«Биология. Общие закономерности. 9 класс». С.Г. Мамонтова и др.

Уровни организации живой материи

Вопрос 1.
Биологическими полимерами (от греч. «поли» — много) называют сложные органические вещества, состоящие из более простых молекул — звеньев — мономеров (от греч. «моно» — один). К ним относят белки, сложные сахара — углеводы  и нуклеиновые кислоты.

Вопрос 2.
В живой природе выделяют несколько уровней организации
1. Молекулярно-генетический уровень. На этом уровне изучают физико-химические процессы, происходящие в организме (синтез и разложение белков, нуклеиновых кислот, липидов, обмен веществ и энергии, копирование генетической информации). Отмечается однообразие дискретных единиц. Четыре азотистых основания входят в состав нуклеиновых кислот. Двадцать аминокислот образуют молекулы белка. Элементарная единица — ген — участок молекулы ДНК, содержащий определенную генетическую информацию.
Элементарное явление — редуплекация (самовоспроизведение) молекул ДНК, в процессе которой могут возникать различные нарушения, изменяющие смысл генетической информации, что приводит к изменчивости.
2. Клеточный уровень. Элементарной структурной, функциональной и единицей развития всех живых организмов является клетка. Элементарное явление — реакции клеточного метаболизма. На клеточном уровне изучают строение клеток и клеточных компонентов. В клетке осуществляется реализация наследственной информации, обмен веществ и энергии. Эти процессы взаимосвязаны между собой.
Метаболизм, происходящий на уровне клетки, необходим для осуществления жизни на других уровнях.
3. Тканевой уровень. Ткань представляет собой совокупность сходных по строению клеток, объединенных выполнением общей функции.
4. Органный уровень. Органы — это структурно-функциональные объединения нескольких типов тканей. Например, кожа человека как орган включает эпителий и соединительную ткань, которые вместе выполняют целый ряд функций; среди них наиболее значительная — защитная, т. е. функция отграничения внутренней среды организма от окружающей среды.
5. Организменный уровень. На этом уровне изучают процессы, происходящие в особи (организме), начиная с момента зарождения ее и до прекращения жизни. Индивидуальное развитие особи или онтогенез — дает возможность называть этот уровень онтогенетическим. Изменения, происходящие в течение всего индивидуального развития особи, составляют элементарное явление на данном уровне. Характерно многообразие форм, связанное с пространственными комбинациями, обусловливающими новые качественные особенности организма.
6. Популяционно-видовой уровень. Элементарная единица — популяция. В этой системе осуществляются элементарные эволюционные преобразования, такие как естественный отбор, мутационный процесс. Изучают колебания численности и динамику популяций, ее половой состав.
7. Биоценологический уровень. Элементарная труктура — биогеоценоз. Биогеоценоз — совокупность организмов разных видов и различной сложности организации со всеми факторами среды их обитания.
Элементарное явление — переход биогеоценозов из одного состояния в другое.
8. Биосферный уровень. Биосфера — система высшего порядка, охватывающая все явления жизни на нашей планете. На этом уровне происходят круговорот вещества и превращение энергии, связанные с жизнедеятельностью всех живых организмов, обитающих на Земле.

Вопрос 3.
Все уровни организации живого тесно объединены между собой, что свидетельствует о целостности живой природы. Без биологических процессов, осуществляемых на этих уровнях, невозможны эвлюция и существование жизни на Земле. Организация живой материи построена на принципах иерархичности (соподчинения) и дискретности (подразделения на части). Каждый предыдущий уровень является частью последующего. Клетки состоят из отдельных органоидов, ткани — из клеток, органы — из тканей и т. д. Подобное деление позволяет осуществить замену части без прекращения функционирования целостной системы, а также возможность специализации различных частей на неодинаковых функциях.

Вопрос 4.
Все живые организмы способны к обмену веществ с окружающей средой, поглощая из нее элементы, необходимые для питания, и выделяя продукты жизнедеятельности.
В неживой природе также существует обмен веществами. Однако при не биологическом круговороте веществ они просто переносятся с одного места на другое или меняется их агрегатное состояние: например, смыв почвы, превращение воды в пар или лед.
В отличие от обменных процессов в неживой природе у живых организмов они имеют качественно иной уровень. В круговороте органических веществ самыми существенными стали процессы синтеза и распада.
Живые организмы поглощают из окружающей среды различные вещества. Вследствие целого ряда сложных химических превращений вещества из окружающей среды уподобляются веществам живого организма, из них строится его тело.

Вопрос 5.
Самовоспроизведение (репродукция) – это способность организмов создавать себе подобных по типу обмена веществ и главным чертам морфофизиологической организации, за счет способности к размножению. Это свойство тесно связано с наследственностью и изменчивостью. Самовоспроизведение обеспечивает преемственность между поколениями клеток и организмов, связанное с потоком информации. Осуществляется репродукция на всех уровнях организации живого. В основе самовоспроизведения лежит удвоение молекул ДНК.

Вопрос 6.
Способность к развитию — всеобщее свойство материи. Под развитием понимают необратимое направленное закономерное изменение объектов живой и неживой природы. В результате развития возникает новое качественное состояние объекта, вследствие которого изменяется его состав или структура. Развитие живой формы существования материи представлено индивидуальным развитием, или онтогенезом, и историческим развитием, или филогенезом. На протяжении онтогенеза постепенно и последовательно проявляются индивидуальные свойства организмов. Развитие сопровождается ростом. Независимо от способа размножения все дочерние особи, образующиеся из одной зиготы или споры, почки или клетки, получают по наследству только генетическую информацию, т. е. возможность проявлять те или иные признаки. В процессе развития возникает специфическая структурная организация индивида, а увеличение его массы обусловлено репродукцией макромолекул, элементарных структур клеток и самих клеток. Филогенез, или эволюция, — это необратимое и направленное развитие живой природы, сопровождающееся образованием новых видов и прогрессивным усложнением жизни. Результатом эволюции является все многообразие живых организмов на Земле.

Вопрос 7.
Раздражимость — это способность организма избирательно реагировать на внешнее воздействие.
Все живое избирательно реагирует на внешние воздействия специфическими реакциями благодаря свойству раздражимости. Организмы отвечают на воздействие движением. Проявление формы движения зависит от структуры организма. Раздражимость имеет приспособительное значение, позволяя адекватно реагировать, например на пищу или потенциальную опасность; выбирать оптимальные условия для существования.

Вопрос 8.
Примеры саморегуляции физиологических процессов.
Понижение концентрации АТФ — универсального аккумулятора (накопителя) энергии в клетке — служит сигналом, запускающим процесс ее синтеза. Наоборот, восполнение запасов АТФ прекращает интенсивный синтез этого вещества. Повышение концентрации глюкозы в крови приводит к усилению выработки гормона поджелудочной железы — инсулина, уменьшающего содержание этого сахара в крови. Снижение уровня глюкозы в крови замедляет выделение гормона в кровяное русло. Уменьшение числа клеток в ткани (например, в результате травмы) вызывает усиленное размножение оставшихся клеток; восстановление нормального количества клеток дает сигнал о прекращении интенсивного клеточного деления.

Вопрос 9.
Ритмичность процессов жизнедеятельности организмов является приспособлением к периодически меняющимся условиям окружающей среды. Это свойство присуще как живой, так и неживой природе. Обусловлено оно различными космическими и планетарными причинами: вращением Земли вокруг Солнца, сменой времен года, фазами Луны и т. д. Для неживой природы характерны, например, изменения освещенности и температуры в течение года и суток, приливы и отливы в морях и океанах, перемещение воздушных масс — ветры и т. д. Живые организмы также подчиняются внешним датчикам времени, однако реакция их значительно сложнее изменений окружающей среды.
Повсюду в живой и неживой природе распространены колебательные процессы. Океанские приливы и отливы, смена дня и ночи, фаз Луны, чередование времен года, периодическое увеличение солнечной активности, цикличность геологических процессов, в том числе периодическая смена суши морем и моря сушей, — все это разные формы колебательных процессов. Периодические изменения в окружающей среде оказывают глубокое влияние на живую природу и на собственные ритмы живых организмов.
Ритм — это повторение одного и того же состояния через равные промежутки времени. В биологии под ритмичностью понимают периодические изменения интенсивности физиологических функций с различными периодами колебаний (от нескольких секунд до года и столетия). Хорошо известны суточные ритмы сна и бодрствования у человека; сезонные ритмы активности и спячки у некоторых млекопитающих (суслики, ежи, медведи) и многие другие.
Ритмичность направлена на согласование функций организма с окружающей средой, т. е. на приспособление к постоянно меняющимся условиям существования. Так, например, ночные охотники совы, кошачьи и другие проявляют повышенную двигательную активность, что позволяет им успешно охотиться под покровом ночи.

Вопрос 10.
Согласно определению, данному ученым-биологом М.В.Волькенштейном 1965 г.), «Живые организмы представляют собой открытые, саморегулирующиеся, самовоспроизводящиеся системы, построенные из биополимеров — белков и нуклеиновых кислот». Нуклеопротеидные системы или биополимеры построены из белков и нуклеиновых систем, которые обеспечивают поток информации.
Открытые системы — это значит, что с окружающей средой идет постоянный обмен энергией и веществом. Самообновление, саморегуляция и самовоспроизведение – фундаментальные (основные) свойства живого. Сюда можно добавить и другие известные вам свойства живых систем: раздражимость, ритмичность, способность к избирательной реакции на внешние воздействия и обмену веществ. Через живые открытые системы проходят потоки энергии, информации, вещества.
Живые организмы отличаются от неживых признаками, совокупность которых определяет их жизненные проявления.