Структурные уровни организации живого

Размещено на http://www.allbest.ru/

vaМИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Всероссийский заочный финансово-экономический институт

Филиал в г.Барнауле

Контрольная работа

По концепции современного естествознания

на тему

Структурные уровни живого

Студентка

Шиленина Валентина Владимировна

Барнаул 2011Содержание

Введение

1. Основные уровни живого и их характеристика

2. Клетка как «первокирпичик» живого

3. Основные положения «клеточной теории» строения живого

Заключение

Список литературы

Введение

Устройство окружающего нас мира невероятно сложно, природа чутко хранит многие свои загадки от любопытных людей. Но, как говорил выдающийся физик Капица: "Мы должны быть благодарны Богу, что он создал мир так, что все простое - правда, а все сложное - неправда". Любое явление мира кажется сложным для понимания, пока мы не разобрались в нем - а завесу тайны надо многими вопросами наука уже приподняла.

Живое привлекало внимание людей с древнейших времен. Жизнь, окружающая нас, имеет огромное количество проявлений: растения и животные, крошечные и огромные, обитающие на суше и под водой, дикие и одомашненные, опасные и полезные организмы. Казалось бы, ничего общего между ними нет. Однако понимание структуры уровней организации живого открывает многочисленные связи. клетка

Цель данной работы - изучение структурных уровней организации живого, причем особенно пристальное внимание уделяется клеткам. Для достижения цели предстоит решить ряд задач: дать характеристику основным уровням организации живого - молекулярно-генетическому, клеточному, онтогенетическому, популяционно-видовому, биоценотическому, биогеоценотическому и наиболее крупному, глобальному - биосферному; рассмотреть клетку как "первокирпичик", основу, из которой построено все живое; изложить главные положения современной клеточной теории, отметив ключевые этапы ее развития. В соответствии с задачами произведено деление работы на три главы: "Основные уровни живого и их характеристика", "Клетка как "первокирпичик" живого", "Основные положения клеточной теории строения живого".

1. Основные уровни живого и их характеристика

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.

Структурные уровни организации жизни чрезвычайно многообразны [4, с. 218], но при этом основными являются молекулярный, клеточный, онтогенетический, популяционно-видовой, биоценотический, биогеоценотический и биосферный.

Молекулярно-генетический уровень жизни - это уровень функционирования биополимеров (белков, нуклеиновых кислот, полисахаридов) и других важных органических соединений, лежащих в основе процессов жизнедеятельности организмов. На этом уровне элементарной структурной единицей является ген, а носителем наследственной информации у всех живых организмов - молекула ДНК. Реализация наследственной информации осуществляется при участии молекул РНК.

В связи с тем, что с молекулярными структурами связаны процессы хранения, изменения и реализации наследственной информации, данный уровень называют молекуляр-но-генетическим.

Белки и нуклеиновые кислоты являются «информационными» молекулами, а полисахариды (крахмал, гликоген, целлюлоза) играют роль источника энергии и строительного материала для синтеза более крупных молекул.

На этом уровне происходят химические реакции, обеспечивающие энергией клеточный уровень.

Клеточный уровень. Основной структурной и функциональной единицей всех живых организмов является клетка. На клеточном уровне так же, как и на молекулярно-генетическом, отмечается однотипность всех живых организмов. У всех организмов только на клеточном уровне возможны биосинтез и реализация наследственной информации.

Клеточные структуры лежат в основе строения любого живого организма, каким бы многообразным и сложным ни представлялось его строение.

Онтогенетический уровень. Основной единицей жизни на онтогенетическом уровне выступает отдельная особь, а элементарным явлением является онтогенез. Биологическая особь может быть как одноклеточным, так и многоклеточным организмом, однако в любом случае она представляет собой целостную, самовоспроизводящуюся систему.

Онтогенезом называется процесс индивидуального развития организма от рождения через последовательные морфологические, физиологические и биохимические изменения до смерти, процесс реализации наследственной информации.

Популяционно-видовой уровень - это надорганизменный уровень жизни, основной единицей которого является популяция.

Популяция - совокупность особей одного вида, относительно изолированных от других групп этого же вида, занимающих определенную территорию, воспроизводящую себя на протяжении длительного времени и обладающую общим генетическим фондом.

Видом называется совокупность особей, сходных по строению и физиологическим свойствам, имеющих общее происхождение, могущих свободно скрещиваться и давать плодовитое потомство. Вид существует только через популяции, представляющие собой генетически открытые системы.

Биоценотический уровень. Популяции, представляющие первый надорганизменный уровень живого, являющиеся элементарными единицами эволюции, способными к самостоятельному существованию и трансформации, объединяются в совокупности следующего надорганизменного уровня - биоценозы.

Биоценоз - совокупность всех организмов, населяющих участок среды с однородными условиями жизни, например лес, луг, болото и т.д. Иными словами, биоценоз - это совокупность популяций, проживающих на определенной территории.

Биоценоз представляет собой закрытую систему для чужих популяций, для составляющих его популяций - это открытая система.

Биогеоценотический уровень

Биогеоценоз - сложная динамическая система, представляющая собой совокупность биотических и абиотических элементов, связанных между собой обменом вещества, энергии и информации, в рамках которой может осуществляться круговорот веществ в природе.

Это означает, что биогеоценоз - устойчивая система, которая может существовать на протяжении длительного времени.

Биосферный уровень - наивысший уровень организации жизни, охватывающий все явления жизни на нашей планете.

Биосфера - это живое вещество планеты (совокупность всех живых организмов планеты, включая человека) и преобразованная им окружающая среда.

Биотический обмен веществ - это фактор, который объединяет все другие уровни организации жизни в одну биосферу.

На биосферном уровне происходит круговорот веществ и превращение энергии, связанные с жизнедеятельностью всех живых организмов, обитающих на Земле. Таким образом, биосфера является единой экологической системой. Изучение функционирования этой системы, ее строения и функций - важнейшая задача биологии. Занимаются изучением этих проблем экология, биоценология и биогеохимия.

2. Клетка как «первокирпичик» живого

Онтогенетический уровень живого представлен отдельными организмами (особями). Клетки как элементарные структуры действуют как самостоятельные организмы (бактерии, простейшие), а так же, как клетки многоклеточных организмов. Особенность клеточного подуровня в том, что именно с него и начинается жизнь.

Клетка - элементарная живая система и основная форма организации живой материи: она усваивает пищу, способна существовать и расти, может разделиться на две, каждая из которых содержит генетический материал, идентичный исходной клетке. Клетка - это один из основных структурных, функциональных и воспроизводящих элементов живого. За 3 млрд. лет существования на Земле живое вещество развилось до нескольких миллионов видов, но все они - от бактерий до высших животных - состоят из клеток. Специфичность клеточного подуровня заключается в специализации клеток. В человеческом организме до 10¹⁵ клеток. Половые клетки служат для размножения, соматические (от греч. soma - тело) имеют разное строение и функции (нервные, мышечные, костные). Клетки отличаются своими размерами, формой, количеством поглощенного красителя. Среди живого есть одно- и многоклеточные организмы. Вирусы - неклеточные организмы, они размножаются в чужих клетках. Некоторые водоросли потеряли свое клеточное строение. На клеточном уровне происходит разграничение и упорядочение процессов жизнедеятельности во времени и пространстве, что связано с приуроченностью функций к различным субклеточным структурам. [1, с. 465]

Клетка имеет сложную структуру. Она обособляется от внешней среды оболочкой, которая, будучи неплотной и рыхлой, обеспечивает взаимодействие клетки с внешним миром, обмен с ним веществом, энергией, информацией. Обмен веществ, обеспечиваемый клетками, - важнейшее свойство всего живого. Это свойство в биологической литературе называют метаболизмом клеток.

Метаболизм в свою очередь служит основой для другого важнейшего свойства клетки - сохранения стабильности, устойчивости условий внутренней среды клетки. Это свойство клеток, присущее всей живой системе, называют гомеостазом. Гомеостаз, т.е. постоянство состава клетки, поддерживается обменом веществ, или метаболизмом. [3, с. 185]

Но кто же в клетке обеспечивает управление всем этим сложным многоступенчатым процессом? Но общепризнано, что все нити управления внутриклеточным обменом находятся в особых структурах, как правило, в ядре клетки, в очень длинных цепях молекул нуклеиновых кислот (ДНК, РНК), исходной структурной единицей которых является ген. Это своего рода природное кибернетическое устройство, содержащее инструкцию, информацию, коды, определяющие характер всей деятельности клетки как по обмену веществ, так и по самовоспроизведению. Именно гены обеспечивают важнейшие метаболические и наследственные функции клетки, как и всего организма в целом.

3. Основное положение «клеточной теории» строения живого

Клеточная теория, одно из крупных биологических обобщений, утверждающее общность происхождения, а также единство принципа строения и развития мира растений и мира животных. Согласно клеточной теории, основным структурным элементом растений и животных является клетка. Клеточная теория утверждает представление о единстве всего живого и его эволюционном развитии. Ф. Энгельс назвал клеточную теорию одним из трёх величайших открытий, обеспечивших прогресс естествознания в 19 веке.

Исторически открытие клеток и создание клеточной теории не совпадают. Впервые наблюдал под микроскопом клеточное строение у растений на срезах пробки и стеблей различных живых растений английский микроскопист Р. Гук [2], описавший свои наблюдения в сочинении "Микрография" (1665). Английский ботаник Н. Грю полагал, что стенки клеток образованы переплётом волокон, наподобие текстиля, откуда и возник термин "ткани" (1682). В 18 веке под влиянием философских идей в науку начинает проникать мысль о единстве живой природы. Попытку найти нечто общее в строении растений и животных сделал К. Ф. Вольф, но его представления об общности процессов развития "пузырьков", "зёрнышек" и "клеток" были лишь провозвестниками будущей клеточной теории, как и идеи немецкого учёного Л. Окена о построении организмов из "пузырьков" или "инфузорий". В начале 19 века, в связи с успехами в микроскопическом изучении растений, стало ясно, что клетки - не пустоты в общей массе растительного, вещества, а структуры, имеющие собственную оболочку; их можно изолировать друг от друга. К концу 3-го десятилетия 19 века выяснилось, что почти все органы растений имеют клеточное строение, и в учебнике немецкого ботаника Ф. Мейена (1830) клетка уже фигурирует как общий структурный элемент тканей растений. Но клетку ещё понимали как камеру, главная часть которой составляет её оболочка, а содержимое имеет второстепенное значение. Ядро в растительной клетке описал Р. Броун (1831), но внимание к ядру привлек М. Шлейден, считавший его цитобластом - образователем клетки. По Шлейдену, из зернистой субстанции конденсируется ядрышко, вокруг которого формируется ядро, а вокруг ядра - клетка, причём ядро в процессе образования клетки исчезает. В начале 2-й четверти 19 века работы школы чешского биолога Я. Пуркине дали большой материал по микроскопическому строению тканей животных, но в своей "теории зернышек" Пуркине не смог провести границу между различными "зернышками" (так он называл клетки, ядра, а иногда и секреторные включения).

Дальнейшее развитие клеточной теории связано с открытием протоплазмы и клеточного деления. К середине 19 века выяснилось, что главным в клетке является её "содержимое" - протоплазма. В 1858 немецкий патолог Р. Вирхов [2,] опубликовал "Целлюлярную патологию", в которой распространил клеточную теорию на явления патологии и обратил внимание на ведущее значение ядра в клетке, провозгласив принцип образования клеток путём деления ("каждая клетка из клетки"). Деление вначале трактовалось как перешнуровка ядра и клеточного тела. В 70-80-х гг. был открыт митоз как универсальный способ клеточного деления, типичный для всех клеточных организмов. В конце 19 века были открыты клеточные органоиды, и клетку перестали рассматривать как простой комочек протоплазмы. Вместе с тем во 2-й половине 19 века наметилась механистическая трактовка организма как суммы клеток.

Современная клеточная теория исходит из единства расчленённости многоклеточных организмов на клетки и целостности организма, основанной на взаимодействии клеток. Чем сложнее организм, тем более выступает его целостность, которая у животных осуществляется нервной и гуморальной системами, а у растений - непосредственной цитоплазматической связью клеток (плазмодесмами и фитогормонами). Электронномикроскопические исследования укрепили основные положения клеточной теории Доказана универсальность клеточных органоидов в растительных и животных клетках. Показано, что есть организмы (Procariota), не имеющие оформленного ядра (например, бактериофаги, вирусы, отчасти бактерии, сине-зелёные водоросли); некоторые из них (бактерии, водоросли) часто называют клетками, исходя из наличия у них ДНК, но правильнее оставить понятие клетки за организмами, у которых ДНК оформлена в виде хромосом и находится в ядрах (Eucariota).

Основные положения современной клеточной теории:

1. Клетка - основная единица строения, функционирования и развития всех живых организмов, наименьшая единица живого, способная к самовоспроизведению, саморегуляции и самообновлению;

2. Клетки всех одноклеточных и многоклеточных организмов сходны по своему строению, химическому составу, основным проявлениям жизнедеятельности и обмену веществ;

3. Размножение клеток происходит путем их деления, каждая новая клетка образуется в результате деления исходной (материнской) клетки;

4. В сложных многоклеточных организмах клетки специализированы по выполняемым ими функциям и образуют ткани; из тканей состоят органы, которые тесно взаимосвязаны и подчинены нервной и гуморальной регуляциям.

Эти положения доказывают единство происхождения всех живых организмов, единство всего органического мира. Благодаря клеточной теории стало понятно, что клетка - это важнейшая составляющая часть всех живых организмов.

Заключение

Жизнь есть форма существования сложных, открытых систем, способных к самоорганизации и самовоспроизведению. Важнейшими функциональными веществами этих систем являются белки и нуклеиновые кислоты.

Выделяют молекулярно-генетический, клеточный, онтогенетический, популяционно-видовой, биоценотический, биогеоценотический, биосферный уровни организации живого вещества.

Значение «клеточной теории» в развитии науки состоит в том, что благодаря ей стало понятно, что клетка - это важнейшая составляющая часть всех живых организмов. Она их главный «строительный» компонент, клетка является эмбриональной основой многоклеточного организма, т.к. развитие организма начинается с одной клетки - зиготы. Клетка - основа физиологических и биохимических процессов в организме, т.к. на клеточном уровне происходят, в конечном счёте, все физиологически и биохимические процессы. «Клеточная теория» позволила придти к выводу о сходстве химического состава всех клеток и ещё раз подтвердила единство всего органического мира.

Список литературы

1. Дубнищева Т.Я. Концепции современного естествознания: учебное пособие для студентов вузов/Т. Я. Дубнищева. - 6-е изд., испр. и доп. - М.: Издательский центр «Академия», 2006. - 608 с.

2. Кацнельсон З.С. Клеточная теория в ее историческом развитии. [Электронный ресурс]/З.С. Кацнельсон - Электрон. дан. - Л.: Наука, 1963

3. Лавриненко В.Н. Концепция современного естествознания: учебник для вузов/В.Н. Лавриненко, В.П. Ратников - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2002. - 303 с.

4. Садохин А.П. Концепции современного естествознания: учебник для студентов вузов, обучающихся по гуманитарным специальностям и специальностям экономики и управления/А.П. Садохин - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2006. - 447 с.

Размещено на Allbest.ru