Какие уровни организации живого выделяют в биологии что является материальной основой

Урок Бесплатно Уровни организации живых систем

Введение

Также ученые стремятся рассмотреть отдельные составляющие организма, проследить взаимодействие этих составляющих друг на друга и их влияние на отдельный субъект. Изучая внутренние органы животных, исследователи пытаются понять, как один орган влияет на другой (например, как головной мозг регулирует деятельность остальных органов).

То есть биология пытается развить представление о целостности живой природы на основе анализа и синтеза, поэтому учеными были выделены уровни организации живых организмов для понимания устройства и взаимодействия всего живого и неживого.

Существование жизни на всех уровнях подготавливается и определяется структурой низшего уровня, то есть характер клеточного уровня организации определяется молекулярным, характер организменного- клеточным уровнем.

Например, сердце формируется благодаря особому строению и функциям мышечных клеток, которое было определено их молекулярным строением.

Деление живого на уровни весьма условно, оно просто отражает системный подход в изучении природы.

Каждый отдельный уровень изучает соответствующий отдел науки о живом: молекулярной биологии, цитологии, генетики, анатомии, физиологии, экологии и других наук.

Выделяют три большие группы уровней организации:

Суборганизменный уровень включает, в свою очередь, пять уровней: атомарный, молекулярный, субклеточный, клеточный, тканевый, органный.

Организменный (или онтогенетический) уровень- это сам организм.

Надорганизменный уровень включает в себя три подуровня: популяционно- видовой, биогеоценотический, биосферный.

Мы с вами изучим основные уровни организации живых систем:

Суборганизменные уровни организации

1. Молекулярный уровень организации жизни

Молекулярный уровень можно назвать первым и наименьшим, но именно он является определяющим в строении и функции последующих уровней организации, то есть это как бы основа всех дальнейших уровней.

Формируют этот уровень молекулы белков, жиров, углеводов, нуклеиновых кислот, которые сами по себе вне клеточных структур не являются живыми, но именно они создают надмолекулярные клеточные структуры, в которых проявляются отдельные, но очень важные признаки жизни.

Благодаря изучению молекулярного уровня можно понять, как протекали процессы зарождения и эволюции жизни на нашей планете, каковы молекулярные основы наследственности, основы последовательных биохимических реакций в организме.

Компоненты молекулярного уровня: молекулы неорганических и органических соединений, молекулярные комплексы химических соединений (клеточная мембрана или мембраны ядра).

Основные процессы молекулярного уровня:

Науки, ведущие исследования на этом уровне:

У меня есть дополнительная информация к этой части урока!

Атомный (элементарный) уровень: на нем рассматривается роль отдельных химических элементов в живом организме (Fe, F, I, Se, Na).

Субклеточный уровень образован органеллами клетки (митохондриями, хлоропластами, рибосомами, лизосомами), ядром, хромосомами и другими субклеточными структурами.

На уровне субклеточных (надмолекулярных) структур ученые изучают строение и функции органелл, а также других включений клетки

2. Клеточный уровень организации жизни

Единицей этого уровня является клетка (клетки бактерий, цианобактерий, одноклеточных животных и водорослей, одноклеточных грибов (мукор, дрожжи), клеток многоклеточных организмов)).

Клетка- это структурная и функциональная единица всего живого.

Более подробную информацию о клетке вы можете узнать из урока «Клетка- основа жизни».

Именно на этом уровне прослеживаются все признаки живого (размножение, рост, обмен веществ, раздражение и другие признаки).

Клетка также является минимальной единицей живого, способной к самостоятельному существованию либо в виде одноклеточных организмов, либо в тканях многоклеточного организма.

Если говорить об организмах одноклеточных, то к таковым мы можем отнести бактерии и простейшие (амеб, эвглен, инфузорий), среди грибов к одноклеточным относятся дрожжи и мукор.

Если рассматривать многоклеточных организмов, то количество клеток в их организме может быть очень велико, и эти клетки могут сильно отличаться по строению, хоть и находятся в одном организме. Например, посмотрим на нервную и мышечную клетки человека:

Вне клетки жизни нет. Такие организмы, как вирусы, подтверждают это правило, потому что они могут проявлять признаки живого и реализовывать свою наследственную информацию только тогда, когда попали в живую клетку.

У меня есть дополнительная информация к этой части урока!

Стволовыми клетками называются незрелые клетки особого типа, способные развиваться во все виды клеток, составляющих различные ткани организма.

Стволовые клетки в организме находятся как бы в спящем состоянии, у них замедлен обмен веществ.

Они являются резервом организма в случае возникновения различных стрессовых ситуаций (травмы, ранения, болезни).

После «активации» они служат «материалом» для восстановления (регенерации) пораженных органов или тканей.

Также стволовые клетки необходимы для непрерывно происходящей в организме физиологической регенерации (замена старых клеток на новые).

Ученые полагают, что из стволовых клеток в отдаленной перспективе можно будет выращивать практически любую ткань, что может помочь лечению многих заболеваний.

Компоненты клеточного уровня: комплексы молекул химических соединений и органеллы клетки.

Основные процессы клеточного уровня:

Науки, ведущие исследования на клеточном уровне:

3. Тканевый уровень организации жизни

Единицей этого уровня является ткань.

Ткань— это совокупность клеток и межклеточного вещества, объединенных общностью происхождения, строения и выполняемых функций.

Ткани возникли в ходе эволюционного развития вместе с многоклеточностью организмов.

В ходе онтогенеза ткани образуются на ранних стадиях эмбрионального развития благодаря дифференциации клеток.

Дифференциация клеток- процесс, в результате которого клетка становится специализированной, то есть приобретает химические, морфологические и функциональные особенности, свойственные только для нее.

У животных различают несколько типов тканей: эпителиальная, соединительная, мышечная, нервная.

У растений выделяют следующие виды тканей: образовательная, основная (фотосинтезирующая), проводящая (флоэма, ксилема), покровная, механическая.

На этом уровне происходит специализация клеток.

Более подробно вы можете узнать о тканях из наших уроков: «Ткани растений» и «Ткани животных».

Компоненты тканевого уровня: клетки и межклеточная жидкость.

Основные процессы тканевого уровня: процессы, характерные для того или иного вида тканей (гомеостаз, регенерация).

Наука, ведущая исследования на тканевом уровне:

4. Органный уровень организации жизни

Составляют этот уровень органы многоклеточных организмов.

Орган- это обособленная часть организма, имеющая определенную форму, строение, расположение и выполняющая конкретную функцию.

Орган чаще всего образован несколькими видами тканей, среди которых одна (две) преобладает.

У меня есть дополнительная информация к этой части урока!

У простейших организмов, конечно же, нет тканей и органов, так как они состоят всего из одной клетки, но функции пищеварения, дыхания, циркуляция веществ, выделение, передвижение и размножение осуществляются за счет различных органелл в их клетках.

Организменный уровень организации жизни

Все живое на Земле существует в виде обособленных субъектов- особей, которые формируют организменный уровень.

При изучении одноклеточных организмов ученые отмечают то, что особью является каждая отдельная клетка, например, бактерия, простейшие (амеба, инфузория, эвглена), то есть это организмы, которые одновременно могут представлены и клеточным и организменным уровнем организации.

Компоненты органного уровня: клетки одноклеточных; клетки и ткани, из которых образованы органы многоклеточных организмов.

Основные процессы органного уровня:

Науки, ведущие исследования на органном уровне:

У меня есть дополнительная информация к этой части урока!

Биометрия- система распознавания людей по одной или более физическим или поведенческим чертам (трёхмерная фотография лица или тела, образец голоса, отпечатки пальцев, рисунок вен руки, группа крови, специальное фото роговицы глаза и так далее).

К примеру, в Китае активно используется технология распознавания лиц в различных областях, начиная от оплаты покупок до общественной безопасности.

Пройти тест и получить оценку можно после входа или регистрации

Источник

Какие уровни организации живого выделяют в биологии что является материальной основой

Подробное решение параграф § 5 по биологии для учащихся 10 класса, авторов Пасечник В.В., Каменский А.А., Рубцов A.M. Углубленный уровень 2019

Вопрос 1. Что означают понятия «вещество» и «физическое тело»?

Вещество — это то, из чего состоят все физические тела в мире. Простые вещества состоят из атомов: соединений электронов, протонов и нейтронов. Атомами, в свою очередь, представлены элементы. Одни вещества имеют лишь один протон в ядре (водород), а другие сотню и больше. На сегодняшний день известно более 20 млн. веществ. Многие из них представлены в природе. В сотни раз больше веществ применяют и извлекают ученые.

Физическое тело — материальный объект, имеющий постоянные: массу, форму (причём, как правило, простую), а также соответствующий ей объём; и отделенный от других тел внешней границей раздела.

Вопрос 2. Что такое система? Чем открытые системы отличаются от закрытых?

Система — совокупность функционально связанных элементов или процессов, объединенных в целое для достижения результата и обособленная от окружающей среды.

Закрытая система не зависит от окружающей среды, отделена от нее и не взаимодействует с ней — это самодостаточное целое.

Открытая система находится в постоянном взаимодействии и обмене с внешней средой, от которой зависит ее функционирование. Она способна приспосабливаться к изменившимся внешним условиям своего существования, изменяя свою структуру.

Вопрос 3. О чём говорят законы сохранения массы вещества и превращения энергии, открытые в результате естественнонаучных исследований?

Из закона сохранения массы вещества следует, что вещества не могут возникать из ниоткуда и из ничего или превращаться в ничто. Масса веществ, вступивших в реакцию, равна массе продуктов реакции.

Закон сохранения и превращения энергии — это общий закон природы, согласно которому энергия любой замкнутой системы, при всех процессах, происходящих в системе, остаётся постоянной. Энергия может только превращаться из одной формы в другую и перераспределяться между частями системы. Для незамкнутой системы увеличение /уменьшение её энергии равно убыли /возрастанию энергии взаимодействующих с ней тел и физических полей.

Вопрос 4. Какие уровни организации живого выделяют в биологии?

Учёные выделяют несколько уровней организации биологических систем, в частности: молекулярный, клеточный, организменный, популяционно — видовой, экосистемный и биосферный. Однако следует заметить, что часто выделяют и другие уровни организации, такие, как уровень сообщества (консорции), органов и тканей (его вы подробно изучали в 8 классе), клеточных органоидов и т. п., — это переходные уровни между шестью основными.

Вопрос 5. Что является материальной основой существования биологических систем?

Фундаментальной характеристикой биологических систем является их материальная природа, а также использование энергии для осуществления своей жизнедеятельности.

Вопрос 6. Что такое генетическая информация и какое значение она имеет для биологической системы любого уровня организации? Приведите примеры.

Генетическая информация — это такая наследственная информация, которая состоит из набора генов, каждый из которых отвечает за определенные особенности строения и функционирования организма, носителем которой является ДНК (у некоторых вирусов — РНК).

Генетическая информация обусловливает особенности строения биологической системы, а точнее, её элементарного структурного и функционального компонента, т. е. клетки.

Генетическая информация определяет морфологическое строение, рост, развитие, обмен веществ, психический склад, предрасположенность к заболеваниям и генетические пороки организма.

Вопрос 7. Что позволяет компонентам биологической системы взаимодействовать как единое целое? Какие механизмы лежат в основе этих процессов?

Взаимодействие между компонентами системы позволяет компонентам биологической системы взаимодействовать как единое целое.

В основе взаимодействия лежат различные процессы саморегуляции, основанные на механизме обратной связи.

Вопрос 8. Какая фундаментальная идея лежит в основе научного объяснения единства и многообразия жизни?

Фундаментальная идея, которая лежит в основе научного объяснения единства и многообразия жизни, заключается в том, что все организмы, жившие и живущие в настоящее время на Земле, являются модифицированными потомками их общих предков.

Вопрос 9. Используя рисунок 9, опишите последовательность, изображающую восходящую иерархию биологических систем, начиная с молекулярного уровня. Например, «молекула состоит из атомов, соединённых друг с другом».

Я думаю, что имеется ввиду рис.10.

1. Из атомов, соединённых друг с другом состоит молекула.

1.1. Из молекул состоят биополимеры, из которых состоят органоиды клеток.

2. Из определенного набора органоидов, состоит клетка.

3. Ткани состоят из совокупности клеток и межклеточного вещества, объединённых общим происхождением, строением и выполняемыми функциями.

4. Орган состоит из обособленной совокупности различных типов клеток и тканей, выполняющих определённую функцию в живом организме.

5. Из органов и систем органов образуется организм (особь) определенного вида, который представляет собой целостную и самовоспроизводящуюся систему. У микроорганизмов организменный уровень совпадает с клеточным.

6. Популяция состоит из особей одного вида, относительно изолированных от групп этого же вида.

7. Популяции объединяются в совокупности — сообщества (биоценозы).

8. Экосистемы состоят из сообщества живых организмов (биоценоз), среды их обитания (биотоп), системы связей, осуществляющей обмен веществом и энергией между ними.

9. Биосферный уровень охватывает все явления жизни на Земле, которые объединяет биотический обмен веществ и энергии.

Вопрос 10. Какое значение имеет изучение свойств биологических систем на различных уровнях организации?

Различные уровни организации формируют сложное иерархическое строение, когда нижележащие более простые уровни определяют свойства вышележащих. Но каждый из уровней организации имеет особенности, которые лишь частично можно объяснить, исходя из особенностей низшего уровня. Другими словами, свойства целого не равны сумме свойств его частей. Эта закономерность известна как принцип эмерджентности систем: при объединении компонентов в более крупные функциональные единицы, возникают качественно новые (эмерджентные) свойства, которые невозможно предсказать, исходя из свойств компонентов. Итак, свойства системы определенного уровня организации является суммой совокупных свойств ее компонентов и эмерджентных свойств, возникающих в результате взаимодействия этих компонентов.

Проще говоря, на каждом уровне возникают новые свойства живого, отсутствующие на нижележащем уровне, выделяются свои элементарные явления и элементарные единицы, поэтому стоит изучать свойства биологических систем на различных уровнях организации.

Вопрос 11. Почему владение фундаментальными положениями (понятиями) биологической науки, как правило, позволяет оценить достоверность биологической информации, получаемой из различных информационных источников?

Владение Вами фундаментальными положениями (понятиями) биологической науки позволят Вам в любых источниках информации заметить искажённые или ложные данные, факты, ошибочное употребление единиц информации (цифры, буквы, символа). Владение понятиями позволит также выявить недостоверность информации, её неадекватность; рассмотреть некомпетентность источника. Поэтому владение понятиями биологической науки очень важно для получения качественной информации.

Вопрос 12. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1 «Механизмы саморегуляции».

Цель: провести исследование функций своего организма и объяснить полученные результаты с позиции понимания сущности механизмов саморегуляции.

1. Измерьте собственный пульс, находясь в состоянии покоя. Запишите результат в тетрадь.

2. Сделайте десять интенсивных и глубоких приседаний. Повторно измерьте пульс. Запишите полученные данные в тетрадь.

3. Сравните полученные результаты и сделайте вывод.

Например, мой пульс в покое — 55 ударов в минуту. После нагрузки — 95 уд. в мин. При сравнении двух показателей, мы видим, что после нагрузки пульс участился.

Вывод: здесь срабатывает один из механизмов саморегуляции, который позволяет сохранять доставку достаточного количества кислорода к органам, тканям и клеткам при любых физических нагрузках.

Кислород переносит эритроциты по кровеносным сосудам. Когда человек испытывает нагрузки, количество кислорода требуется в организм больше, значит, и количество эритроцитов будет увеличиваться, вместе с током крови. Отсюда усиливается частота сердцебиения, увеличивается пульс.

Источник

Уровни организации живого

Жизнь является многоуровневой системой (от греч. система — объединение, совокупность). Выделяют такие основные уровни организации живого: молекулярный, клеточный, органно-тканевой, организменный, популяционно-видовой, экосистемный, биосферный. Все уровни тесно связаны между собой и возникают один из другого, что свидетельствует о целостности живой природы.

Молекулярный

Это единство химического состава (биополимеры: белки, углеводы, жиры, нуклеиновые кислоты), химических реакций. С этого уровня начинаются процессы жизнедеятельности организма: энергетический, пластический и прочие обмены, изменение и реализация генетической информации.

Клеточный

Клетка является элементарной структурной единицей живого. Это единица развития всех живых организмов, живущих на Земле. В каждой клетке происходят процессы обмена веществ, преобразования энергии, обеспечивается сохранение, преобразование и передача генетической информации.

Каждая клетка состоит из клеточных структур, органелл, которые выполняют определенные функции, поэтому возможно выделить субклеточный уровень.

Органно-тканевой

Эпителиальные ткани, соединительные ткани, мышечные ткани и нервные клетки

Клетки многоклеточных организмов, которые выполняют подобные функции, имеют одинаковое строение, происхождение, объединяются в ткани. Различают несколько типов тканей, которые имеют отличия в строении и выполняют разные функции (тканевой уровень).

Ткани в разном соединении образуют разные органы, которые имеют определенное строение и выполняют определенные функции (органный уровень).

Органы объединяются в системы органов (системный уровень).

Организменный

Ткани объединяются в органы, системы органов и функционируют как единое целое — организм. Элементарной единицей этого уровня является особь, которая рассматривается в развитии от момента зарождения до конца существования как единая живая система.

Популяционно-видовой

Совокупность организмов (особей) одного вида, имеющего общее место обитания, образует популяции. Популяция является элементарной единицей вида и эволюции, так как в ней происходят элементарные эволюционные процессы, этот и следующие уровни — надорганизменные.

Экосистемный

Совокупность организмов разных видов и уровней организации образует этот уровень. Здесь можно выделить биоценотический и биогеоценотический уровни.

Популяции разных видов взаимодействуют между собой, образуют многовидовые группировки (биоценотический уровень).

Взаимодействие биоценозов с климатическими и другими небиологическими факторами (рельефом, почвой, соленостью и т. п.) приводит к образованию биогеоценозов (биогеоценотический). В биогеоценозах происходит поток энергии между популяциями разных видов и круговорот веществ между его неживой и живой частями.

Биосферный

1 – молекулярный; 2 – клеточный; 3 – организменный; 4 – популяционно-видовой; 5 – биогеоценотический; 6 – биосферный

Представлен частью оболочек Земли, где существует жизнь, — биосферой. Биосфера состоит из совокупности биогеоценозов, функционирует как единая целостная система.

Не всегда можно выделить весь перечисленный набор уровней. Например, у одноклеточных клеточный и организменный уровни совпадают, а органно-тканевой уровень отсутствует. Иногда можно выделить дополнительные уровни, например, субклеточный, тканевой, органный, системный.

Источник

Уровни организации жизни

Все живые организмы в природе состоят из одинаковых уровней организации, это общая для всех живых организмов характерная биологическая закономерность.
Выделяют следующие уровни организации живых организмов — молекулярный, клеточный, тканевый, органный, организменный, популяционно-видовой, биогеоценотический, биосферный.

Рис. 1. Молекулярно-генетический уровень

1. Молекулярно-генетический уровень. Это наиболее элементарный характерный для жизни уровень (рис. 1). Как бы сложно или просто ни было строение любого живого организма, они все состоят из одинаковых молекулярных соединений. Примером этого являются нуклеиновые кислоты, белки, углеводы и другие сложные молекулярные комплексы органических и неорганических веществ. Их называют иногда биологическими макро- молекулярными веществами. На молекулярном уровне происходят различные процессы жизнедеятельности живых организмов: обмен веществ, превращение энергии. С помощью молекулярного уровня осуществляется передача наследственной информации, образуются отдельные органоиды и происходят другие процессы.

2. Клеточныйуровенъ. Клетка является структурной и функциональной единицей всех живых организмов на Земле (рис. 2). Отдельные органоиды в составе клетки имеют характерное строение и выполняют определенную функцию. Функции отдельных органоидов в клетке взаимосвязаны и выполняют единые процессы жизнедеятельности. У одноклеточных организмов (одноклеточные водоросли и простейшие) все жизненные процессы проходят в одной клетке, и одна клетка существует как отдельный организм. Вспомните одноклеточные водоросли, хламидомонады, хлореллу и простейших животных — амебу, инфузорию и др. У многоклеточных организмов одна клетка не может существовать как отдельный организм, но она является элементарной структурной единицей организма.

3. Тканевый уровень. Совокупность сходных по происхождению, строению и функциям клеток и межклеточных веществ образует ткань. Тканевый уровень характерен только для многоклеточных организмов. Также отдельные ткани не являются самостоятельным целостным организмом (рис. 3). Например, тела животных и человека состоят из четырех различных тканей (эпителиальная, соединительная, мышечная, нервная). Растительные ткани называются: образовательная, покровная, опорная, проводящая и выделительная. Вспомните строение и функции отдельных тканей.

4. Органный уровень. У многоклеточных организмов объединение нескольких одинаковых тканей, сходных по строению, происхождению и функциям, образует органный уровень (рис. 4). В составе каждого органа встречается несколько тканей, но среди них одна наиболее значительная. Отдельный орган не может существовать как целостный организм. Несколько органов, сходных по строению и функциям, объединяясь, составляют систему органов, например пищеварения, дыхания, кровообращения и т. д.

5. Организменный уровень. Растения (хламидомонада, хлорелла) и животные (амеба, инфузория и т. д.), тела которых состоят из одной клетки, представляют собой самостоятельный организм (рис. 5). А отдельная особь многоклеточных организмов считается как отдельный организм. В каждом отдельном организме происходят все жизненные процессы, характерные для всех живых организмов, — питание, дыхание, обмен веществ, раздражимость, размножение и т. д. Каждый самостоятельный организм оставляет после себя потомство. У многоклеточных организмов клетки, ткани, органы и системы органов не являются отдельным организмом. Только целостная система органов, специализированно выполняющих различные функции, образует отдельный самостоятельный организм. Развитие организма, начиная с оплодотворения и до конца жизни, занимает определенный промежуток времени. Такое индивидуальное развитие каждого организма называется онтогенезом. Организм может существовать в тесной взаимосвязи с окружающей средой.

6. Популяционно-видовой уровень. Совокупность особей одного вида или группы, которая длительно существует в определенной части ареала относительно обособленно от других совокупностей того же вида, составляет популяцию. На популяционном уровне осуществляются простейшие эволюционные преобразования, что способствует постепенному появлению нового вида (рис. 6).

7. Биогеоценотический уровень. Совокупность организмов разных видов и различной сложности организации, приспособленных к одинаковым условиям природной среды, называется биогеоценозом, или природным сообществом. В состав биогеоценоза входят многочисленные виды живых организмов и условия природной среды. В природных биогеоценозах накапливается энергия и передается от одного организма к другому. Биогеоценоз включает неорганические, органические соединения и живые организмы (рис. 7).

8. Биосферный уровень. Совокупность всех живых организмов на нашей планете и общей природной среды их обитания составляет биосферный уровень (рис. 8). На биосферном уровне современная биология решает глобальные проблемы, например определение интенсивности образования свободного кислорода растительным покровом Земли или изменения концентрации углекислого газа в атмосфере, связанные с деятельностью человека. Главную роль в биосферном уровне выполняют «живые вещества», т. е. совокупность живых организмов, населяющих Землю. Также в биосферном уровне имеют значение «биокосные вещества», образовавшиеся в результате жизнедеятельности живых организмов и «косных» веществ (т. е. условий окружающей среды). На биосферном уровне происходит круговорот веществ и энергии на Земле с участием всех живых организмов биосферы.

Уровни организации жизни. Популяция. Биогеоценоз. Биосфера.

Заполните таблицу, показывающую структурные особенности каждого уровня организации:

Источник