Formy organizácie živej hmoty. Cytoplazma a bunkové jadro

Biológia – veda o živote (z gréckeho bios – život, logos – veda) – študuje zákonitosti života a vývoja živých bytostí. Termín „biológia“ navrhol nemecký botanik G. Treviranus v roku 1802 a francúzsky prírodovedec J. Lamarck v roku 1809. Biológia sa vzťahuje na prírodné vedy, rovnako ako chémiu, fyziku, astronómiu a geológiu. Moderná biológia predstavuje súbor vied o živej prírode. Každá z biologických vied má svoje predmety skúmania, problémy a používa rôzne výskumné metódy. Biológia študuje všetky formy živých organizmov, od vírusov až po človeka, ich štruktúru, funkcie, vývoj, pôvod, prepojenie medzi sebou a prostredím. Systém biologických vied je zložitý kvôli rozmanitosti foriem života na Zemi. 2

V biológii možno rozlíšiť disciplíny, ktoré študujú morfológiu, teda stavbu organizmov, a fyziológiu, teda procesy prebiehajúce v živých organizmoch a metabolizmus medzi organizmom a prostredím. Morfologické vedy zahŕňajú napríklad cytológiu, ktorá študuje štruktúru bunky; histológia – náuka o tkanivách; anatómia - o tvare a stavbe jednotlivých orgánov, systémov a tela ako celku. Rozlišujte medzi anatómiou ľudí, zvierat a rastlín. Porovnávacia anatómia študuje podobnosti a rozdiely v štruktúre zvierat. 4

Fyziologické vedy uvažujú o životných procesoch (funkciách) živočíšnych a rastlinných organizmov, ich jednotlivých sústavách, orgánoch, tkanivách a bunkách. Fyziológia človeka a zvierat je rozdelená do niekoľkých odborov, ktoré spolu úzko súvisia. Existuje všeobecná fyziológia, ktorá študuje všeobecné vzorce reakcie tela a jeho štruktúr na vplyv environmentálnych faktorov, a špeciálna špeciálna fyziológia, ktorá študuje mechanizmy reakcie určitých tried zvierat (napríklad vtákov alebo cicavcov). alebo jednotlivé orgány (napríklad pečeň alebo pľúca) vonkajším vplyvom . Fyziológia rastlín študuje všeobecné vzorce fyziologických a biochemických procesov, ich podstatu a vzťah medzi životom rastlín a podmienkami prostredia. 5

Veda o dedičnosti a premenlivosti živých organizmov sa nazýva genetika. V závislosti od predmetu štúdia sa rozlišuje genetika rastlín, zvierat, mikroorganizmov a ľudí. Embryológia študuje vzorce individuálneho vývoja. Hlavnou úlohou ekológie je štúdium interakcie medzi organizmami a prostredím, ktoré im umožňuje prežiť, rozvíjať sa a rozmnožovať sa. Antropológia je veda o pôvode človeka a jeho rás. Táto veda je nielen biologická, ale aj sociálna, pretože pochopenie biologickej evolúcie človeka je nemožné bez štúdia vzorcov vývoja ľudskej spoločnosti. 6

Moderná biológia sa vyznačuje vysokou špecializáciou disciplín v nej zahrnutých, komplexnou interakciou s inými vedami, ako je chémia, fyzika, matematika, a vznikom nových komplexných disciplín. Vznik nových chemických a fyzikálnych výskumných metód v biológii viedol k vzniku takých vied ako biochémia, biofyzika a molekulárna biológia. Biochémia študuje chemické zloženie živých organizmov, premenu látok v procese ich života; biofyzika - fyzikálne vlastnosti a procesy v jednotlivých orgánoch, tkanivách, bunkách a tele ako celku. Molekulárna biológia študuje základné vlastnosti a prejavy života na molekulárnej úrovni. Molekulárna biológia sa objavila na začiatku 50. rokov 20. storočia. XX storočia ako výsledok nahromadenia poznatkov o štruktúre a funkciách proteínov a nukleových kyselín. Použitie komplexných výskumných metód umožnilo študovať štruktúry a funkcie genetického aparátu buniek, mechanizmus implementácie genetickej informácie atď. Vznikli nové disciplíny, ako molekulárna genetika, molekulárna virológia atď

Teoretické aj praktické oblasti výskumu zaujímajú v biológii dôležité miesto. Prvé umožňujú robiť objavy, ktoré zabezpečujú úspešný rozvoj aplikovaných disciplín a môžu byť využité človekom v praktických činnostiach. Berúc do úvahy vedecké úspechy a vysoké tempo rozvoja biologických vied, môžeme predpokladať, že od polovice 20. Vek biológie sa začal. Molekulárna genetická analýza DNA sa používa na osobnú identifikáciu, určenie príbuzenstva a iné medicínske účely. Metódy genetického inžinierstva sa používajú na výrobu geneticky modifikovaných potravín a liečbu niektorých ľudských chorôb. Biologické vedy predstavujú teoretický základ medicíny, agronómie, chovu zvierat a ďalších odvetví národného hospodárstva. Napríklad znalosť zákonov genetiky a selekcie umožňuje vyvinúť nové vysoko produktívne plemená zvierat a produktívnejšie odrody rastlín. Objavy genetického inžinierstva sa dajú využiť v biotechnológiách (na získanie biologicky aktívnych látok, antibiotík, enzýmov, hormonálnych liečiv a pod.) a pri klonovaní. 8

Základné vlastnosti živých organizmov Chemické zloženie. Živé bytosti pozostávajú z rovnakých chemických prvkov ako neživé, ale organizmy obsahujú molekuly látok charakteristických len pre živé veci (nukleové kyseliny, bielkoviny, lipidy, sacharidy). Chemické látky, z ktorých sa skladajú živé organizmy, majú zložitejšiu štruktúru ako neživá príroda. V živých organizmoch tvoria 98 % chemického zloženia štyri prvky: uhlík, kyslík, dusík, vodík. V neživej prírode má okrem kyslíka prvoradý význam kremík, železo, horčík atď.. Chemická organizácia úzko súvisí s usporiadanosťou stavby a funkcie každého organizmu. 9

Základné vlastnosti živých vecí: Diskrétnosť a integrita. Život na Zemi sa objavuje v diskrétnych formách. Akýkoľvek biologický systém (bunka, organizmus, druh a pod.) sa skladá z jednotlivých častí, t.j. diskrétne. Interakcia týchto častí tvorí ucelený systém. Telo napríklad zahŕňa jednotlivé orgány, spojené štruktúry ale aj funkčne do jedného celku; každý typ organizmu zahŕňa individuálnych jedincov. Diskrétnosť štruktúry je základom štruktúrneho poriadku, vytvára možnosť sebaobnovy a nahradenia niektorých častí systému bez narušenia funkcií, ktoré plnia. Napríklad „opotrebované“ bunkové organely (mitochondrie atď.) sú zničené a nahradené novými; nedochádza k narušeniu funkcií, ktoré vykonávajú (bunkové dýchanie, syntéza ATP (kyselina adenozíntrifosforečná) atď.). 10

Základné vlastnosti živých organizmov. Živé systémy sú schopné vniesť poriadok do chaotického pohybu molekúl a vytvoriť určité štruktúry. Živé veci sa vyznačujú usporiadanosťou v priestore a čase. Ide o komplex komplexných samoregulačných metabolických procesov prebiehajúcich v presne definovanom slede zameraných na udržanie konštantného vnútorného prostredia – homeostázy. Zložitosť štrukturálnej organizácie živých vecí možno vysledovať na všetkých úrovniach. Otvorené biologické systémy sú neoddeliteľne spojené s vonkajším prostredím, ktoré ovplyvňuje procesy v nich prebiehajúce. Napríklad v zložitých spoločenstvách organizmov nazývaných biocenózy existujú rôzne interakcie a vzájomné závislosti medzi jedincami rovnakého a odlišného druhu, ako aj s ich vonkajším prostredím. jedenásť

Základné vlastnosti živého metabolizmu a energie. Živé organizmy sú otvorené systémy, ktoré si neustále vymieňajú hmotu a energiu s prostredím. Základom tejto výmeny sú vzájomne prepojené procesy asimilácie a disimilácie, ktoré sa vyskytujú na bunkovej úrovni. Asimilácia (asimilácia) sa pozoruje, keď živý organizmus absorbuje potrebné látky z vonkajšieho prostredia a premieňa ich na látky jemu špecifické. Tento proces vyžaduje energiu. Pri disimilácii (proces rozkladu zložitých látok na jednoduché) sa uvoľňuje energia potrebná na biosyntetickú reakciu a konečné produkty rozkladu. Metabolizmus zabezpečuje stálosť chemického zloženia všetkých častí tela. Pri zmene podmienok prostredia dochádza k samoregulácii životných procesov podľa princípu spätnej väzby, zameranej na obnovenie stálosti vnútorného prostredia - homeostázy. Napríklad odpadové produkty môžu mať silný a prísne špecifický inhibičný účinok na enzýmy, ktoré tvorili počiatočný článok v dlhom reťazci reakcií. 12

Základné vlastnosti živých vecí Samorozmnožovanie. Životnosť akéhokoľvek biologického systému je obmedzená. Na udržanie života je nevyhnutný proces samoreprodukcie, spojený s tvorbou nových štruktúr, ktoré nesú genetickú informáciu nachádzajúcu sa v molekulách DNA. Na molekulárnej úrovni sa samoreprodukcia uskutočňuje na základe syntézy matrice, t.j. nové molekuly sa syntetizujú v súlade s programom zabudovaným do štruktúry už existujúcich molekúl. Živé bytosti, ktoré majú obmedzenú dĺžku života, sa rozmnožujú a zanechávajú za sebou potomstvo. Rozmnožovanie organizmov všetkých druhov žijúcich na Zemi zachováva existenciu biosféry. 13

Základné vlastnosti živých vecí Dedičnosť. Molekula DNA uchováva a prenáša dedičné informácie vďaka matricovému princípu replikácie, čím sa zabezpečuje materiálová kontinuita medzi generáciami. Dedičnosť je schopnosť organizmov prenášať svoje vlastnosti, vlastnosti a vývinové znaky z generácie na generáciu počas rozmnožovania. Variabilita. Ide o získavanie nových charakteristík a vlastností telom. Pri prenose dedičnej informácie niekedy vznikajú rôzne odchýlky, ktoré vedú k zmenám vlastností a vlastností u potomkov. Variabilita podmieňuje tvorbu rôznorodého materiálu pre selekciu organizmov najviac prispôsobených daným podmienkam prostredia. Ak tieto zmeny uprednostňujú život, sú fixované výberom. Takto vznikajú nové druhy. K vývoju druhov prispieva dedičná variabilita. 14

Základné vlastnosti živých organizmov Rast a vývoj. Živú formu hmoty charakterizuje individuálny a historický vývoj. Organizmy dedia určité genetické informácie o možnosti rozvoja určitých vlastností. K implementácii informácií dochádza v procese individuálneho vývoja – ontogenézy. V určitom štádiu ontogenézy telo rastie (zvýšenie hmotnosti), spojené s reprodukciou molekúl, buniek a iných biologických štruktúr a ich diferenciáciou (vznik rozdielov v štruktúre a funkciách). Rast je sprevádzaný vývojom, v dôsledku ktorého vzniká nový kvalitatívny stav objektu, vytvárajú sa nové štruktúry, ktoré sú schopné vykonávať určité funkcie. Napríklad rastliny vyvíjajú nové vetvy, ktoré sa líšia štruktúrou od ostatných. V neživej prírode napríklad dochádza k rastu kryštálov v dôsledku pridávania podobných štruktúr. Historický vývoj – fylogenézu – sprevádza vznik nových druhov. Tak vznikla všetka rozmanitosť živých organizmov na Zemi. 15

Základné vlastnosti živých vecí Dráždivosť a pohyb. Schopnosť živých organizmov selektívne reagovať na vonkajšie vplyvy špecifickými reakciami sa nazýva dráždivosť. Zvieratá reagujú aktívnejšie na vplyv vonkajšieho prostredia. Rastliny reagujú pomalšie. Reakcia vysoko organizovaných zvierat a ľudí na stimuláciu prebieha cez nervový systém a nazýva sa reflex. Podráždenosť je univerzálna vlastnosť všetkých živých bytostí. Organizmy reagujú na stimuláciu pohybom. Organizmy, ktoré nemajú nervový systém a vedú pripútaný životný štýl, v reakcii na vplyv stimulu vykonávajú pohyby nazývané tropizmy. Napríklad fototropizmus je odpoveďou na svetlo v rastlinách. Jednobunkové živočíchy a niektoré bunky mnohobunkového organizmu, napríklad leukocyty, vykonávajú pohyby nazývané taxíky. Reakcia na vystavenie chemikáliám sa nazýva chemotaxia. Neživé predmety pasívne reagujú na svoje prostredie. Napríklad, ak je kameň zatlačený, pasívne sa pohne zo svojho miesta. 16

Základné vlastnosti živých vecí Samoregulácia. Prejav všetkých základných vlastností, ktoré charakterizujú život, je spojený so sebareguláciou, t.j. schopnosť živých biologických systémov automaticky udržiavať fyziologické a iné biologické ukazovatele na určitej konštantnej úrovni. Pri samoregulácii riadiace faktory neovplyvňujú regulovaný systém zvonku, ale priamo sa v ňom tvoria. Mechanizmy samoregulácie sú rôzne a závisia od úrovne organizácie živej hmoty. Samoregulácia všetkých životne dôležitých procesov v organizmoch sa uskutočňuje podľa princípu spätnej väzby. Nedostatok akýchkoľvek látok aktivuje vnútorné zdroje tela a ich nadbytok sa ukladá do rezervy. Napríklad zvýšenie koncentrácie glukózy v krvi vedie k zvýšenej produkcii pankreatického hormónu - inzulínu, čo znižuje obsah cukru v ňom. Zníženie hladiny glukózy v krvi zase spomaľuje uvoľňovanie hormónu do krvného obehu. Prebytočná glukóza pod vplyvom inzulínu sa premení na glykogén a uloží sa. 17

Úrovne organizácie živej hmoty Molekulárne genetická úroveň. Akýkoľvek živý systém, bez ohľadu na to, aký zložitý je organizovaný, pozostáva z biologických makromolekúl: bielkovín, nukleových kyselín a iných organických látok. Na molekulárnej genetickej úrovni študujú fyzikálno-chemické procesy prebiehajúce v tele (syntéza a rozklad bielkovín, nukleových kyselín, lipidov, metabolizmus a energia, kopírovanie genetickej informácie). Zaznamenáva sa monotónnosť diskrétnych jednotiek. Súčasťou nukleových kyselín sú štyri dusíkaté zásady. Dvadsať aminokyselín tvorí proteínové molekuly. Elementárna jednotka – gén – je úsek molekuly DNA obsahujúci určitú genetickú informáciu. Elementárnym javom je reduplikácia (samoreprodukcia) molekúl DNA, ktorá prebieha podľa princípu templátovej syntézy. Genetická informácia obsiahnutá v génoch sa kopíruje, čím je zabezpečená kontinuita a zachovanie vlastností organizmov v ďalších generáciách. Pri reduplikácii môže dochádzať k rôznym poruchám, ktoré menia genetickú informáciu (génové mutácie), ktoré tvoria základ variability. 18

Úrovne organizácie živej hmoty Bunková úroveň. Bunka je základná štrukturálna, funkčná a genetická jednotka organizácie všetkých živých organizmov. Elementárnym javom sú reakcie bunkového metabolizmu. Na bunkovej úrovni sa študuje štruktúra buniek a bunkových zložiek. Metabolizmus, ktorý sa vyskytuje na bunkovej úrovni, je nevyhnutný na to, aby sa život mohol vyskytovať na iných úrovniach. 19

Úrovne organizácie živej hmoty.Ontogenetická úroveň. Základnou jednotkou života na tejto úrovni je jedinec (organizmus). Na ontogenetickej úrovni študujú procesy prebiehajúce v tele od okamihu jeho vzniku až do konca života: štrukturálne znaky, fyziológiu, adaptačné mechanizmy, správanie atď. Elementárnym javom na tejto úrovni sú zmeny prebiehajúce počas celého obdobia individuálneho vývoja jedinca. Charakteristická je rôznorodosť foriem spojených s priestorovými kombináciami, ktoré určujú nové kvalitatívne charakteristiky organizmu. Procesy normálnej ontogenézy môžu byť narušené nezvyčajnými vplyvmi. Akékoľvek fyzikálne a chemické faktory vonkajšieho prostredia, na ktoré nemajú organizmy v procese evolúcie vyvinuté adaptácie, môžu negatívne ovplyvniť reprodukciu. Napríklad niektoré chemikálie pôsobia teratogénne (spôsobujú rôzne deformácie). 20

Úrovne organizácie živej hmoty Populačno-druhová úroveň. Elementárna jednotka - populácia - je súbor jedincov toho istého druhu obývajúcich určité územie, schopných sa navzájom krížiť a čiastočne alebo úplne izolovaných od iných populácií toho istého druhu. V tomto systéme dochádza k elementárnym evolučným transformáciám, ako je prirodzený výber a mutácie. Na populačno-druhovej úrovni sa skúmajú faktory ovplyvňujúce veľkosť populácií, ich pohlavné zloženie, problémy zachovania ohrozených druhov a pod.

Úrovne organizácie živej hmoty Biogeocenotické a biosférické úrovne. Elementárna stavba - biogeocenóza - je historicky ustálené stabilné spoločenstvo rastlín, živočíchov a mikroorganizmov, ktoré sú v neustálej interakcii so zložkami atmosféry, hydrosféry a litosféry, t.j. integrálny samoregulačný a samoudržiavací systém. Biosféra predstavuje súhrn všetkých biogeocenóz, ktoré tvoria jeden komplex pokrývajúci všetky javy života na planéte. Elementárny jav na úrovni biosféry je spojený s cirkuláciou látok a energie, ku ktorej dochádza za účasti živých organizmov. 22

Všetky úrovne organizácie živých vecí sú úzko prepojené, čo naznačuje integritu živej prírody. Bez biologických procesov uskutočňovaných na týchto úrovniach je evolúcia a existencia života na Zemi nemožná. V určitom štádiu evolučného vývoja sa objavil človek. Sociálne vzťahy zohrávajú v jeho živote veľkú úlohu. Ale človek a celé ľudstvo sú neoddeliteľnou súčasťou biosféry, jeho zdravie závisí od schopnosti prispôsobiť sa meniacim sa podmienkam prostredia. Ak sa táto schopnosť dostatočne neprejaví, potom môžu vzniknúť ochorenia, ktoré ovplyvňujú rôzne úrovne organizácie života (bunkové, ontogenetické). 23

Formy existencie živej hmoty Všetky živé organizmy žijúce na Zemi sa delia do dvoch skupín. Do prvej skupiny patria vírusy a fágy, ktoré nemajú bunkovú štruktúru. Druhá zahŕňa všetky ostatné organizmy, pre ktoré sú hlavnou štruktúrnou jednotkou rôzne bunky. 24

Formy existencie živej hmoty Komplexné vírusy majú vonkajší obal nazývaný superkapsida. Skladá sa z plazmatickej membrány hostiteľskej bunky. Komplexné vírusy zahŕňajú herpes vírusy (1), chrípku, AIDS atď. Vírusy sa navzájom líšia tvarom kapsidy a štruktúrou škrupiny. 26

Bunkové formy Väčšina živých organizmov žijúcich na Zemi má bunkovú štruktúru. V procese evolúcie organického sveta sa bunka ukázala ako jediný elementárny systém, v ktorom je možný prejav všetkých zákonov, ktoré charakterizujú život. Vzhľadom na štrukturálne vlastnosti buniek sú všetky živé organizmy rozdelené na prokaryoty a eukaryoty. 29

Prokaryotické bunky. Ide o organizmy s neformovaným jadrom, ktoré predstavujú baktérie a modrozelené riasy. Väčšina z nich má malú veľkosť (do 10 mikrónov) a má okrúhly, oválny alebo predĺžený tvar buniek. Genetický materiál (DNA) jedného kruhového chromozómu sa nachádza v cytoplazme a nie je od nej oddelený membránou. Tento analóg jadra sa nazýva nukleoid. tridsať

Eukaryotické bunky. Bunka je základná štrukturálna, funkčná a genetická jednotka organizácie živých vecí, elementárny živý systém. Bunka môže existovať ako samostatný organizmus (baktérie, prvoky, niektoré riasy a huby) alebo ako súčasť tkanív mnohobunkových živočíchov, rastlín a húb. 31

Hmota je konvenčné označenie prijaté na klasifikáciu všetkých živých organizmov na našej planéte. Živá príroda Zeme je skutočne rozmanitá. Organizmy môžu nadobudnúť rôzne veľkosti: od najjednoduchších a jednobunkových mikróbov, cez mnohobunkové tvory a končiac najväčšími zvieratami na Zemi - veľrybami.

Evolúcia na Zemi prebiehala tak, že organizmy sa vyvinuli od najjednoduchších (v doslovnom zmysle slova) k zložitejším. Nové druhy sa teda objavovali a mizli v priebehu evolúcie a získavali čoraz bizarnejší vzhľad.

Na systematizáciu tohto neuveriteľného počtu živých organizmov boli zavedené úrovne organizácie živej hmoty. Faktom je, že napriek rozdielom vo vzhľade a štruktúre majú všetky živé organizmy spoločné črty: nejakým spôsobom pozostávajú z molekúl, majú vo svojom zložení opakujúce sa prvky, v tom či onom zmysle - spoločné funkcie orgánov; živia sa, rozmnožujú, starnú a umierajú. Inými slovami, vlastnosti živého organizmu, napriek vonkajším rozdielom, sú podobné. V skutočnosti na základe týchto údajov môžeme sledovať, ako prebiehal vývoj na našej planéte.

2. Supramolekulárne alebo subcelulárne.Úroveň, na ktorej dochádza k štruktúrovaniu molekúl do bunkových organel: chromozómy, vakuoly, jadro atď.

3. Bunkové. Na tejto úrovni je hmota prezentovaná vo forme elementárnej funkčnej jednotky – bunky.

4. Orgánovo-tkanivová úroveň. Na tejto úrovni sa tvoria všetky orgány a tkanivá živého organizmu bez ohľadu na ich zložitosť: mozog, jazyk, obličky atď. Treba mať na pamäti, že tkanivo je súbor buniek spojených spoločnou štruktúrou a funkciu. Orgán je časť tela, ktorej „zodpovednosti“ zahŕňajú vykonávanie jasne definovanej funkcie.

5. Ontogenetická alebo organizačná úroveň. Na tejto úrovni sú orgány rôznej funkčnosti spojené do celého organizmu. Inými slovami, túto úroveň predstavuje úplný jednotlivec akéhokoľvek druhu.

6. Populácia-druh. Organizmy alebo jedince, ktoré majú podobnú štruktúru, funkciu a vzhľad, a teda patria k rovnakému druhu, sú zahrnuté v tej istej populácii. V biológii sa populácia chápe ako súhrn všetkých jedincov daného druhu. Všetky zase tvoria geneticky jednotný a oddelený systém. Populácia žije na konkrétnom mieste - oblasti a spravidla sa nepretína so zástupcami iných druhov. Druh je zase súhrn všetkých populácií. Živé organizmy sa môžu krížiť a produkovať potomstvo iba v rámci vlastného druhu.

7. Biocenotické.Úroveň, na ktorej sú živé organizmy spojené do biocenóz - súhrn všetkých populácií žijúcich na určitom území. Príslušnosť k jednému alebo druhému druhu v tomto prípade nezáleží.

8. Biogeocenotické. Táto úroveň je spôsobená tvorbou biogeocenóz, teda kombináciou biocenózy a neživých faktorov (pôda, klimatické podmienky) v oblasti, kde biocenóza žije.

9. Biosféra.Úroveň, ktorá spája všetky živé organizmy na planéte.

Úrovne organizácie živej hmoty teda zahŕňajú deväť bodov. Táto klasifikácia určuje systematizáciu živých organizmov existujúcich v modernej vede.

Rozdiel medzi živou a neživou hmotou

Živá hmota je celý súbor tiel živých organizmov v biosfére bez ohľadu na ich systematickú príslušnosť.

Živá hmota biosféry sa vyznačuje veľkou zásobou energie.

Prudký rozdiel medzi živou a neživou hmotou je pozorovaný v rýchlosti chemických reakcií (v živej hmote prebiehajú reakcie tisíckrát a niekedy aj miliónkrát rýchlejšie).

Charakteristickým znakom živej hmoty je, že jednotlivé chemické zlúčeniny, ktoré ju tvoria – bielkoviny, enzýmy atď. – sú stabilné iba v živých organizmoch.

Dobrovoľný pohyb, do značnej miery samoregulačný, je bežnou črtou všetkej živej hmoty v biosfére.

Živá hmota vykazuje výrazne väčšiu morfologickú a chemickú diverzitu ako neživá hmota. Známy zhora

2 milióny organických zlúčenín, ktoré tvoria živú hmotu, pričom počet prírodných zlúčenín (minerálov) neživej hmoty je asi 2 tisíc, teda o tri rády menej.

Živá hmota je v biosfére prezentovaná vo forme jednotlivých organizmov, ktorých veľkosti sa pohybujú v obrovských medziach. Veľkosť najmenších vírusov nepresahuje 20 nm (1 nm = 10-9 m), najväčšie živočíchy - veľryby - dosahujú dĺžku 33 m, najväčšia rastlina - sekvoja - 100 m na výšku.

Chemické vlastnosti živej hmoty.

Samoregulácia, sebareprodukcia, vysoká rýchlosť chemických reakcií, aktívny a pasívny pohyb.

Fyzikálne vlastnosti živej hmoty

Vysoká adaptabilita, dráždivosť, rast, vývoj, variabilita.

Formy organizácie živej hmoty: pojem, odrody.

Živá hmota je celý súbor tiel živých organizmov v biosfére. Rozvíja sa tam, kde môže existovať život, teda na priesečníku atmosféry, litosféry a hydrosféry. Za nepriaznivých podmienok sa živá hmota dostáva do stavu pozastavenej animácie.

V procese evolúcie sa vyvinuli 2 hlavné formy organizácie živých vecí: bunkový A necelulárny, ktorý je derivátom bunkovej aktivity. Medzi nebunkovými existujú symplastické, syncyciálne formy organizácie a medzibunková substancia.

5. Medzibunková látka (extracelulárna matrica): pojem, charakteristika, príklad.

Extracelulárna matrica označuje extracelulárne štruktúry tkaniva (intersticiálna matrica a bazálne membrány). Extracelulárna matrica tvorí základ spojivového tkaniva, poskytuje mechanickú podporu bunkám a transport chemikálií. Okrem toho bunky spojivového tkaniva vytvárajú medzibunkové kontakty s matricovými látkami (hemidesmozómy, adhezívne kontakty atď.), ktoré môžu vykonávať signalizačné funkcie a podieľať sa na lokomócii buniek. Počas embryogenézy teda mnohé živočíšne bunky migrujú, pohybujú sa po extracelulárnej matrici a jej jednotlivé zložky zohrávajú úlohu značiek, ktoré určujú migračnú dráhu.

Hlavnými zložkami extracelulárnej matrice sú glykoproteíny, proteoglykány a kyselina hyalurónová. Kolagén je u väčšiny zvierat prevládajúcim glykoproteínom extracelulárnej matrice. Extracelulárna matrica obsahuje mnoho ďalších zložiek: proteíny fibrín, elastín, ako aj fibronektíny, laminíny a nidogény; extracelulárna matrica kostného tkaniva zahŕňa minerály, ako je hydroxyapatit; za extracelulárnu matricu možno považovať aj zložky tekutých spojivových tkanív – krvnú plazmu a lymfatickú tekutinu.

Úroveň organizácie živej hmoty – toto je funkčné miesto biologickej štruktúry určitého stupňa zložitosti vo všeobecnej hierarchii živých vecí.

Rozlišujú sa tieto úrovne organizácie živej hmoty:

1.Molekulárna (molekulárne genetické). Na tejto úrovni je živá hmota organizovaná do komplexných vysokomolekulárnych organických zlúčenín, ako sú proteíny, nukleové kyseliny atď.

2.Subcelulárne (supramolekulárne). Na tejto úrovni je živá hmota organizovaná do organel: chromozómy, bunková membrána, endoplazmatické retikulum, mitochondrie, Golgiho komplex, lyzozómy, ribozómy a iné subcelulárne štruktúry.

3.Bunkový . Na tejto úrovni je živá hmota reprezentovaná bunkami.

Bunka je základná stavebná a funkčná jednotka živých vecí.

4.Orgán-tkanivo . Na tejto úrovni je živá hmota organizovaná do tkanív a orgánov. Tkanivo je súbor buniek podobných štruktúrou a funkciou, ako aj medzibunkové látky s nimi spojené. Orgán je časť mnohobunkového organizmu, ktorá vykonáva určitú funkciu alebo funkcie.

5.Organizmus (ontogenetické). Na tejto úrovni je živá hmota reprezentovaná organizmami.

Organizmus (jednotlivec, jednotlivec) je nedeliteľnou jednotkou života, jeho skutočným nositeľom, charakterizovaným všetkými jeho vlastnosťami.

6.Populácia-druh . Na tejto úrovni je živá hmota organizovaná do populácie. Populácia je súbor jedincov toho istého druhu, tvoriaci samostatný genetický systém, ktorý existuje dlhý čas v určitej časti areálu, relatívne oddelene od ostatných populácií toho istého druhu.

Druh je súbor jedincov (populácií jedincov) schopných vzájomného kríženia vytvárať plodné potomstvo a zaberať v prírode určitú oblasť (územie).

7.Biocenotické .

Na tejto úrovni živá hmota tvorí biocenózy. Biocenóza je súbor populácií rôznych druhov žijúcich na určitom území.

8.Biogeocenotické . Na tejto úrovni živá hmota tvorí biogeocenózy. Biogeocenóza je kombináciou biocenózy a abiotických faktorov prostredia (klíma, pôda).

9.Biosféra . Na tejto úrovni živá hmota tvorí biosféru.

Biosféra je obal Zeme pretvorený činnosťou živých organizmov.

Nie je možné predpovedať vlastnosti každej ďalšej úrovne na základe vlastností predchádzajúcich úrovní, rovnako ako nie je možné predpovedať vlastnosti vody na základe vlastností kyslíka a vodíka. Tento jav sa nazýva vznik, teda prítomnosť špeciálnych, kvalitatívne nových vlastností v systéme, ktoré nie sú vlastné súčtu vlastností jeho jednotlivých prvkov. Na druhej strane znalosť vlastností jednotlivých komponentov systému značne uľahčuje jeho štúdium.

Vlastnosti živých systémov

V. Wolkenstein navrhol nasledujúcu definíciu života: „Živé telá, ktoré existujú na Zemi, sú otvorené, samoregulačné a samoreprodukujúce sa systémy postavené z biopolymérov – proteínov a nukleových kyselín.“

Stále však neexistuje všeobecne akceptovaná definícia pojmu „život“.

Ale môžeme vyzdvihnúť znaky (vlastnosti) živej hmoty, odlišujúc ho od neživého.

1.Špecifické chemické zloženie. Živé organizmy pozostávajú z rovnakých chemických prvkov ako neživé predmety, ale pomer týchto prvkov je odlišný. Makroprvky živých bytostí sú uhlík C, kyslík O, dusík N a vodík H (spolu asi 98% zloženia živých organizmov), ako aj vápnik Ca, draslík K, horčík Mg, fosfor P, síra S, sodík. Na, chlór Cl, železo Fe (spolu asi 1–2 %).

Chemické prvky, ktoré sú súčasťou živých organizmov a zároveň plnia biologické funkcie, sa nazývajú biogénne. Nedajú sa nahradiť ani tie, ktoré sú v bunkách obsiahnuté v zanedbateľných množstvách (mangán Mn, kobalt Co, zinok Zn, meď Cu, bór B, jód I, fluór F atď.; ich celkový obsah v živej hmote je asi 0,1 %) čímkoľvek a sú absolútne nevyhnutné pre život.

Chemické prvky sú súčasťou buniek vo forme iónov a molekúl anorganických a organických látok. Najdôležitejšími anorganickými látkami v bunke sú voda (75–85 % vlhkej hmotnosti živých organizmov) a minerálne soli (1–1,5 %), najvýznamnejšími organickými látkami sú sacharidy (0,2–2,0 %), lipidy (1 – 5 %), bielkoviny (10 – 15 %) a nukleové kyseliny (1 – 2 %).

2.Bunková štruktúra. Všetky živé organizmy, okrem vírusov, majú bunkovú štruktúru.

3.Metabolizmus (metabolizmus) a energetická závislosť. Živé organizmy sú otvorené systémy, sú závislé od prísunu látok a energie k nim z vonkajšieho prostredia.

Živé bytosti sú schopné využívať dva druhy energie - svetlo A chemický, a preto sú charakteristiky rozdelené do dvoch skupín: fototrofy (organizmy, ktoré využívajú svetelnú energiu na biosyntézu – rastliny, sinice) a chemotrofy (organizmy, ktoré na biosyntézu využívajú energiu chemických reakcií oxidácie anorganických zlúčenín – nitrifikačné baktérie, železité baktérie, sírne baktérie a pod.).

V závislosti od zdroja uhlíka sa živé organizmy delia na: autotrofy (organizmy schopné vytvárať organické látky z anorganických - rastliny, sinice), heterotrofy (organizmy, ktoré využívajú organické zlúčeniny ako zdroj uhlíka – živočíchy, huby a väčšina baktérií) a mixotrofy (organizmy, ktoré dokážu syntetizovať organické látky z anorganických a živiť sa hotovými organickými zlúčeninami (hmyzožravé rastliny, zástupcovia oddelenia rias Euglena atď.).

Živiny, ktoré vstupujú do tela, sa podieľajú na procesoch metabolizmus– metabolizmus.

Metabolizmus má dve zložky – katabolizmus a anabolizmus.

Katabolizmus(energetický metabolizmus, disimilácia) – súbor reakcií vedúcich k vzniku jednoduchých látok zo zložitejších (hydrolýza polymérov na monoméry a ich rozklad na nízkomolekulárne zlúčeniny oxidu uhličitého, vody, amoniaku a iných látok). Katabolické reakcie sa zvyčajne vyskytujú s uvoľnením energie.

Energia uvoľnená pri rozklade organických látok nie je bunkou okamžite využitá, ale je uložená vo forme vysokoenergetických zlúčenín, zvyčajne vo forme - adenozíntrifosfát (ATP) . K syntéze ATP dochádza v bunkách všetkých organizmov v tomto procese fosforylácia, t.j. pridanie anorganického fosfátu k ADP. Katabolizmus je rozdelený do niekoľkých etáp:

1) prípravná fáza (štiepenie komplexných sacharidov na jednoduché - glukóza, tuky na mastné kyseliny a glycerol, bielkoviny na aminokyseliny);

2) bezkyslíkové štádium dýchania – glykolýza v dôsledku toho sa glukóza rozkladá na PVA (kyselina pyrohroznová); V dôsledku toho sa vytvorí 2ATP (z 1 mólu glukózy).

V anaeróboch alebo aeróboch pri nedostatku kyslíka nastáva fermentácia.

3) kyslíkové štádium – dýchanie– úplná oxidácia PVK prebieha v mitochondriách eukaryotov za prítomnosti kyslíka a zahŕňa dve fázy: reťazec sekvenčných reakcií – Krebsov cyklus(cyklus trikarboxylových kyselín) a cyklus prenosu elektrónov; V dôsledku toho sa vytvorí 36ATP (z 1 mólu glukózy).

Anabolizmus(výmena plastov, asimilácia) – koncept opačný ku katabolizmu: súbor reakcií na syntézu zložitých látok z jednoduchších (vznik sacharidov z oxidu uhličitého a vody pri fotosyntéze, reakcie syntézy matrice).

Anabolické reakcie vyžadujú výdaj energie. Najdôležitejším metabolickým procesom metabolizmu plastov je fotosyntéza (fotoautotrofia) – syntéza organických zlúčenín z anorganických vďaka svetelnej energii.

Procesy metabolizmu plastov a energie sú neoddeliteľne spojené.

Všetky syntetické (anabolické) procesy vyžadujú energiu dodávanú prostredníctvom disimilačných reakcií. Samotné rozkladné reakcie (katabolizmus) prebiehajú len za účasti enzýmov syntetizovaných počas asimilačného procesu.

4.Samoregulácia (homeostáza). Živé organizmy majú schopnosť udržiavať homeostázu - stálosť svojho chemického zloženia a intenzitu metabolických procesov.

5.Podráždenosť. Živé organizmy vykazujú dráždivosť, to znamená schopnosť reagovať na určité vonkajšie vplyvy špecifickými reakciami.

Reakcia mnohobunkových zvierat na podráždenie sa uskutočňuje za účasti nervového systému - reflex. Reakcia na podráždenie u prvokov sa nazýva - taxíky, vyjadrené v zmene povahy a smeru pohybu. Vo vzťahu k podnetu sa rozlišuje fototaxia - pohyb pod vplyvom svetelného zdroja, chemotaxia - pohyb tela v závislosti od koncentrácie chemikálií atď.

Základné úrovne organizácie živej prírody

Pozitívne alebo negatívne taxíky sa rozlišujú podľa toho, či stimul pôsobí na telo pozitívne alebo negatívne.

Reakcia na podráždenie rastlín - tropický, vyjadrené v určitom rastovom vzorci. Heliotropizmus (z gréckeho „Helios“ - Slnko) teda znamená rast suchozemských častí rastlín (stoniek, listov) smerom k Slnku a geotropizmus (z gréčtiny.

„Gaia“ - Zem) - rast podzemných častí (koreňov) smerom k stredu Zeme.

6.Dedičnosť. Živé organizmy sú schopné prenášať nezmenené vlastnosti a vlastnosti z generácie na generáciu pomocou nosičov informácií - molekúl DNA a RNA.

7.Variabilita. Živé organizmy sú schopné získať nové vlastnosti a vlastnosti.

Variácia vytvára rôznorodý východiskový materiál pre prirodzený výber, t.j. selekcia najviac prispôsobených jedincov na špecifické podmienky existencie v prírodných podmienkach, čo následne vedie k vzniku nových foriem života, nových druhov organizmov.

8.Samorozmnožovanie (rozmnožovanie). Živé organizmy sú schopné reprodukovať - ​​reprodukovať svoj vlastný druh.

Vďaka rozmnožovaniu dochádza k zmene a kontinuite generácií. Je obvyklé rozlišovať medzi dvoma hlavnými typmi reprodukcie:

- Asexuálna reprodukcia(jeden jednotlivec) je najrozšírenejšia medzi prokaryotmi, hubami a rastlinami, ale nachádza sa aj v rôznych živočíšnych druhoch.

Hlavné formy nepohlavného rozmnožovania: štiepenie, sporulácia, pučenie, fragmentácia, vegetatívne rozmnožovanie a klonovanie ( klonovať- genetická kópia jedného jedinca).

— Sexuálne rozmnožovanie(zvyčajne ju vykonávajú dvaja jedinci) je charakteristická pre veľkú väčšinu živých organizmov a má obrovskú biol.

význam. Celý súbor javov spojených so sexuálnym rozmnožovaním pozostáva zo 4 hlavných procesov: tvorba zárodočných buniek – gamét (gametogenéza); oplodnenie (singamy - splynutie gamét a ich jadier) a vznik zygoty; embiogenéza (fragmentácia zygoty a tvorba embrya); ďalší rast a vývoj tela v postembryonálnom (postembryonálnom) období.

Biologický význam pohlavného rozmnožovania nespočíva len v samoreprodukcii jedincov, ale aj v zabezpečení biologickej diverzity druhov, ich adaptačných schopností a evolučných vyhliadok. To nám umožňuje považovať sexuálnu reprodukciu za biologicky progresívnejšiu ako asexuálnu. Sexuálne rozmnožovanie sa uskutočňuje pomocou špecializovaných zárodočných buniek - gamét, ktoré majú polovičný počet chromozómov ako somatické bunky.

Ženské gaméty sa nazývajú vajíčka, mužské gaméty sa nazývajú spermie. Niektoré skupiny organizmov sa vyznačujú takzvanými nepravidelnými typmi sexuálneho rozmnožovania: partenogenéza(vývoj embrya z neoplodneného vajíčka - včely, mravce, termity, vošky, dafnie), apomixis(vývoj embrya z buniek zárodočného vaku alebo neoplodneného vajíčka u kvitnúcich rastlín) atď.

9.Individuálny vývoj (ontogenéza). Pre každého jedinca je charakteristická ontogenéza – individuálny vývoj organizmu od narodenia až po koniec života (smrť alebo nové rozdelenie).

Vývoj je sprevádzaný rastom.

10.Evolučný vývoj (fylogenéza). Živá hmota je vo všeobecnosti charakterizovaná fylogenézou – historickým vývojom života na Zemi od okamihu jej vzniku až po súčasnosť.

11.Adaptácie. Živé organizmy sú schopné prispôsobiť sa, to znamená prispôsobiť sa podmienkam prostredia.

12.Rytmus. Živé organizmy vykazujú rytmickú aktivitu (dennú, sezónnu atď.).

13.Integrita a diskrétnosť. Na jednej strane je všetka živá hmota celistvá, určitým spôsobom organizovaná a podlieha všeobecným zákonom; na druhej strane každý biologický systém pozostáva zo samostatných, hoci vzájomne prepojených prvkov.

Akýkoľvek organizmus alebo iný biologický systém (druh, biocenóza a pod.) pozostáva z jedincov izolovaných, t.j. izolované alebo ohraničené v priestore, no napriek tomu úzko prepojené a vzájomne sa ovplyvňujúce časti tvoriace štrukturálnu a funkčnú jednotu.

14.Hierarchia. Počnúc biopolymérmi (proteíny a nukleové kyseliny) a končiac biosférou ako celkom, všetko živé je v určitej podriadenosti.

Fungovanie biologických systémov na menej komplexnej úrovni umožňuje existenciu komplexnejšej úrovne.

15.Negentropia. Podľa II termodynamického zákona sa všetky procesy vyskytujúce sa spontánne v izolovaných systémoch vyvíjajú v smere klesajúceho poriadku, t.j. zvýšenie entropie. Zároveň, ako živé organizmy rastú a vyvíjajú sa, naopak, stávajú sa zložitejšími, čo by mohlo byť v rozpore s druhým princípom.

V skutočnosti ide o pomyselný rozpor. Faktom je, že živé organizmy sú otvorené systémy. Organizmy sa kŕmia, absorbujú energiu zvonku, uvoľňujú teplo a odpadové produkty do prostredia a nakoniec umierajú a rozkladajú sa.

Podľa obrazného vyjadrenia E. Schrödingera „telo sa živí negatívnou entropiou“. Ako sa organizmy zlepšujú a stávajú sa zložitejšími, prinášajú do sveta okolo seba chaos.

Okrem uvedených sa niekedy rozlišujú fyziologické vlastnosti, ktoré sú súčasťou živých vecí - rast, vývoj, vylučovanie atď.

Živá hmota na Zemi je zložitý systém, ktorého štruktúru určuje množstvo hierarchicky súvisiacich úrovní – od organických molekúl až po biosféru – ktoré vznikli evolúciou.

Prvá a najnižšia úroveň organizácie živej hmoty je molekulárne.

Produkuje biopolyméry, ktoré sa nenachádzajú (alebo takmer nikdy nenachádzajú) v neživej prírode, a ktoré sa vyznačujú určitými chemickými reakciami, ako aj tvorbou molekulárnych komplexov. Na molekulárnej úrovni života sa uskutočňujú procesy ako reduplikácia DNA, syntéza molekúl ATP, katalýza atď.. Sú to elementárne javy tejto úrovne a elementárnymi objektmi na nej sú biologické molekuly.

Ďalší level - bunkový. Základnou jednotkou na ňom je bunka.

Vyznačuje sa prejavom takmer všetkých vlastností živých vecí: metabolizmus a tok energie, homeostáza, rozmnožovanie atď. Bunka je základom živej hmoty na Zemi, mimo nej nie je život.

Takéto úrovne organizácie živej hmoty, ako je tkanivo a orgán, sa často spájajú do jedného - tkanivo-orgán. Táto úroveň je typická len pre mnohobunkové organizmy. Základnými jednotkami sú tu tkanivá a orgány. Tkanivo je skupina buniek s podobnou štruktúrou a funkčnosťou.

Vzniká pri ontogenéze mnohobunkového organizmu bunkovou diferenciáciou. Orgán sa zvyčajne skladá z niekoľkých rôznych tkanív kombinovaných na vykonávanie jednej funkcie. Orgány sa zase spájajú do orgánových systémov. Základnými prejavmi života na úrovni tkanivovo-orgán sú rôzne životne dôležité procesy, ktoré zabezpečujú príslušné tkanivá, orgány a orgánové systémy.

Jednobunkové organizmy (napríklad nálevníky) majú špeciálne bunkové organely, ktoré majú podobnú funkciu ako orgány mnohobunkových organizmov.

Takže kontraktilná vakuola je v podstate vylučovací systém, tráviaca vakuola je tráviaci systém atď.

Organizmus, exemplár alebo jedinec je elementárna jednotka organizačná úroveň organizácie života. Na tejto úrovni sa najzreteľnejšie prejavujú také vlastnosti živej hmoty ako rast a vývoj (ontogenéza), rozmnožovanie a dráždivosť. Pre jednobunkové formy života sa organizačná a bunková úroveň zhodujú. Mnohobunkový organizmus je komplex orgánových systémov, z ktorých každý vykonáva svoje vlastné funkcie, ale v spojení s inými systémami.

3. Úrovne organizácie živej hmoty. Biologické metódy

Organizmy toho istého druhu nežijú v prírode izolovane od seba. Zvyčajne sú zjednotené v populácii - súbore jedincov rovnakého druhu obývajúcich rovnaký biotop. Druh zvyčajne pozostáva z mnohých populácií. Týmto spôsobom sa izolujú populačno-druhová úroveň organizácie živej hmoty. Práve v populáciách dochádza k sexuálnemu rozmnožovaniu, hromadeniu genetickej diverzity a elementárnym evolučným procesom, ktoré v konečnom dôsledku vedú k speciácii.

To znamená, že vývoj života na Zemi je možný len na supraorganizmickej úrovni.

Zapnuté biogeocenotické(ekosystémová) úroveň, populácie rôznych druhov, ktoré však žijú na rovnakom území, sú zjednotené. Tieto populácie sú vzájomne prepojené potravinovými reťazcami, tokom energie a vytváraním životných podmienok jeden pre druhého.

Biogeocenóza je elementárnou jednotkou tejto úrovne, ktorá sa vyznačuje takými javmi, ako je tok energie a obeh látok.

Všetky biocenózy Zeme tvoria poslednú najvyššiu úroveň organizácie života - biosféra. Základnou jednotkou je biosféra (a iba jedna). Na tejto úrovni dochádza k globálnym cyklom látkových a energetických premien, ktoré spájajú všetky ekosystémy do jedného celku.

V súčasnosti existuje niekoľko úrovní organizácie živej hmoty.

1. Molekulárna.

Akýkoľvek živý systém sa prejavuje na úrovni fungovania biopolymérov vybudovaných z monomérov. Z tejto úrovne začínajú najdôležitejšie procesy života tela: metabolizmus a premena energie, prenos dedičných informácií atď.

Existuje tri typy biologických polymérov:

• polysacharidy (monoméry – monosacharidy)
• proteíny (monoméry - aminokyseliny)
• nukleové kyseliny (monoméry - nukleotidy)

Nemenej dôležitými organickými zlúčeninami pre telo sú aj lipidy.

Bunkový.

Bunka je štrukturálnou a funkčnou jednotkou živých organizmov, je to samoregulačný, samoreprodukujúci sa živý systém.

Na Zemi neexistujú žiadne voľne žijúce nebunkové formy života.

3. Tkanina.

Tkanivo je súbor štruktúrne podobných buniek a medzibunkových látok, ktoré sú spojené spoločnou funkciou.

4. Organ.

Orgány sú štrukturálne a funkčné asociácie niekoľkých typov tkanív. Napríklad ľudská koža ako orgán zahŕňa epitel a spojivové tkanivo, ktoré spolu plnia množstvo funkcií, z ktorých najvýznamnejšia je ochranná, t.j.

funkcia vymedzovania vnútorného prostredia tela od okolia.

Úrovne organizácie živej hmoty

Organické.

Mnohobunkový organizmus je integrálny systém orgánov špecializovaných na vykonávanie rôznych funkcií.

6. Populácia-druh.

Súbor organizmov rovnakého druhu, spojených spoločným biotopom, vytvára populáciu ako systém nadorganizmového poriadku.

V tomto systéme sa uskutočňujú najjednoduchšie evolučné transformácie.

7. Biogeocenotické.

Biogeocenóza je súbor organizmov rôznych druhov a faktorov ich biotopu, zjednotených metabolizmom a energiou do jedného prírodného komplexu.

8. Biosféra.

Biosféra je systém vyššieho rádu, pokrývajúci všetky javy života na našej planéte. Na tejto úrovni dochádza k cirkulácii látok a transformácii energie, ktorá je spojená s životnou činnosťou všetkých živých organizmov žijúcich na Zemi.

Bunka je izolovaná, najmenšia štruktúra, ktorá sa vyznačuje celým súborom vlastností života a ktorá si pri vhodných podmienkach prostredia dokáže tieto vlastnosti v sebe zachovať, ako aj odovzdávať v priebehu niekoľkých generácií.

Bunka tvorí základ štruktúry, život A rozvoj všetky živé formy - jednobunkové, mnohobunkové a dokonca aj nebunkové.

V prírode to má svoju úlohu elementárna štrukturálna, funkčná a genetická jednotka.

Bunka vďaka mechanizmom v nej zabudovaným zabezpečuje metabolizmus, využitie biologických informácií, reprodukciu, vlastnosti dedičnosti a variability, čím určuje kvality jednoty a rozmanitosti, ktoré sú vlastné organickému svetu.

Všetky živé organizmy obývajúce našu planétu neexistujú samy od seba, sú závislé od prostredia a zažívajú jeho vplyv. Ide o presne koordinovaný komplex mnohých environmentálnych faktorov a prispôsobenie živých organizmov im určuje možnosť existencie všetkých druhov foriem organizmov a najrozmanitejšieho formovania ich života.

Ekológia (z gréckeho oikos - obydlie, biotop) je veda, ktorá študuje vzťahy živých organizmov v prírode: organizáciu a fungovanie populácií, biogeocenózy a biosféru ako celok; zákonov „zdravého“ stavu ako normy a základu existencie života.

Živá príroda je komplexne organizovaný, hierarchický systém. Existuje niekoľko úrovní organizácie živej hmoty.

1.Molekulárny. Akýkoľvek živý systém sa prejavuje na úrovni interakcie biologických makromolekúl: nukleových kyselín, polysacharidov a iných dôležitých organických látok.

2. Bunkové. Bunka je štrukturálnou a funkčnou jednotkou reprodukcie a vývoja všetkých živých organizmov žijúcich na Zemi. Neexistujú žiadne nebunkové formy života a existencia vírusov toto pravidlo len potvrdzuje, pretože vlastnosti živých systémov môžu prejavovať iba v bunkách.

3. Organické. Organizmus je integrálny jednobunkový alebo mnohobunkový živý systém schopný samostatnej existencie. Mnohobunkový organizmus je tvorený súborom tkanív a orgánov špecializovaných na vykonávanie rôznych funkcií.

4. Populácia-druh. Druh sa chápe ako súbor jedincov, ktorí sú si podobní štrukturálnou a funkčnou organizáciou, majú rovnaký karyotyp a jeden pôvod a obývajú určitý biotop, voľne sa medzi sebou krížia a produkujú plodné potomstvo, vyznačujúce sa podobným správaním a určitými vzťahmi s iné druhy a faktory neživej prírody.

Súbor organizmov rovnakého druhu, spojených spoločným biotopom, vytvára populáciu ako systém nadorganizmového poriadku. V tomto systéme sa uskutočňujú najjednoduchšie, elementárne evolučné transformácie.

5. Biogeocenotické. Biogeocenóza je spoločenstvo, súbor organizmov rôznych druhov a rôznej zložitosti organizácie so všetkými faktormi ich špecifického biotopu - zložky atmosféry, hydrosféry a litosféry.

6.Biosféra. Biosféra je najvyššou úrovňou organizácie života na našej planéte. Obsahuje živú hmotu - súhrn všetkých živých organizmov, neživé alebo inertné hmoty a bioinertné hmoty (pôdu).

Úrovne organizácie živej hmoty. Svet živých bytostí okolo nás je súborom biologických systémov rôzneho stupňa zložitosti, ktoré tvoria jedinú hierarchickú štruktúru. Okrem toho treba jasne chápať, že prepojenie jednotlivých biologických systémov patriacich do rovnakej úrovne organizácie tvorí kvalitatívne nový systém. Jedna bunka a veľa buniek, jeden organizmus a skupina organizmov – rozdiel nie je len v množstve. Súbor buniek, ktoré majú spoločnú štruktúru a funkciu, je kvalitatívne nový útvar – tkanivo. Skupina organizmov je rodina, kŕdeľ, populácia, teda systém, ktorý má úplne iné vlastnosti ako jednoduché mechanické zhrnutie vlastností niekoľkých jedincov.

V procese evolúcie sa organizácia živej hmoty postupne stávala zložitejšou. Keď sa vytvorila komplexnejšia úroveň, predchádzajúca úroveň, ktorá vznikla skôr, bola do nej zahrnutá ako komponent. To je dôvod, prečo je úroveň organizácie a vývoja charakteristickými znakmi živej prírody. V súčasnosti je život ako osobitná forma existencie hmoty na našej planéte zastúpený na niekoľkých úrovniach organizácie.

Molekulárno genetická úroveň. Bez ohľadu na to, aká zložitá je organizácia akéhokoľvek živého systému, je založená na interakcii biologických makromolekúl: nukleových kyselín, bielkovín, sacharidov a iných organických látok. Od tejto úrovne sa začínajú najdôležitejšie životné procesy tela: kódovanie a prenos dedičných informácií, metabolizmus, premena energie. Bunková úroveň.

Bunka je stavebnou a funkčnou jednotkou všetkých živých vecí. Existencia bunky je základom reprodukcie, rastu a vývoja živých organizmov. Mimo bunky neexistuje život a existencia vírusov toto pravidlo len potvrdzuje, pretože svoju dedičnú informáciu si dokážu uvedomiť až v bunke. Úroveň tkaniva. Tkanivo je súbor buniek a medzibunkových látok, ktoré spája spoločný pôvod, štruktúra a funkcia. V živočíšnych organizmoch existujú štyri hlavné typy tkaniva: epiteliálne, spojivové, svalové a nervové. Rastliny sa delia na výchovné, krycie, vodivé, mechanické, základné a vylučovacie (sekrečné) pletivá. Orgánová úroveň. Orgán je samostatná časť tela, ktorá má určitý tvar, štruktúru, umiestnenie a plní špecifickú funkciu. Orgán je spravidla tvorený niekoľkými tkanivami, medzi ktorými prevláda jedno (dve). Organizačná (ontogenetická) úroveň. Organizmus je integrálny jednobunkový alebo mnohobunkový živý systém schopný samostatnej existencie. Mnohobunkový organizmus je tvorený súborom tkanív a orgánov. Existencia organizmu je zabezpečená udržiavaním homeostázy (stálosti štruktúry, chemického zloženia a fyziologických parametrov) v procese interakcie s prostredím. Populačno-druhová úroveň. Populácia je súbor jedincov rovnakého druhu dlhodobo žijúcich na určitom území, v rámci ktorých dochádza v tej či onej miere k náhodnému kríženiu a neexistujú žiadne výrazné vnútorné izolačné bariéry; je čiastočne alebo úplne izolovaný od ostatných populácií tohto druhu. Druh je súbor jedincov, ktorí majú podobnú štruktúru, majú spoločný pôvod, voľne sa krížia a produkujú plodné potomstvo. Všetci jedinci toho istého druhu majú rovnaký karyotyp, podobné správanie a zaberajú určitú oblasť. Na tejto úrovni dochádza k procesu speciácie, ku ktorému dochádza pod vplyvom evolučných faktorov. Biogeocenotická (ekosystémová) úroveň. Biogeocenóza je historicky etablovaný súbor organizmov rôznych druhov, ktoré interagujú so všetkými faktormi ich biotopu. V biogeocenózach prebieha obeh látok a energie. Biosférická (globálna) úroveň. Biosféra je biologický systém najvyššej úrovne, pokrývajúci všetky životné javy v atmosfére, hydrosfére a litosfére, ktorý spája všetky biogeocenózy (ekosystémy) do jedného komplexu. Prebiehajú tu všetky materiálové a energetické cykly spojené so životnou činnosťou všetkých živých organizmov žijúcich na Zemi. Život na našej planéte je teda reprezentovaný samoregulačnými a samoreprodukujúcimi sa systémami rôzneho stupňa, otvorenými hmote, energii a informáciám. Existencia a interakcia týchto systémov je zabezpečená procesmi života a vývoja, ktoré sa v nich vyskytujú.

Bunková evolúcia

V súčasnosti sú známe tieto hlavné formy organizácie živej hmoty: precelulárne (vírusy), prenukleárne (prokaryoty) a jadrové (eukaryoty). Existencia každej z týchto foriem jasne naznačuje, že nevznikli súčasne počas evolúcie. Od polovice 19. stor. Na vysvetlenie tohto javu bolo sformulovaných niekoľko hypotéz (domácich aj zahraničných autorov). Jednou z najzaujímavejších je hypotéza symbiogenézy. Vychádza z predpokladu K. S. Merežkovského (1909) o vzniku organel v dôsledku vstupu do symbiózy buniek viacerých baktérií (hetero- aj autotrofných). Z moderných je zaujímavá hypotéza synbakteriogenézy od A. N. Studitského (1962, 1981). Jeho podstatou je symbióza bakteriálnej hostiteľskej bunky a menšej, ale aj prokaryotickej heterotrofnej bunky, ktorá sa stala mitochondriou. V prípade symbiózy s fototrofnou bunkou (napríklad cyanobaktériou) prešla hostiteľská bunka na autotrofnú výživu, keďže v bunke nesúcej chlorofyl prebiehala fotosyntéza. Takto vznikli plastidy. Túto hypotézu podporujú vlastnosti týchto organel: sú dvojmembránové, majú vlastný genetický aparát (DNA, RNA, ribozómy) a sú schopné delenia. Zároveň sa v prípade autolýzy („samopožierania“) v bunke stávajú prvými „obeťami“ lýzy. Mitochondrie a plastidy sa dedia najčastejšie vo forme embryonálnych teliesok - promitochondrií a proplastidov, pokrytých dvojitou membránou