Тест Свойства живого. Уровни организации

Перечислите и охарактеризуйте общие свойства живых систем. Как проявляются различные свойства живого на различных уровнях организации?

1. Единство химического состава. Все живые организмы преимущественно состоят из органических молекул: нуклеиновых кислот, белков, жиров и углеводов.

2. Клеточный принцип организации. Клетка - это элементарная структурно-функциональная единица, а также единица развития любого живого организма. В природе нет более мелких систем, которым были бы присущи все без исключения свойства живого. Неклеточных форм жизни, за исключением вирусов и бактериофагов, не существует.

3. Метаболизм - обмен веществ с окружающей средой и преобразование молекул, обеспечивающие постоянство химического состава организма и строения всех его частей, т. е. поддержание гомеостаза, а следовательно, непрерывность его функционирования в постоянно меняющихся условиях внешней среды.

4. Репродукция (размножение) - способность живых систем воспроизводить себе подобных. Осуществляется репродукция на всех уровнях организации живого:
- молекулярном (редупликация ДНК);
- субклеточном (удвоение пластид, центриолей, митохондрий в клетке);
- клеточном (деление клетки путем митоза);
- тканевом (поддержание постоянства клеточного состава за счет размножения отдельных - организменном:
а) бесполое размножение - увеличение численности и преемственность поколений осуществляются за счет митотического деления соматических клеток;
б) половое размножение - увеличение численности и преемственность поколений обеспечиваются половыми клетками - гаметами.

5. Наследственность - способность живых организмов передавать свои признаки, свойства и особенности развития из поколения в поколение.

6. Изменчивость - способность живых организмов приобретать новые признаки и свойства.

7. Развитие и рост. Развитие живой природы - эволюция - необратимое, направленное, закономерное изменение объектов живой природы, сопровождающееся приобретением адаптаций (приспособлений), возникновением новых видов и вымиранием прежде существовавших форм. Онтогенез - индивидуальное развитие организма с момента оплодотворения и образования зиготы до смерти; заключается в последовательной смене комплексов признаков и свойств (фенотипов), в основе которой лежит изменение активности генетических программ. У конкретных живых организмов развитие обычно сопровождается ростом - увеличением массы организма за счет репродукции структур на всех уровнях организации организма.

8. Раздражимость - это способность организма избирательно реагировать на внешнее воздействие. У многоклеточных животных реакция на внешнее раздражение реализуется посредством нервной системы и называется рефлексом. Организмы, не имеющие нервной системы, лишены и рефлексов. У них реакция на раздражение осуществляется в форме таксисов, тропизмов или настий. Таксисы - направленные движения организма в сторону раздражителя или от него (положительный и отрицательный таксис). Различают хемотаксис, фототаксис, термотаксис и др. Тропизмы - направленный рост частей растительного организма по отношению к раздражителю. Геотропизм - рост корневой системы растения по направлению к центру планеты; гелиотропизм - рост побеговой системы по направлению к солнцу, т. е. против силы тяжести. Настии - движения частей растения по отношению к раздражителю (движение листьев в течение светового дня в зависимости от положения солнца на небосводе; раскрытие и закрытие венчика цветка).

9. Дискретность (деление на части) - всеобщее свойство материи, характерное и для живых систем. Клетки состоят из отдельных органоидов, ткани - из клеток, органы - из тканей и т. д. Это свойство позволяет осуществить замену части без остановки функционирования системы в целом и возможность специализации различных частей на неодинаковых функциях.

10. Авторегуляция (саморегуляция) - способность живых организмов в непрерывно меняющихся условиях окружающей среды поддерживать постоянство своего химического состава, структуры и интенсивность физиологических процессов - гомеостаз. Саморегуляция обеспечивается деятельностью регуляторных систем: нервной, эндокринной, иммунной и др. В биологических системах надорганизменного уровня саморегуляция осуществляется на основе межорганизменных и межпопуляционных отношений.

Постулатами теории биологической эволюции являются три свойства живых организмов - индивидуальная изменчивость, наследственность и борьба за существование.

Свойства:

Единство химического состава живых существ

Живые организмы образованы молекулами органических и неорганических веществ. Основную массу органических веществ клетки составляют белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты, АТФ и другие вещества. Неорганические вещества клетки - вода, минеральные соли и др. Молекулы органических веществ образуют органоиды клетки. Вода с растворенными в ней веществами составляет внутреннюю среду клетки.

В состав живых организмов входят те же химические элементы, что и в объекты неживой природы. Однако соотношение элементов в живом и неживом неодинаково. В живых организмах 98 % химического состава приходятся на четыре элемента: углерод, кислород, азот и водород.

Обмен веществ и энергии это общее свойство всего живого, которое лежит в основе поддержания жизни. Живые организмы способны поглощать определенные вещества из окружающей среды, преобразовывать их, получать энергию за счет этих преобразований и выделять ненужные остатки этих веществ обратно в окружающую среду. Обмен веществ (метаболизм) делится на пластический (запасание веществ) и энергетический (расщепление веществ). Для извлечения энергии вещества разлагаются, для ее запасания они синтезируются. Причем, синтез собственных веществ, из которых строятся тела живых организмов, тоже протекает с затратами энергии и является частью пластического обмена (анаболизма).

Как физиологическое понятие обмен веществ включает в себя несколько не связанных на первый взгляд процессов: питание и пищеварение у животных и фотосинтез у растений, дыхание и выделение (включая потоотделение) у млекопитающих. Именно в ходе этих процессов организмы обеспечивают себя не только необходимыми веществами, но и энергией. У человека, как вы знаете, обмен веществ и другие процессы контролируются нервной и эндокринной системами. Это основа следующего свойства живого.

Важный признак живых систем - использование внешних источников энергии в виде пищи, света и др . Через живые системы проходят потоки веществ и энергии, вот почему они открытые. Основу обмена веществ составляют взаимосвязанные и сбалансированные процессы ассимиляции, т.е. процессы синтеза веществ в организме, и диссимиляции, в результате которых сложные вещества и соединения распадаются на простые и выделяется энергия, необходимая для реакций биосинтеза. Обмен веществ обеспечивает относительное постоянство химического состава всех частей организма.

Существование каждой отдельно взятой биологической системы ограничено во времени; поддержание жизни связано с самовоспроизведением . Любой вид состоит из особей, каждая из которых рано или поздно перестанет существовать, но благодаря самовоспроизведению жизнь вида не прекращается. В основе самовоспроизведения лежит образование новых молекул и структур, которое обусловлено информацией, заложенной в нуклеиновой кислоте ДНК. Самовоспроизведение тесно связано с явлением наследственности: любое живое существо рождает себе подобных.

Наследственность заключается в способности организмов передавать свои признаки, свойства и особенности развития из поколения в поколение. Она обусловлена относительной стабильностью, т.е. постоянством строения молекул ДНК.

Саморегуляция - это способность живых систем автоматически устанавливать и поддерживать на определенном уровне свои показатели (физиологические и др.). Только живое может реагировать на изменения окружающей среды таким образом, что показатели внутренней среды остаются постоянными, не изменяются. Так, гормон инсулин понижает количество глюкозы в крови, если ее становится много, а глюкагон и адреналин повышают количество глюкозы при ее недостатке.

У теплокровных животных существуют многочисленные механизмы терморегуляции поддержания температуры тела на определенном постоянном уровне вне зависимости от температуры окружающей среды. Это интенсивное потоотделение и расширение капилляров кожи для охлаждения и их сужение для согревания.

В природных сообществах происходит саморегуляция численности растений и животных. Например, количество хищников находится в определенной зависимости от количества их жертв. Если хищников становится больше, то они поедают слишком много жертв и затем сами погибают от голода, давая таким образом возможность уцелевшим жертвам размножиться до нормального уровня.

Раздражимость - способность живых систем реагировать на внешние или внутренние воздействия (изменения). В организме человека раздражимость часто связана со свойством нервной, мышечной и железистой тканей осуществлять ответную реакцию в виде выработки нервного импульса, мышечного сокращения или секреции веществ (слюны, гормонов и т. д.). У живых организмов, лишенных нервной системы, раздражимость может проявляться в движениях. Так, амебы и другие простейшие покидают неблагоприятные растворы с высокой концентрацией соли. А растения изменяют положение побегов для максимального поглощения света (тянутся к свету).

Возбудимость - способность живых систем отвечать на действие раздражителя. А возбуждение конкретная ответная реакция, возникающая в итоге раздражения и возбудимости. Нервные, мышечные и железистые ткани относятся к возбудимым, а костная, например, I шт. Костные клетки не отвечают на воздействие изменением заряда мембраны, немедленным синтезом и выделением веществ или сокращением. Одной из завершенных реакций на раздражимость и возбудимость является движение в пространстве.

Движение способность к перемещению. Это тоже общее свойство живого, хотя, на первый взгляд, кажется, что некоторые организмы его лишены. В любой живой эукариотической клетке происходит движение цитоплазмы. Даже прикрепленные животные обычно способны к небольшим движениям. Растениям свойственны «ростовые» движения, которые осуществляются за счет увеличения числа или размеров клеток.

Размножение - общее свойство организмов, обеспечивающее непрерывность жизни в ряду поколений, т. е. исторически. Это не простая способность к самокопированию. В ходе размножения сохраняются свойства и признаки исходного материнского (предкового) организма. Но наряду с этим проявляется изменчивость.

Размножение клеток в многоклеточном организме лежит в основе их роста. Рост одноклеточных достигается за счет обмена веществ и увеличения объема цитоплазмы и количества органоидов.

Живые системы имеют общие признаки:
1. единство химического состава свидетельствует о единстве и связи живой и неживой материи.

Пример:

в состав живых организмов входят те же химические элементы, что и в объекты неживой природы, но в других количественных соотношениях (т. е. живые организмы обладают способностью избирательного накопления и поглощения элементов). Более \(90\) % химического состава приходится на четыре элемента: С, O, N, H, которые участвуют в образовании сложных органических молекул (белков, нуклеиновых кислот, углеводов, липидов).

2. Клеточное строение (Единство структурной организации). Все существующие на Земле организмы состоят из клеток. Вне клетки жизни нет.
3. Обмен веществ (Открытость живых систем) . Все живые организмы представляют собой «открытые системы».

Открытость системы - свойство всех живых систем, связанное с постоянным поступлением энергии извне и удалением продуктов жизнедеятельности (организм жив, пока в нём происходит обмен веществами и энергией с окружающей средой).

Обмен веществ - совокупность биохимических превращений, происходящих в организме и других биосистемах.

Обмен веществ состоит из двух взаимосвязанных процессов: синтеза органических веществ (ассимиляции) в организме (за счёт внешних источников энергии - света и пищи) и процесса распада сложных органических веществ (диссимиляции) с выделением энергии, которая затем расходуется организмом. Обмен веществ обеспечивает постоянство химического состава в непрерывно меняющихся условиях окружающей среды.
4. Самовоспроизведение (Репродукция) - способность живых систем воспроизводить себе подобных. Способность к самовоспроизведению является важнейшим свойством всех живых организмов. В её основе лежит процесс удвоения молекул ДНК с последующим делением клеток.
5. Саморегуляция (Гомеостаз) - поддержание постоянства внутренней среды организма в непрерывно меняющихся условиях окружающей среды. Любой живой организм обеспечивает поддержание гомеостаза (постоянства внутренней среды организма). Стойкое нарушение гомеостаза ведёт к гибели организма.
6. Развитие и рост . Развитие живого представлено индивидуальным развитием организма (онтогенезом) и историческим развитием живой природы (филогенезом).

• В процессе индивидуального развития постепенно и последовательно проявляются индивидуальные свойства организма и осуществляется его рост (все живые организмы растут в течение своей жизни).
• Результатом исторического развития является общее прогрессивное усложнение жизни и всё многообразие живых организмов на Земле. Под развитием понимают как индивидуальное развитие, так и историческое развитие.

7. Раздражимость - способность организма избирательно реагировать на внешние и внутренние раздражители (рефлексы у животных; тропизмы, таксисы и настии у растений).
8. Наследственность и изменчивость представляют собой факторы эволюции, так как благодаря им возникает материал для отбора.

• Изменчивость - способность организмов приобретать новые признаки и свойства в результате влияния внешней среды и/или изменений наследственного аппарата (молекул ДНК).
• Наследственность - способность организма передавать свои признаки последующим поколениям.

9. Способность к адаптациям - в процессе исторического развития и под действием естественного отбора организмы приобретают приспособления к условиям окружающей среды (адаптации). Организмы, не обладающие необходимыми приспособлениями, вымирают.
10. Целостность (непрерывность) и дискретность (прерывность) . Жизнь целостна и в то же время дискретна. Эта закономерность присуща как структуре, так и функции.

Любой организм представляет собой целостную систему, которая в то же время состоит из дискретных единиц - клеточных структур, клеток, тканей, органов, систем органов. Органический мир целостен, поскольку все организмы и происходящие в нём процессы взаимосвязаны. В то же время он дискретен, так как складывается из отдельных организмов.

Отдельные свойства, перечисленные выше, могут быть присущи и неживой природе.

Пример:

для живых организмов характерен рост, но ведь и кристаллы растут! Хотя этот рост не имеет тех качественных и количественных параметров, которые присущи росту живого.

Пример:

для горящей свечи характерны процессы обмена и превращения энергии, но она не способна к саморегуляции и самовоспроизведению.

Биология является наукой, изучающей жизнь во всех направлениях и общие свойства живого.

По Энгельсу, жизнь – способ существования белковых тел, существенным моментом которого явл. постоянный обмен веществ с окружающей средой, с прекращением которого прекращается и жизнь, что приводит к распаду белков.

Современное определение: живые тела, существующие на Земле – открытые саморегулирующиеся и самовос­про­изводящиеся системы, построенные из биополимеров – белков и нуклеиновых кислот.

Для живых организмов характерны свойства, отличающие их от объектов неживой природы:

1. Определенный химический состав.

В состав живых организмов входят те же химические элементы, что и в неживые объекты, но в различных пропорциях. Из 100 элементов необходимы 20. Выделяют обязательные (органо­генные) элементы – водород, углерод, кислород, азот.

Так же важны натрий, калий, кальций, магний, сера, фосфор. Все организмы построены из белков, жиров, углеводов и нуклеиновых кислот.

2. Наличие клеточного строения (кроме бактерий).

Клетка – структурно-функциональная единица живого.

3. Обмен веществ и энергозависимость.

Живой организм – открытая устойчивая система, которая при поступлении энергии извне, находится в динамическом равновесии.

4. Способность к саморегуляции.

Гомеостаз – способность поддерживать постоянство химическо-физических свойств.

Показатели гомеостаза: температура, давление, количество воды, энергия, скорость обмен­ных процессов.

В тканях показатель гомеостаза – количество клеток.

В органах – интенсивность работы.

В популяциях – соотношение возрастных групп и половой состав.

5. Способность к самовоспроизведению.

a. Воспроизведение себе подобных.

b. Передача наследственной информации.

c. Главным переносчиком информации явл. хромосомы.

6. Наследственность.

Наследственность – способность живых организмов передавать признаки и свойства из поко­ления в поколение при помощи ДНК и РНК. Закономерности изучает генетика. Мен­дель предположил, что признаки определяются генами. Ген – участок молекулы ДНК, ко­дирую­щий первичную структуру белка.

Ген - белок - признак.

7. Изменчивость.

Изменчивость – способность живых организмов приобретать новые признаки и свойства в процессе индивидуального развития. Изменчивость создает материал для естественного от­бора.

8. Индивидуальное развитие.

Онтогенез – процесс индивидуального развития организма от момента оплодотворения до момента смерти. Развитие сопровождается ростом, продолжительность роста ограничена процессами старения.

Ι. Проэнтогенез-гаметогенез, оплодотворение.

ΙΙ. Эмбриональный период – рождение.

ΙΙΙ. Постэмбриональный – ювенильный, этап зрелости, этап старости.

9. Историческое развитие.

Филогенез – историческое развитие мира; необратимое и направленное развитие живой при­роды, сопровождающееся появлением новых видов и прогрессивным усложнением жизни. Все разнообразие видов растений и животных есть результат эволюции.

10. Раздражимость.

Раздражимость – способность живых организмов отвечать на внешние и внутренние раз­дра­жители специфическими реакциями.

фототропизм (поворот листьев в сторону солнца);

геотропизм (рост кончика корня по отношению к центру Земли);

таксис (однонаправленное движение К или ОТ источника раздражения);

рефлекс (свойство организма отвечать на действие раздражителей при обязательном уча­стии нервной системы).

11. Движение.

Организмы способны двигаться различными способами:

a. Амебоидная – с помощью ложноножек (амеба обыкновенная, лейкоциты);

b. Реактивная – с помощью выстреливания струи воды (медузы, головоногие мол­люски);

c. Ресничные – с помощью ресничек - выростов клетки, окруженных цитолеммой, (ин­фузо­рия-туфелька).

d. Жгутиковые – с помощью жгутика – выроста клетки, окруженного цитолеммой, но длин­нее реснички (эвглена зеленая, Вольвокс, сперматозоид).

e. С помощью сократительных мышц.

12. Ритмичность.

Ритмичность – повторение состояний организма через промежуток времени в ответ на из­ме­нения внешней среды. Биоритмы (эктогенные – внешние; эндогенные – внутренние).

13. Целостность и дискретность.

С одной стороны, живая природа целостна, организованна, подчиняется определенным за­ко­нам. С другой стороны, природа дискретна, т.е. любая биологическая система состоит из обособленных, но тесно связанных элементов.

Принцип дискретности лег в основу представлений об уровне организации живой материи.

Уровни организации живой природы.

Уровеньорганизации живой природы – функциональное место данной биологической системы опре­деленной степени сложности в общей системе живого.

Развитие уровней в процессе происхождения из низшего в высшее, с появлением более высшего уровня предыдущий не исчезал, а лишь утрачивал ведущую роль, входил в состав как подчинен­ная структура или функциональная единица.

Таблица№1. Уровни организации живого.

Название уровня	Биосистема	Понятие	Элементы, обр. си­стему.	Науки
Молекулярно-генетический. (обмен в-в и передача насл. информации)	Биополимеры (белки, нукле­иновые кис­лоты, полиса­хариды).	Биополимеры – сложные орга­нические вещества с огромной молекулярной массой, состоя­щие из мономеров.	АК, нуклеотиды, моно­сахариды	Генетика Мол. Био­логия Биохимия Биофизика
Клеточный. (кроме виру­сов)	Клетка	Клетка – структурно-функцио­нальная единица живого.	Оболочка Цитоплазма Ядро	Цитология
Организмен­ный. Подчиняет подуровни: Тканевый Органный.	Ткань => Ор­ганы=> Си­стемы орга­нов=> Организм	Ткань – совокупность клеток, сходных по строению, проис­хождению и выполняющие общие функции. Орган – часть тела, выполня­ющая определенные функции. Система органов – ряд органов, имеющих общий план строе­ния, единство происхождения и выполняющих одну большую функцию. Организм – любое существо, обладающее свойствами жи­вого.	Клетки. Межклеточное в-во. Ткань. Системы органов	Гистоло­гия Анатомия Физиоло­гия
Надорганизменные уровни
Популяционно-видовой. Подчиняет: Популяцион­ный Видовой	Популяция Вид	Популяция – совокупность особей одного вида, населяю­щих пространство с однород­ными условиями. Вид – совокупность популя­ций, особи которых занимают определенный ареал, способ­ные скрещиваться и давать плодовитое потомство.	Особи Популяции	Популя­цион­ная экология
Биогеоценоти­ческий	Биогеоценоз (сообщество живых орга­низмов)+ Биотоп (уча­сток абиотиче­ской среды)	Биогеоценоз – совокупность организмов разных видов, оби­тающих на определенной тер­ритории и взаимосвязанных между собой пространствен­ными и пищеварительными связями. Осн. функция – круговорот веществ и энергии, который заключается в превращении энергии Солнца во все виды энергии.	Виды	Экология со­обществ
Биосферный	Биосфера	Биосфера – оболочка Земли, заселенная живыми организ­мами, включает нижнюю часть атмосферы, всю гидросферу и верхнюю часть литосферы.	Биогеоценозы	Экология

Раздел 1.

Основы цитологии. Понятие цитологии. Предмет и задача цитологии.

Цитология – наука, изучающая строение, химический состав, развитие и функции, процессы воспро­изведения, восстановления и адаптации клетки к меняющимся условиям среды.

Цитология, как самостоятельная наука возникла в середине XΙX века с выхода в свет клеточной тео­рии Шлейдена и Шванна (1838-1839). За последние 20-30 лет из описательной науки превратилась в экспериментальную.

Задача современной цитологии: изучение детального строения клеток и их функционирования; ис­следование функций отдельных компонентов, воспроизведение клеток и приспособление к окружа­ющей среде.

Цитология – фундамент для ряда наук (анатомия, гистология, генетика, физиология, биохимия, эко­логия). Огромное значение цитология имеет для медицины т.к. любые заболевания имеют патологию конкретных клеток, что важно для понимания развития заболевания, диагностики, лечения и профи­лактики.

История развития цитологии.

Развитие цитологии связано с созданием и совершенствованием оптических устройств, позволяющих рассматривать и изучать клетки.

1610- голландский ученый Галилео Галилей сконструировал первый микроскоп, а после его усовер­шенствования в 1924 году его можно было использовать для первых исследований.

1665 – английский ученый Р. Гук с помощью увеличительных линз наблюдал в тонком срезе пробко­вой пластинки и назвал их клетками.

Во второй половине XVΙΙ века описания Гука легли в основу исследований анатомии растений Маль­пиге, который подтверждал теорию Гука.

1680 – голландский ученый Антони ван Левенгук открыл мир одноклеточных и увидел клетки жи­вотных. Открыл и описал эритроциты, сперматозоиды, клетки сердечной мышцы.

Дальнейший прогресс в изучении клетки связан с развитием микроскопии XΙX века. Изменились представления о строении клеток: главным в организации клетки стала считаться не клеточная стенка, а цитоплазма (Пуркине, 1830г).

В 30х годах XΙX века английский ученый английский ученый Броун обнаружил в клетках растений ядро и предложил термин «ядро». Обнаружил ядро в клетках грибов и животных. Эти и другие мно­гочисленные наблюдения позволили Шванну сделать ряд обобщений. Так Шванн показал, что клетки растений и животных принципиально схожи между собой. Шванном была сформулирована клеточная теория, т.к. при создании теории он пользовался трудами Шлейдена, то его так же считают создателем теории.

Биология (от греческих слов bios - жизнь, logos - учение) - это наука, изучающая живые организмы и явления живой природы.

Предметом изучения биологии является многообразие живых организмов, населяющих Землю.

Свойства живой природы. Все живые организмы обладают рядом общих признаков и свойств, которые отличают их от тел неживой природы. Это особенности строения, обмен веществ, движение, рост, размножение, раздражимость, саморегуляция. Остановимся на каждом из перечисленных свойств живой материи.

Высокоупорядоченное строение. Живые организмы состоят из химических веществ, которые имеют более высокий уровень организации, чем вещества неживой природы. Все организмы имеют определенный план строения - клеточный или неклеточный (вирусы).

Обмен веществ и энергии - это совокупность процессов дыхания, питания, выделения, посредством которых организм получает из внешней среды необходимые ему вещества и энергию, преобразует и накапливает их в своем организме и выделяет в окружающую среду продукты жизнедеятельности.

Раздражимость - это ответная реакция организма на изменения окружающей среды, помогающая ему адаптироваться и выжить в изменяющихся условиях. При уколе иглой человек отдергивает руку, а гидра сжимается в комочек. Растения поворачиваются к свету, а амеба удаляется от кристаллика поваренной соли.

Рост и развитие. Живые организмы растут, увеличиваются в размерах, развиваются, изменяются благодаря поступлению питательных веществ.

Размножение - способность живого к самовоспроизведению. Размножение связано с явлением передачи наследственной информации и является самым характерным признаком живого. Жизнь любого организма ограничена, но в результате размножения живая материя «бессмертна».

Движение. Организмы способны к более или менее активному движению. Это один из ярких признаков живого. Движение происходит и внутри организма, и на уровне клетки.

Саморегуляция. Одним из самых характерных свойств живого является постоянство внутренней среды организма при изменяющихся внешних условиях. Регулируются температура тела, давление, насыщенность газами, концентрация веществ и т. д. Явление саморегуляции осуществляется не только на уровне всего организма, но и на уровне клетки. Кроме того, благодаря деятельности живых организмов саморегуляция присуща и биосфере в целом. Саморегуляция связана с такими свойствами живого, как наследственность и изменчивость.

Наследственность - это способность передавать признаки и свойства организма из поколения в поколение в процессе размножения.

Изменчивость - это способность организма изменять свои признаки при взаимодействии со средой.