

Клітинна теорія включає такі основні положення:

1. Клітина - елементарна одиниця живого, здатна до самооновлення, саморегуляції і самовідтворення і є одиницею будови, функціонування і розвитку всіх живих організмів.

2. Клітини всіх живих організмів подібні за будовою, хімічним складом і основним проявам життєдіяльності.

3. Розмноження клітин відбувається шляхом розподілу вихідної материнської клітини.

4. У багатоклітинному організмі клітини спеціалізуються по функціях і утворюють тканини, з яких побудовані органи та їх системи, пов'язані між собою міжклітинними, гуморальними і нервовими формами регуляції.

Висновок.

Передбіологічних структури, що представляють собою гігантські органічні макромолекули, є межею хімічної еволюції речовини. Наступний і принципово інший рівень складності в організації матерії в порівнянні з атомарно-молекулярним рівнем - це жива матерія, жива природа.

Життя є форма існування складних, відкритих систем, здатних до самоорганізації та самовідтворення. Найважливішими функціональними речовинами цих систем є білки і нуклеїнові кислоти.

На основі критерію масштабності виділяють біосферний, биогеоценотический, популяційно-видовий, організменний, тканинний, клітинний і молекулярний рівні організації живої речовини.

Значення клітинної теорії в розвитку науки полягає в тому, що завдяки їй стало зрозуміло, що клітина - це найважливіша складова частина всіх живих організмів. Вона їх головний «будівельний» компонент, клітина є ембріональної основою багатоклітинного організму, тому що розвиток організму починається з однієї клітини - зиготи. Клітина - основа фізіологічних і біохімічних процесів в організмі, тому що на клітинному рівні відбуваються, в кінцевому рахунку, всі фізіологічно і біохімічні процеси. Клітинна теорія дозволила прийти до висновку про подібність хімічного складу всіх клітин і ще раз довела єдність всього органічного світу.

Список використовуваної літератури:

1. Н.А. Лемеза, Л.В. Камлюк, Н.Д. Лисов. "Посібник з біології для вступників до ВНЗ".

2. Концепції сучасного природознавства. Навчальний посібник. Санкт - Петербург: Нива, 2002.

3. Енциклопедія Кругосвет

4. Біологічний енциклопедичний словник. / Под ред. Гілярова М.С. - М.: Радянська енциклопедія, 1986.

5. Концепції сучасного природознавства. Під ред. Лавриненко В.М. і Ратникова В.П. М., 2006.