Den hierarkiske karakter af organiseringen af ​​levende materie giver os mulighed for betinget at opdele den i en række niveauer. Niveau for organisering af levende stof- dette er det funktionelle sted for en biologisk struktur af en vis grad af kompleksitet i det generelle hierarki af levende ting.

Der skelnes mellem følgende niveauer for organisering af levende stof.

• Molekylært (molekylærgenetisk) niveau. På dette niveau er levende stof organiseret i komplekse højmolekylære organiske forbindelser, såsom proteiner, nukleinsyrer osv.
• Subcellulært (supramolekylært) niveau. På dette niveau er levende stof organiseret i organoider: kromosomer, cellemembran, endoplasmatisk retikulum, mitokondrier, Golgi-apparater, lysosomer, ribosomer og andre subcellulære strukturer.
• Cellulært niveau. På dette niveau er levende stof repræsenteret af celler. Celle- en elementær strukturel og funktionel enhed af levende ting.
• Organ-væv niveau. På dette niveau er levende stof organiseret i væv og organer. Tekstil- en samling af celler, der ligner struktur og funktion, samt intercellulære stoffer forbundet med dem. Organ- en del af en flercellet organisme, der udfører en bestemt funktion eller funktioner.
• Organisk (ontogenetisk) niveau. På dette niveau er levende stof repræsenteret af organismer. Organisme(individuelt, individuelt) er en udelelig livsenhed, dens egentlige bærer, karakteriseret ved alle dens egenskaber.
• Befolknings-art niveau. På dette niveau er levende stof organiseret i en befolkning. Befolkning- en samling af individer af samme art, der danner et separat genetisk system, der eksisterer i lang tid i en bestemt del af området, relativt adskilt fra andre populationer af samme art. Udsigt- et sæt af individer (populationer af individer), der er i stand til at avle sammen for at danne frugtbart afkom og optage et bestemt område (område) i naturen.
• Biokenotisk niveau. På dette niveau danner levende stof biocenoser. Biocenose- et sæt af populationer af forskellige arter, der lever i et bestemt territorium.
• Biogeocenotisk niveau. På dette niveau danner levende stof biogeocenoser. Biogeocenose- et sæt biocenose og abiotiske faktorer i habitatet (klima, jord).
• Biosfære niveau. På dette niveau danner levende stof biosfæren. Biosfæren er jordens skal, der er transformeret af levende organismers aktivitet.

Det skal bemærkes, at de biogeocenotiske og biosfære niveauer af organisering af levende stof ikke altid skelnes, da de er repræsenteret af bioinerte systemer, herunder ikke kun levende, men også ikke-levende stof. Desuden skelnes de subcellulære og organvævsniveauer ofte ikke, herunder dem i henholdsvis celle- og organismeniveau.

Der er sådanne niveauer af organisering af levende stof - niveauer af biologisk organisering: molekylær, cellulær, væv, organ, organisme, population-arter og økosystem.

Molekylært organisationsniveau- dette er funktionsniveauet for biologiske makromolekyler - biopolymerer: nukleinsyrer, proteiner, polysaccharider, lipider, steroider. Fra dette niveau begynder de vigtigste livsprocesser: metabolisme, energiomdannelse, transmission arvelige oplysninger. Dette niveau studeres: biokemi, molekylær genetik, molekylærbiologi, genetik, biofysik.

Cellulært niveau- dette er niveauet af celler (celler af bakterier, cyanobakterier, encellede dyr og alger, encellede svampe, celler af flercellede organismer). En celle er en strukturel enhed af levende ting, en funktionel enhed, en udviklingsenhed. Dette niveau studeres af cytologi, cytokemi, cytogenetik og mikrobiologi.

Organiseringens vævsniveau- dette er det niveau, hvor vævs struktur og funktion studeres. Dette niveau studeres af histologi og histokemi.

Organ niveau af organisation- Dette er niveauet af organer i flercellede organismer. Anatomi, fysiologi og embryologi studerer dette niveau.

Organisk organisationsniveau- dette er niveauet af encellede, koloniale og flercellede organismer. Specificiteten af ​​organismeniveauet er, at på dette niveau sker afkodningen og implementeringen af ​​genetisk information, dannelsen af ​​karakteristika, der er iboende hos individer af en given art. Dette niveau studeres af morfologi (anatomi og embryologi), fysiologi, genetik og palæontologi.

Befolknings-art niveau- dette er niveauet af aggregater af individer - befolkninger Og arter. Dette niveau studeres af systematik, taksonomi, økologi, biogeografi, befolkningsgenetik. På dette niveau er genetiske og økologiske træk ved befolkninger, elementære evolutionære faktorer og deres indvirkning på genpuljen (mikroevolution), problemet med artsbevarelse.

Økosystem niveau af organisation- dette er niveauet af mikroøkosystemer, mesoøkosystemer, makroøkosystemer. På dette niveau studeres typer af ernæring, typer af forhold mellem organismer og populationer i økosystemet, befolkningsstørrelse, befolkningsdynamik, befolkningstæthed, økosystemproduktivitet, succession. Dette niveau studerer økologi.

Også udmærket biosfærens organisationsniveau levende stof. Biosfæren er et gigantisk økosystem, der optager en del af Jordens geografiske hylster. Dette er et mega økosystem. I biosfæren er der en cirkulation af stoffer og kemiske elementer, samt omdannelse af solenergi.

2. Grundlæggende egenskaber ved levende stof

Metabolisme (metabolisme)

Metabolisme (metabolisme) er et sæt kemiske transformationer, der sker i levende systemer, som sikrer deres vitale aktivitet, vækst, reproduktion, udvikling, selvopretholdelse, konstant kontakt med miljøet og evnen til at tilpasse sig det og dets ændringer. Under den metaboliske proces nedbrydes og syntetiseres de molekyler, der udgør cellerne; dannelse, ødelæggelse og fornyelse af cellulære strukturer og intercellulært stof. Metabolisme er baseret på de indbyrdes forbundne processer assimilering (anabolisme) og dissimilering (katabolisme). Assimilation - synteseprocesser af komplekse molekyler fra simple med forbruget af energi lagret under dissimilering (såvel som akkumulering af energi under aflejring af syntetiserede stoffer). Dissimilation er processen med nedbrydning (anaerob eller aerob) af komplekse organiske forbindelser, som sker med frigivelse af energi, der er nødvendig for kroppens funktion. I modsætning til legemer af livløs natur er udveksling med miljøet for levende organismer en betingelse for deres eksistens. I dette tilfælde sker der selvfornyelse. Metaboliske processer, der forekommer inde i kroppen, kombineres til metaboliske kaskader og cyklusser ved kemiske reaktioner, der er strengt ordnet i tid og rum. Den koordinerede forekomst af et stort antal reaktioner i et lille volumen opnås gennem den ordnede fordeling af individuelle metaboliske enheder i cellen (princippet om kompartmentalisering). Metaboliske processer reguleres ved hjælp af biokatalysatorer - specielle enzymproteiner. Hvert enzym har substratspecificiteten til at katalysere omdannelsen af ​​kun ét substrat. Denne specificitet er baseret på en slags "genkendelse" af substratet af enzymet. Enzymatisk katalyse adskiller sig fra ikke-biologisk katalyse ved sin ekstremt høje effektivitet, som et resultat af hvilken hastigheden af ​​den tilsvarende reaktion stiger med 1010 - 1013 gange. Hvert enzymmolekyle er i stand til at udføre fra flere tusinde til flere millioner operationer i minuttet uden at blive ødelagt under deltagelse i reaktioner. En anden karakteristisk forskel mellem enzymer og ikke-biologiske katalysatorer er, at enzymer er i stand til at accelerere reaktioner under normale forhold (atmosfærisk tryk, kropstemperatur osv.). Alle levende organismer kan opdeles i to grupper - autotrofer og heterotrofer, der adskiller sig i energikilder og nødvendige stoffer til deres liv. Autotrofer er organismer, der syntetiserer organiske forbindelser fra uorganiske stoffer ved hjælp af energien fra sollys (fotosyntetiske stoffer - grønne planter, alger, nogle bakterier) eller energi opnået fra oxidation af et uorganisk substrat (kemosyntetiske stoffer - svovl, jernbakterier og nogle andre). Autotrofe organismer. er i stand til at syntetisere alle komponenter i cellen. Fotosyntetiske autotrofers rolle i naturen er afgørende - da de er den primære producent af organisk stof i biosfæren, sikrer de eksistensen af ​​alle andre organismer og forløbet af biogeokemiske kredsløb i stoffernes kredsløb på Jorden. Heterotrofer (alle dyr, svampe, de fleste bakterier, nogle ikke-klorofylplanter) er organismer, der for deres eksistens kræver færdiglavede organiske stoffer, som, når de leveres som føde, fungerer som både en energikilde og et nødvendigt "byggemateriale" . Et karakteristisk træk ved heterotrofer er tilstedeværelsen af ​​amfibolisme, dvs. processen med dannelse af små organiske molekyler (monomerer) dannet under fordøjelsen af ​​mad (processen med nedbrydning af komplekse substrater). Sådanne molekyler - monomerer - bruges til at samle deres egne komplekse organiske forbindelser.

Selvreproduktion (reproduktion)

Evnen til at reproducere (gengive sin egen art, selvreproduktion) er en af ​​de grundlæggende egenskaber ved levende organismer. Reproduktion er nødvendig for at sikre kontinuiteten i arternes eksistens, fordi Levetiden for en individuel organisme er begrænset. Reproduktion mere end kompenserer for tab forårsaget af individers naturlige død og opretholder således artens bevarelse over generationer af individer. I processen med evolution af levende organismer skete udviklingen af ​​metoder til reproduktion. Derfor finder vi i de talrige og forskelligartede arter af levende organismer, der eksisterer i øjeblikket, forskellige former for reproduktion. Mange arter af organismer kombinerer flere former for reproduktion. Det er nødvendigt at skelne mellem to grundlæggende forskellige former for reproduktion af organismer - aseksuel (den primære og mere ældgamle form for reproduktion) og seksuel. I processen med aseksuel reproduktion dannes et nyt individ fra en eller en gruppe af celler (i flercellede organismer) af den moderlige organisme. I alle former for aseksuel reproduktion har afkom en genotype (sæt af gener), der er identisk med moderens. Som følge heraf viser alle afkom fra en moderorganisme sig at være genetisk homogene, og datterindividerne har det samme sæt af karakteristika. Ved seksuel reproduktion udvikler et nyt individ sig fra en zygote, som er dannet ved sammensmeltning af to specialiserede kønsceller (befrugtningsprocessen) produceret af to forældreorganismer. Kernen i zygoten indeholder et hybridsæt af kromosomer, dannet som et resultat af at kombinere sæt af kromosomer af fusionerede kønsceller. I zygotens kerne skabes således en ny kombination af arvelige tilbøjeligheder (gener), introduceret ligeligt af begge forældre. Og datterorganismen, der udvikler sig fra zygoten, vil have en ny kombination af egenskaber. Med andre ord opstår der under seksuel reproduktion en kombineret form for arvelig variabilitet af organismer, som sikrer arternes tilpasning til skiftende miljøforhold og repræsenterer en væsentlig faktor i evolutionen. Dette er en væsentlig fordel ved seksuel reproduktion sammenlignet med aseksuel reproduktion. Levende organismers evne til at reproducere sig selv er baseret på nukleinsyrernes unikke egenskab til reproduktion og fænomenet matrixsyntese, som ligger til grund for dannelsen af ​​nukleinsyremolekyler og proteiner. Selvreproduktion på molekylært niveau bestemmer både implementeringen af ​​stofskiftet i celler og selvreproduktionen af ​​cellerne selv. Celledeling (celle-selv-reproduktion) ligger til grund for den individuelle udvikling af flercellede organismer og reproduktionen af ​​alle organismer. Reproduktion af organismer sikrer selvreproduktion af alle arter, der bor på Jorden, hvilket igen bestemmer eksistensen af ​​biogeocenoser og biosfæren.

Arvelighed og variabilitet

Arvelighed giver materiel kontinuitet (strømmen af ​​genetisk information) mellem generationer af organismer. Det er tæt forbundet med reproduktion på det molekylære, subcellulære og cellulære niveau. Genetisk information, der bestemmer mangfoldigheden af ​​arvelige træk, er krypteret i DNA's molekylære struktur (i RNA for nogle vira). Gener koder for information om strukturen af ​​syntetiserede proteiner, enzymatiske og strukturelle. Den genetiske kode er et system til at "registrere" information om sekvensen af ​​aminosyrer i syntetiserede proteiner ved hjælp af sekvensen af ​​nukleotider i DNA-molekylet. Sættet af alle gener i en organisme kaldes en genotype, og sættet af karakteristika kaldes en fænotype. Fænotypen afhænger både af genotypen og af interne og eksterne miljøfaktorer, der påvirker genaktiviteten og bestemmer regulære processer. Lagring og overførsel af arvelig information foregår i alle organismer ved hjælp af nukleinsyrer; den genetiske kode er den samme for alle levende væsener på Jorden, dvs. den er universel. Takket være arvelighed overføres egenskaber fra generation til generation, der sikrer organismers tilpasning til deres miljø. Hvis kun kontinuiteten af ​​eksisterende karakteristika og egenskaber blev manifesteret under reproduktionen af ​​organismer, ville eksistensen af ​​organismer på baggrund af skiftende miljøforhold være umulig, da en nødvendig betingelse for organismers liv er deres tilpasningsevne til deres betingelser. miljø. Der er variation i mangfoldigheden af ​​organismer, der tilhører samme art. Variabilitet kan forekomme i individuelle organismer under deres individuelle udvikling eller inden for en gruppe af organismer over en række generationer under reproduktion. Der er to hovedformer for variabilitet, der adskiller sig i mekanismerne for forekomst, arten af ​​ændringer i karakteristika og endelig deres betydning for eksistensen af ​​levende organismer - genotypisk (arvelig) og modifikation (ikke-arvelig). Genotypisk variabilitet er forbundet med en ændring i genotypen og fører til en ændring i fænotypen. Genotypisk variabilitet kan være baseret på mutationer (mutationsvariabilitet) eller nye kombinationer af gener, der opstår under befrugtningsprocessen under seksuel reproduktion. I mutationsformen er ændringer primært forbundet med fejl under replikationen af ​​nukleinsyrer. Der opstår således nye gener, der bærer ny genetisk information; nye skilte dukker op. Og hvis nyligt opståede karakterer er nyttige for organismen under specifikke forhold, så bliver de "samlet op" og "fikseret" af naturlig selektion. Således er organismers tilpasningsevne til miljøforhold, mangfoldigheden af ​​organismer baseret på arvelig (genotypisk) variabilitet, og forudsætningerne for positiv evolution skabes. Med ikke-arvelig (modificerende) variabilitet sker ændringer i fænotypen under påvirkning af miljøfaktorer og er ikke forbundet med ændringer i genotypen. Modifikationer (ændringer i karakteristika under modifikationsvariabilitet) forekommer inden for grænserne af reaktionsnormen, som er under genotypens kontrol. Ændringer videregives ikke til efterfølgende generationer. Betydningen af ​​modifikationsvariabilitet er, at den sikrer organismens tilpasningsevne til miljøfaktorer i løbet af dens levetid.

Individuel udvikling af organismer

Alle levende organismer er karakteriseret ved en proces med individuel udvikling - ontogenese. Traditionelt forstås ontogeni som processen med individuel udvikling af en flercellet organisme (dannet som et resultat af seksuel reproduktion) fra tidspunktet for dannelsen af ​​zygoten til individets naturlige død. På grund af opdelingen af ​​zygoten og efterfølgende generationer af celler dannes en flercellet organisme, der består af et stort antal forskellige typer celler, forskellige væv og organer. Udviklingen af ​​en organisme er baseret på et "genetisk program" (indlejret i generne fra zygotens kromosomer) og udføres under specifikke miljøforhold, som i væsentlig grad påvirker processen med implementering af genetisk information under den individuelle eksistens af en organisme. individuel. På de tidlige stadier af individuel udvikling sker der intensiv vækst (stigning i masse og størrelse), forårsaget af reproduktion af molekyler, celler og andre strukturer, og differentiering, dvs. fremkomsten af ​​forskelle i struktur og komplikation af funktioner. På alle stadier af ontogenesen har forskellige miljøfaktorer (temperatur, tyngdekraft, tryk, fødevaresammensætning med hensyn til indholdet af kemiske elementer og vitaminer, forskellige fysiske og kemiske midler) en betydelig regulatorisk indflydelse på kroppens udvikling. At studere disse faktorers rolle i processen med individuel udvikling af dyr og mennesker er af stor praktisk betydning, hvilket øges i takt med, at den menneskeskabte påvirkning af naturen intensiveres. Inden for forskellige områder inden for biologi, medicin, veterinærmedicin og andre videnskaber udføres forskning i vid udstrækning for at studere processerne for normal og patologisk udvikling af organismer og for at klarlægge mønstrene for ontogenese.

Irritabilitet

En integreret egenskab ved organismer og alle levende systemer er irritabilitet - evnen til at opfatte ydre eller indre stimuli (påvirkninger) og reagere tilstrækkeligt på dem. I organismer er irritabilitet ledsaget af et kompleks af ændringer, udtrykt i skift i metabolisme, elektrisk potentiale på cellemembraner, fysisk-kemiske parametre i cytoplasma af celler, i motoriske reaktioner, og højt organiserede dyr er karakteriseret ved ændringer i deres adfærd.

4. Molekylærbiologiens centrale dogme- en generaliserende regel for implementering af genetisk information observeret i naturen: information overføres fra nukleinsyrer Til egern, men ikke i den modsatte retning. Reglen blev formuleret Francis Crick V 1958 år og bragt i overensstemmelse med de data, der var akkumuleret på det tidspunkt 1970 år. Overførsel af genetisk information fra DNA Til RNA og fra RNA til egern er universel for alle cellulære organismer uden undtagelse; det ligger til grund for biosyntesen af ​​makromolekyler. Genomreplikation svarer til informationsovergangen DNA → DNA. I naturen er der også overgange RNA → RNA og RNA → DNA (for eksempel i nogle vira), samt ændringer konfirmation proteiner, der overføres fra molekyle til molekyle.

Universelle metoder til at overføre biologisk information

I levende organismer er der tre typer af heterogene, det vil sige bestående af forskellige polymermonomerer - DNA, RNA og protein. Information kan overføres mellem dem på 3 x 3 = 9 måder. Det centrale dogme opdeler disse 9 typer informationsoverførsel i tre grupper:

Generelt - findes i de fleste levende organismer;

Speciel - fundet som en undtagelse, i vira og kl mobile genomelementer eller under biologiske forhold eksperiment;

Ukendt - ikke fundet.

DNA-replikation (DNA → DNA)

DNA er den vigtigste måde at overføre information på mellem generationer af levende organismer, så nøjagtig duplikation (replikation) af DNA er meget vigtig. Replikation udføres af et kompleks af proteiner, der slapper af kromatin, derefter en dobbelt helix. Herefter bygger DNA-polymerase og dets associerede proteiner en identisk kopi på hver af de to kæder.

Transskription (DNA → RNA)

Transskription er en biologisk proces som et resultat af hvilken informationen indeholdt i en sektion af DNA kopieres til det syntetiserede molekyle messenger RNA. Transskription udføres transskriptionsfaktorer Og RNA polymerase. I eukaryot celle det primære transkript (præ-mRNA) redigeres ofte. Denne proces kaldes splejsning.

Oversættelse (RNA → protein)

Modent mRNA aflæses ribosomer under udsendelsesprocessen. I prokaryot I celler er processerne med transkription og translation ikke rumligt adskilt, og disse processer er koblet. I eukaryot cellested for transkription cellekerne adskilt fra udsendelsesstedet ( cytoplasma) nuklear membran, altså mRNA transporteres fra kernen ind i cytoplasmaet. mRNA aflæses af ribosomet i form af tre nukleotid"ord". Komplekser initieringsfaktorer Og forlængelsesfaktorer levere aminoacyleret overføre RNA'er til mRNA-ribosomkomplekset.

5. Omvendt transskription er processen med at danne en dobbeltstrenget DNA på en enkeltstrenget matrix RNA. Denne proces kaldes baglæns transkription, da overførslen af ​​genetisk information sker i den "omvendte" retning i forhold til transskription.

Ideen om omvendt transskription var meget upopulær i starten, fordi den modsiges molekylærbiologiens centrale dogme, hvilket antydede, at DNA transskriberet til RNA og videre udsende til proteiner. Fundet i retrovira, For eksempel, HIV og i tilfælde af retrotransposoner.

Transduktion(fra lat. transductio- bevægelse) - overførselsproces bakteriel DNA fra en celle til en anden bakteriofag. Generel transduktion bruges i bakteriel genetik til genom kortlægning og design stammer. Både tempererede fager og virulente er i stand til transduktion; sidstnævnte ødelægger dog bakteriepopulationen, så transduktion med deres hjælp er ikke af stor betydning hverken i naturen eller i forskningen.

Et vektor-DNA-molekyle er et DNA-molekyle, der fungerer som en bærer. Bærermolekylet skal have en række funktioner:

Evnen til autonomt at replikere i en værtscelle (normalt bakteriel eller gær)

Tilstedeværelse af en selektiv markør

Tilgængelighed af praktiske restriktionssteder

Bakterieplasmider fungerer oftest som vektorer.

Al levende natur er en samling af biologiske systemer med forskellige organisationsniveauer og forskellig underordning.
Organiseringsniveauet for levende stof forstås som den funktionelle plads, som en given biologisk struktur indtager i det generelle system for organisering af naturen.

Niveau for organisering af levende stof er et sæt kvantitative og kvalitative parametre for et bestemt biologisk system (celle, organisme, population osv.), som bestemmer betingelserne og grænserne for dets eksistens.

Der er flere niveauer af organisering af levende systemer, som afspejler underordningen og hierarkiet af livets strukturelle organisering.

• Molekylært (molekylærgenetisk) niveau repræsenteret af individuelle biopolymerer (DNA, RNA, proteiner, lipider, kulhydrater og andre forbindelser); På dette niveau af livet studeres fænomener relateret til ændringer (mutationer) og reproduktion af genetisk materiale og stofskifte. Det er, hvad videnskaben gør - molekylærbiologi.
• Cellulærniveau- det niveau, hvor liv eksisterer i form af en celle - den strukturelle og funktionelle enhed af livet, studeres af cytologi. På dette niveau studeres processer som metabolisme og energi, informationsudveksling, reproduktion, fotosyntese, nerveimpulstransmission og mange andre.

Cellen er den strukturelle enhed af alle levende ting.

• Vævsniveau studerer histologi.

Væv er en samling af intercellulært stof og celler, der ligner hinanden i struktur, oprindelse og funktioner.

• Organniveau. Organet omfatter flere væv.
• Organiskniveau- et individs uafhængige eksistens - en encellet eller flercellet organisme studeres, for eksempel fysiologi og autekologi (individers økologi). Et individ som en integreret organisme repræsenterer en elementær livsenhed. Livet i naturen eksisterer ikke i nogen anden form.

En organisme er en ægte bærer af liv, karakteriseret ved alle dens egenskaber.

• Befolknings-arterniveau- niveau, som er repræsenteret af en gruppe individer af samme art - en population; Det er i befolkningen, at elementære evolutionære processer opstår (akkumulering, manifestation og udvælgelse af mutationer). Dette organisationsniveau studeres af sådanne videnskaber som deøkologi (eller befolkningsøkologi) og evolutionær videnskab.

En population er en samling af individer af samme art, som eksisterer i lang tid i et bestemt territorium, krydser sig frit og er relativt isolerede fra andre individer af samme art.

• Biogeocenotiskniveau- repræsenteret af samfund (økosystemer) bestående af forskellige populationer og deres levesteder. Dette organisationsniveau studeres af biocenologi eller synekologi (samfunds økologi).

Biogeocenosis er en samling af alle arter med varierende kompleksitet i organisationen og alle faktorer i deres habitat.

• Biosfæreniveau- et niveau, der repræsenterer helheden af ​​alle biogeocenoser. I biosfæren er der en cirkulation af stoffer og omdannelse af energi med deltagelse af organismer.

Definition af biologi som en videnskab. Forbindelse af biologi med andre videnskaber. Biologiens betydning for medicin. Definition af begrebet "liv" på det nuværende videnskabsstadium. Grundlæggende egenskaber ved levende ting.

Biologi(græsk bios - "liv"; logos - undervisning) - videnskaben om livet (vildt), en af ​​naturvidenskaberne, hvis emne er levende væsener og deres interaktion med miljøet. Biologi er studiet af alle aspekter af livet, især struktur, funktion, vækst, oprindelse, udvikling og fordeling af levende organismer på Jorden. Klassificerer og beskriver levende væsener, deres arters oprindelse og deres interaktioner med hinanden og med miljøet.

Forholdet mellem biologi og andre videnskaber: Biologi er tæt knyttet til andre videnskaber, og nogle gange er det meget svært at trække grænsen mellem dem. Studiet af celleaktivitet omfatter studiet af molekylære processer, der forekommer inde i cellen; dette afsnit kaldes molekylærbiologi og refererer nogle gange til kemi og ikke biologi. Kemiske reaktioner, der forekommer i kroppen, studeres af biokemi, en videnskab, der er væsentligt tættere på kemi end på biologi. Mange aspekter af levende organismers fysiske funktion studeres af biofysik, som er meget tæt forbundet med fysik. Studiet af et stort antal biologiske objekter er uløseligt forbundet med sådanne videnskaber som matematisk statistik. Nogle gange skelnes økologi som en uafhængig videnskab - videnskaben om samspillet mellem levende organismer og miljøet (levende og livløs natur). Videnskaben, der studerer levende organismers sundhed, er længe dukket op som et separat vidensområde. Dette område omfatter veterinærmedicin og en meget vigtig anvendt videnskab - medicin, som er ansvarlig for menneskers sundhed.

Biologiens betydning for medicin:

Genetisk forskning har gjort det muligt at udvikle metoder til tidlig diagnosticering, behandling og forebyggelse af arvelige menneskelige sygdomme;

Udvælgelse af mikroorganismer gør det muligt at opnå enzymer, vitaminer, hormoner, der er nødvendige til behandling af en række sygdomme;

Genteknologi tillader produktion af biologisk aktive forbindelser og lægemidler;

Definition af begrebet "liv" på det nuværende videnskabsstadium. Grundlæggende egenskaber ved levende ting: Det er ret vanskeligt at give en fuldstændig og utvetydig definition af begrebet liv i betragtning af det store udvalg af dets manifestationer. De fleste definitioner af begrebet liv, som blev givet af mange videnskabsmænd og tænkere gennem århundreder, tog højde for de førende kvaliteter, der adskiller levende fra ikke-levende. For eksempel sagde Aristoteles, at livet er kroppens "næring, vækst og forfald"; A. L. Lavoisier definerede liv som en "kemisk funktion"; G. R. Treviranus mente, at livet er "en stabil ensartethed af processer med forskelle i ydre påvirkninger." Det er klart, at sådanne definitioner ikke kunne tilfredsstille videnskabsmænd, da de ikke afspejlede (og ikke kunne afspejle) alle egenskaberne ved levende stof. Derudover indikerer observationer, at de levendes egenskaber ikke er usædvanlige og unikke, som det så ud til før; de findes separat blandt livløse genstande. A.I. Oparin definerede livet som "en speciel, meget kompleks form for bevægelse af stof." Denne definition afspejler livets kvalitative unikke karakter, som ikke kan reduceres til simple kemiske eller fysiske love. Men selv i dette tilfælde er definitionen af ​​generel karakter og afslører ikke denne bevægelses specifikke unikke karakter.

F. Engels skrev i "Dialectics of Nature": "Livet er en måde at eksistere på for proteinlegemer, hvis væsentlige punkt er udvekslingen af ​​stof og energi med miljøet."

Til praktisk anvendelse er de definitioner, der indeholder de grundlæggende egenskaber, der nødvendigvis er iboende i alle levende former, nyttige. Her er en af ​​dem: Livet er et makromolekylært åbent system, som er karakteriseret ved en hierarkisk organisation, evnen til at reproducere sig selv, selvopretholdelse og selvregulering, stofskifte og et fint reguleret energiflow. Efter denne definition er livet en kerne af orden, der spredes gennem et mindre ordnet univers.

Livet eksisterer i form af åbne systemer. Det betyder, at enhver levende form ikke kun er lukket for sig selv, men konstant udveksler stof, energi og information med omgivelserne.

2. Evolutionært bestemte niveauer af livsorganisation: Der er sådanne niveauer af organisering af levende stof - niveauer af biologisk organisering: molekylær, cellulær, væv, organ, organisme, population-arter og økosystem.

Molekylært organisationsniveau- dette er funktionsniveauet for biologiske makromolekyler - biopolymerer: nukleinsyrer, proteiner, polysaccharider, lipider, steroider. De vigtigste livsprocesser begynder fra dette niveau: metabolisme, energiomdannelse, overførsel af arvelig information. Dette niveau studeres: biokemi, molekylær genetik, molekylærbiologi, genetik, biofysik.

Cellulært niveau- dette er niveauet af celler (celler af bakterier, cyanobakterier, encellede dyr og alger, encellede svampe, celler af flercellede organismer). En celle er en strukturel enhed af levende ting, en funktionel enhed, en udviklingsenhed. Dette niveau studeres af cytologi, cytokemi, cytogenetik og mikrobiologi.

Organiseringens vævsniveau- dette er det niveau, hvor vævs struktur og funktion studeres. Dette niveau studeres af histologi og histokemi.

Organ niveau af organisation- Dette er niveauet af organer i flercellede organismer. Anatomi, fysiologi og embryologi studerer dette niveau.

Organisk organisationsniveau- dette er niveauet af encellede, koloniale og flercellede organismer. Specificiteten af ​​organismeniveauet er, at på dette niveau sker afkodningen og implementeringen af ​​genetisk information, dannelsen af ​​karakteristika, der er iboende hos individer af en given art. Dette niveau studeres af morfologi (anatomi og embryologi), fysiologi, genetik og palæontologi.

Befolknings-art niveau- dette er niveauet af aggregater af individer - populationer og arter. Dette niveau studeres af systematik, taksonomi, økologi, biogeografi og populationsgenetik. På dette niveau studeres de genetiske og økologiske karakteristika for populationer, elementære evolutionære faktorer og deres indflydelse på genpuljen (mikroevolution) og problemet med artsbevarelse.

Biogeocenotisk niveau af livsorganisation - repræsenteret af en række naturlige og kulturelle biogeocenoser i alle levende miljøer . Komponenter- Populationer af forskellige arter; Miljømæssige faktorer ; Fødevæv, strømme af stof og energi ; Grundlæggende processer; Biokemisk kredsløb af stoffer og energiflow, der understøtter livet ; Væskebalance mellem levende organismer og det abiotiske miljø (homeostase) ; Forsyne levende organismer med levevilkår og ressourcer (mad og husly) Videnskaber, der udfører forskning på dette niveau: Biogeografi, Biogeocenologi Økologi

Biosfærens niveau af livsorganisation

Det er repræsenteret af den højeste, globale form for organisering af biosystemer - biosfæren. Komponenter - Biogeocenoser; Antropogen påvirkning; Grundlæggende processer; Aktiv vekselvirkning mellem levende og ikke-levende stof på planeten; Biologisk global cirkulation af stof og energi;

Aktiv biogeokemisk deltagelse af mennesket i alle processer i biosfæren, dets økonomiske og etnokulturelle aktiviteter

Videnskaber, der udfører forskning på dette niveau: Økologi; Global økologi; Rumøkologi; Social økologi.

NIVEAUER AF LEVENDE ORGANISATION

Der er molekylære, cellulære, vævs-, organ-, organisme-, populations-, arter, biokenotiske og globale (biosfære) niveauer for organisering af levende ting. På alle disse niveauer manifesteres alle de egenskaber, der er karakteristiske for levende ting. Hvert af disse niveauer er karakteriseret ved funktioner, der er iboende i andre niveauer, men hvert niveau har sine egne specifikke funktioner.

Molekylært niveau. Dette niveau er dybt i organiseringen af ​​levende ting og er repræsenteret af molekyler af nukleinsyrer, proteiner, kulhydrater, lipider og steroider, der findes i celler og kaldes biologiske molekyler. På dette niveau begynder og udføres de vigtigste livsprocesser (kodning og transmission af arvelig information, respiration, metabolisme og energi, variabilitet osv.). Den fysiske og kemiske specificitet af dette niveau er, at sammensætningen af ​​levende ting omfatter et stort antal kemiske elementer, men hovedparten af ​​levende ting er repræsenteret af kulstof, ilt, brint og nitrogen. Molekyler dannes ud fra en gruppe atomer, og af sidstnævnte dannes komplekse kemiske forbindelser, der adskiller sig i struktur og funktion. De fleste af disse forbindelser i celler er repræsenteret af nukleinsyrer og proteiner, hvis makromolekyler er polymerer syntetiseret som et resultat af dannelsen af ​​monomerer og kombinationen af ​​sidstnævnte i en bestemt rækkefølge. Derudover har monomerer af makromolekyler i den samme forbindelse de samme kemiske grupper og er forbundet ved hjælp af kemiske bindinger mellem atomer, deres uspecifikke

iske dele (områder). Alle makromolekyler er universelle, da de er bygget efter samme plan, uanset deres art. Da de er universelle, er de samtidig unikke, fordi deres struktur er uforlignelig. For eksempel indeholder DNA-nukleotider én nitrogenholdig base ud af fire kendte (adenin, guanin, cytosin eller thymin), som et resultat af hvilket ethvert nukleotid er unikt i sin sammensætning. Den sekundære struktur af DNA-molekyler er også unik.

Den biologiske specificitet af det molekylære niveau er bestemt af den funktionelle specificitet af biologiske molekyler. For eksempel ligger nukleinsyrernes specificitet i, at de koder for genetisk information om proteinsyntese. Desuden udføres disse processer som et resultat af de samme metaboliske trin. For eksempel forløber biosyntesen af ​​nukleinsyrer, aminosyrer og proteiner efter et lignende mønster i alle organismer. Fedtsyreoxidation, glykolyse og andre reaktioner er også universelle.

Proteiners specificitet bestemmes af den specifikke sekvens af aminosyrer i deres molekyler. Denne sekvens bestemmer yderligere de specifikke biologiske egenskaber af proteiner, da de er de vigtigste strukturelle elementer i celler, katalysatorer og regulatorer af reaktioner i celler. Kulhydrater og lipider tjener som de vigtigste energikilder, mens steroider er vigtige for reguleringen af ​​en række metaboliske processer.

På molekylært niveau omdannes energi - strålingsenergi til kemisk energi, lagret i kulhydrater og andre kemiske forbindelser, og den kemiske energi af kulhydrater og andre molekyler - til biologisk tilgængelig energi, lagret i form af makroerge bindinger af ATP. Endelig her omdannes energien fra højenergifosfatbindinger til arbejde - mekanisk, elektrisk, kemisk, osmotisk. Mekanismerne for alle metaboliske processer og energiprocesser er universelle.

Biologiske molekyler sikrer også kontinuitet mellem molekyler og det næste niveau (cellulært), da de er det materiale, hvorfra supramolekylære strukturer dannes. Det molekylære niveau er "arenaen" af kemiske reaktioner, der giver energi til celleniveauet.

Cellulært niveau. Dette niveau af organisering af levende ting er repræsenteret af celler, der fungerer som uafhængige organisationer.

mov (bakterier, protozoer osv.), samt celler fra flercellede organismer. Det vigtigste specifikke træk ved dette niveau er, at livet begynder med det. Da celler er i stand til liv, vækst og reproduktion, er de hovedformen for organisering af levende stof, de elementære enheder, hvorfra alle levende væsener (prokaryoter og eukaryoter) er bygget. Der er ingen grundlæggende forskelle i struktur og funktion mellem plante- og dyreceller. Nogle forskelle vedrører kun strukturen af ​​deres membraner og individuelle organeller. Der er mærkbare forskelle i struktur mellem prokaryote celler og eukaryote celler, men funktionelt udjævnes disse forskelle, fordi reglen om "celle fra celle" gælder overalt.

Specificiteten af ​​det cellulære niveau bestemmes af specialiseringen af ​​celler, eksistensen af ​​celler som specialiserede enheder af en flercellet organisme. På cellulært niveau sker der en differentiering og rækkefølge af vitale processer i rum og tid, som er forbundet med tildelingen af ​​funktioner til forskellige subcellulære strukturer. For eksempel har eukaryote celler signifikant udviklet membransystemer (plasmamembran, cytoplasmatisk retikulum, lamellært kompleks) og cellulære organeller (kerne, kromosomer, centrioler, mitokondrier, plastider, lysosomer, ribosomer). Membranstrukturer er "arenaen" for de vigtigste livsprocesser, og membransystemets tolagsstruktur øger arealet af "arenaen" markant. Derudover giver membranstrukturer rumlig adskillelse af mange biologiske molekyler i celler, og deres fysiske tilstand giver mulighed for konstant diffus bevægelse af nogle af de protein- og fosfolipidmolekyler, de indeholder. Membraner er således et system, hvis komponenter er i bevægelse. De er karakteriseret ved forskellige omarrangementer, som bestemmer cellernes irritabilitet - den vigtigste egenskab ved levende ting.

Vævsniveau. Dette niveau er repræsenteret af væv, der forener celler med en bestemt struktur, størrelse, placering og lignende funktioner. Væv opstod under historisk udvikling sammen med multicellularitet. I flercellede organismer dannes de under ontogenese som en konsekvens af celledifferentiering. Hos dyr er der flere typer væv (epitel-, binde-, muskel-, blod-, nerve- og reproduktive væv). Løbene

I skyggerne skelnes meristematiske, beskyttende, grundlæggende og ledende væv. På dette niveau opstår cellespecialisering.

Organ niveau. Repræsenteret af organer af organismer. Hos planter og dyr dannes organer af forskellige mængder væv. I protozoer udføres fordøjelse, respiration, cirkulation af stoffer, udskillelse, bevægelse og reproduktion af forskellige organeller. Mere avancerede organismer har organsystemer. Hvirveldyr er karakteriseret ved cephalization, som består i at koncentrere de vigtigste nervecentre og sanseorganer i hovedet.

Organisk niveau. Dette niveau er repræsenteret af organismerne selv - encellede og flercellede organismer af plante- og dyrenatur. Et specifikt træk ved organismeniveauet er, at på dette niveau sker afkodningen og implementeringen af ​​genetisk information, skabelsen af ​​strukturelle og funktionelle egenskaber, der er iboende i organismer af en given art.

Artsniveau. Dette niveau bestemmes af arten af ​​planter og dyr. I øjeblikket er der omkring 500 tusinde arter af planter og omkring 1,5 millioner arter af dyr, hvis repræsentanter er kendetegnet ved en bred vifte af levesteder og besætter forskellige økologiske nicher. Arter er også en enhed for klassificering af levende ting.

Befolkningsniveau. Planter og dyr eksisterer ikke isoleret; de er forenet i populationer, der er karakteriseret ved en specifik genpulje. Inden for samme art kan der være fra én til mange tusinde bestande. Elementære evolutionære transformationer udføres i populationer, og en ny adaptiv form udvikles.

Biokenotisk niveau. Det er repræsenteret af biocenoser - samfund af organismer af forskellige arter. I sådanne samfund er organismer af forskellige arter afhængige af hinanden i en eller anden grad. I løbet af den historiske udvikling er der opstået biogeocenoser (økosystemer), som er systemer bestående af indbyrdes afhængige samfund af organismer og abiotiske miljøfaktorer. Økosystemer er karakteriseret ved en væskebalance mellem organismer og abiotiske faktorer. På det niveau finder materiale- og energicyklusser, der er forbundet med organismers livsaktivitet, sted.

Globalt (biosfære) niveau. Dette niveau er den højeste form for organisering af levende ting (levende systemer). Det er repræsenteret af biosfæren. På dette niveau er alle materiale- og energikredsløb forenet i en enkelt gigantisk biosfærecirkulation af stoffer og energi.

Der er en dialektisk enhed mellem forskellige niveauer af organisering af levende ting. Levende ting er organiseret efter typen af ​​systemorganisation, hvis grundlag er systemhierarkiet. Overgangen fra et niveau til et andet er forbundet med bevarelsen af ​​funktionelle mekanismer, der fungerer på tidligere niveauer, og er ledsaget af fremkomsten af ​​struktur og funktioner af nye typer, såvel som interaktion præget af nye funktioner, dvs. en ny kvalitet vises.