Orgaanisen maailman organisoitumistasot - erilliset tilat biologiset järjestelmät, jolle on ominaista alisteisuus, keskinäinen kytkös, erityiset mallit.

Elämän organisoinnin rakenteelliset tasot ovat äärimmäisen erilaisia, mutta tärkeimmät ovat molekyyli-, solu-, ontogeneettiset, populaatiolajit, biokenoottiset ja biosfääriset.

1. Molekyyligeneettinen elintaso. Biologian tärkein tehtävä tässä vaiheessa on geenitiedon välittymismekanismien, perinnöllisyyden ja vaihtelevuuden tutkiminen.

Molekyylitasolla on useita vaihtelumekanismeja. Tärkein niistä on geenimutaatiomekanismi - itse geenien suora muutos ulkoisten tekijöiden vaikutuksesta. Mutaation aiheuttavat tekijät ovat: säteily, myrkylliset kemialliset yhdisteet, virukset.

Toinen vaihtelevuuden mekanismi on geenien rekombinaatio. Tällainen prosessi tapahtuu seksuaalisen lisääntymisen aikana korkeammissa organismeissa. Tässä tapauksessa geneettisen tiedon kokonaismäärässä ei ole muutosta.

Toinen vaihtelumekanismi löydettiin vasta 1950-luvulla. Tämä on ei-klassinen geenien rekombinaatio, jossa geneettisen informaation määrä lisääntyy yleisesti johtuen uusien geneettisten elementtien sisällyttämisestä solun genomiin. Useimmiten virukset vievät nämä elementit soluun.

2. Mobiilitaso. Nykyään tiede on luotettavasti todennut, että elävän organismin rakenteen, toiminnan ja kehityksen pienin itsenäinen yksikkö on solu, joka on biologinen alkeisjärjestelmä, joka kykenee uusiutumaan, lisääntymään ja kehittymään. Sytologia on tiede, joka tutkii elävää solua, sen rakennetta, toimimista elementaarisena elävänä järjestelmänä, tutkii yksittäisten solukomponenttien toimintoja, solujen lisääntymisprosessia, sopeutumista ympäristöolosuhteisiin jne. Sytologia tutkii myös erikoistuneiden solujen ominaisuuksia, niiden erityistoimintojen muodostuminen ja erityisten solurakenteiden kehittyminen. Siksi nykyaikaista sytologiaa on kutsuttu solufysiologiaksi.

Merkittävä edistysaskel solujen tutkimuksessa tapahtui 1800-luvun alussa, kun solun ydin löydettiin ja kuvattiin. Näiden tutkimusten pohjalta syntyi soluteoria, josta tuli 1800-luvun biologian suurin tapahtuma. Juuri tämä teoria toimi perustana embryologian, fysiologian ja evoluutioteorian kehitykselle.

Kaikkien solujen tärkein osa on ydin, joka tallentaa ja tuottaa geneettistä tietoa, säätelee solun aineenvaihduntaprosesseja.

Kaikki solut on jaettu kahteen ryhmään:

Prokaryootit - solut, joista puuttuu ydin

eukaryootit ovat soluja, jotka sisältävät tumia

Tutkiessaan elävää solua tutkijat kiinnittivät huomion sen kahden päätyypin olemassaoloon, mikä mahdollisti kaikkien organismien jakamisen kahteen tyyppiin:

Autotrofinen - tuottavat omia ravintoaineita

· Heterotrofinen – ei tule toimeen ilman luomuruokaa.

Myöhemmin selvitettiin sellaisia ​​tärkeitä tekijöitä kuin eliöiden kyky syntetisoida tarvittavia aineita (vitamiinit, hormonit), hankkia itselleen energiaa, riippuvuus ekologisesta ympäristöstä jne. Näin ollen suhteiden monimutkaisuus ja erilaistuminen viittaa tarpeeseen. systemaattiseen lähestymistapaan elämän tutkimiseen ontogeneettisellä tasolla.

3. Ontogeneettinen taso. monisoluiset organismit. Tämä taso syntyi elävien organismien muodostumisen seurauksena. Elämän perusyksikkö on yksilö, ja alkeisilmiö on ontogeneesi. Fysiologia tutkii monisoluisten elävien organismien toimintaa ja kehitystä. Tämä tiede tarkastelee elävän organismin eri toimintojen toimintamekanismeja, niiden suhdetta toisiinsa, säätelyä ja sopeutumista ulkoiseen ympäristöön, alkuperää ja muodostumista evoluutioprosessissa ja yksilöllinen kehitys yksilöitä. Itse asiassa tämä on ontogeneesiprosessi - organismin kehitys syntymästä kuolemaan. Tässä tapauksessa tapahtuu kasvua, yksittäisten rakenteiden liikkumista, organismin erilaistumista ja komplikaatioita.

Kaikki monisoluiset organismit koostuvat elimistä ja kudoksista. Kudokset ovat ryhmä fyysisesti yhteydessä olevia soluja ja solujen välisiä aineita tiettyjä toimintoja. Heidän tutkimuksensa on histologian aihe.

Elimet ovat suhteellisen suuria toiminnallisia yksiköitä, jotka yhdistävät erilaisia ​​kudoksia tiettyihin fysiologisiin komplekseihin. Elimet puolestaan ​​ovat osa suurempia yksiköitä - kehon järjestelmiä. Niiden joukossa ovat hermo-, ruoansulatus-, sydän- ja verisuonijärjestelmät, hengityselimet ja muut järjestelmät. Vain eläimillä on sisäelimiä.

4. Populaatio-biosenoottinen taso. Tämä on yliorganismin tasolla oleva elämäntaso, jonka perusyksikkö on väestö. Toisin kuin populaatio, laji on kokoelma yksilöitä, jotka ovat rakenteeltaan ja fysiologisilla ominaisuuksiltaan samanlaisia, joilla on yhteinen alkuperä, jotka voivat vapaasti risteytyä ja tuottaa hedelmällisiä jälkeläisiä. Laji on olemassa vain geneettisesti edustavien populaatioiden kautta avoimet järjestelmät. Populaatiobiologia on populaatioiden tutkimusta.

Termin "populaatio" otti käyttöön yksi genetiikan perustajista, V. Johansen, joka kutsui sitä geneettisesti heterogeeniseksi organismijoukoksi. Myöhemmin väestöä alettiin pitää yhtenäisenä järjestelmänä, joka oli jatkuvasti vuorovaikutuksessa ympäristöön. Juuri populaatiot ovat todellisia järjestelmiä, joiden kautta elävien organismien lajit ovat olemassa.

Populaatiot ovat geneettisesti avoimia järjestelmiä, koska populaatioiden eristäminen ei ole absoluuttista eikä geneettisen tiedon vaihto ole mahdollista ajoittain. Juuri populaatiot toimivat evoluution perusyksikköinä, joiden geenipoolissa tapahtuvat muutokset johtavat uusien lajien syntymiseen.

Itsenäiseen olemassaoloon ja transformaatioon kykenevät populaatiot yhdistyvät seuraavan supraorganismisen tason - biokenoosien - aggregaattiin. Biokenoosi - joukko populaatioita, jotka elävät tietyllä alueella.

Biokenoosi on ulkomaisilta populaatioilta suljettu järjestelmä, sen muodostaville populaatioille se on avoin järjestelmä.

5. Biogeoketoninen taso. Biogeocenoosi on vakaa järjestelmä, joka voi olla olemassa pitkään. Tasapaino elävässä järjestelmässä on dynaaminen, ts. edustaa jatkuvaa liikettä tietyn vakauspisteen ympärillä. Sen vakaan toiminnan kannalta on välttämätöntä saada palautetta sen ohjauksen ja suorittavan alijärjestelmän välillä. Tätä tapaa ylläpitää dynaamista tasapainoa biogeocenoosin eri elementtien välillä, jonka aiheuttaa joidenkin lajien massalisäytyminen ja toisten väheneminen tai katoaminen, mikä johtaa muutokseen ympäristön laadussa, kutsutaan ekologiseksi katastrofiksi.

Biogeocenoosi on kiinteä itsesäätelyjärjestelmä, jossa erotetaan useita alajärjestelmiä. Primäärijärjestelmät ovat tuottajia, jotka käsittelevät suoraan elotonta ainetta; kuluttajat - toissijainen taso, jolla aine ja energia saadaan tuottajien avulla; sitten tulevat toisen asteen kuluttajat. Siellä on myös raadonsyöjiä ja hajottajia.

Aineiden kierto kulkee biogeocenoosissa näiden tasojen läpi: elämä on mukana erilaisten rakenteiden käytössä, prosessoinnissa ja ennallistamisessa. Biogeocenoosissa - yksisuuntainen energiavirta. Tämä tekee siitä avoimen järjestelmän, joka on jatkuvasti yhteydessä viereisiin biogeosenoosiin.

Biogeoseenin itsesäätely etenee mitä menestyksekkäämmin, mitä monipuolisempi on sen ainesosien lukumäärä. Biogeosenoosien stabiilisuus riippuu myös sen komponenttien monimuotoisuudesta. Yhden tai useamman komponentin menetys voi johtaa peruuttamattomaan epätasapainoon ja sen kuolemaan yhtenäisenä järjestelmänä.

6. Biosfääritaso. Tämä on elämän organisoinnin korkein taso, joka kattaa kaikki planeettamme elämänilmiöt. Biosfääri on planeetan ja sen muuntaman ympäristön elävä aine. Biologinen aineenvaihdunta on tekijä, joka yhdistää kaikki muut elämän organisoinnin tasot yhdeksi biosfääriksi. Tällä tasolla tapahtuu aineiden kierto ja energian muutos, joka liittyy kaikkien maan päällä elävien organismien elintärkeään toimintaan. Biosfääri on siis yksi ekologinen järjestelmä. Tämän järjestelmän toiminnan, rakenteen ja toimintojen tutkimus - tärkein tehtävä biologiaa tällä elämän tasolla. Ekologia, biosenologia ja biogeokemia ovat mukana näiden ongelmien tutkimuksessa.

Biosfääriopin kehitys liittyy erottamattomasti erinomaisen venäläisen tiedemiehen V.I. Vernadski. Hän onnistui todistamaan yhteyden planeettamme orgaanisen maailman välillä, joka toimii yhtenä jakamattomana kokonaisuutena. geologiset prosessit maassa. Vernadsky löysi ja tutki elävän aineen biogeokemiallisia toimintoja.

Atomien biogeenisen vaeltamisen ansiosta elävä aine suorittaa geokemialliset tehtävänsä. moderni tiede tunnistaa viisi geokemiallista tehtävää, joita elävä aine suorittaa.

1. Konsentraatiofunktio ilmaistaan ​​tiettyjen kertymänä kemiallisia alkuaineita elävien organismien sisällä niiden toiminnan vuoksi. Seurauksena oli mineraalivarantojen syntyminen.

2. Kuljetustoiminto liittyy läheisesti ensimmäiseen toimintoon, koska elävät organismit kantavat tarvitsemiaan kemiallisia alkuaineita, jotka sitten kerääntyvät elinympäristöönsä.

3. Energiafunktio tuottaa energiavirtoja, jotka tunkeutuvat biosfääriin, mikä mahdollistaa kaikkien elävän aineen biogeokemiallisten toimintojen suorittamisen.

4. Destruktiivinen toiminta - orgaanisten jäänteiden tuhoaminen ja käsittely, tämän prosessin aikana organismien keräämät aineet palautetaan luonnollisiin kiertokulkuihin, luonnossa on aineiden kierto.

5. Keskiarvoa muodostava toiminto - ympäristön muutos elävän aineen vaikutuksesta. Maan koko nykyaikainen ulkonäkö - ilmakehän koostumus, hydrosfääri, litosfäärin ylempi kerros; useimmat mineraalit; ilmasto on seurausta elämän toiminnasta.

Kaikki Elävä luonto on joukko biologisia järjestelmiä, joilla on eri organisaatiotasoja ja erilaisia ​​alisteisia.
Elävän aineen organisoitumistaso ymmärretään toiminnalliseksi paikaksi, jonka tietty biologinen rakenne sijaitsee luonnon yleisessä järjestäytymisjärjestelmässä.

Elävän aineen organisoitumistaso on joukko tietyn biologisen järjestelmän (solun, organismin, populaation jne.) määrällisiä ja laadullisia parametreja, jotka määräävät sen olemassaolon ehdot ja rajat.

Elävien järjestelmien organisointitasoja on useita, jotka heijastavat elämän rakenteellisen organisaation alisteisuutta, hierarkiaa.

• Molekyyli (molekyyli-geneettinen) taso joita edustavat yksittäiset biopolymeerit (DNA, RNA, proteiinit, lipidit, hiilihydraatit ja muut yhdisteet); tällä elämäntasolla tutkitaan muutoksiin (mutaatioihin) liittyviä ilmiöitä ja geneettisen materiaalin lisääntymistä, aineenvaihduntaa. Tämä on molekyylibiologian tiedettä.
• Solutaso- solun muodossa olevaa elämää - elämän rakenteellista ja toiminnallista yksikköä - tutkii sytologia. Tällä tasolla tutkitaan prosesseja, kuten aineenvaihduntaa ja energiaa, tiedonvaihtoa, lisääntymistä, fotosynteesiä, hermoimpulssien siirtoa ja monia muita.

Solu on kaiken elävän olennon rakenneyksikkö.

• kudoksen taso opiskelemaan histologiaa.

Kudos on yhdistelmä solujen välistä ainetta ja soluja, jotka ovat rakenteeltaan, alkuperältään ja toiminnaltaan samanlaisia.

• Uruttaso. Elin sisältää useita kudoksia.
• Organismitaso- yksittäisen yksilön itsenäinen olemassaolo - yksisoluista tai monisoluista organismia tutkitaan esimerkiksi fysiologian ja autekologian (yksilöiden ekologian) avulla. Yksilö yhtenäisenä organismina on elämän perusyksikkö. Elämää luonnossa ei ole olemassa missään muussa muodossa.

Organismi on todellinen elämän kantaja, jolle on tunnusomaista kaikki sen ominaisuudet.

• populaatio-lajittaso- taso, jota edustaa ryhmä saman lajin yksilöitä - populaatio; populaatiossa tapahtuu elementaarisia evoluutioprosesseja (mutaatioiden kerääntyminen, ilmentyminen ja valinta). Tätä organisaatiotasoa tutkivat sellaiset tieteet kuin deekologia (tai väestöekologia), evoluutiooppi.

Populaatio on joukko saman lajin yksilöitä, jotka ovat olemassa pitkään tietyllä alueella, risteytyvät vapaasti ja ovat suhteellisen eristyksissä muista saman lajin yksilöistä.

• Biogeosenoottinentaso- edustavat yhteisöt (ekosysteemit), jotka koostuvat erilaisista populaatioista ja niiden elinympäristöistä. Tätä organisaatiotasoa tutkii biosenologia tai synekologia (yhteisöekologia).

Biogeocenoosi on yhdistelmä kaikkia lajeja, joilla on vaihteleva monimutkainen organisaatio ja kaikki niiden elinympäristön tekijät.

• biosfäärinentaso- taso, joka edustaa kaikkien biogeosenoosien kokonaisuutta. Biosfäärissä tapahtuu aineiden kiertoa ja energian muuntumista eliöiden osallistuessa.

Elävien organismien perusominaisuudet. Kysymyksiä elämän alkuperästä, malleista historiallinen kehitys eri geologisilla aikakausilla ovat aina kiinnostaneet ihmiskuntaa. Elämän käsite kattaa maan kaikkien elävien organismien kokonaisuuden ja niiden olemassaolon edellytykset.
Elämän ydin on siinä, että elävät organismit jättävät jälkeensä jälkeläisiä. Perinnöllinen tieto siirtyy sukupolvelta toiselle, organismit säätelevät itseään ja uusiutuvat jälkeläisten lisääntymisen aikana. Elämä on erityinen laadullinen, korkein aineen muoto, joka kykenee lisääntymään itsestään jättäen jälkeläisiä.
Käsitys elämästä eri tavalla historiallisia ajanjaksoja on annettu erilaisia ​​määritelmiä. Ensimmäisen tieteellisesti oikean määritelmän antoi F. Engels: "Elämä on proteiinikappaleiden olemassaolon muoto, ja tämä olemassaolomuoto koostuu olennaisesti näiden kappaleiden kemiallisten ainesosien jatkuvasta itsensä uusiutumisesta." Kun elävien organismien ja ympäristön välinen aineenvaihduntaprosessi pysähtyy, proteiinit hajoavat ja elämä katoaa. Nykyaikaisen kehityksen pohjalta biologinen tiede, venäläinen tiedemies M. V. Volkenstein antoi uuden määritelmän elämän käsitteelle: "Maan päällä olevat elävät kappaleet ovat avoimia, itsesääteleviä ja itseään lisääntyviä järjestelmiä, jotka on rakennettu biopolymeereistä - proteiineista ja nukleiinihapoista." Tämä määritelmä ei kiellä elämän olemassaoloa muilla planeetoilla. ulkoavaruus. Elämää kutsutaan avoimeksi järjestelmäksi, kuten osoittaa jatkuva prosessi aineen ja energian vaihto ympäristön kanssa.
Modernin biologian viimeisimpien tieteellisten saavutusten perusteella annetaan seuraava elämän määritelmä: "Elämä on avoimia itsesääteleviä ja itseään lisääntyviä elävien organismien järjestelmiä, jotka on rakennettu monimutkaisista biologisista polymeereistä - proteiineista ja nukleiinihapoista."
Nukleiinihappoja ja proteiineja pidetään kaiken elävien olentojen perustana, koska ne toimivat solussa, muodostavat monimutkaisia ​​yhdisteitä, jotka ovat osa kaikkien elävien organismien rakennetta.
,

Elävien organismien perusominaisuudet

Elävät organismit eroavat elottomasta luonnosta niiden luontaisten ominaisuuksien osalta. Elävien organismien tunnusomaisia ​​ominaisuuksia ovat: yhtenäisyys kemiallinen koostumus, aineenvaihdunta ja energia, organisaatiotasojen samankaltaisuus. Eläville organismeille on ominaista myös lisääntyminen, perinnöllisyys, vaihtelevuus, kasvu ja kehitys, ärtyneisyys, diskreetti, itsesäätely, rytmi jne.

Elämän organisoinnin tasot

Kaikki elävät organismit luonnossa koostuvat samoista organisaatiotasoista; tämä on kaikille eläville organismeille yhteinen tyypillinen biologinen malli. Erotetaan seuraavat elävien organismien organisoitumistasot - molekyyli, solu, kudos, elin, organismi, populaatiolajit, biogeosenoottinen, biosfääri.
1. Molekyyligeneettinen taso. Tämä on elämän alkeellisin ominaisuus. Riippumatta siitä, kuinka monimutkainen tai yksinkertainen minkä tahansa elävän organismin rakenne on, ne kaikki koostuvat samoista molekyyliyhdisteistä. Esimerkkejä tästä ovat nukleiinihapot, proteiinit, hiilihydraatit ja muut monimutkaiset orgaanisten ja epäorgaaniset aineet. Niitä kutsutaan joskus biologisiksi makromolekyyliaineiksi. Molekyylitasolla, siellä erilaisia ​​prosesseja elävien organismien elämä: aineenvaihdunta, energian muuntaminen. Molekyylitason avulla suoritetaan perinnöllisen tiedon siirtoa, muodostuu yksittäisiä organelleja ja muita prosesseja.
2. Mobiilitaso. Solu on kaikkien maan elävien organismien rakenteellinen ja toiminnallinen yksikkö. Solun yksittäisillä organelleilla on tyypillinen rakenne ja ne suorittavat tietyn toiminnon. Solun yksittäisten organellien toiminnot ovat yhteydessä toisiinsa ja suorittavat yhteisiä elämänprosesseja. Yksisoluisissa organismeissa (yksisoluiset levät ja alkueläimet) kaikki elämänprosessit tapahtuvat yhdessä solussa, ja yksi solu on olemassa erillisenä organismina. Muista yksisoluiset levät, klamydomonas, chlorella ja alkueläimet - amebat, infusoriat jne. Monisoluisissa organismeissa yksi solu ei voi olla erillisenä organismina, vaan se on organismin perusrakenneyksikkö.

kudoksen taso

Joukko soluja ja solujen välisiä aineita, jotka ovat alkuperältään, rakenteeltaan ja toiminnaltaan samanlaisia, muodostaa kudoksen. Kudostaso on tyypillinen vain monisoluisille organismeille. Yksittäiset kudokset eivät myöskään ole itsenäinen kokonaisvaltainen organismi. Esimerkiksi eläinten ja ihmisten ruumiit koostuvat neljästä eri kudoksesta (epiteeli-, side-, lihas- ja hermokudoksesta). Kasvikudoksia kutsutaan: kasvatukseksi, kokonaisuudeksi, tukevaksi, johtavaksi ja erittäväksi. Muista yksittäisten kudosten rakenne ja toiminnot.

Elinten taso

Monisoluisissa organismeissa useiden identtisten, rakenteeltaan, alkuperältään ja toiminnaltaan samanlaisten kudosten yhdistyminen muodostaa elintason. Jokainen elin sisältää useita kudoksia, mutta yksi niistä on merkittävin. Erillinen elin ei voi olla olemassa kokonaisena organismina. Useat rakenteeltaan ja toiminnaltaan samankaltaiset elimet yhdistyvät muodostamaan elinjärjestelmän, esimerkiksi ruoansulatus, hengitys, verenkierto jne.

Organismin taso

Kasvit (chlamydomonas, chlorella) ja eläimet (ameba, infusoria jne.), joiden ruumiit koostuvat yhdestä solusta, ovat itsenäinen organismi) Ja erillistä monisoluisten organismien yksilöä pidetään erillisenä organismina. Jokaisessa yksittäisessä organismissa tapahtuvat kaikki kaikille eläville organismeille tyypilliset elintärkeät prosessit - ravitsemus, hengitys, aineenvaihdunta, ärtyneisyys, lisääntyminen jne. Jokainen itsenäinen organismi jättää jälkeensä jälkeläisiä. Monisoluisissa organismeissa solut, kudokset, elimet ja elinjärjestelmät eivät ole erillisiä eliöitä. Vain erilaisten toimintojen suorittamiseen erikoistunut elinjärjestelmä muodostaa erillisen itsenäisen organismin. Organismin kehittyminen hedelmöityksestä elämän loppuun vie tietyn ajan. Tätä kunkin organismin yksilöllistä kehitystä kutsutaan ontogeneiksi. Organismi voi olla läheisessä suhteessa ympäristöön.

Populaatio-lajitaso

Populaation muodostaa jonkin lajin tai ryhmän yksilöiden kokonaisuus, joka on olemassa pitkään tietyllä alueella levinneisyysaluetta suhteellisen erillään muista saman lajin aggregaateista. Populaatiotasolla suoritetaan yksinkertaisimmat evoluutiomuutokset, mikä edistää uuden lajin asteittaista syntymistä.

Biogeosenoottinen taso

Joukko organismeja eri tyyppejä ja vaihtelevan monimutkaisuuden samoihin olosuhteisiin sopeutuneita organisaatioita luonnollinen ympäristö, kutsutaan biogeocenoosiksi tai luonnolliseksi yhteisöksi. Biogeocenoosin koostumus sisältää monenlaisia ​​eläviä organismeja ja ympäristöolosuhteita. AT luonnolliset biogeosenoosit energia varastoituu ja siirtyy organismista toiseen. Biogeokenoosi sisältää epäorgaanisia, orgaanisia yhdisteitä ja eläviä organismeja.

biosfäärin taso

Kaikki planeetallamme elävät organismit ja niiden yhteinen luonnollinen elinympäristö muodostavat biosfääritason. Biosfäärin tasolla moderni biologia ratkaisee globaaleihin ongelmiin esimerkiksi maapallon kasvillisuuden aiheuttaman vapaan hapen muodostumisen voimakkuuden määrittäminen tai pitoisuuden muutokset hiilidioksidi ihmisen toimintaan liittyvässä ilmapiirissä. päärooli biosfääritasolla "elävät aineet" toimivat, toisin sanoen maapallolla asuvien elävien organismien kokonaisuus. Myös biosfääritasolla "bioinertit aineet" ovat tärkeitä, jotka muodostuvat elävien organismien ja "inerttien" aineiden (eli ympäristöolosuhteiden) elintärkeän toiminnan seurauksena. Biosfääritasolla aineiden ja energian kierto Maan päällä tapahtuu kaikkien biosfäärin elävien organismien osallistuessa.

Elämän organisoinnin tasot

Orgaanisen maailman organisoitumistasot ovat biologisten järjestelmien erillisiä tiloja, joille on tunnusomaista alisteisuus, keskinäinen kytkös ja erityiset mallit.

Elämän organisoinnin rakenteelliset tasot ovat äärimmäisen erilaisia, mutta tärkeimmät ovat molekyyli-, solu-, ontogeneettiset, populaatiolajit, biokenoottiset ja biosfääriset.

1. Molekyyligeneettinen taso elämää. Biologian tärkein tehtävä tässä vaiheessa on geneettisen tiedon välittymismekanismien, perinnöllisyyden ja vaihtelevuuden tutkiminen.

Molekyylitasolla on useita vaihtelumekanismeja. Tärkein niistä on geenimutaatiomekanismi - itse geenien suora muutos ulkoisten tekijöiden vaikutuksesta. Mutaation aiheuttavat tekijät ovat: säteily, myrkylliset kemialliset yhdisteet, virukset.

Toinen vaihtelevuuden mekanismi on geenien rekombinaatio. Tällainen prosessi tapahtuu seksuaalisen lisääntymisen aikana korkeammissa organismeissa. Tässä tapauksessa geneettisen tiedon kokonaismäärässä ei ole muutosta.

Toinen vaihtelumekanismi löydettiin vasta 1950-luvulla. Tämä on ei-klassinen geenien rekombinaatio, jossa geneettisen informaation määrä lisääntyy yleisesti johtuen uusien geneettisten elementtien sisällyttämisestä solun genomiin. Useimmiten virukset vievät nämä elementit soluun.

2. Mobiilitaso. Nykyään tiede on luotettavasti todennut, että elävän organismin rakenteen, toiminnan ja kehityksen pienin itsenäinen yksikkö on solu, joka on biologinen alkeisjärjestelmä, joka kykenee uusiutumaan, lisääntymään ja kehittymään. Sytologia on tiede, joka tutkii elävää solua, sen rakennetta, toimimista elementaarisena elävänä järjestelmänä, tutkii yksittäisten solukomponenttien toimintoja, solujen lisääntymisprosessia, sopeutumista ympäristöolosuhteisiin jne. Sytologia tutkii myös erikoistuneiden solujen ominaisuuksia, niiden erityistoimintojen muodostuminen ja erityisten solurakenteiden kehittyminen. Siksi nykyaikaista sytologiaa on kutsuttu solufysiologiaksi.

Merkittävä edistysaskel solujen tutkimuksessa tapahtui 1800-luvun alussa, kun solun ydin löydettiin ja kuvattiin. Näiden tutkimusten pohjalta syntyi soluteoria, josta tuli 1800-luvun biologian suurin tapahtuma. Juuri tämä teoria toimi perustana embryologian, fysiologian ja evoluutioteorian kehitykselle.

Kaikkien solujen tärkein osa on ydin, joka tallentaa ja tuottaa geneettistä tietoa, säätelee solun aineenvaihduntaprosesseja.

Kaikki solut on jaettu kahteen ryhmään:

Prokaryootit - solut, joista puuttuu ydin

eukaryootit ovat soluja, jotka sisältävät tumia

Tutkiessaan elävää solua tutkijat kiinnittivät huomion sen kahden päätyypin olemassaoloon, mikä mahdollisti kaikkien organismien jakamisen kahteen tyyppiin:

Autotrofinen - tuottavat omia ravintoaineita

· Heterotrofinen – ei tule toimeen ilman luomuruokaa.

Myöhemmin selvitettiin sellaisia ​​tärkeitä tekijöitä kuin eliöiden kyky syntetisoida tarvittavia aineita (vitamiinit, hormonit), hankkia itselleen energiaa, riippuvuus ekologisesta ympäristöstä jne. Näin ollen suhteiden monimutkaisuus ja erilaistuminen viittaa tarpeeseen. systemaattiseen lähestymistapaan elämän tutkimiseen ontogeneettisellä tasolla.

3. ontogeneettisellä tasolla. monisoluiset organismit. Tämä taso syntyi elävien organismien muodostumisen seurauksena. Elämän perusyksikkö on yksilö, ja alkeisilmiö on ontogeneesi. Fysiologia tutkii monisoluisten elävien organismien toimintaa ja kehitystä. Tämä tiede tarkastelee elävän organismin eri toimintojen toimintamekanismeja, niiden suhdetta toisiinsa, säätelyä ja sopeutumista ulkoiseen ympäristöön, alkuperää ja muodostumista yksilön evoluutio- ja yksilöllisen kehityksen prosessissa. Itse asiassa tämä on ontogeneesiprosessi - organismin kehitys syntymästä kuolemaan. Tässä tapauksessa tapahtuu kasvua, yksittäisten rakenteiden liikkumista, organismin erilaistumista ja komplikaatioita.

Kaikki monisoluiset organismit koostuvat elimistä ja kudoksista. Kudokset ovat ryhmä fyysisesti yhteydessä olevia soluja ja solujen välisiä aineita suorittamaan tiettyjä toimintoja. Heidän tutkimuksensa on histologian aihe.

Elimet ovat suhteellisen suuria toiminnallisia yksiköitä, jotka yhdistävät erilaisia ​​kudoksia tiettyihin fysiologisiin komplekseihin. Elimet puolestaan ​​ovat osa suurempia yksiköitä - kehon järjestelmiä. Niiden joukossa ovat hermo-, ruoansulatus-, sydän- ja verisuonijärjestelmät, hengityselimet ja muut järjestelmät. Vain eläimillä on sisäelimiä.

4. Populaatio-biosenoottinen taso. Tämä on yliorganismin tasolla oleva elämäntaso, jonka perusyksikkö on väestö. Toisin kuin populaatio, laji on kokoelma yksilöitä, jotka ovat rakenteeltaan ja fysiologisilla ominaisuuksiltaan samanlaisia, joilla on yhteinen alkuperä, jotka voivat vapaasti risteytyä ja tuottaa hedelmällisiä jälkeläisiä. Laji on olemassa vain geneettisesti avoimia järjestelmiä edustavien populaatioiden kautta. Populaatiobiologia on populaatioiden tutkimusta.

Termin "populaatio" otti käyttöön yksi genetiikan perustajista, V. Johansen, joka kutsui sitä geneettisesti heterogeeniseksi organismijoukoksi. Myöhemmin väestöä alettiin pitää yhtenäisenä järjestelmänä, joka oli jatkuvasti vuorovaikutuksessa ympäristön kanssa. Juuri populaatiot ovat todellisia järjestelmiä, joiden kautta elävien organismien lajit ovat olemassa.

Populaatiot ovat geneettisesti avoimia järjestelmiä, koska populaatioiden eristäminen ei ole absoluuttista eikä geneettisen tiedon vaihto ole mahdollista ajoittain. Juuri populaatiot toimivat evoluution perusyksikköinä, joiden geenipoolissa tapahtuvat muutokset johtavat uusien lajien syntymiseen.

Itsenäiseen olemassaoloon ja transformaatioon kykenevät populaatiot yhdistyvät seuraavan supraorganismisen tason - biokenoosien - aggregaattiin. Biokenoosi - joukko populaatioita, jotka elävät tietyllä alueella.

Biokenoosi on ulkomaisilta populaatioilta suljettu järjestelmä, sen muodostaville populaatioille se on avoin järjestelmä.

5. Biogeoketoninen taso. Biogeocenoosi on vakaa järjestelmä, joka voi olla olemassa pitkään. Tasapaino elävässä järjestelmässä on dynaaminen, ts. edustaa jatkuvaa liikettä tietyn vakauspisteen ympärillä. Sen vakaan toiminnan kannalta on välttämätöntä saada palautetta sen ohjauksen ja suorittavan alijärjestelmän välillä. Tätä tapaa ylläpitää dynaamista tasapainoa biogeocenoosin eri elementtien välillä, jonka aiheuttaa joidenkin lajien massalisäytyminen ja toisten väheneminen tai katoaminen, mikä johtaa muutokseen ympäristön laadussa, kutsutaan ekologiseksi katastrofiksi.

Biogeocenoosi on kiinteä itsesäätelyjärjestelmä, jossa erotetaan useita alajärjestelmiä. Primäärijärjestelmät ovat tuottajia, jotka käsittelevät suoraan elotonta ainetta; kuluttajat - toissijainen taso, jolla aine ja energia saadaan tuottajien avulla; sitten tulevat toisen asteen kuluttajat. Siellä on myös raadonsyöjiä ja hajottajia.

Aineiden kierto kulkee biogeocenoosissa näiden tasojen läpi: elämä on mukana erilaisten rakenteiden käytössä, prosessoinnissa ja ennallistamisessa. Biogeocenoosissa - yksisuuntainen energiavirta. Tämä tekee siitä avoimen järjestelmän, joka on jatkuvasti yhteydessä viereisiin biogeosenoosiin.

Biogeoseenin itsesäätely etenee mitä menestyksekkäämmin, mitä monipuolisempi on sen ainesosien lukumäärä. Biogeosenoosien stabiilisuus riippuu myös sen komponenttien monimuotoisuudesta. Yhden tai useamman komponentin menetys voi johtaa peruuttamattomaan epätasapainoon ja sen kuolemaan yhtenäisenä järjestelmänä.

6. biosfäärin taso. Tämä on elämän organisoinnin korkein taso, joka kattaa kaikki planeettamme elämänilmiöt. Biosfääri on planeetan ja sen muuntaman ympäristön elävä aine. Biologinen aineenvaihdunta on tekijä, joka yhdistää kaikki muut elämän organisoinnin tasot yhdeksi biosfääriksi. Tällä tasolla tapahtuu aineiden kierto ja energian muutos, joka liittyy kaikkien maan päällä elävien organismien elintärkeään toimintaan. Biosfääri on siis yksi ekologinen järjestelmä. Tämän järjestelmän toiminnan, rakenteen ja toimintojen tutkiminen on biologian tärkein tehtävä tällä elämän tasolla. Ekologia, biosenologia ja biogeokemia ovat mukana näiden ongelmien tutkimuksessa.

Biosfääriopin kehitys liittyy erottamattomasti erinomaisen venäläisen tiedemiehen V.I. Vernadski. Hän onnistui todistamaan planeettamme orgaanisen maailman yhteyden yhtenä erottamattomana kokonaisuutena maan geologisiin prosesseihin. Vernadsky löysi ja tutki elävän aineen biogeokemiallisia toimintoja.

Organisaatiotasot elävät järjestelmät heijastavat elämän rakenteellisen organisaation alisteisuutta, hierarkiaa; eroavat toisistaan ​​järjestelmän monimutkaisuuden suhteen (solu on yksinkertaisempi verrattuna monisoluiseen organismiin tai populaatioon).

Elintaso - tämä on sen olemassaolon muoto ja menetelmä (virus esiintyy DNA- tai RNA-molekyylin muodossa proteiinikuoren sisällä - viruksen olemassaolon muoto. Virus osoittaa kuitenkin elävän järjestelmän ominaisuuksia vain silloin, kun se tulee toisen organismin soluun, missä se lisääntyy - sen olemassaolotapa).

Organisaatiotasot	Biologinen järjestelmä	Komponentit, jotka muodostavat järjestelmän	Ydinprosessit
1. Molekyyligeneettinen taso	Molekyyli	Erilliset biopolymeerit (DNA, RNA, proteiinit, lipidit, hiilihydraatit jne.);	Tällä elämäntasolla tutkitaan muutoksiin (mutaatioihin) liittyviä ilmiöitä ja geneettisen materiaalin lisääntymistä, aineenvaihduntaa.
2. Solu		Molekyylikompleksit kemialliset yhdisteet ja soluorganellit	Tiettyjen orgaanisten aineiden synteesi; kemiallisten reaktioiden säätely; solujen jakautuminen; Maan kemiallisten alkuaineiden ja auringon energian osallistuminen biosysteemeihin
3. kangas		Solut ja solujen välinen aine	Aineenvaihdunta; ärtyneisyys
4. Urut		Eri tyyppisiä kankaita	Ruoansulatus; kaasun vaihto; aineiden kuljetus; liikettä jne.
5. Organismi	organismi	Elinjärjestelmät	Aineenvaihdunta; ärtyneisyys; jäljentäminen; ontogeneesi. Elintoimintojen neuro-humoraalinen säätely. Varmistetaan organismin harmoninen mukautuminen ympäristöönsä
6. Populaatio-lajit	väestö	Sukulaisten yksilöiden ryhmät, joita yhdistää tietty geenipooli ja erityinen vuorovaikutus ympäristön kanssa	geneettinen identiteetti; yksilöiden ja populaatioiden välinen vuorovaikutus; elementaaristen evolutionaaristen muutosten kerääntyminen; muuttuviin ympäristöolosuhteisiin sopeutumisen kehittäminen
7. Biogeosenoottinen	Biogeocenoosi	Eri lajien populaatiot; ympäristötekijät; tila, jossa on monia ympäristöolosuhteita	Aineiden biologinen kiertokulku ja elämää tukeva energiavirta; liikkuva tasapaino elävän väestön ja abioottisen ympäristön välillä; elinolojen ja resurssien tarjoaminen elävälle väestölle
8. biosfäärinen	Biosfääri	Biogeosenoosit ja antropogeeniset vaikutukset	Planeetan elävän ja elottoman (inertin) aineen aktiivinen vuorovaikutus; biologinen globaali kiertokulku; ihmisen aktiivinen biogeokemiallinen osallistuminen kaikkiin biosfäärin prosesseihin

TEEMAATTISET TEHTÄVÄT

Osa A

A1. Tasoa, jolla atomien biogeenisen siirtymisen prosesseja tutkitaan, kutsutaan:

1) biogeosenoottinen
2) biosfääri
3) populaatio-lajit
4) molekyyligeneettinen

A2. Populaatiolajien tasolla he tutkivat:

1) geenimutaatiot
2) saman lajin organismien suhde
3) elinjärjestelmät
4) aineenvaihduntaprosessit kehossa

A3. Kehon suhteellisen vakion kemiallisen koostumuksen ylläpitämistä kutsutaan

1) aineenvaihdunta
2) assimilaatio
3) homeostaasi
4) sopeutuminen

A4. Mutaatioiden esiintyminen liittyy sellaiseen organismin ominaisuuteen kuin

1) perinnöllisyys
2) vaihtelevuus
3) ärtyneisyys
4) itsensä lisääntyminen

A5. Mikä seuraavista biologisista systeemeistä muodostaa eniten korkeatasoinen elämä?

1) amebasolu
2) isorokkovirus
3) peuralauma
4) luonnonsuojelualue

A6. Käden vetäminen pois kuumasta esineestä on esimerkki

1) ärtyneisyys
2) sopeutumiskyky
3) piirteiden periytyminen vanhemmilta
4) itsesääntely

A7. Fotosynteesi, proteiinien biosynteesi ovat esimerkkejä

1) plastinen aineenvaihdunta
2) energia-aineenvaihdunta
3) ravitsemus ja hengitys
4) homeostaasi

A8. Mikä termeistä on synonyymi käsitteen "aineenvaihdunta" kanssa?

1) anabolismi
2) katabolismi
3) assimilaatio
4) aineenvaihdunta

Osa B

KOHDASSA 1. Valitse elämän molekyyligeneettisellä tasolla tutkitut prosessit:

1) DNA:n replikaatio
2) Downin taudin perinnöllinen
3) entsymaattiset reaktiot
4) mitokondrioiden rakenne
5) solukalvon rakenne
6) verenkierto

IN 2. Korreloi organismien sopeutumisen luonne olosuhteisiin, joihin ne on kehitetty.

Osa C

C1. Mitkä kasvien mukautukset tarjoavat niille lisääntymisen ja uudelleensijoittamisen?
C2. Mitä yhtäläisyyksiä ja mitä eroja on eri tasoilla elämän järjestö?

1. Elämän organisoinnin tasot

On olemassa sellaisia ​​elävän aineen organisoitumistasoja - biologisen organisaation tasoja: molekyyli-, solu-, kudos-, elin-, organismi-, populaatio-lajit ja ekosysteemi.

Organisaation molekyylitaso - tämä on biologisten makromolekyylien toimintataso - biopolymeerit: nukleiinihapot, proteiinit, polysakkaridit, lipidit, steroidit. Tältä tasolta alkavat tärkeimmät elämänprosessit: aineenvaihdunta, energian muunnos, siirto perinnöllistä tietoa. Tätä tasoa opiskellaan: biokemia, molekyyligenetiikka, molekyylibiologia, genetiikka, biofysiikka.

Mobiilitaso- tämä on solujen taso (bakteerisolut, syanobakteerit, yksisoluiset eläimet ja levät, yksisoluiset sienet, monisoluisten organismien solut). Solu on elämisen rakenneyksikkö, toiminnallinen yksikkö, kehitysyksikkö. Tätä tasoa tutkivat sytologia, sytokemia, sytogenetiikka ja mikrobiologia.

Kudosten organisoitumistaso - Tällä tasolla tutkitaan kudosten rakennetta ja toimintaa. Tätä tasoa tutkivat histologia ja histokemia.

Organisaation taso- Tämä on monisoluisten organismien elinten taso. Anatomia, fysiologia, embryologia tutkivat tätä tasoa.

Organisaatiotaso - tämä on yksisoluisten, siirtomaa- ja monisoluisten organismien taso. Organismin tason spesifisyys on, että tällä tasolla tapahtuu geneettisen tiedon dekoodaus ja toteutus, tietyn lajin yksilöille ominaisten piirteiden muodostuminen. Tätä tasoa tutkivat morfologia (anatomia ja embryologia), fysiologia, genetiikka, paleontologia.

Populaatio-lajitaso on yksilöiden populaatioiden taso - populaatiot ja lajit. Tätä tasoa tutkivat systematiikka, taksonomia, ekologia, biogeografia, populaatiogenetiikka. Tällä tasolla geneettiset ja populaatioiden ekologiset ominaisuudet, perus evoluutiotekijöitä ja niiden vaikutus geenipooliin (mikroevoluutio), lajien suojelun ongelma.

Organisaation ekosysteemitaso - tämä on mikroekosysteemien, mesoekosysteemien, makroekosysteemien taso. Tällä tasolla tutkitaan ravitsemustyyppejä, eliöiden ja populaatioiden välisiä suhteita ekosysteemissä, populaation koko, väestödynamiikka, väestötiheys, ekosysteemin tuottavuus, peräkkäisyydet. Tällä tasolla opiskellaan ekologiaa.

Jakaa myös biosfäärin organisaatiotaso elävää ainetta. Biosfääri on jättimäinen ekosysteemi, joka sijaitsee osan maantieteellisestä verhosta. Tämä on megaekosysteemi. Biosfäärissä on aineiden ja kemiallisten alkuaineiden kierto sekä aurinkoenergian muuntaminen.
2. Elävän aineen perusominaisuudet

Aineenvaihdunta (aineenvaihdunta)

Aineenvaihdunta (aineenvaihdunta) - joukko elävissä järjestelmissä tapahtuvia kemiallisia muutoksia, jotka varmistavat niiden elintärkeän toiminnan, kasvun, lisääntymisen, kehityksen, itsensä säilymisen, jatkuvan kosketuksen ympäristöön, kyvyn sopeutua siihen ja sen muutoksiin. Aineenvaihduntaprosessissa tapahtuu solujen muodostavien molekyylien jakautumista ja synteesiä; solurakenteiden ja solujen välisen aineen muodostuminen, tuhoutuminen ja uusiutuminen. Aineenvaihdunta perustuu toisiinsa liittyviin assimilaatio- (anabolismi) ja dissimilaatioprosesseihin (katabolismi). Assimilaatio - monimutkaisten molekyylien synteesiprosessit yksinkertaisista molekyyleistä, jotka kuluttavat dissimilaatiossa varastoitunutta energiaa (sekä energian kertyminen syntetisoitujen aineiden laskeutumisen aikana reserviin). Dissimilaatio - monimutkaisten orgaanisten yhdisteiden hajoamisprosessit (anaerobiset tai aerobiset), jotka ovat välttämättömiä kehon elintärkeän toiminnan toteuttamiseksi.
Toisin kuin elottoman luonnon kappaleet, elävien organismien vaihto ympäristön kanssa on niiden olemassaolon edellytys. Tässä tapauksessa tapahtuu itseuudistusta. Kehon sisällä tapahtuvat aineenvaihduntaprosessit yhdistetään aineenvaihduntakaskadeiksi ja sykleiksi. kemialliset reaktiot, jotka on tiukasti järjestetty ajassa ja tilassa. Tasainen virtaus suuri numero Pienessä tilavuudessa tapahtuvat reaktiot saavutetaan yksittäisten aineenvaihduntalinkkien järjestyneen jakautumisen avulla solussa (lokeroitumisen periaate). Aineenvaihduntaprosesseja säädellään biokatalyyttien - erityisten proteiinien-entsyymien - avulla. Jokaisella entsyymillä on substraattispesifisyys katalysoimaan vain yhden substraatin konversiota. Tämä spesifisyys perustuu entsyymin omalaatuiseen "tunnistukseen" substraatista. Entsymaattinen katalyysi eroaa ei-biologisesta erittäin korkealla tehokkuudellaan, jonka seurauksena vastaavan reaktion nopeus kasvaa 1010 - 1013 kertaa. Jokainen entsyymimolekyyli pystyy suorittamaan useista tuhansista useisiin miljooniin operaatioita minuutissa ilman, että se tuhoutuu osallistuessaan reaktioihin. Toinen tyypillinen ero entsyymien ja ei-biologisten katalyyttien välillä on, että entsyymit pystyvät kiihdyttämään reaktioita normaaleissa olosuhteissa (ilmanpaine, kehon lämpötila jne.).
Kaikki elävät organismit voidaan jakaa kahteen ryhmään - autotrofeihin ja heterotrofeihin, jotka eroavat energialähteistä ja elämälleen välttämättömistä aineista.
Autotrofit - organismit, jotka syntetisoivat orgaanisia yhdisteitä epäorgaanisista aineista energian avulla auringonvalo(fotosynteettiset aineet - vihreät kasvit, levät, jotkut bakteerit) tai epäorgaanisen substraatin hapettamisesta saatu energia (kemosynteettiset aineet - rikki, rautabakteerit ja jotkut muut), Autotrofiset organismit pystyvät syntetisoimaan kaikki solun komponentit. Fotosynteettisten autotrofien rooli luonnossa on ratkaiseva - biosfäärin orgaanisen aineen päätuottajana ne varmistavat kaikkien muiden organismien olemassaolon ja biogeokemiallisten kiertokulkujen kulun aineiden kierrossa maapallolla.
Heterotrofit (kaikki eläimet, sienet, useimmat bakteerit, jotkut klorofyllivapaat kasvit) ovat organismeja, jotka tarvitsevat valmiita eloperäinen aine, jotka toimivat ravinnona sekä energian lähteenä että välttämättömänä " rakennusmateriaali". ominaispiirre heterotrofit on amfibolismin esiintyminen niissä, ts. ruoansulatuksen aikana muodostuvien pienten orgaanisten molekyylien (monomeerien) muodostumisprosessi (monimutkaisten substraattien hajoamisprosessi). Tällaisia ​​molekyylejä - monomeerejä käytetään omien monimutkaisten orgaanisten yhdisteiden kokoamiseen.

Itsejäljentäminen (jäljentäminen)

Kyky lisääntyä (lisätä omaa lajiaan, itse lisääntyminen) viittaa yhteen elävien organismien perusominaisuuksista. Lisääntyminen on välttämätöntä lajien olemassaolon jatkuvuuden varmistamiseksi, koska. yksittäisen organismin elinikä on rajallinen. Lisääntyminen enemmän kuin kompensoi yksilöiden luonnollisesta sukupuutosta aiheutuvia menetyksiä ja tukee siten lajin säilymistä useissa yksilösukupolvissa. Elävien organismien evoluutioprosessissa lisääntymismenetelmien kehitys tapahtui. Siksi löydämme lukuisista ja monimuotoisista tällä hetkellä olemassa olevista elävien organismien lajeista erilaisia ​​muotoja jalostukseen. Monen tyyppiset organismit yhdistävät useita lisääntymismenetelmiä. On tarpeen erottaa kaksi pohjimmiltaan erilaista organismien lisääntymistyyppiä - aseksuaali (ensisijainen ja enemmän muinainen tyyppi lisääntyminen) ja sukupuoli.
Aseksuaalisessa lisääntymisprosessissa uusi yksilö muodostuu emoorganismin yhdestä tai soluryhmästä (monisoluisessa). Kaikissa suvuttoman lisääntymisen muodoissa jälkeläisillä on genotyyppi (geenisarja), joka on identtinen äidin kanssa. Tämän seurauksena kaikki yhden äidin organismin jälkeläiset osoittautuvat geneettisesti homogeenisiksi ja tytäryksityisillä on samat ominaisuudet.
Sukupuolisessa lisääntymisessä uusi yksilö kehittyy tsygootista, joka muodostuu kahden emo-organismin tuottaman kahden erikoistuneen sukusolun fuusiossa (hedelmöitysprosessi). Tsygootin ydin sisältää hybridikromosomijoukon, joka muodostuu fuusioituneiden sukusolujen ytimien kromosomisarjojen yhdistymisen seurauksena. Tsygootin ytimessä syntyy siten uusi perinnöllisten taipumusten (geenien) yhdistelmä, jonka molemmat vanhemmat tuovat tasapuolisesti. Ja tsygootista kehittyvä tytärorganismi saa uuden yhdistelmän ominaisuuksia. Toisin sanoen sukupuolisen lisääntymisen aikana esiintyy organismien perinnöllisen vaihtelun kombinatiivista muotoa, joka varmistaa lajien sopeutumisen muuttuviin ympäristöolosuhteisiin ja on olennainen tekijä evoluutiossa. Tämä on seksuaalisen lisääntymisen merkittävä etu aseksuaaliseen lisääntymiseen verrattuna.
Elävien organismien kyky lisääntyä itse perustuu nukleiinihappojen ainutlaatuiseen lisääntymisominaisuuteen ja matriksisynteesin ilmiöön, joka on nukleiinihappomolekyylien ja proteiinien muodostumisen taustalla. Itse lisääntyminen molekyylitasolla määrää sekä aineenvaihdunnan toteuttamisen soluissa että itse solujen lisääntymisen. Solujen jakautuminen (solujen itsensä lisääntyminen) on monisoluisten organismien yksilöllisen kehityksen ja kaikkien organismien lisääntymisen taustalla. Eliöiden lisääntyminen varmistaa kaikkien maapallolla asuvien lajien itsensä lisääntymisen, mikä puolestaan ​​määrää biogeosenoosien ja biosfäärin olemassaolon.

Perinnöllisyys ja vaihtelevuus

Perinnöllisyys tarjoaa aineellisen jatkuvuuden (geneettisen tiedon kulkua) organismien sukupolvien välillä. Se liittyy läheisesti lisääntymiseen molekylaarisessa, subsellulaarisessa ja solutasot. Perinnöllisten ominaisuuksien monimuotoisuuden määräävä geneettinen informaatio on salattu DNA:n molekyylirakenteeseen (joissakin viruksissa RNA:ssa). Geenit koodaavat tietoa syntetisoitujen proteiinien rakenteesta, entsymaattisesta ja rakenteellisesta. Geneettinen koodi on järjestelmä, jossa "tallennetaan" tietoa syntetisoitujen proteiinien aminohapposekvenssistä käyttämällä DNA-molekyylin nukleotidisekvenssiä.
Organismin kaikkien geenien kokonaisuutta kutsutaan genotyypiksi, ja ominaisuuksien kokonaisuutta kutsutaan fenotyypiksi. Fenotyyppi riippuu sekä genotyypistä että sisäisen ja ulkoisen ympäristön tekijöistä, jotka vaikuttavat geenien toimintaan ja määräävät säännöllisiä prosesseja. Perinnöllisen tiedon varastointi ja välittäminen tapahtuu kaikissa organismeissa nukleiinihappojen avulla, geneettinen koodi on sama kaikille maan eläville olennoille, ts. se on universaali. Perinnöllisyyden vuoksi sukupolvelta toiselle siirtyy ominaisuuksia, jotka varmistavat organismien sopeutumiskyvyn ympäristöönsä.
Jos organismien lisääntymisen aikana ilmeni vain jatkuvuus olemassa olevia ominaisuuksia ja ominaisuudet, niin muuttuvien ympäristöolosuhteiden taustalla organismien olemassaolo olisi mahdotonta, koska välttämätön ehto eliöiden elämä on niiden sopeutumiskykyä ympäristöolosuhteisiin. Samaan lajiin kuuluvien organismien monimuotoisuudessa on vaihtelua. Vaihtuvuus voi toteutua yksittäisissä organismeissa niiden yksilöllisen kehityksen aikana tai organismiryhmän sisällä sukupolvien sarjassa lisääntymisen aikana.
Vaihtelulla on kaksi päämuotoa, jotka eroavat esiintymismekanismeista, ominaisuuksien muutoksen luonteesta ja lopuksi niiden merkityksestä elävien organismien olemassaololle - genotyyppinen (perinnöllinen) ja modifikaatio (ei-perinnöllinen).
Genotyyppinen vaihtelu liittyy genotyypin muutokseen ja johtaa fenotyypin muutokseen. Genotyyppisen vaihtelun perustana voivat olla mutaatiot (mutaatiovariabiliteetti) tai uudet geeniyhdistelmät, jotka syntyvät hedelmöitysprosessissa seksuaalisen lisääntymisen aikana. Mutaatiomuodossa muutokset liittyvät ensisijaisesti virheisiin nukleiinihappojen replikaatiossa. Näin ollen uusien geenien ilmaantuminen, jotka kuljettavat uutta geneettistä tietoa; uusia merkkejä ilmaantuu. Ja jos uudet ilmaantuvat merkit ovat hyödyllisiä eliölle tietyissä olosuhteissa, niin luonnonvalinta "kiinni" ja "kiinnittää" ne. Siten organismien sopeutumiskyky ympäristöolosuhteisiin, organismien monimuotoisuus perustuu perinnölliseen (genotyyppiseen) vaihteluun ja positiiviselle evoluutiolle luodaan edellytykset.
Ei-perinnöllisellä (muunnos) vaihtelulla fenotyypin muutokset tapahtuvat ympäristötekijöiden vaikutuksesta, eivätkä ne liity genotyypin muutokseen. Modifikaatioita (muutoksia ominaisuuksissa, joissa on modifikaatiovaihtelua) tapahtuu reaktion normaalilla alueella, joka on genotyypin hallinnassa. Muutokset eivät siirry tuleville sukupolville. Modifikaatiomuuttuvuuden arvo on siinä, että se varmistaa organismin sopeutumiskyvyn ympäristötekijöihin sen elinaikana.

Organismien yksilöllinen kehitys

Kaikille eläville organismeille on ominaista yksilöllinen kehitysprosessi - ontogeneesi. Perinteisesti ontogeneesi ymmärretään monisoluisen organismin (sukupuolisen lisääntymisen tuloksena muodostuneen) yksilöllisen kehityksen prosessina tsygootin muodostumishetkestä yksilön luonnolliseen kuolemaan. Tsygootin ja seuraavien sukupolvien solujen jakautumisen vuoksi a monisoluinen organismi, joka koostuu valtavasta määrästä erityyppisiä soluja, erilaisia ​​kudoksia ja elimiä. Organismin kehitys perustuu "geneettiseen ohjelmaan" (sisältyy tsygootin kromosomien geeneihin) ja se suoritetaan erityisissä ympäristöolosuhteissa, jotka vaikuttavat merkittävästi geneettisen tiedon toteuttamisprosessiin yksilön yksilöllisen olemassaolon aikana. Yksilökehityksen alkuvaiheessa tapahtuu intensiivistä kasvua (massan ja koon kasvua) molekyylien, solujen ja muiden rakenteiden lisääntymisen sekä erilaistumisen, ts. rakenteiden erojen esiintyminen ja toimintojen monimutkaisuus.
Ontogeneesin kaikissa vaiheissa erilaisilla ympäristötekijöillä (lämpötila, painovoima, paine, ruoan koostumus kemiallisten alkuaineiden ja vitamiinien pitoisuuksilla, erilaiset fysikaaliset ja kemialliset aineet) on merkittävä säätelyvaikutus organismin kehitykseen. Näiden tekijöiden roolin tutkiminen eläinten ja ihmisten yksilöllisen kehityksen prosessissa on erittäin tärkeää. käytännön arvoa, joka lisääntyy, kun ihmisen aiheuttama vaikutus luontoon voimistuu. Biologian, lääketieteen, eläinlääketieteen ja muiden tieteiden eri aloilla tehdään laajalti tutkimusta organismien normaalin ja patologisen kehityksen prosessien tutkimiseksi, ontogeneesin mallien selvittämiseksi.

Ärtyneisyys

Organismien ja kaikkien elävien järjestelmien olennainen ominaisuus on ärtyisyys - kyky havaita ulkoisia tai sisäisiä ärsykkeitä (vaikutus) ja reagoida niihin riittävästi. Organismissa ärtyneisyyteen liittyy muutosten kompleksi, joka ilmenee aineenvaihdunnan, solukalvojen sähköpotentiaalin, solujen sytoplasman fysikaalis-kemiallisissa parametreissa, motorisissa reaktioissa, ja erittäin järjestäytyneille eläimille on ominaista muutokset käyttäytymisessä.

4. Molekyylibiologian keskeinen dogma - luonnossa havaitun geneettisen tiedon toteutumista yleistävä sääntö: tietoa välitetään nukleiinihapot to orava mutta ei päinvastaiseen suuntaan. Sääntö muotoiltiin Francis Crick sisään 1958 vuonna ja mukautettu siihen mennessä kertyneen tiedon kanssa 1970 vuosi. Geneettisen tiedon siirto DNA to RNA ja RNA:sta orava on universaali kaikille solueliöille poikkeuksetta; se on makromolekyylien biosynteesin perusta. Genomin replikaatio vastaa DNA → DNA -informaatiosiirtymää. Luonnossa on myös siirtymiä RNA → RNA ja RNA → DNA (esimerkiksi joissakin viruksissa) sekä muutos konformaatioita proteiinit siirtyvät molekyylistä molekyyliin.

Universaalit tavat siirtää biologista tietoa

Elävissä organismeissa on kolmen tyyppisiä heterogeenisiä, toisin sanoen, jotka koostuvat erilaisista polymeerimonomeereistä - DNA:sta, RNA:sta ja proteiinista. Tiedonsiirto niiden välillä voidaan suorittaa 3 x 3 = 9 tavalla. Keskeinen dogma jakaa nämä 9 tiedonsiirron tyyppiä kolmeen ryhmään:

Yleistä - löytyy useimmista elävistä organismeista;

Erityinen - esiintyy poikkeustapauksessa, in viruksia ja klo genomin liikkuvat elementit tai biologisissa olosuhteissa koe;

Tuntematon - ei löydy.

DNA:n replikaatio (DNA → DNA)

DNA on tärkein tapa siirtää tietoa elävien organismien sukupolvien välillä, joten DNA:n tarkka kopiointi (replikaatio) on erittäin tärkeää. Replikaation suorittaa proteiinikompleksi, joka purkautuu kromatiini, sitten kaksoiskierre. Sen jälkeen DNA-polymeraasi ja siihen liittyvät proteiinit rakentavat identtisen kopion kummallekin kahdelle juosteelle.

Transkriptio (DNA → RNA)

Transkriptio on biologinen prosessi, jonka seurauksena DNA-segmentin sisältämä tieto kopioituu syntetisoituun molekyyliin. lähetti-RNA. Transkriptio suoritetaan transkriptiotekijät ja RNA-polymeraasi. AT eukaryoottinen solu primääristä transkriptiä (pre-mRNA) muokataan usein. Tätä prosessia kutsutaan jatkos.

Käännös (RNA → proteiini)

Kypsä mRNA luetaan ribosomit käännösprosessin aikana. AT prokaryoottinen Soluissa transkriptio- ja translaatioprosessia ei eroteta spatiaalisesti, ja nämä prosessit ovat konjugoituja. AT eukaryoottinen transkriptiokohta soluissa solun ydin erotettu lähetyspaikasta ( sytoplasma) ydinkalvo, joten mRNA kuljetetaan ytimestä sytoplasmaan. Ribosomi lukee mRNA:n kolmen muodossa nukleotidi"sanat". komplekseja aloitustekijät ja venymätekijät toimittaa aminoasyloitua siirtää RNA:ita mRNA-ribosomikompleksiin.