Структурные уровни живого

Структурные уровни живого Содержание: Введение 1. Структурные уровни жив ого 2. Клетка как «первокирпич и к» живого 3. Клеточная теория Заключение Список используемой литературы Введение. Жизнь на Земле чрезвычайно многообразна. Она предс тавлена ядерными и доядерными одноклеточными и многоклеточными сущест вами. Живое обладает молекулярной, клеточной, тканевой и иной структурностью. Биология ХХ века углубила понимание существенных черт живого, раскрыла молекулярные основы жизни. В основе современной би ологической картины мира лежит представление о том, что мир живого - это г рандиозная Система высокоорганизованных систем. Любая система (и в неор ганической 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 спец ифические элементы и особенные типы связей между ними. Открытие клетки как элемента живых структур и пред ставление о системности, цельности этих структур стали основой последу ющего построения иерархии живого. В представленной контрольной работе будут рассмотрены основные уровни биологических структур, роль клетки в строении живого, а так же «клеточн ая теория». 1 . Структурные уро вни живого. Концепция структурных уровней живого включает пр едставление об иерархической соподчиненности структурных уровней, сис темности и органической целостности живых организмов. В соответствии с этой концепцией структурные уровни различаются не только сложностью, н о и закономерностями функционирования. Вследствие иерархической сопод чиненности каждый из уровней организации живой материи должен изучать ся с учетом характера ниже и вышестоящего уровней в их функциональном вз аимодействии. Рассмотрим отдельные уровни организации живой материи, на чав с низшей ступени, на которой смыкаются биология и химия. Молекулярно-генетический уровень . Это тот уровень организации материи, на котором совер шается скачок от атомно-молекулярного уровня неживой материи к макромо лекулам живого. При изучении молекулярно-генетическо го уровня достигнута, видимо, наибольшая ясность в определении основных понятий, а также в выявлении элементарных структур и явлений. Развитие х ромосомной теории наследственности, анализ мутационного процесса, изу чение строения хромосом, фагов и вирусов вскрыли основные черты организ ации элементарных генетических структур и связанных с ними явлений. Клеточный уровень . Клеточный и субклеточный уровни отражают процессы специализаци и клеток, а также различные внутриклеточные включ ения. Любой живой организм состоит из клеток. В простейшем с лучае — из единственной клетки (бактерии, амебы). Клетка является мельча йшей элементарной живой системой и является первоосновой строения, жиз недеятельности и размножения всех организмов. Клетки всех организмов с ходны по строению и составу веществ. Всеми сложными многоступенчатыми п роцессами 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 организаци и образует живую ткань. Из тканей состоят различные органы живых организ мов. Организменный уровень. Система совместно функционирующих органов образует организм. В отличие от предыдущих уровней на организменном уровне прояв ляется большое разнообразие живых систем. Организменный уровень имену ют также онтогенетическим. Популяционно-видовой уровень. Он образован совокупностью видов и популяций живых систем. Популяция — это совокупность организмов одног о вида, обладающих единым генофондом (совокупностью генов). Она является надорганизменной живой системой, так же, как и вид, состоящий обычно из не скольких популяций. На этом уровне реализуется биологический эволюцио нный процесс. Био гео ценотич еский уровень. Он образован биоценозами — исторически сложившимис я устойчивыми сообществами популяций, связанных друг с другом и окружаю щей средой обменом веществ. Биосферный уровень. В ключает в себя всю совокупность живых организмо в Земли в месте с окружающей их приро дной средой. Отдельные структурные уровни живого являются объект ами изучения для отдельных биологических наук, то есть условными разгра ничителями биологического знания. Так, молекулярный уровень изучается молекулярной биологией, генетикой; клеточный уровень служит объектом д ля цитологии, микробиологии; анатомия и физиология изучают жизнь на ткан евом и организменном уровнях; зоология и ботаника имеют дело с организме нным и популяционно-видовым уровнями; экология охватывает биоценотиче ский и биосферный уровни. 2. Клетка как « первокирпичик » живого. Фундаментальная част ица в био логии – живая клетка. Именно она является мельчайшей системой, обладающей всем комплексом свойств живого, в том числе и носи телем генетической информации. Клетка отграничена от других клеток или от внешней с реды специальной мембраной и имеет ядро или его эквивалент, в котором со средоточена основная часть химической информации, контролирующей насл едственность. Существуют одноклеточные организмы, тело которых це ликом состоит из одной клетки. К этой группе относятся бактерии и протис ты (простейшие животные и одноклеточные водоросли). Настоящие многоклет очные животные (Metazoa) и растения (Metaphyta) содержат множество клеток. В строении и функциях каждой клетки обнаруживаются пр изнаки, общие для всех клеток, что отражает единство их происхождения из первичных органических комплексов. Частные особенности различных клет ок — результат их специализации в процессе эволюции. Обычно размеры растительных и животных клеток колеб лются в пределах от 5 до 20 мкм в поперечнике. Типичная бактериальная клетк а значительно меньше – около 2 мкм, а наименьшая из известных – 0,2 мкм. Обычно 70– 80 % массы клетки составляет вода, в которой растворены разнообр азные соли и низкомолекулярные органические соединения. Наиболее хара ктерные компоненты клетки – белки и нуклеиновые кислоты. Некоторые бел ки являются структурными компонентами клетки, другие – ферментами, т.е. катализаторами, определяющими скорость и направление протекающих в кл етках химических реакций. Нуклеиновые кислоты служат носителями насле дственной информации, которая реализуется в процессе внутриклеточного синтеза белков. Собственно клетка состоит из трех основных частей. Под клеточной стенко й, если она имеется, находится клеточная мембрана. Мембрана окружает гет ерогенный материал, называемый цитоплазмой. В цитоплазму погружено кру глое или овальное ядро. Клетки образуют ткани ( нервная, мышечная и т.д.), а несколько типов тканей – органы ( сердце, лёгкие и пр.) Группы органов, связ анные с р ешением каких-то общих задач, называют системами органов . Обмен веществ - важнейшее свойство всего живого. Это свойство называют метаболизмом клеток. 3. Клет очная теория. Клеточная теория — одно из общепр изнанных биологических обобщений, утверждающих единство принципа стро ения и развития мира растений и мира животных, в котором клетка рассматр ивается в качестве общего структурного элемента растительных и животн ых организмов. Как и всякое крупное научное обобщение, клеточная теория не возникла внезапно: ей предшествовали отдельные открытия различных и сследователей. Открытие клетки принадлежит английскому естествоиспытателю Р. Гуку, ко торый в 1665 г. впервые рассмотрел тонк ий срез пробки под микроскопом. На срезе было видно, что пробка имеет ячеи стое строение, подобно пчелиным сотам. Эти ячейки Р. Гук назвал клетками. Значительный вклад в изучение клетки внес голландский натуралист, один из основоположников научной микроскопии, А. Ван Левенгук, открывший в 1674 г. одноклеточные организмы. Дальнейшее усовершенствование микроскопа и интенсивные микроскопиче ские исследования привели к установлению французским ученым Ш. Бриссо-М ирбе (1802, 1808) того факта, что все растительные организмы образованы тканями, которые состоят из клеток. Еще дальше в обобщениях пошел Ж. Б. Ламарк (1809), кот орый распространил идею Бриссо-Мирбе о клеточном строении и на животные организмы. В начале XIX в. предпринимались попытки изучения внутреннего содержимого клетки. В 1825 г. чешский ученый Я . Пуркине открыл ядро в яйцеклетке птиц. В 1831 г. английский ботаник Р. Броун впе рвые описал ядро в клетках растений, а в 1833 г. он пришел к выводу, что ядро является обязательной частью растите льной клетки. Таким образом, в это время меняется представление о строен ии клетки: главным в ее организации стали считать не клеточную стенку, а с одержимое. Наиболее близко к формулировке клеточной теории подошел немецкий бота ник М. Шлейден, который установил, что тело растений состоит из клеток. Многочисленные наблюдения относительно строения клетки, обобщение нак опленных данных позволили Т. Шванну в 1839 г. сделать ряд выводов, которые впоследствии назвали клеточной теори ей. Ученый показал, что все живые организмы состоят из клеток, что клетки р астений и животных принципиально схожи между собой. В момент возникновения клеточной теории вопрос о т ом, как образуются клетки в организме, не был окончательно выяснен. М. Шлей ден и Т. Шванн считали, что клетки в организме возникают путем новообразо вания из первичного неклеточного вещества. Это представление было опро вергнуто к середине XIXв., что нашло отражение в знаменитом афоризме Р. Вирх ова (1858): «всякая клетка происходит только от клетки». Дальнейшее развитие цитологии полностью подтвердило, что и клетки животных, и клетки растени й возникают только в результате деления предшествующих клеток и никогд а не возникают de novo – из "неживого" или "живого" вещества. Клеточная теория получила дальнейшее развитие в работах н емецкого ученого Р. Вирхова (1858), который предположил, что клетки образуютс я из предшествующих материнских клеток. В 1874 г. русским ботаником И. Д. Чистяковым, а в 1875 г. польским ботаником Э. Страсбургером было открыто деле ние клетки — митоз, и, таким образом, подтвердилось предположение Р. Вирх ова. Во второй половине XIX и в начале XXвв. Были выяснены осн овные детали тонкого строения клетки, что стало возможным благодаря кру пным усовершенствованиям микроскопа и техники микроскопирования биол огических объектов. Коренное улучшение всей техники микроскопирования позволило исследов ателям к началу XX столетия обнаружить основные клеточные органоиды, выя снить строение ядра и закономерности клеточного деления, расшифровать механизмы оплодотворения и созревания половых клеток. В 1876г. был открыт к леточный центр, в 1894г. – митохондрии, в 1898г. – аппарат Гольджи. Создание клеточной теории стало важнейшим событием в биол огии, одним из решающих доказательств единства живой природы. Клеточная теория оказала значительное влияние на развитие биологии как науки, пос лужила фундаментом для развития таких дисциплин, как эмбриология, гисто логия и физиология. Она позволила создать основы для понимания жизни, ин дивидуального развития организмов, для объяснения эволюционной связи между ними. Основные положения клеточной теории сохранили свое значени е и сегодня, хотя более чем за сто пя тьдесят лет были получены новые сведения о структуре, жизнедеятельност и и развитии клетки. Клеточная теория включает следующие основные поло жения: 1. Клетка — элементарная единица живого, способная к самообнов лению, саморегуляции и самовоспроизведению и являющаяся единицей стро ения, функционирования и развития всех живых организмов. 2. Клетки всех живых организмов схо дны по строению, химическому составу и основным проявлениям жизнедеяте льности. 3. Размножение клеток происходит п утем деления исходной материнской клетки. 4. В многоклеточном организме клет ки специализируются по функциям и образуют ткани, из которых построены о рганы и их системы, связанные между собой межклеточными, гуморальными и нервными формами регуляции. Заключение. Предбиологические структуры, представляющие собо й гигантские органические макромолекулы, являются пределом химической эволюции вещества. Следующий и принципиально иной уровень сложности в о рганизации материи по сравнению с атомарно-молекулярным уровнем — это живая материя, живая природа. Жизнь есть форма существования сложных, открытых систем, сп особных к самоорганизации и самовоспроизведению. Важнейшими функциона льными веществами этих систем являются белки и нуклеиновые кислоты. На основе критерия масштабности выделяют биосферный, биогеоценотический, популяционно-видовой, организменный, тканевый, кле точный и молекулярный уровни организац ии живого вещества. Значение клеточной теории в развитии науки состоит в том, что благодаря ей стало понятно, что клетка – это важнейшая составл яющая часть всех живых организмов. Она их главный «строительный» компон ент, клетка является эмбриональной основой многоклеточного организма, т.к. развитие организма начинается с одной клетки – зиготы. Клетка – осн ова физиологических и биохимических процессов в организме, т.к. на клето чном уровне происходят, в конечном счёте, все физиологически и биохимиче ские процессы. Клеточная теория позволила придти к выводу о сходстве хим ического состава всех клеток и ещё раз подтвердила единство всего орган ического мира. Список используемой литературы: 1. Н.А. Лемеза , Л.В . Камлюк, Н.Д. Лисов. "Пособие по биологии для поступающих в ВУЗы" . 2. Концепции современного естеств ознания. Учебное пособие. Санкт - Петербург: Нива, 2002. 3. Энциклопедия Кругосвет 4. Биологически й энциклопедический словарь. /Под ред. Гилярова М.С. – М.: Советская энцикл опедия, 1986 . 5. Концепции современного естествознания. Под ред. Лавриненко В .Н. и Ратникова В.П. М., 2006.