Toate Natura vie reprezintă o colecție sisteme biologice diferite niveluri organizarea şi subordonarea diverselor.
Nivelul de organizare al materiei vii este înțeles ca locul funcțional pe care o structură biologică dată îl ocupă în sistemul general de organizare al naturii.
Nivelul de organizare al materiei vii este un ansamblu de parametri cantitativi și calitativi ai unui anumit sistem biologic (celulă, organism, populație etc.), care determină condițiile și limitele existenței acestuia.
Există mai multe niveluri de organizare a sistemelor vii, care reflectă subordonarea și ierarhia organizării structurale a vieții.
- Nivel molecular (genetic molecular). reprezentată de biopolimeri individuali (ADN, ARN, proteine, lipide, carbohidrați și alți compuși); La acest nivel al vieții sunt studiate fenomene legate de modificări (mutații) și reproducerea materialului genetic și metabolismului. Asta face știința - biologie moleculară.
- Celularnivel- nivelul la care există viața sub formă de celulă - unitatea structurală și funcțională a vieții, este studiată prin citologie. La acest nivel sunt studiate procese precum metabolismul și energia, schimbul de informații, reproducerea, fotosinteza, transmiterea impulsului nervos și multe altele.
Celula este unitatea structurală a tuturor viețuitoarelor.
- Nivelul țesuturilor studiază histologia.
Țesutul este o colecție de substanțe intercelulare și celule similare ca structură, origine și funcții.
- Organnivel. Organul include mai multe țesuturi.
- Organicnivel- existența independentă a unui individ - unicelular sau organism pluricelular studiază, de exemplu, fiziologia și autecologia (ecologia indivizilor). Un individ ca organism integral reprezintă o unitate elementară a vieții. Viața în natură nu există sub nicio altă formă.
Un organism este un adevărat purtător de viață, caracterizat prin toate proprietățile sale.
- Populație-specienivel- nivel, care este reprezentat de un grup de indivizi din aceeași specie - o populație; În populație apar procesele evolutive elementare (acumularea, manifestarea și selecția mutațiilor). Acest nivel de organizare este studiat de științe precum deecologia (sau ecologia populației) și știința evoluționistă.
O populație este o colecție de indivizi din aceeași specie care există de mult timp pe un anumit teritoriu, se încrucișează liber și sunt relativ izolați de alți indivizi din aceeași specie.
- Biogeocenoticnivel- reprezentate de comunități (ecosisteme) formate din diferite populații și habitatele acestora. Acest nivel de organizare este studiat de biocenologie sau sinecologie (ecologia comunităților).
Biogeocenoza este o colecție de toate speciile cu o complexitate diferită de organizare și toți factorii habitatului lor.
- Biosferănivel- un nivel reprezentând totalitatea tuturor biogeocenozelor. În biosferă există o circulație a substanțelor și transformarea energiei cu participarea organismelor.
Toate organismele vii din natură constau în aceleași niveluri de organizare; acesta este un model biologic caracteristic comun tuturor organismelor vii.
Se disting următoarele niveluri de organizare a organismelor vii: molecular, celular, tisular, organ, organism, populație-specie, biogeocenotic, biosferă.
Orez. 1. Nivel genetic molecular
1. Nivel genetic molecular. Acesta este cel mai elementar nivel caracteristic al vieții (Fig. 1). Indiferent cât de complexă sau simplă ar fi structura oricărui organism viu, toți constau din aceiași compuși moleculari. Un exemplu în acest sens sunt acizii nucleici, proteinele, carbohidrații și alte complexe moleculare complexe de organice și neorganice. materie organică. Ele sunt uneori numite substanțe macromoleculare biologice. Apare la nivel molecular diverse procese funcțiile vitale ale organismelor vii: metabolism, conversie de energie. Cu ajutorul nivelului molecular, se realizează transferul de informații ereditare, se formează organele individuale și apar alte procese.
Orez. 2. Nivelul celular
2. Nivelul celular. Celula este unitatea structurală și funcțională a tuturor organismelor vii de pe Pământ (Fig. 2). Organelele individuale din interiorul unei celule au o structură caracteristică și funcționează functie specifica. Funcțiile organelelor individuale dintr-o celulă sunt interconectate și efectuează procese vitale comune. În organismele unicelulare (alge unicelulare și protozoare), toate procesele de viață au loc într-o singură celulă, iar o celulă există ca organism separat. Amintiți-vă de algele unicelulare, chlamydomonas, chlorella și cele mai simple animale - ameba, ciliați etc. În organismele multicelulare, o celulă nu poate exista ca organism separat, dar este o unitate structurală elementară a organismului.
Orez. 3. Nivelul țesuturilor
3. Nivelul țesuturilor. O colecție de celule și substanțe intercelulare similare ca origine, structură și funcție formează țesutul. Nivelul țesutului este caracteristic doar organismelor pluricelulare. De asemenea, țesuturile individuale nu sunt un organism integral independent (Fig. 3). De exemplu, corpurile animalelor și ale oamenilor sunt formate din patru țesuturi diferite (epitelial, conjunctiv, muscular, nervos). Tesuturile vegetale se numesc: educative, tegumentare, de sustinere, conductoare si excretoare. Amintiți-vă de structura și funcțiile țesuturilor individuale.
Orez. 4. Nivelul organelor
4. Nivelul organelor. În organismele pluricelulare, unirea mai multor țesuturi identice, asemănătoare ca structură, origine și funcție, formează nivelul organului (Fig. 4). Fiecare organ conține mai multe țesuturi, dar dintre ele unul este cel mai semnificativ. Un organ separat nu poate exista ca organism întreg. Mai multe organe, similare ca structură și funcție, se combină pentru a forma un sistem de organe, de exemplu, digestia, respirația, circulația sângelui etc.
Orez. 5. Nivelul organismului
5. Nivelul organismului. Plantele (Chlamydomonas, Chlorella) și animalele (amoeba, ciliați etc.), ale căror corpuri sunt formate dintr-o celulă, sunt un organism independent (Fig. 5). Și un individ individual de organisme multicelulare este considerat un organism separat. În fiecare organism individual, au loc toate procesele de viață caracteristice tuturor organismelor vii - nutriție, respirație, metabolism, iritabilitate, reproducere etc. Fiecare organism independent lasă în urmă urmași. În organismele multicelulare, celulele, țesuturile, organele și sistemele de organe nu sunt un organism separat. Doar un sistem integral de organe care îndeplinesc în mod specific diferite funcții formează un organism independent separat. Dezvoltarea unui organism, de la fertilizare până la sfârșitul vieții, durează o anumită perioadă de timp. Acest dezvoltarea individuală fiecare organism se numește ontogeneză. Un organism poate exista în strânsă relație cu mediul său.
Orez. 6. Nivel populație-specie
6. Nivel populație-specie. O colecție de indivizi dintr-o specie sau un grup care există de mult timp într-o anumită parte a gamei, relativ separat de alte populații ale aceleiași specii, constituie o populație. La nivel de populaţie se realizează cele mai simple transformări evolutive care contribuie la apariţia treptată a unei noi specii (Fig. 6).
Orez. 7 Nivel biogeocenotic
7. Nivel biogeocenotic. Colecția de organisme tipuri diferiteȘi de complexitate variată organizaţii adaptate la aceleaşi condiţii mediul natural, se numește biogeocenoză sau comunitate naturală. Biogeocenoza include numeroase specii de organisme vii și condiții naturale de mediu. ÎN biogeocenoze naturale Energia este acumulată și transferată de la un organism la altul. Biogeocenoza include compuși anorganici, organici și organisme vii (Fig. 7).
Orez. 8. Nivelul biosferei
8. Nivelul biosferei. Totalitatea tuturor organismelor vii de pe planeta noastră și habitatul lor natural comun constituie nivelul biosferei (Fig. 8). La nivelul biosferei, biologia modernă decide probleme globale, de exemplu, determinarea intensității formării oxigenului liber de către vegetația Pământului sau modificări ale concentrației dioxid de carbonîn atmosfera asociată cu activităţile umane. Rol principal la nivelul biosferei, acestea sunt realizate de „substanțe vii”, adică totalitatea organismelor vii care locuiesc pe Pământ. Tot la nivelul biosferei sunt importante „substanțele bioinerte”, formate ca urmare a activității vitale a organismelor vii și a substanțelor „inerte” (adică condițiile mediu inconjurator). La nivelul biosferei, circulația materiei și a energiei are loc pe Pământ cu participarea tuturor organismelor vii ale biosferei.
Niveluri de organizare a vieții. Populația. Biogeocenoza. Biosferă.
- În prezent, există mai multe niveluri de organizare a organismelor vii: molecular, celular, tisular, de organ, organism, populație-specie, biogeocenotic și biosferă.
- La nivel populaţie-specie se realizează transformări evolutive elementare.
- Celula este cea mai elementară unitate structurală și funcțională a tuturor organismelor vii.
- O colecție de celule și substanțe intercelulare similare ca origine, structură și funcție formează țesutul.
- Totalitatea tuturor organismelor vii de pe planetă și habitatul lor natural comun constituie nivelul biosferei.
- Numiți în ordine nivelurile de organizare a vieții.
- Ce este materialul?
- Care sunt părțile principale ale unei celule?
- Ce organisme sunt caracterizate de nivelul țesuturilor?
- Descrieți nivelul organului.
- Ce este o populație?
- Descrieți nivelul organismului.
- Numiți caracteristicile nivelului biogeocenotic.
- Dați exemple de interconectare a nivelurilor de organizare a vieții.
Completați tabelul care arată caracteristicile structurale ale fiecărui nivel al organizației:
| Număr de serie |
Niveluri de organizare |
Particularități |
Niveluri de organizare a materiei vii- subordonate ierarhic nivelului de organizare a biosistemelor, reflectând nivelurile de complexitate a acestora. Cel mai adesea, se disting șase niveluri structurale principale ale vieții: molecular, celular, organism, populație-specie, biogeocenotic și biosferă. De obicei, fiecare dintre aceste niveluri este un sistem de subsisteme de nivel inferior și un subsistem al unui sistem de nivel superior.
Trebuie subliniat că construirea unei liste universale de niveluri de biosisteme este imposibilă. Este recomandabil să evidențiați un nivel separat de organizare în cazul în care apar noi proprietăți pe el care sunt absente în sistemele de nivel inferior. De exemplu, fenomenul vieții apare la nivel celular, iar potențiala nemurire - la nivel de populație. La explorarea diferitelor obiecte sau Aspecte variate Funcționarea lor poate fi distinsă prin diferite seturi de niveluri de organizare. De exemplu, în organismele unicelulare nivelul celular și cel al organismului coincid. Când se studiază proliferarea (reproducția) celulelor la nivel multicelular, poate fi necesar să se distingă niveluri separate de țesut și organ, deoarece țesutul și organul pot fi caracterizate prin mecanisme specifice de reglare a procesului studiat.
Una dintre concluziile care decurg din teorie generală sisteme este că biosistemele la diferite niveluri pot fi similare în proprietățile lor esențiale, de exemplu, principiile de reglare a parametrilor importanți pentru existența lor
Nivelul molecular al organizării vieții
Este vorba despre clase de compuși organici specifici organismelor vii (proteine, grăsimi, carbohidrați, acizi nucleici etc.), interacțiunea acestora între ei și cu componentele anorganice, rolul lor în metabolism și energie în organism, stocarea și transmiterea informațiilor ereditare. . Acest nivel poate fi numit nivelul inițial, cel mai profund de organizare a viețuitoarelor. Fiecare organism viu este format din molecule de substanțe organice - proteine, acizi nucleici, carbohidrați, grăsimi, situate în celule. Legătura dintre nivelul molecular și cel următor este asigurată de faptul că moleculele sunt materialul din care sunt create structurile celulare supramoleculare. Abia după ce am studiat nivel molecular se poate înțelege cum au decurs procesele de origine și evoluție a vieții pe planeta noastră, care sunt fundamentele moleculare ale eredității și procesele metabolice din organism. La urma urmei, la nivel molecular are loc transformarea tuturor tipurilor de energie și metabolism în celulă. Mecanismele acestor procese sunt, de asemenea, universale pentru toate organismele vii.
Componente
- Molecule de compuși anorganici și organici
- Complexe moleculare compuși chimici(membrană etc.)
Procese de bază
- Combinarea moleculelor în complexe speciale
- Efectuarea reacțiilor fizice și chimice în mod ordonat
- Copierea ADN-ului, codificarea și transmiterea informațiilor genetice
- Biochimie
- Biofizică
- Biologie moleculara
- Genetica moleculara
Nivelul celular de organizare a vieții
Reprezentat de organisme unicelulare cu viață liberă și celule care fac parte din organismele multicelulare.
Componente
- Complexe de molecule de compuși chimici și organele celulare.
Procese de bază
- Biosinteza, fotosinteza
- Reglarea reacțiilor chimice
- Diviziune celulara
- Atracţie elemente chimice Pământul și energia solară în biosistem
Științe care efectuează cercetări la acest nivel
- Inginerie genetică
- Citogenetica
- Citologie
- Embriologie Geologie
Nivelul tisular al organizării vieții
Nivelul de țesut este reprezentat de țesuturi care unesc celule cu o anumită structură, dimensiune, localizare și funcții similare. Țesuturile au apărut în timpul dezvoltare istoricaîmpreună cu ricoclitinismul. În organismele multicelulare, ele se formează în timpul ontogenezei ca o consecință a diferențierii celulare. La animale, există mai multe tipuri de țesut (epitelial, conjunctiv, muscular, nervos, precum și sânge și limfa). În plante, există țesuturi meristematice, de protecție, principale și conducătoare. La acest nivel are loc specializarea celulară.
Discipline științifice care desfășoară cercetări la acest nivel: histologie.
Nivelul organului de organizare a vieții
Nivelul organelor este reprezentat de organele organismelor. În cel mai simplu, digestia, respirația, circulația substanțelor, excreția, mișcarea și reproducerea se realizează datorită diferitelor organite. În organismele mai avansate sunt sisteme de organe. La plante și animale, organele sunt formate din diferite cantități de țesut. Vertebratele se caracterizează prin cefalizare, care este protejată prin concentrarea celor mai importanți centri și organe senzoriale din cap.
Nivelul organic al organizării vieții
Reprezentat de organisme unicelulare și multicelulare ale plantelor, animalelor, ciupercilor și bacteriilor.
Componente
- Celula este principala componentă structurală a corpului. Țesuturile și organele organismelor multicelulare sunt formate din celule
Procese de bază
- Metabolism (metabolism)
- Iritabilitate
- Reproducere
- Ontogeneză
- Reglarea neuroumorală a proceselor vitale
- Homeostazia
Științe care efectuează cercetări la acest nivel
- Anatomie
- Biometrie
- Morfologie
- Fiziologie
- Histologie
Nivelul de organizare a vieții populație-specie
Reprezentat în natură printr-o mare varietate de specii și populațiile lor.
Componente
- Grupuri de indivizi înrudiți uniți printr-un grup genetic specific și o interacțiune specifică cu mediul
Procese de bază
- Caracteristica genetică
- Interacțiuni între indivizi și populații
- Acumularea de transformări evolutive elementare
- Implementarea microevoluției și dezvoltarea adaptării la un mediu în schimbare
- Speciația
- Biodiversitate crescută
Științe care efectuează cercetări la acest nivel
- Genetica populației
- Teoria evoluției
- Ecologie
Nivelul biogeocenotic al organizării vieții
Reprezentat de o diversitate de ecosisteme naturale și culturale în toate mediile de viață.
Componente
- Populații de diferite specii
- Factori de mediu
- Rețele trofice, fluxuri de materie și energie
Procese de bază
- Ciclul biochimic al substanțelor și fluxul de energie care susțin viața
- Echilibrul mobil între organismele vii și mediul abiotic (homeostază)
- Asigurarea organismelor vii cu condiții și resurse de viață (hrană și adăpost)
Științe care efectuează cercetări la acest nivel
- Biogeografie
- Biogeocenologie
- Ecologie
Nivelul biosferei de organizare a vieții
Mai sus este prezentată forma globală de organizare a biosistemelor - biosfera.
Componente
- Biogeocenoze
- Impactul antropic
Procese de bază
- Interacțiunea activă a materiei vii și nevii a planetei
- Ciclul biologic al substanțelor și energiei
- Participarea biogeochimică activă a omului la toate procesele bioferei, la activitățile sale economice și etnoculturale
Științe care efectuează cercetări la acest nivel
- Ecologie
- Ecologie globală
- Ecologia spațială
- Ecologie socială
Sunt în total 8. Ce stă la baza împărțirii naturii vii în niveluri? Cert este că la fiecare nivel există anumite proprietăți. Fiecare nivel următor îl conține în mod necesar pe cel anterior sau pe toate precedentele. Să ne uităm la fiecare nivel în detaliu:
1. Nivelul molecular de organizare a naturii vii
organice şi substante anorganice,
procesele de sinteză și descompunere a acestor substanțe,
eliberarea și absorbția energiei
Acestea sunt toate procesele chimice care au loc în interiorul oricărui sistem viu. Acest nivel nu poate fi numit „în direct” 100%. Este mai degrabă un „nivel chimic” - prin urmare este primul, cel mai scăzut dintre toate. Dar tocmai acest nivel a stat la baza împărțirii Naturii Vie în regate - în funcție de nutrientul de rezervă: în plante - carbohidrați, în ciuperci - chitină, la animale - proteine.
· Biochimie
· Biologie moleculara
· Genetica moleculară
2. Nivelul celular de organizare a naturii vii
Include nivelul molecular de organizare. La acest nivel, „cel mai mic sistem biologic indivizibil — celula” — apare deja. Metabolismul și energia dvs. Organizare internă celulele sunt organitele sale. Procese de viață - origine, creștere, auto-reproducere (diviziune)
Științe care studiază nivelul celular de organizare:
Citologie
· (Genetică)
· (Embriologie)
Științele care studiază acest nivel sunt indicate între paranteze, dar acesta nu este obiectul principal de studiu.
3. Nivelul de organizare a țesuturilor
Include nivelurile moleculare și celulare. Acest nivel poate fi numit „multicelular” - la urma urmei, țesutul este o colecție de celule cu o structură similară și care îndeplinesc aceleași funcții.
Știința care studiază nivelul de organizare al țesuturilor - histologie.
4. Nivelul de organ al organizării vieții
În organismele unicelulare acestea sunt organite - fiecare are propria sa structură și funcții
În organismele multicelulare, acestea sunt organe care sunt unite în sisteme și interacționează în mod clar unele cu altele.
Aceste două niveluri - țesut și organ - sunt studiate de știință:
Botanica - plante,
Zoologie - animale,
Anatomie - umană
· Fiziologie
· (medicament)
5. Nivelul organismului
Include nivelurile moleculare, celulare, tisulare și de organe.
La acest nivel, natura vie este deja împărțită în regate - plante, ciuperci și animale.
Proprietăți ale acestui nivel:
· Metabolism (și la nivel celular - vezi, fiecare nivel îl conține pe cel anterior!)
· Structura corpului
· Nutriție
Homeostazia - constanța mediului intern
· Reproducere
Interacțiunea dintre organisme
· Interacțiunea cu mediul
Anatomie
· Genetica
· Morfologie
· Fiziologie
6. Nivelul de organizare a vieții populație-specie
Include nivelurile moleculare, celulare, tisulare, de organe și de organism.
Dacă mai multe organisme sunt similare din punct de vedere morfologic (cu alte cuvinte, au aceeași structură) și au același genotip, atunci ele formează o specie sau o populație.
Principalele procese la acest nivel:
Interacțiunea organismelor între ele (fie competiție, fie reproducere)
microevoluție (modificări în organism sub influența condițiilor externe)
Științe care studiază acest nivel:
· Genetica
· Evoluție
Ecologie
7. Nivelul biogeocenotic al organizării vieții (de la cuvântul biogeocenoză)
La acest nivel, aproape totul este deja luat în considerare:
Interacțiunea organismelor între ele - lanțuri trofice și rețele
Interacțiunea organismelor între ele - competiție și reproducere
Influența mediului asupra organismelor și, în consecință, influența organismelor asupra habitatului lor
Știința care studiază acest nivel este Ecologie.
8. Nivelul biosferei de organizare a naturii vii (ultimul nivel este cel mai înalt!)
Include:
· Interacțiunea componentelor vii și nevii ale naturii
· Biogeocenoze
· Influența umană - „factori antropogeni”
· Ciclul substanţelor din natură
Și studiază toate acestea - Ecologie!
Lumea științifică a început să vorbească despre celulă aproape imediat după inventarea microscopului.
Apropo, acum există destul de multe tipuri de microscoape:
Microscop optic - mărire maximă - de ~2000 de ori (se pot vedea unele microorganisme, celule (plante și animale), cristale etc.
Microscop electronic - mărește de până la 106 ori. Puteți studia deja particulele atât ale celulelor, cât și ale moleculelor - acesta este deja nivelul microstructurilor
Primul om de știință care a reușit să vadă celulele (prin microscop, desigur) a fost Robert Hooke(1665) - a studiat structura celulară în principal a plantelor.
Dar pentru prima dată am început să vorbesc despre organisme unicelulare - bacterii, ciliați A. Van Leeuwenhoek(1674 g)
La Marque(1809) a început deja să vorbească despre teoria celulară
Ei bine, deja la mijlocul secolului al XIX-lea, M. Schleiden și T. Schwann au formulat teoria celulară, care este acum general acceptată în întreaga lume.
Toate organismele sunt celulare, cu excepția virusuri
Celulă- o unitate elementară de structură și activitate vitală a tuturor organismelor, având propriul metabolism, capabilă de existență independentă, auto-reproducere și dezvoltare. Toate organismele vii, precum animalele pluricelulare, plantele și ciupercile, sunt formate din mai multe celule sau, ca multe protozoare și bacterii, sunt organisme unicelulare. Ramura biologiei care studiază structura și funcționarea celulelor se numește citologie. ÎN În ultima vreme De asemenea, se obișnuiește să se vorbească despre biologia celulară sau biologia celulară.
Celulă este un mini-organism. Ea are propriile ei „organe” - organoizi. Organelul principal al celulei este nucleul. Pe această bază, toate organismele vii sunt împărțite în EUCARIOT ("cario" - nucleu) - care conține un nucleu și PROCARIOT ("pro" - do) - prenuclear (fără nucleu)
Prevederi ale teoriei celulare Schleiden-Schwann
1. Toate animalele și plantele sunt formate din celule.
2. Plantele și animalele cresc și se dezvoltă prin apariția de noi celule.
3. O celulă este cea mai mică unitate de viețuitoare, iar un întreg organism este o colecție de celule.
Prevederi de bază ale teoriei celulare moderne
· O celulă este o unitate de structură, activitate vitală, creștere și dezvoltare a organismelor vii; în afara celulei nu există viață.
· Celulă - un singur sistem, constând din multe elemente legate în mod natural între ele, reprezentând o anumită formațiune holistică.
· Nucleul este componenta principală a celulei (eucariote).
· Celulele noi se formează numai ca urmare a divizării celulelor originale.
· Celulele organismelor pluricelulare formează țesuturi, țesuturile formează organe. Viața unui organism în ansamblu este determinată de interacțiunea celulelor sale constitutive.
Principalii organoizi ai unei celule sunt acele componente care sunt inerente tuturor celulelor organismelor vii - „compoziția generală”:
· nucleu: nucleol;înveliș nuclear;
· membrană plasmatică;
· reticul endoplasmatic;
· centriol;
· complexul Golgi;
· lizozom;
· vacuol;
· mitocondrii.
Acizi nucleici găsit în celulele absolut oricărui organism. Chiar și viruși.
„Nucleo” – „nucleu” – se găsesc în principal în nucleul celulelor, dar se găsesc și în citoplasmă și alți organoizi. Există două tipuri de acizi nucleici: ADN și ARN
ADN - acid dezoxiribonucleic
ARN - acid ribonucleic
Aceste molecule sunt polimeri; monomerii sunt nucleotide - compuși care conțin baze azotate.
Nucleotide ADN: A - adenina, T - timina, C - citozina, G - guanina
Nucleotide ARN: A - adenina, U - uracil, C - citozina, G - guanina
După cum puteți vedea, nu există timină în ARN, este înlocuită cu uracil - U
În plus față de acestea, nucleotidele includ:
carbohidrați: dezoxiriboză - în ADN, riboză - în ARN. Fosfatul și zahărul - fac parte din ambele molecule
Aceasta este structura primară a moleculelor
Structura secundară este însăși forma moleculelor. ADN-ul este o dublă helix, ARN-ul este o moleculă lungă „unică”.
Funcțiile de bază ale acizilor nucleici
Codul genetic este secvența de nucleotide dintr-o moleculă de ADN. Aceasta este baza oricărui organism; de fapt, este o informație despre organismul însuși (ca numele complet al oricărei persoane, care identifică o persoană - aceasta este o secvență de litere sau o secvență de numere - o serie de pașapoarte).
Asa de, funcțiile de bază ale acizilor nucleici- în stocarea, implementarea și transmiterea informațiilor ereditare „înregistrate” în molecule sub forma unei secvențe de anumite nucleotide.
Diviziunea celulară face parte din procesul de viață al absolut orice organism viu. Toate celulele noi sunt formate din celule vechi (mamă). Aceasta este una dintre principalele prevederi ale teoriei celulare. Dar există mai multe tipuri de diviziune care depind direct de natura acestor celule.
Diviziunea celulară procariotă
Cum diferă o celulă procariotă de o celulă eucariotă? Cea mai importantă diferență este absența unui nucleu (de fapt, motivul pentru care se numesc așa). Absența unui nucleu înseamnă că ADN-ul se află pur și simplu în citoplasmă.
Procesul arată astfel:
Replicarea (duplicarea) ADN-ului ---> celula se prelungește ---> se formează septul transversal ---> celulele se separă și se depărtează
Diviziunea celulară eucariotă
Viața oricărei celule constă din 3 etape: creștere, pregătire pentru diviziune și, de fapt, diviziune.
Cum te pregătești pentru divizare?
În primul rând, proteinele sunt sintetizate
· în al doilea rând, toate componentele importante ale celulei sunt dublate astfel încât în fiecare cușcă nouă conţinea întregul set de organele necesare vieţii.
· În al treilea rând, molecula de ADN se dublează și fiecare cromozom sintetizează o copie a lui însuși. Cromozom dublu = 2 cromatide (fiecare cu o moleculă de ADN).
Această perioadă de pregătire pentru amăgire se numește INTERFAZA.
Lumea vie este o colecție de sisteme biologice cu diferite niveluri de organizare și diferite subordonări. Sunt într-o interacțiune continuă. Există mai multe niveluri de materie vie:
Molecular- orice sistem viu, oricât de complex este organizat, se manifestă la nivelul de funcționare a macromoleculelor biologice: acizi nucleici, proteine, polizaharide, precum și substanțe organice importante. De la acest nivel încep cele mai importante procese de viață ale organismului: metabolismul și conversia energetică, transmiterea de informații ereditare etc. - cel mai vechi nivel al structurii naturii vii, învecinat cu natura neînsuflețită.
Celular– o celulă este o unitate structurală și funcțională, de asemenea o unitate de reproducere și dezvoltare a tuturor organismelor vii care trăiesc pe Pământ. Nu există forme de viață non-celulare, iar existența virușilor nu face decât să confirme această regulă, deoarece aceștia pot prezenta proprietățile sistemelor vii numai în celule.
Țesătură— Țesutul este o colecție de celule similare ca structură, unite printr-o funcție comună.
Organ— la majoritatea animalelor, un organ este o combinație structurală și funcțională a mai multor tipuri de țesut. De exemplu, pielea umană ca organ include epiteliul și țesutul conjunctiv, care împreună îndeplinesc o serie de funcții, dintre care cea mai semnificativă este cea de protecție.
Organic- un organism multicelular este un sistem integral de organe specializate sa indeplineasca diverse functii. Diferențele dintre plante și animale în structură și metode de hrănire. Conexiunea organismelor cu mediul lor, adaptabilitatea lor la acesta.
Populație-specie- o colecție de organisme din aceeași specie, unite banal habitat, creează o populație ca sistem de ordin supraorganism. În acest sistem se realizează cele mai simple, elementare transformări evolutive.
Biogeocenotic- biogeocenoza - un ansamblu de organisme de diferite specii și complexitate variabilă de organizare, toți factorii de mediu.
Biosferă- biosfera - cel mai mult nivel inalt organizarea materiei vii de pe planeta noastră, inclusiv a întregii vieți de pe Pământ. Astfel, natura vie este un sistem ierarhic complex organizat.
2. Reproducerea la nivel celular, mitoza si rolul ei biologic
Mitoza (din grecescul mitos - fir), un tip de diviziune celulară în urma căruia celulele fiice primesc material genetic identic cu cel conținut în celula mamă. Cariokineza, diviziunea celulară indirectă, este cea mai comună metodă de reproducere (reproducție) celulară, asigurând distribuția identică a materialului genetic între celulele fiice și continuitatea cromozomilor într-un număr de generații de celule.
Orez. 1. Schema mitozei: 1, 2 – profaza; 3 – prometafaza; 4 – metafaza; 5 – anafaza; 6 – telofaza precoce; 7 – telofaza târzie
Semnificația biologică a mitozei este determinată de combinația de dublare a cromozomilor prin divizarea lor longitudinală și distribuția uniformă între celulele fiice. Debutul mitozei este precedat de o perioadă de pregătire care include stocarea energiei, sinteza acidului dezoxiribonucleic (ADN) și reproducerea centriolului. Sursa de energie este bogată în energie, sau așa-numiții compuși cu energie înaltă. Mitoza nu este însoțită de respirație crescută, deoarece procesele oxidative au loc în interfaza (umplerea „rezervei de energie a macawului”). Umplerea periodică și epuizarea rezervei de energie a ara este baza energiei mitozei.
Etapele mitozei sunt următoarele. Proces unic. Mitoza este de obicei împărțită în 4 etape: profază, metafază, anafază și telofază.
Orez. 2. Mitoza în celulele meristematice ale rădăcinii cepei (micrograf). Interfaza
Orez. 3. Mitoză în aglomerări meristematice de rădăcină de ceapă (micrograf). Profaza (figura bilă liberă)
Orez. 4. Mitoză în celulele meristematice ale rădăcinii cepei (micrograf). Profaza târzie (distrugerea anvelopei nucleare)
METAFAZĂ – constă în mișcarea CROMOZOMILOR în planul ecuatorial (metachineza sau prometafaza), formarea PLACEI ecuatoriale („stea mamă”) și separarea cromatidelor, sau cromozomilor surori.
Orez. 5. Mitoza în celulele meristematice ale rădăcinii cepei (micrograf). Prometafaza
Fig.6. Mitoza în celulele meristematice ale unei rădăcini de ceapă (micrografie). Metafaza
Orez. 7. Mitoză în celulele meristematice ale rădăcinii cepei (micrograf). Anafaza
ANAFAZA este stadiul divergenței cromozomilor către poli. Mișcarea anafazică este asociată cu alungirea firelor centrale ale fusului, care depărtează polii mitotici și cu scurtarea microtubulilor cromozomiali ai aparatului mitotic. Alungirea firelor centrale ale FUSULUI se produce fie din cauza POLARIZĂRII „macromoleculelor de rezervă” care completează construcția MICROTUBULULOR fusului, fie din cauza deshidratării acestei structuri. Scurtarea microtubulilor cromozomiali este asigurată de PROPRIETĂȚILE proteinelor contractile ale aparatului mitotic, capabile de contracție fără îngroșare. TELOPAZĂ - constă în reconstrucția nucleilor fiice din cromozomii adunați la poli, diviziunea corpului celular (CITOTIMIE, CITOKINEZĂ) și distrugerea finală a aparatului mitotic cu FORMAREA unui corp intermediar. Reconstrucția nucleelor fiice este asociată cu disperarea cromozomilor, RESTAURAREA nucleolului și a membranei nucleare. Citotomia se realizează prin formarea unei plăci celulare (într-o celulă vegetală) sau prin formarea unei brazde de clivaj (într-o celulă animală).
Fig.8. Mitoza în celulele meristematice ale unei rădăcini de ceapă (micrografie). telofaza timpurie
Orez. 9. Mitoză în celulele meristematice ale rădăcinii cepei (micrograf). Telofază târzie
Mecanismul citotomiei este asociat fie cu contracția inelului gelatinizat al CITOPLASMEI care înconjoară ECUATORUL („ipoteza inelului contractil”), fie cu extinderea suprafeței celulare datorită îndreptării lanțurilor proteice în formă de buclă („expansiunea MEMBRANEI”). ” ipoteza).
Durata mitozei- depinde de mărimea celulelor, de ploidia acestora, de numărul de nuclee, precum și de condițiile de mediu, în special de temperatură. În celulele animale, mitoza durează 30-60 de minute, în celulele vegetale 2-3 ore. Stadiile mai lungi de mitoză asociate proceselor de sinteză (preprofază, profază, telofază) auto-mișcarea cromozomilor (metachineza, anafaza) au loc rapid.
SEMNIFICAȚIA BIOLOGICĂ A MITOZEI - constanța structurii și funcționarea corectă a organelor și țesuturilor unui organism multicelular ar fi imposibilă fără menținerea aceluiași set de material genetic în nenumărate generații de celule. Mitoza oferă manifestări importante ale activității vieții: dezvoltarea embrionară, creșterea, refacerea organelor și țesuturilor după lezare, menținerea integrității structurale a țesuturilor cu pierderea constantă a celulelor în procesul de funcționare a acestora (înlocuirea globulelor roșii moarte, celulele pielii deteriorate, epiteliul intestinal etc.) La protozoare, mitoza asigură reproducerea asexuată.
3. Gametogeneza, caracteristicile celulelor germinale, fertilizarea
Celulele reproductive (gameți) - spermatozoizii masculini și ovulele (sau ouăle) feminine se dezvoltă în gonade. În primul caz, calea dezvoltării lor se numește SPERMATOGENEZĂ (din grecescul spermă - sămânță și geneză - origine), în al doilea - OVOGENEZĂ (din latinescul ovo - ou)
Gameții sunt celule sexuale, participarea lor la fertilizare, formarea unui zigot (prima celulă a unui nou organism). Rezultatul fertilizării este o dublare a numărului de cromozomi, refacerea setului lor diploid în zigot Caracteristicile gameților sunt un singur set haploid de cromozomi în comparație cu setul diploid de cromozomi din celulele corpului2. Etapele dezvoltării celulelor germinale: 1) creșterea prin mitoză a numărului de celule germinale primare cu un set diploid de cromozomi, 2) creșterea celulelor germinale primare, 3) maturarea celulelor germinale.
ETAPELE GAMETOGENEZEI - în procesul de dezvoltare sexuală atât spermatozoizii cât și ovulelor, se disting etape (Fig.). Prima etapă este perioada de reproducere, în care celulele germinale primordiale se divid prin mitoză, rezultând o creștere a numărului lor. În timpul spermatogenezei, reproducerea celulelor germinale primare este foarte intensă. Începe cu debutul pubertății și continuă pe toată perioada reproductivă. Reproducerea celulelor germinale primordiale feminine la vertebratele inferioare continuă aproape de-a lungul vieții. La om, aceste celule se înmulțesc cu cea mai mare intensitate doar în perioada prenatală de dezvoltare. După formarea gonadelor feminine - ovarele, celulele germinale primare încetează să se divizeze, majoritatea mor și sunt resorbite, restul rămân latente până la pubertate.
A doua etapă este perioada de creștere. La gameții masculini imaturi, această perioadă este exprimată neclar. Dimensiunea gameților masculini crește ușor. Dimpotrivă, viitoarele ouă - ovocite - cresc uneori în dimensiune de sute, mii și chiar milioane de ori. La unele animale, ovocitele cresc foarte repede - în câteva zile sau săptămâni; la alte specii, creșterea continuă luni sau ani. Creșterea ovocitelor se realizează datorită substanțelor formate de alte celule ale corpului.
A treia etapă este perioada de maturare sau meioză (Fig. 1).
Orez. 9. Schema de formare a celulelor germinale
Celulele care intră în perioada de meioză conțin un set diploid de cromozomi și deja dublează cantitatea de ADN (2n 4c).
În timpul procesului de reproducere sexuală, organismele din orice specie își păstrează numărul caracteristic de cromozomi din generație în generație. Acest lucru se realizează prin faptul că înainte de fuziunea celulelor germinale - fertilizarea - în procesul de maturare, numărul de cromozomi din acestea scade (reduce), adică. din mulţimea diploidă (2n) se formează mulţimea haploidă (n). Modelele de meioză în celulele germinale masculine și feminine sunt în esență aceleași.
Bibliografie
Gorelov A. A. Concepte ale științelor naturale moderne. - M.: Centru, 2008.
Dubnischeva T.Ya. şi altele.Ştiinţele naturii moderne. - M.: Marketing, 2009.
Lebedeva N.V., Drozdov N.N., Krivolutsky D.A. Diversitate biologica. M., 2004.
Mamontov S.G. Biologie. M., 2007.
Yarygin V. Biologie. M., 2006.
