Gyvosios materijos organizavimo hierarchiškumas leidžia sąlygiškai suskirstyti ją į keletą lygių. Gyvosios medžiagos organizavimo lygis- tai tam tikro sudėtingumo biologinės struktūros funkcinė vieta bendroje gyvų būtybių hierarchijoje.

Išskiriami šie gyvosios medžiagos organizavimo lygiai.

• Molekulinis (molekulinis genetinis) lygis. Šiame lygyje gyvoji medžiaga yra suskirstyta į sudėtingas didelės molekulines dalis organiniai junginiai , pavyzdžiui, baltymai, nukleino rūgštys ir kt.
• Subląstelinis (supramolekulinis) lygis. Šiame lygmenyje gyvoji medžiaga yra suskirstyta į organoidai: chromosomos, ląstelės membrana, endoplazminis tinklas, mitochondrijos, Golgi aparatas, lizosomos, ribosomos ir kitos tarpląstelinės struktūros.
• Ląstelių lygis. Šiame lygyje gyvąją medžiagą atstovauja ląstelės. Ląstelė- elementarus struktūrinis ir funkcinis gyvų daiktų vienetas.
• Organų-audinių lygis. Šiame lygyje gyvoji medžiaga yra suskirstyta į audinius ir organus. Tekstilė– panašios struktūros ir funkcijos ląstelių, taip pat su jomis susijusių tarpląstelinių medžiagų rinkinys. Vargonai- daugialąsčio organizmo dalis, atliekanti tam tikrą funkciją ar funkcijas.
• Organinis (ontogenetinis) lygis. Šiame lygmenyje gyvąją medžiagą atstovauja organizmai. Organizmas(individas, individas) – nedalomas gyvybės vienetas, tikrasis jo nešėjas, pasižymintis visomis jo savybėmis.
• Populiacijos-rūšies lygis. Šiame lygmenyje gyvoji medžiaga yra suskirstyta į populiaciją. Gyventojų skaičius- tos pačios rūšies individų rinkinys, sudarantis atskirą genetinę sistemą, kuri ilgą laiką egzistuoja tam tikroje arealo dalyje, santykinai atskirai nuo kitų tos pačios rūšies populiacijų. Žiūrėti- individų (individų populiacijų) visuma, galinti susikryžminti ir suformuoti vaisingus palikuonis ir gamtoje užimanti tam tikrą plotą (plotą).
• Biocenotinis lygis. Šiame lygyje gyvoji medžiaga sudaro biocenozes. Biocenozė- populiacijų rinkinys skirtingi tipai gyvenantis tam tikroje teritorijoje.
• Biogeocenozinis lygis. Šiame lygyje gyvoji medžiaga sudaro biogeocenozes. Biogeocenozė- biocenozės ir buveinės abiotinių veiksnių (klimato, dirvožemio) visuma.
• Biosferos lygis. Šiame lygyje gyvoji medžiaga sudaro biosferą. Biosfera – Žemės apvalkalas, transformuotas gyvų organizmų veiklos.

Pažymėtina, kad biogeocenotinis ir biosferinis gyvosios medžiagos organizavimo lygiai ne visada išskiriami, nes juos reprezentuoja bioinertinės sistemos, apimančios ne tik gyvąją, bet ir negyvąją medžiagą. Be to, tarpląstelinis ir organų audinių lygiai dažnai nėra išskiriami, įskaitant juos atitinkamai ląstelių ir organizmo lygiuose.

Yra tokie gyvosios medžiagos organizavimo lygiai – biologinės organizacijos lygiai: molekulinė, ląstelinė, audinių, organų, organizmo, populiacijų-rūšių ir ekosistemų.

Molekulinis organizacijos lygis– tai biologinių makromolekulių – biopolimerų – funkcionavimo lygis: nukleino rūgštys, baltymai, polisacharidai, lipidai, steroidai. Nuo šio lygio prasideda svarbiausi gyvybės procesai: medžiagų apykaita, energijos konversija, perdavimas paveldima informacija. Šis lygis yra studijuojamas: biochemija, molekulinė genetika, molekulinė biologija, genetika, biofizika.

Ląstelių lygis- tai ląstelių lygis (bakterijų, melsvadumblių, vienaląsčių gyvūnų ir dumblių, vienaląsčių grybų, daugialąsčių organizmų ląstelių). Ląstelė yra gyvų būtybių struktūrinis vienetas, funkcinis vienetas, vystymosi vienetas. Šį lygį tiria citologija, citochemija, citogenetika ir mikrobiologija.

Audinių organizavimo lygis- tai yra lygis, kuriuo tiriama audinių struktūra ir funkcionavimas. Šį lygį tiria histologija ir histochemija.

Organų organizavimo lygis– Tai daugialąsčių organizmų organų lygis. Anatomija, fiziologija ir embriologija tiria šį lygį.

Organinis organizacijos lygis– tai vienaląsčių, kolonijinių ir daugialąsčių organizmų lygis. Organizmo lygio specifika yra ta, kad šiame lygyje vyksta genetinės informacijos dekodavimas ir įgyvendinimas, tam tikros rūšies individams būdingų savybių formavimas. Šį lygį tiria morfologija (anatomija ir embriologija), fiziologija, genetika ir paleontologija.

Populiacijos-rūšies lygis- tai yra asmenų visumų lygis - gyventojų Ir rūšių. Šį lygį studijuoja sistematika, taksonomija, ekologija, biogeografija, populiacijos genetika. Šiame lygyje genetinės ir ekologinės populiacijų savybės, elementarus evoliuciniai veiksniai ir jų įtaka genofondui (mikroevoliucija), rūšių išsaugojimo problema.

Ekosistemos organizavimo lygis– tai mikroekosistemų, mezoekosistemų, makroekosistemų lygis. Šiame lygmenyje tiriami mitybos tipai, organizmų ir populiacijų santykių tipai ekosistemoje, populiacijos dydis, populiacijos dinamika, gyventojų tankis, ekosistemos produktyvumas, sukcesija. Šiame lygyje studijuojama ekologija.

Taip pat išsiskiria biosferos organizavimo lygis gyva materija. Biosfera yra milžiniška ekosistema, užimanti dalį geografinio Žemės apvalkalo. Tai mega ekosistema. Biosferoje vyksta medžiagų ciklas ir cheminiai elementai, taip pat saulės energijos konversija.

2. Pagrindinės gyvosios medžiagos savybės

Metabolizmas (metabolizmas)

Metabolizmas (metabolizmas) – tai gyvose sistemose vykstančių cheminių virsmų visuma, užtikrinanti jų gyvybinę veiklą, augimą, dauginimąsi, vystymąsi, savisaugą, nuolatinį kontaktą su aplinką, gebėjimas prisitaikyti prie jos ir jos pokyčių. Medžiagų apykaitos proceso metu ląsteles sudarančios molekulės suskaidomos ir sintezuojamos; ląstelių struktūrų ir tarpląstelinės medžiagos formavimas, sunaikinimas ir atnaujinimas. Metabolizmas grindžiamas tarpusavyje susijusiais asimiliacijos (anabolizmo) ir disimiliacijos (katabolizmo) procesais. Asimiliacija - sudėtingų molekulių sintezės iš paprastų molekulių procesai, naudojant energiją, sukauptą disimiliacijos metu (taip pat energijos kaupimąsi sintetinių medžiagų nusodinimo metu). Disimiliacija yra sudėtingų organinių junginių skilimo (anaerobinio arba aerobinio) procesas, vykstantis išskiriant energiją, reikalingą organizmo funkcionavimui. Skirtingai nuo negyvosios gamtos kūnų, gyvų organizmų mainai su aplinka yra jų egzistavimo sąlyga. Tokiu atveju vyksta savęs atsinaujinimas. Metaboliniai procesai, vykstantys organizmo viduje, yra sujungti į medžiagų apykaitos kaskadas ir ciklus cheminėmis reakcijomis, kurios yra griežtai sutvarkytos laike ir erdvėje. Koordinuotas daugybės reakcijų mažame tūryje pasiekiamas tvarkingai paskirstant atskirus metabolinius vienetus ląstelėje (skyrybos principas). Medžiagų apykaitos procesai reguliuojami biokatalizatorių – specialių fermentinių baltymų – pagalba. Kiekvienas fermentas turi substrato specifiškumą, kad katalizuoja tik vieno substrato konversiją. Šis specifiškumas pagrįstas tam tikru substrato „atpažinimu“ fermento. Fermentinė katalizė labai skiriasi nuo nebiologinės didelis efektyvumas, dėl to atitinkamos reakcijos greitis padidėja 1010 - 1013 kartų. Kiekviena fermento molekulė gali atlikti nuo kelių tūkstančių iki kelių milijonų operacijų per minutę, nesunaikindama dalyvaujant reakcijose. Kitas būdingas skirtumas tarp fermentų ir nebiologinių katalizatorių yra tas, kad fermentai normaliomis sąlygomis (atmosferos slėgis, kūno temperatūra ir kt.) sugeba pagreitinti reakcijas. Visus gyvus organizmus galima suskirstyti į dvi grupes – autotrofus ir heterotrofus, kurie skiriasi energijos šaltiniais ir reikalingų medžiagų už tavo gyvybę. Autotrofai – tai organizmai, kurie sintetina organinius junginius iš neorganinių medžiagų, naudodamiesi saulės šviesos energija (fotosintezės – žalieji augalai, dumbliai, kai kurios bakterijos) arba energiją, gaunamą oksiduojant neorganiniam substratui (chemosintetikai – sieros, geležies bakterijos ir kai kurie kiti Autotrofiniai organizmai). geba sintetinti visus ląstelės komponentus. Fotosintetinių autotrofų vaidmuo gamtoje yra lemiamas – būdami pirminiai organinių medžiagų gamintojai biosferoje, jie užtikrina visų kitų organizmų egzistavimą ir biogeocheminių ciklų eigą medžiagų cikle Žemėje. Heterotrofai (visi gyvūnai, grybai, dauguma bakterijų, kai kurie nechlorofiliniai augalai) – tai organizmai, kurių egzistavimui reikalingos paruoštos organinės medžiagos, kurios, tiekiamos kaip maistas, yra ir energijos šaltinis, ir būtina „statybinė medžiaga“. . Būdingas heterotrofų požymis yra amfibolizmo buvimas, t.y. mažų organinių molekulių (monomerų), susidarančių virškinant maistą, susidarymo procesas (sudėtingų substratų irimo procesas). Tokios molekulės – monomerai – naudojamos savo sudėtingiems organiniams junginiams surinkti.

Savęs atgaminimas (atgaminimas)

Gebėjimas daugintis (atgaminti savo rūšį, daugintis savarankiškai) yra viena iš pagrindinių gyvų organizmų savybių. Dauginimasis būtinas siekiant užtikrinti rūšių egzistavimo tęstinumą, nes Individualaus organizmo gyvenimo trukmė yra ribota. Dauginimasis daugiau nei kompensuoja nuostolius, atsiradusius dėl natūralios individų mirties, ir taip išlaiko rūšies išsaugojimą per individų kartas. Gyvų organizmų evoliucijos procese įvyko dauginimosi būdų raida. Todėl šiuo metu egzistuoja daugybė ir įvairių rūšių gyvų organizmų skirtingos formos dauginimasis. Daugelis organizmų rūšių derina kelis reprodukcijos būdus. Būtina skirti du iš esmės skirtingus organizmų dauginimosi tipus – nelytinį (pirminis ir senesnis dauginimosi tipas) ir lytinį. Nelytinio dauginimosi procese naujas individas susiformuoja iš vienos ar grupės motininio organizmo ląstelių (daugialąsčiuose organizmuose). Visų nelytinio dauginimosi formų atveju palikuonys turi genotipą (genų rinkinį), identišką motininiam. Vadinasi, visi vieno motininio organizmo palikuonys yra genetiškai homogeniški, o dukteriniai individai turi tas pačias savybes. Lytinio dauginimosi metu naujas individas išsivysto iš zigotos, kuri susidaro susiliejus dviem specializuotoms lytinėms ląstelėms (apvaisinimo procesas), kurias gamina du pirminiai organizmai. Zigotos branduolyje yra hibridinis chromosomų rinkinys, susidaręs sujungus susiliejusių gametų branduolių chromosomų rinkinius. Taip zigotos branduolyje sukuriamas naujas paveldimų polinkių (genų) derinys, vienodai įvestas abiejų tėvų. O dukterinis organizmas, besivystantis iš zigotos, turės naują savybių derinį. Kitaip tariant, lytinio dauginimosi metu pasireiškia kombinuota paveldimo organizmų kintamumo forma, kuri užtikrina rūšių prisitaikymą prie kintančių aplinkos sąlygų ir yra esminis evoliucijos veiksnys. Tai yra reikšmingas lytinio dauginimosi pranašumas, palyginti su nelytiniu dauginimu. Gyvų organizmų gebėjimas daugintis grindžiamas unikalia nukleorūgščių savybe reprodukcijai ir matricos sintezės reiškiniu, kuris yra nukleorūgščių molekulių ir baltymų susidarymo pagrindas. Savęs dauginimasis molekuliniame lygmenyje lemia tiek medžiagų apykaitos įgyvendinimą ląstelėse, tiek pačių ląstelių savidauginimąsi. Ląstelių dalijimasis (ląstelių savaiminis dauginimasis) yra daugialąsčių organizmų individualaus vystymosi ir visų organizmų dauginimosi pagrindas. Organizmų dauginimasis užtikrina visų Žemėje gyvenančių rūšių savaiminį dauginimąsi, o tai savo ruožtu lemia biogeocenozių ir biosferos egzistavimą.

Paveldimumas ir kintamumas

Paveldimumas užtikrina materialų tęstinumą (genetinės informacijos srautą) tarp organizmų kartų. Jis yra glaudžiai susijęs su dauginimu molekuliniu, tarpląsteliniu ir ląstelių lygiu. Genetinė informacija, lemianti paveldimų požymių įvairovę, yra užšifruota DNR molekulinėje struktūroje (kai kurių virusų RNR). Genai koduoja informaciją apie susintetintų baltymų struktūrą, fermentinę ir struktūrinę. Genetinis kodas yra informacijos apie aminorūgščių seką sintetintuose baltymuose „įrašymo“ sistema, naudojant nukleotidų seką DNR molekulėje. Visų organizmo genų rinkinys vadinamas genotipu, o savybių rinkinys – fenotipu. Fenotipas priklauso tiek nuo genotipo, tiek nuo vidinio ir išorinė aplinka , kurios įtakoja genų veiklą ir lemia reguliarius procesus. Paveldimos informacijos saugojimas ir perdavimas vyksta visuose organizmuose nukleino rūgščių pagalba genetinis kodas yra vienodas visoms gyvoms būtybėms Žemėje, t.y. tai universalu. Paveldimumo dėka iš kartos į kartą perduodamos savybės, užtikrinančios organizmų prisitaikymą prie aplinkos. Jei organizmų dauginimosi metu pasireikštų tik esamų savybių ir savybių tęstinumas, tai kintančių aplinkos sąlygų fone organizmų egzistavimas būtų neįmanomas, nes būtina organizmų gyvenimo sąlyga yra jų prisitaikymas prie savo gyvenimo sąlygų. aplinką. Tai pačiai rūšiai priklausančių organizmų įvairovė skiriasi. Kintamumas gali pasireikšti atskiruose organizmuose jų individualaus vystymosi metu arba organizmų grupėje per kelias kartas dauginimosi metu. Yra dvi pagrindinės kintamumo formos, kurios skiriasi atsiradimo mechanizmais, savybių pokyčių pobūdžiu ir galiausiai jų reikšme gyvų organizmų egzistavimui – genotipinė (paveldima) ir modifikacija (nepaveldima). Genotipinis kintamumas yra susijęs su genotipo pasikeitimu ir lemia fenotipo pasikeitimą. Genotipinis kintamumas gali būti pagrįstas mutacijomis (mutaciniu kintamumu) arba naujais genų deriniais, atsirandančiais apvaisinimo proceso metu lytinio dauginimosi metu. Mutacinėje formoje pokyčiai pirmiausia yra susiję su klaidomis nukleorūgščių replikacijos metu. Taigi atsiranda naujų genų, kurie neša naują genetinę informaciją; atsiranda naujų ženklų. Ir jei naujai atsirandantys personažai yra naudingi organizmui konkrečiomis sąlygomis, tai juos „paima“ ir „fiksuoja“ natūrali atranka. Taigi paveldimu (genotipiniu) kintamumu grindžiamas organizmų prisitaikymas prie aplinkos sąlygų, organizmų įvairovė, sukuriamos prielaidos teigiamai evoliucijai. Esant nepaveldimam (modifikuojančiam) kintamumui, fenotipo pokyčiai vyksta veikiant aplinkos veiksniams ir nėra susiję su genotipo pokyčiais. Modifikacijos (charakteristikos pokyčiai modifikacijos kintamumo metu) vyksta reakcijos normos ribose, kurią kontroliuoja genotipas. Modifikacijos neperduodamos kitoms kartoms. Modifikacijos kintamumo reikšmė yra ta, kad jis užtikrina organizmo prisitaikymą prie aplinkos veiksnių per savo gyvenimą.

Individualus organizmų vystymasis

Visiems gyviems organizmams būdingas individualaus vystymosi procesas – ontogenezė. Tradiciškai ontogeniškumas suprantamas kaip daugialąsčio organizmo (susidaro dėl lytinio dauginimosi) individualaus vystymosi procesas nuo zigotos susidarymo iki natūralios individo mirties. Dėl zigotos ir vėlesnių kartų ląstelių dalijimosi susidaro daugialąstelis organizmas, susidedantis iš daugybės skirtingų tipų ląstelių, įvairių audinių ir organų. Organizmo vystymasis grindžiamas „genetine programa“ (įterpta į zigotos chromosomų genus) ir vykdoma tam tikromis aplinkos sąlygomis, kurios daro didelę įtaką genetinės informacijos įgyvendinimo procesui individualaus žmogaus egzistavimo metu. individualus. Ankstyvosiose individo raidos stadijose vyksta intensyvus augimas (masės ir dydžio didėjimas), kurį sukelia molekulių, ląstelių ir kitų struktūrų dauginimasis bei diferenciacija, t.y. struktūros skirtumų atsiradimas ir funkcijų komplikacija. Visuose ontogenezės etapuose įvairūs aplinkos veiksniai (temperatūra, gravitacija, slėgis, maisto sudėtis pagal cheminių elementų ir vitaminų kiekį, įvairūs fiziniai ir cheminiai veiksniai) turi didelę reguliavimo įtaką organizmo vystymuisi. Šių veiksnių vaidmens gyvūnų ir žmonių individualaus vystymosi procese tyrimas turi didelę praktinę reikšmę, didėja stiprėjant antropogeniniam poveikiui gamtai. IN įvairiose srityse Biologijoje, medicinoje, veterinarijoje ir kituose moksluose plačiai atliekami tyrimai, skirti tirti normalios ir patologinės organizmų raidos procesus bei išsiaiškinti ontogenezės dėsningumus.

Irzlumas

Neatsiejama organizmų ir visų gyvų sistemų savybė yra dirglumas – gebėjimas suvokti išorinius ar vidinius dirgiklius (poveikius) ir adekvačiai į juos reaguoti. Organizmuose dirglumą lydi pokyčių kompleksas, išreikštas medžiagų apykaitos poslinkiais, ląstelių membranų elektriniu potencialu, fizikiniais ir cheminiais parametrais ląstelių citoplazmoje, motorinėse reakcijose, o labai organizuotiems gyvūnams būdingi jų elgesio pokyčiai.

4. Centrinė molekulinės biologijos dogma- apibendrinanti gamtoje stebimos genetinės informacijos įgyvendinimo taisyklė: informacija perduodama iš nukleino rūgštysĮ voverė, bet ne priešinga kryptimi. Taisyklė buvo suformuluota Pranciškus Krikas V 1958 metų ir suderinti su iki to laiko sukauptais duomenimis 1970 metų. Genetinės informacijos perdavimas iš DNRĮ RNR o iš RNR į voverė yra universalus visiems be išimties ląsteliniams organizmams, jis yra makromolekulių biosintezės pagrindas. Genomo replikacija atitinka informacijos pereinamąją DNR → DNR. Gamtoje taip pat yra perėjimų RNR → RNR ir RNR → DNR (pavyzdžiui, kai kuriuose virusuose), taip pat pakitimų konformacija baltymai, perkeliami iš molekulės į molekulę.

Universalūs biologinės informacijos perdavimo būdai

Gyvuose organizmuose yra trijų tipų heterogeniniai, tai yra, susidedantys iš skirtingų polimerų monomerų - DNR, RNR ir baltymų. Informacija tarp jų gali būti perduodama 3 x 3 = 9 būdais. Centrinė dogma šiuos 9 informacijos perdavimo tipus skirsto į tris grupes:

Bendra – randama daugumoje gyvų organizmų;

Specialusis – rastas išimties tvarka, in virusai ir pas mobilieji genomo elementai arba biologinėmis sąlygomis eksperimentas;

Nežinoma – nerasta.

DNR replikacija (DNR → DNR)

DNR yra pagrindinis informacijos perdavimo tarp gyvų organizmų kartų būdas, todėl tikslus DNR dubliavimas (replikacija) yra labai svarbus. Replikaciją atlieka baltymų kompleksas, kuris atsipalaiduoja chromatinas, tada dviguba spiralė. Po to DNR polimerazė ir su ja susiję baltymai sukuria identišką kopiją kiekvienoje iš dviejų grandinių.

Transkripcija (DNR → RNR)

Transkripcija yra biologinis procesas, kurio metu DNR dalyje esanti informacija nukopijuojama į susintetintą molekulę. pasiuntinio RNR. Atliekama transkripcija transkripcijos faktoriai Ir RNR polimerazė. IN eukariotinė ląstelė dažnai redaguojamas pirminis nuorašas (pre-mRNR). Šis procesas vadinamas sujungimas.

Vertimas (RNR → baltymas)

Nuskaitoma subrendusi mRNR ribosomos transliacijos metu. IN prokariotų Ląstelėse transkripcijos ir vertimo procesai nėra erdviškai atskirti, o šie procesai yra susieti. IN eukariotų transkripcijos ląstelės vieta ląstelės branduolys atskirtas nuo transliacijos vietos ( citoplazma) branduolio membrana, taigi mRNR pernešama iš branduolioį citoplazmą. mRNR skaito ribosoma trijų pavidalu nukleotidas"žodžiai". Kompleksai iniciacijos veiksniai Ir pailgėjimo faktoriai pristatyti aminoacilintą pernešti RNRį mRNR-ribosomų kompleksą.

5. Atvirkštinė transkripcija yra dvigrandės formavimo procesas DNR ant vienos grandinės matricos RNR. Šis procesas vadinamas atvirkščiai transkripcija, nes genetinės informacijos perdavimas vyksta „atvirkščia“ kryptimi, palyginti su transkripcija.

Atvirkštinės transkripcijos idėja iš pradžių buvo labai nepopuliari, nes ji prieštaravo centrinė molekulinės biologijos dogma, kuris leido manyti, kad DNR perrašomasį RNR ir ne tik transliacijaį baltymus. Rasta į retrovirusai, Pavyzdžiui, ŽIV ir tuo atveju retrotranspozonai.

Transdukcija(nuo lat. transductio- judėjimas) - perdavimo procesas bakterinė DNR iš vienos ląstelės į kitą bakteriofagas. Bendroji transdukcija naudojama bakterijų genetikoje genomo kartografavimas ir dizainas padermės. Transdukuoti gali ir vidutinio klimato fagai, ir virulentiniai, tačiau pastarieji sunaikina bakterijų populiaciją, todėl transdukcija jų pagalba neturi didelės reikšmės nei gamtoje, nei tyrimuose.

Vektorinė DNR molekulė yra DNR molekulė, kuri veikia kaip nešiklis. Nešiklio molekulė turi turėti keletą savybių:

Gebėjimas savarankiškai daugintis šeimininko ląstelėje (dažniausiai bakterijoje arba mielėje)

Atrankinio žymeklio buvimas

Patogių apribojimų svetainių prieinamumas

Bakterinės plazmidės dažniausiai veikia kaip vektoriai.

Visi Gyva gamta yra įvairių organizavimo lygių ir skirtingo pavaldumo biologinių sistemų rinkinys.
Gyvosios medžiagos organizavimo lygis suprantamas kaip funkcinė vieta, kurią užima tam tikra biologinė struktūra bendra sistema gamtos organizavimas.

Gyvosios medžiagos organizavimo lygis- yra tam tikros kiekybinių ir kokybinių parametrų rinkinys biologinė sistema(ląstelė, organizmas, populiacija ir kt.), kurios lemia jos egzistavimo sąlygas ir ribas.

Yra keletas gyvųjų sistemų organizavimo lygių, kurie atspindi pavaldumą ir hierarchiją struktūrinė organizacija gyvenimą.

• Molekulinis (molekulinis genetinis) lygis atstovaujama atskirų biopolimerų (DNR, RNR, baltymų, lipidų, angliavandenių ir kitų junginių); Šiame gyvenimo lygmenyje tiriami reiškiniai, susiję su genetinės medžiagos pokyčiais (mutacijomis) ir dauginimu bei medžiagų apykaita. Tai daro mokslas – molekulinė biologija.
• Ląstelinislygiu– lygmenį, kuriame gyvybė egzistuoja ląstelės pavidalu – gyvybės struktūrinį ir funkcinį vienetą, tiria citologija. Šiame lygmenyje tiriami tokie procesai kaip medžiagų apykaita ir energija, informacijos mainai, dauginimasis, fotosintezė, nervinių impulsų perdavimas ir daugelis kitų.

Ląstelė yra visų gyvų dalykų struktūrinis vienetas.

• Audinių lygis studijuoja histologiją.

Audinys yra tarpląstelinės medžiagos ir ląstelių, panašių savo struktūra, kilme ir funkcijomis, rinkinys.

• Vargonailygiu. Organą sudaro keli audiniai.
• Organizmolygiu- savarankiškas individo egzistavimas - tiriamas vienaląstis arba daugialąstis organizmas, pavyzdžiui, fiziologija ir autekologija (individų ekologija). Individas kaip vientisas organizmas yra elementarus gyvenimo vienetas. Gyvybė gamtoje neegzistuoja jokia kita forma.

Organizmas yra tikras gyvybės nešėjas, pasižymintis visomis savo savybėmis.

• Populiacija-rūšislygiu- lygmuo, kuriam atstovauja tos pačios rūšies individų grupė – populiacija; Būtent populiacijoje vyksta elementarūs evoliuciniai procesai (mutacijų kaupimasis, pasireiškimas ir atranka). Šį organizavimo lygį tiria tokie mokslai kaip deekologija (arba populiacijos ekologija) ir evoliucijos mokslas.

Populiacija – tai tos pačios rūšies individų rinkinys, kuris ilgą laiką egzistuoja tam tikroje teritorijoje, laisvai kryžminasi ir yra santykinai izoliuotas nuo kitų tos pačios rūšies individų.

• Biogeocenotiškaslygiu- atstovaujamos bendruomenių (ekosistemų), susidedančių iš skirtingos populiacijos ir jų buveines. Tokį organizuotumo lygį tiria biocenologija arba sinekologija (bendruomenių ekologija).

Biogeocenozė yra visų rūšių, turinčių skirtingą sudėtingumo organizavimą ir visų jų buveinių veiksnių, rinkinys.

• Biosferalygiu- lygis, atspindintis visų biogeocenozių visumą. Biosferoje vyksta medžiagų cirkuliacija ir energijos transformacija dalyvaujant organizmams.

Biologijos kaip mokslo apibrėžimas. Biologijos ryšys su kitais mokslais. Biologijos svarba medicinai. „Gyvenimo“ apibrėžimas moderni scena Mokslai. Pagrindinės gyvų būtybių savybės.

Biologija(gr. bios – „gyvybė“; logos – mokymas) – mokslas apie gyvybę (laukinę gamtą), vienas iš gamtos mokslai, kurio tema – gyvos būtybės ir jų sąveika su aplinka. Biologija tiria visus gyvybės aspektus, ypač gyvų organizmų struktūrą, funkcionavimą, augimą, kilmę, evoliuciją ir pasiskirstymą Žemėje. Klasifikuoja ir apibūdina gyvas būtybes, jų rūšių kilmę, sąveiką tarpusavyje ir su aplinka.

Biologijos ir kitų mokslų ryšys: Biologija yra glaudžiai susijusi su kitais mokslais ir kartais labai sunku nubrėžti ribą tarp jų. Ląstelių aktyvumo tyrimas apima molekulinių procesų, vykstančių ląstelės viduje, tyrimą, šis skyrius vadinamas molekuline biologija ir kartais nurodo chemiją, o ne biologiją. Organizme vykstančias chemines reakcijas tiria biochemija – mokslas, kuris žymiai artimesnis chemijai nei biologijai. Daugelį gyvų organizmų fizinio funkcionavimo aspektų tiria biofizika, kuri labai glaudžiai susijusi su fizika. Daugelio biologinių objektų tyrimas yra neatsiejamai susijęs su tokiais mokslais kaip matematinė statistika. Kartais ekologija išskiriama kaip savarankiškas mokslas – mokslas apie gyvų organizmų sąveiką su aplinka (gyvuoju ir negyvoji gamta). Mokslas, tiriantis gyvų organizmų sveikatą, jau seniai atsirado kaip atskira žinių sritis. Ši sritis apima veterinarinę mediciną ir labai svarbų taikomąjį mokslą – mediciną, kuri atsakinga už žmogaus sveikatą.

Biologijos svarba medicinai:

Genetiniai tyrimai leido sukurti metodus ankstyva diagnostika, paveldimų žmogaus ligų gydymas ir profilaktika;

Mikroorganizmų atranka leidžia gauti fermentų, vitaminų, hormonų, reikalingų daugelio ligų gydymui;

Genų inžinerija leidžia gaminti biologiškai aktyvius junginius ir vaistus;

„Gyvenimo“ sąvokos apibrėžimas dabartiniame mokslo etape. Pagrindinės gyvų būtybių savybės: Gana sunku pateikti išsamų ir nedviprasmišką gyvenimo sąvokos apibrėžimą, atsižvelgiant į didžiulę jos apraiškų įvairovę. Daugumoje gyvybės sąvokos apibrėžimų, kuriuos per šimtmečius pateikė daugelis mokslininkų ir mąstytojų, buvo atsižvelgta į pagrindines savybes, skiriančias gyvybę nuo negyvojo. Pavyzdžiui, Aristotelis sakė, kad gyvenimas yra kūno „maitinimas, augimas ir nykimas“; A. L. Lavoisier apibrėžė gyvybę kaip „cheminę funkciją“; G. R. Treviranas manė, kad gyvenimas yra „stabili procesų vienodumas su skirtumais išorinių poveikių“ Akivaizdu, kad tokie apibrėžimai negalėjo patenkinti mokslininkų, nes jie neatspindėjo (ir negalėjo atspindėti) visų gyvosios medžiagos savybių. Be to, stebėjimai rodo, kad gyvųjų savybės nėra išskirtinės ir unikalios, kaip atrodė anksčiau, tarp negyvų objektų. A.I. Oparinas apibrėžė gyvenimą kaip „ypatingą, labai sudėtinga forma materijos judėjimas“. Šis apibrėžimas atspindi kokybinį gyvenimo unikalumą, kurio negalima suvesti į paprastus cheminius ar fizikinius dėsnius. Tačiau ir šiuo atveju apibrėžimas yra toks bendras charakteris ir neatskleidžia konkretaus šio judėjimo originalumo.

F. Engelsas „Gamtos dialektikoje“ rašė: „Gyvenimas yra baltyminių kūnų egzistavimo būdas, kurio esminis taškas yra medžiagos ir energijos mainai su aplinka“.

Dėl praktinis pritaikymas naudingi yra tie apibrėžimai, kuriuose yra pagrindinės savybės privalomas būdingas visoms gyvoms formoms. Štai vienas iš jų: gyvybė yra stambiamolekulinė atvira sistema, kuriai būdinga hierarchinė organizacija, gebėjimas atgaminti save, savisauga ir savireguliacija, medžiagų apykaita, smulkiai reguliuojamas energijos srautas. Pagal šį apibrėžimą gyvybė yra tvarkos šerdis, plintanti per mažiau sutvarkytą visatą.

Gyvenimas egzistuoja formoje atviros sistemos. Tai reiškia, kad bet kuri gyva forma nėra užsidariusi tik savyje, bet nuolat keičiasi medžiaga, energija ir informacija su aplinka.

2. Evoliuciškai nulemti gyvybės organizavimo lygiai: Yra tokie gyvosios medžiagos organizavimo lygiai – biologinės organizacijos lygiai: molekulinė, ląstelinė, audinių, organų, organizmo, populiacijų-rūšių ir ekosistemų.

Molekulinis organizacijos lygis– toks yra biologinių makromolekulių – biopolimerų – funkcionavimo lygis: nukleino rūgštys, baltymai, polisacharidai, lipidai, steroidai. Nuo šio lygio prasideda svarbiausi gyvybės procesai: medžiagų apykaita, energijos konversija, perdavimas paveldima informacija. Šis lygis yra studijuojamas: biochemija, molekulinė genetika, molekulinė biologija, genetika, biofizika.

Ląstelių lygis- tai ląstelių lygis (bakterijų, melsvadumblių, vienaląsčių gyvūnų ir dumblių, vienaląsčių grybų, daugialąsčių organizmų ląstelių). Ląstelė yra gyvų būtybių struktūrinis vienetas, funkcinis vienetas, vystymosi vienetas. Šį lygį tiria citologija, citochemija, citogenetika ir mikrobiologija.

Audinių organizavimo lygis- tai yra lygis, kuriuo tiriama audinių struktūra ir funkcionavimas. Šį lygį tiria histologija ir histochemija.

Organų organizavimo lygis– Tai daugialąsčių organizmų organų lygis. Anatomija, fiziologija ir embriologija tiria šį lygį.

Organinis organizacijos lygis– tai vienaląsčių, kolonijinių ir daugialąsčių organizmų lygis. Organizmo lygio specifika yra ta, kad šiame lygyje vyksta genetinės informacijos dekodavimas ir įgyvendinimas, tam tikros rūšies individams būdingų savybių formavimas. Šį lygį tiria morfologija (anatomija ir embriologija), fiziologija, genetika ir paleontologija.

Populiacijos-rūšies lygis– tai individų – populiacijų ir rūšių agregatų lygis. Šį lygį tiria sistematika, taksonomija, ekologija, biogeografija ir populiacijos genetika. Šiame lygmenyje tiriamos genetinės ir ekologinės populiacijų charakteristikos, elementarūs evoliucijos veiksniai ir jų įtaka genofondui (mikroevoliucija), rūšių išsaugojimo problema.

Biogeocenotinis gyvybės organizavimo lygis - atstovaujamos įvairios gamtinės ir kultūrinės biogeocenozės visose gyvenamosiose aplinkose . Komponentai– Populiacijos įvairių tipų; Aplinkos faktoriai ; Maisto tinklai, medžiagos ir energijos srautai ; Pagrindiniai procesai; Biocheminis medžiagų ciklas ir energijos srautas, palaikantis gyvybę ; Skysčių balansas tarp gyvų organizmų ir abiotinė aplinka(homeostazė) ; Gyvų organizmų aprūpinimas gyvenimo sąlygomis ir ištekliais (maistas ir pastogė) Šio lygmens tyrimus atliekantys mokslai: Biogeografija, Biogeocenologija Ekologija

Biosferos gyvybės organizavimo lygis

Jai atstovauja aukščiausia, globali biosistemų organizavimo forma – biosfera. Komponentai - Biogeocenozės; antropogeninis poveikis; Pagrindiniai procesai; Aktyvi gyvosios ir negyvosios planetos materijos sąveika; Biologinė globali medžiagų ir energijos cirkuliacija;

Aktyvus biogeocheminis žmogaus dalyvavimas visuose biosferos procesuose, jo ekonominė ir etnokultūrinė veikla

Mokslai, atliekantys šio lygio tyrimus: Ekologija; Pasaulinė ekologija; Kosmoso ekologija; Socialinė ekologija.

GYVENIMO ORGANIZAVIMO LYGIAI

Yra molekulinis, ląstelinis, audinys, organas, organizmas, populiacija, rūšis, biocenotinis ir pasaulinis (biosferos) gyvų būtybių organizavimo lygiai. Visuose šiuose lygmenyse pasireiškia visos gyviems daiktams būdingos savybės. Kiekvienam iš šių lygių būdingi kitiems lygiams būdingi bruožai, tačiau kiekvienas lygis turi savo specifinius bruožus.

Molekulinis lygis.Šis lygmuo yra gilus gyvų būtybių organizacijoje ir jį atstovauja nukleorūgščių, baltymų, angliavandenių, lipidų ir steroidų molekulės, esančios ląstelėse ir vadinamos biologinėmis molekulėmis. Šiame lygmenyje prasideda ir vyksta svarbiausi gyvybės procesai (paveldimos informacijos kodavimas ir perdavimas, kvėpavimas, medžiagų apykaita ir energija, kintamumas ir kt.). Fizinė ir cheminė šio lygio specifika yra ta, kad gyvų būtybių sudėtis apima daugybę cheminių elementų, tačiau didžiąją dalį gyvų būtybių sudaro anglis, deguonis, vandenilis ir azotas. Iš atomų grupės susidaro molekulės, o iš pastarųjų – sudėtingi cheminiai junginiai, kurie skiriasi struktūra ir funkcija. Daugumą šių junginių ląstelėse sudaro nukleino rūgštys ir baltymai, kurių makromolekulės yra polimerai, susintetinti dėl monomerų susidarymo ir pastarųjų derinimo tam tikra tvarka. Be to, to paties junginio makromolekulių monomerai turi tas pačias chemines grupes ir yra sujungti naudojant cheminius ryšius tarp atomų, jų nespecifiniai.

ikalinės dalys (sritys). Visos makromolekulės yra universalios, nes yra sukurtos pagal tą patį planą, nepaisant jų rūšies. Būdami universalūs, jie tuo pačiu yra unikalūs, nes jų struktūra nepakartojama. Pavyzdžiui, DNR nukleotiduose yra viena azoto bazė iš keturių žinomų (adeninas, guaninas, citozinas arba timinas), todėl bet kuris nukleotidas yra unikalus savo sudėtimi. Unikali ir antrinė DNR molekulių struktūra.

Molekulinio lygio biologinį specifiškumą lemia funkcinis biologinių molekulių specifiškumas. Pavyzdžiui, nukleorūgščių specifiškumas slypi tame, kad jos koduoja genetinę informaciją apie baltymų sintezę. Be to, šie procesai vyksta dėl tų pačių medžiagų apykaitos etapų. Pavyzdžiui, nukleorūgščių, aminorūgščių ir baltymų biosintezė visuose organizmuose vyksta panašiai. Riebalų rūgščių oksidacija, glikolizė ir kitos reakcijos taip pat yra universalios.

Baltymų specifiškumą lemia specifinė aminorūgščių seka jų molekulėse. Ši seka toliau apibrėžia specifinę biologines savybes baltymai, nes jie yra pagrindiniai ląstelių struktūriniai elementai, katalizatoriai ir reakcijų ląstelėse reguliatoriai. Angliavandeniai ir lipidai yra svarbiausi energijos šaltiniai, o steroidai yra svarbūs daugelio medžiagų apykaitos procesų reguliavimui.

Molekuliniame lygmenyje energija paverčiama – spinduliavimo energija į cheminę energiją, kaupiama angliavandeniuose ir kituose cheminiuose junginiuose, o angliavandenių ir kitų molekulių cheminė energija – į biologiškai prieinamą energiją, kaupiamą ATP makroerginių ryšių pavidalu. Galiausiai čia didelės energijos fosfatinių jungčių energija paverčiama darbu – mechanine, elektrine, chemine, osmosine. Visų medžiagų apykaitos ir energijos procesų mechanizmai yra universalūs.

Biologinės molekulės taip pat užtikrina tęstinumą tarp molekulių ir kito lygio (ląstelinio), nes jos yra medžiaga, iš kurios jos susidaro. supramolekulinės struktūros. Molekulinis lygis yra „arena“ cheminės reakcijos, kurios suteikia energijos ląstelių lygiui.

Ląstelių lygis.Šiam gyvų būtybių organizavimo lygiui atstovauja ląstelės, veikiančios kaip nepriklausomos organizacijos.

mov (bakterijos, pirmuonys ir kt.), taip pat daugialąsčių organizmų ląstelės. Svarbiausias specifinis bruožasŠis lygis yra tas, kad nuo jo prasideda gyvenimas. Ląstelės, galinčios gyvuoti, augti ir daugintis, yra pagrindinė gyvosios medžiagos organizavimo forma, elementarieji vienetai, iš kurių yra sudarytos visos gyvos būtybės (prokariotai ir eukariotai). Nėra esminių augalų ir gyvūnų ląstelių struktūros ir funkcijos skirtumų. Kai kurie skirtumai susiję tik su jų membranų ir atskirų organelių struktūra. Pastebimi prokariotinių ir eukariotinių ląstelių struktūros skirtumai, tačiau funkciniu požiūriu šie skirtumai yra išlyginti, nes visur galioja taisyklė „ląstelė iš ląstelės“.

Ląstelių lygio specifiškumą lemia ląstelių specializacija, ląstelių, kaip specializuotų daugialąsčio organizmo vienetų, egzistavimas. Ląstelių lygmenyje vyksta gyvybinių procesų diferenciacija ir išdėstymas erdvėje ir laike, kuris yra susijęs su funkcijų priskyrimu skirtingoms tarpląstelinėms struktūroms. Pavyzdžiui, eukariotinės ląstelės turi reikšmingai išsivysčiusias membranines sistemas (plazmos membraną, citoplazminį tinklą, sluoksninį kompleksą) ir ląstelių organelius (branduolys, chromosomos, centriolės, mitochondrijos, plastidai, lizosomos, ribosomos). Membraninės struktūros yra svarbiausių gyvybės procesų „arena“, o dviejų sluoksnių membranų sistemos struktūra žymiai padidina „arenos“ plotą. Be to, membranos struktūros užtikrina erdvinį daugelio biologinių molekulių atskyrimą ląstelėse, o jų fizinė būsena leidžia nuolat difuziškai judėti kai kurioms jose esančioms baltymų ir fosfolipidų molekulėms. Taigi membranos yra sistema, kurios komponentai juda. Jiems būdingi įvairūs persitvarkymai, lemiantys ląstelių dirglumą – svarbiausias turtas gyvas.

Audinių lygis.Šiam lygiui atstovauja audiniai, jungiantys tam tikros struktūros, dydžio, vietos ir panašių funkcijų ląsteles. Audiniai atsirado per istorinė raida kartu su daugialąstele. Daugialąsčiuose organizmuose jie susidaro ontogenezės metu dėl ląstelių diferenciacijos. Gyvūnams yra keletas audinių tipų (epitelinio, jungiamojo, raumenų, kraujo, nervinio ir dauginimosi). Lenktynės

Šešėliuose išskiriami meristematiniai, apsauginiai, baziniai ir laidūs audiniai. Šiame lygyje vyksta ląstelių specializacija.

Organų lygis. Atstovauja organizmų organai. Augaluose ir gyvūnuose organai susidaro iš skirtingo kiekio audinių. Pirmuoniuose virškinimą, kvėpavimą, medžiagų apykaitą, išskyrimą, judėjimą ir dauginimąsi vykdo įvairios organelės. Labiau pažengę organizmai turi organų sistemas. Stuburiniams gyvūnams būdinga cefalizacija, kurią sudaro svarbiausių nervų centrų ir jutimo organų sutelkimas galvoje.

Organizmo lygis.Šiam lygiui atstovauja patys organizmai – vienaląsčiai ir daugialąsčiai augalinės ir gyvūninės prigimties organizmai. Ypatingas organizmo lygmens bruožas yra tas, kad šiame lygmenyje genetinės informacijos dekodavimas ir įgyvendinimas, struktūrinių ir funkcinės savybės būdingas šios rūšies organizmams.

Rūšių lygis.Šį lygį lemia augalų ir gyvūnų rūšys. Šiuo metu yra apie 500 tūkstančių augalų ir apie 1,5 milijono gyvūnų rūšių, kurių atstovai pasižymi plačia buveinių įvairove ir užima skirtingas ekologines nišas. Rūšis taip pat yra gyvų būtybių klasifikavimo vienetas.

Gyventojų lygis. Augalai ir gyvūnai neegzistuoja atskirai; jie jungiasi į populiacijas, kurioms būdingas specifinis genofondas. Toje pačioje rūšyje gali būti nuo vieno iki daugelio tūkstančių populiacijų. Populiacijose vykdomos elementarios evoliucinės transformacijos, sukuriama nauja adaptacinė forma.

Biocenotinis lygis. Ją reprezentuoja biocenozės – skirtingų rūšių organizmų bendrijos. Tokiose bendruomenėse skirtingų rūšių organizmai vienaip ar kitaip priklauso vienas nuo kito. Istorinės raidos eigoje susiformavo biogeocenozės (ekosistemos), kurios yra sistemos, susidedančios iš tarpusavyje susijusių organizmų bendrijų ir abiotinių aplinkos veiksnių. Ekosistemoms būdinga skysčių pusiausvyra tarp organizmų ir abiotinių veiksnių. Tame lygmenyje vyksta medžiagų ir energijos ciklai, susiję su organizmų gyvybine veikla.

Pasaulinis (biosferos) lygis.Šis lygis yra aukščiausia gyvųjų būtybių (gyvųjų sistemų) organizavimo forma. Jį atstovauja biosfera. Šiame lygmenyje visi medžiagų ir energijos ciklai yra sujungti į vieną milžinišką medžiagų ir energijos biosferos cirkuliaciją.

Tarp skirtinguose lygiuose Gyvų būtybių organizacijoje egzistuoja dialektinė vienybė. Gyvybės organizuojamos pagal sistemos organizavimo tipą, kurio pagrindas yra sistemų hierarchija. Perėjimas iš vieno lygmens į kitą yra susijęs su ankstesniuose lygmenyse veikiančių funkcinių mechanizmų išsaugojimu, kartu su naujų tipų struktūros ir funkcijų atsiradimu bei naujomis savybėmis pasižyminčia sąveika, t.y., atsiranda nauja kokybė.