Структурные уровни живого организма

Структурные уровни живого организма

 

 

Введение

1. Структурные уровни  живого

2. Клетка как  «первокирпичик» живого

3. Клеточная теория

Заключение

Список используемой литературы

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.

 

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.

 

Фундаментальная частица  в биологии – живая клетка. Именно она является мельчайшей системой, обладающей всем комплексом свойств живого, в том числе и носителем генетической информации.

Клетка отграничена  от других клеток или от внешней  среды специальной мембраной  и имеет ядро или его эквивалент, в котором сосредоточена основная часть химической информации, контролирующей наследственность.

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.

В строении и функциях каждой клетки обнаруживаются признаки, общие для всех клеток, что отражает единство их происхождения из первичных  органических комплексов. Частные особенности  различных клеток — результат  их специализации в процессе эволюции.

Обычно размеры  растительных и животных клеток колеблются в пределах от 5 до 20 мкм в поперечнике. Типичная бактериальная клетка значительно  меньше – около 2 мкм, а наименьшая из известных – 0,2 мкм.

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.

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.

3.Клеточная  теория.

 

Клеточная теория —  одно из общепризнанных биологических  обобщений, утверждающих единство принципа строения и развития мира растений и мира животных, в котором клетка рассматривается в качестве общего структурного элемента растительных и  животных организмов. Как и всякое крупное научное обобщение, клеточная  теория не возникла внезапно: ей предшествовали отдельные открытия различных исследователей.

Открытие клетки принадлежит английскому естествоиспытателю Р. Гуку, который в 1665 г. впервые рассмотрел тонкий срез пробки под микроскопом. На срезе было видно, что пробка имеет  ячеистое 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 микроскопические исследования привели к установлению французским ученым Ш. Бриссо-Мирбе (1802, 1808) того факта, что все растительные организмы образованы тканями, которые состоят из клеток. Еще дальше в обобщениях пошел Ж. Б. Ламарк (1809), который 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 впервые описал ядро в клетках растений, а в 1833 г. он пришел к выводу, что ядро является обязательной частью растительной клетки. Таким образом, в это время меняется представление о строении клетки: главным в ее организации стали считать не клеточную стенку, а содержимое.

Наиболее близко к формулировке клеточной теории подошел немецкий ботаник М. Шлейден, который установил, что тело растений состоит из клеток.

Многочисленные  наблюдения относительно строения клетки, обобщение накопленных данных позволили  Т. Шванну в 1839 г. сделать ряд выводов, которые впоследствии назвали клеточной  теорией. Ученый показал, что все  живые организмы состоят из клеток, что клетки растений и животных принципиально  схожи между собой.

В момент возникновения  клеточной теории вопрос о том, как  образуются клетки в организме, не был  окончательно выяснен. М. Шлейден и Т. Шванн считали, что клетки в организме возникают путем новообразования из первичного неклеточного вещества. Это представление было опровергнуто к середине XIXв., что нашло отражение в знаменитом афоризме Р. Вирхова (1858): «всякая клетка происходит только от клетки». Дальнейшее развитие цитологии полностью подтвердило, что и клетки животных, и клетки растений возникают только в результате деления предшествующих клеток и никогда не возникают de novo – из "неживого" или "живого" вещества.

Клеточная теория получила дальнейшее развитие в работах немецкого  ученого Р. Вирхова (1858), который предположил, что клетки образуются из предшествующих материнских клеток. В 1874 г. русским  ботаником И. Д. Чистяковым, а в 1875 г. польским ботаником Э. Страсбургером было открыто деление клетки — митоз, и, таким образом, подтвердилось предположение Р. Вирхова.

Во второй половине XIX и в начале XXвв. Были выяснены основные детали тонкого строения клетки, что стало возможным благодаря крупным усовершенствованиям микроскопа и техники микроскопирования биологических объектов.

Коренное улучшение  всей техники микроскопирования позволило исследователям к началу XX столетия обнаружить основные клеточные органоиды, выяснить строение ядра и закономерности клеточного деления, расшифровать механизмы оплодотворения и созревания половых клеток. В 1876г. был открыт клеточный центр, в 1894г. – митохондрии, в 1898г. – аппарат Гольджи.

Создание клеточной  теории стало важнейшим событием в биологии, одним из решающих доказательств  единства живой природы. Клеточная  теория оказала значительное влияние  на развитие биологии как науки, послужила  фундаментом для развития таких  дисциплин, как эмбриология, гистология и физиология. Она позволила создать  основы для понимания жизни, индивидуального  развития организмов, для объяснения эволюционной связи между ними. Основные положения клеточной теории сохранили  свое значение и сегодня, хотя более  чем за сто пятьдесят лет были получены новые сведения о структуре, жизнедеятельности и развитии клетки.

Клеточная теория включает следующие основные положения:

Клетка — элементарная единица живого, способная к самообновлению, саморегуляции и самовоспроизведению и являющаяся единицей строения, функционирования и развития всех живых организмов.

Клетки всех живых  организмов сходны по строению, химическому  составу и основным проявлениям  жизнедеятельности.

Размножение клеток происходит путем деления исходной материнской клетки.

В многоклеточном организме  клетки специализируются по функциям и образуют ткани, из которых построены  органы и их системы, связанные между  собой межклеточными, гуморальными и нервными формами регуляции.

Заключение.

 

Предбиологические структуры, представляющие собой гигантские органические макромолекулы, являются пределом химической эволюции вещества. Следующий и принципиально иной уровень сложности в организации материи по сравнению с атомарно-молекулярным уровнем — это живая материя, живая природа.

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

На основе критерия масштабности выделяют биосферный, биогеоценотический, популяционно-видовой, организменный, тканевый, клеточный и молекулярный 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.