Структурные уровни живого

 

Министерство образования  и науки Российской Федерации

Федеральное агентство  по образованию

ГОУ ВПО

Всероссийский заочный  финансово-экономический институт

Контрольная работа

по дисциплине:

«Концепции современного естествознания»

Вариант № 20

Структурные уровни живого

2008

Содержание:

Введение

1. Структурные уровни  живого

2. Клетка как «первокирпичик» живого

3. Клеточная теория

Заключение

Список используемой литературы

Введение.

Жизнь на Земле чрезвычайно  многообразна. Она представлена ядерными и доядерными одноклеточными и многоклеточными  существами.

Живое обладает молекулярной, клеточной, тканевой и иной структурностью.

Биология ХХ века углубила понимание существенных черт живого, раскрыла молекулярные основы жизни. В основе современной биологической  картины мира лежит представление  о том, что мир живого - это грандиозная  Система высокоорганизованных систем. Любая система (и в неорганической и в органической природе) состоит  из элементов (компонентов) и связей между ними (структуры), которые объединяют данную совокупность элементов в  единое целое. Биологическим системам свойственны свои специфические  элементы и особенные типы связей между ними.

Открытие клетки как элемента живых структур и  представление о системности, цельности  этих структур стали основой последующего построения иерархии живого.

В представленной контрольной  работе будут рассмотрены основные уровни биологических структур, роль клетки в строении живого, а так  же «клеточная теория».

1. Структурные уровни  живого.

Концепция структурных  уровней живого включает представление  об иерархической соподчиненности  структурных уровней, системности  и органической целостности живых  организмов. В соответствии с этой концепцией структурные уровни различаются  не только сложностью, но и закономерностями функционирования. Вследствие иерархической  соподчиненности каждый из уровней  организации живой материи должен изучаться с учетом характера  ниже и вышестоящего уровней в  их функциональном взаимодействии.

Рассмотрим отдельные  уровни организации живой материи, начав с низшей ступени, на которой  смыкаются биология и химия.

Молекулярно-генетический уровень.

Это тот уровень  организации материи, на котором  совершается скачок от атомно-молекулярного  уровня неживой материи к макромолекулам живого. При изучении молекулярно-генетического  уровня достигнута, видимо, наибольшая ясность в определении основных понятий, а также в выявлении  элементарных структур и явлений. Развитие хромосомной теории наследственности, анализ мутационного процесса, изучение строения хромосом, фагов и вирусов  вскрыли основные черты организации  элементарных генетических структур и  связанных с ними явлений.

Клеточный уровень.

Клеточный и субклеточный уровни отражают процессы специализации  клеток, а также различные внутриклеточные  включения.

Любой живой организм состоит из клеток. В простейшем случае -- из единственной клетки (бактерии, амебы). Клетка является мельчайшей элементарной живой системой и является первоосновой строения, жизнедеятельности и размножения всех организмов. Клетки всех организмов сходны по строению и составу веществ. Всеми сложными многоступенчатыми процессами в клетке управляет особая структура, как правило, находящаяся в ее ядре и состоящая из длинных цепей молекул нуклеиновых кислот.

Тканевый  уровень.

Совокупность клеток с одинаковым уровнем организации  образует живую ткань. Из тканей состоят  различные органы живых организмов.

Организменный уровень.

Система совместно  функционирующих органов образует организм. В отличие от предыдущих уровней на организменном уровне проявляется большое разнообразие живых систем. Организменный уровень  именуют также онтогенетическим.

Популяционно-видовой  уровень.

Он образован совокупностью  видов и популяций живых систем. Популяция -- это совокупность организмов одного вида, обладающих единым генофондом (совокупностью генов). Она является надорганизменной живой системой, так же, как и вид, состоящий обычно из нескольких популяций. На этом уровне реализуется биологический эволюционный процесс.

Биогеоценотический  уровень.

Он образован биоценозами -- исторически сложившимися устойчивыми сообществами популяций, связанных друг с другом и окружающей средой обменом веществ.

Биосферный  уровень.

Включает в себя всю совокупность живых организмов Земли вместе с окружающей их природной  средой.

Отдельные структурные  уровни живого являются объектами изучения для отдельных биологических  наук, то есть условными разграничителями биологического знания. Так, молекулярный уровень изучается молекулярной биологией, генетикой; клеточный уровень служит объектом для цитологии, микробиологии; анатомия и физиология изучают жизнь на тканевом и организменном уровнях; зоология и ботаника имеют дело с организменным и популяционно-видовым уровнями; экология охватывает биоценотический и биосферный уровни.

2. Клетка как «первокирпичик» живого.

Фундаментальная частица  в биологии - живая клетка. Именно она является мельчайшей системой, обладающей всем комплексом свойств живого, в том числе и носителем генетической информации.

Клетка отграничена  от других клеток или от внешней  среды специальной мембраной  и имеет ядро или его эквивалент, в котором сосредоточена основная часть химической информации, контролирующей наследственность.

Существуют одноклеточные  организмы, тело которых целиком  состоит из одной клетки. К этой группе относятся бактерии и протисты (простейшие животные и одноклеточные  водоросли). Настоящие многоклеточные животные (Metazoa) и растения (Metaphyta) содержат множество клеток.

В строении и функциях каждой клетки обнаруживаются признаки, общие для всех клеток, что отражает единство их происхождения из первичных  органических комплексов. Частные особенности  различных клеток -- результат их специализации в процессе эволюции.

Обычно размеры  растительных и животных клеток колеблются в пределах от 5 до 20 мкм в поперечнике. Типичная бактериальная клетка значительно  меньше - около 2 мкм, а наименьшая из известных - 0,2 мкм.

Обычно 70-80 % массы  клетки составляет вода, в которой  растворены разнообразные соли и  низкомолекулярные органические соединения. Наиболее характерные компоненты клетки - белки и нуклеиновые кислоты. Некоторые белки являются структурными компонентами клетки, другие - ферментами, т.е. катализаторами, определяющими  скорость и направление протекающих  в клетках химических реакций. Нуклеиновые  кислоты служат носителями наследственной информации, которая реализуется  в процессе внутриклеточного синтеза  белков.

Собственно клетка состоит из трех основных частей. Под  клеточной стенкой, если она имеется, находится клеточная мембрана. Мембрана окружает гетерогенный материал, называемый цитоплазмой. В цитоплазму погружено  круглое или овальное ядро.

Клетки образуют ткани (нервная, мышечная и т.д.), а несколько типов тканей - органы (сердце, лёгкие и пр.) Группы органов, связанные с решением каких-то общих задач, называют системами органов.

Обмен веществ - важнейшее  свойство всего живого. Это свойство называют метаболизмом клеток.

3. Клеточная теория.

Клеточная теория -- одно из общепризнанных биологических обобщений, утверждающих единство принципа строения и развития мира растений и мира животных, в котором клетка рассматривается в качестве общего структурного элемента растительных и животных организмов. Как и всякое крупное научное обобщение, клеточная теория не возникла внезапно: ей предшествовали отдельные открытия различных исследователей.

Открытие клетки принадлежит английскому естествоиспытателю Р. Гуку, который в 1665 г. впервые рассмотрел тонкий срез пробки под микроскопом. На срезе было видно, что пробка имеет  ячеистое строение, подобно пчелиным сотам. Эти ячейки Р. Гук назвал клетками.

Значительный вклад  в изучение клетки внес голландский  натуралист, один из основоположников научной микроскопии, А. Ван Левенгук, открывший в 1674 г. одноклеточные  организмы.

Дальнейшее усовершенствование микроскопа и интенсивные микроскопические исследования привели к установлению французским ученым Ш. Бриссо-Мирбе (1802, 1808) того факта, что все растительные организмы образованы тканями, которые состоят из клеток. Еще дальше в обобщениях пошел Ж. Б. Ламарк (1809), который распространил идею Бриссо-Мирбе о клеточном строении и на животные организмы.

В начале XIX в. предпринимались попытки изучения внутреннего содержимого клетки. В 1825 г. чешский ученый Я. Пуркине открыл ядро в яйцеклетке птиц. В 1831 г. английский ботаник Р. Броун впервые описал ядро в клетках растений, а в 1833 г. он пришел к выводу, что ядро является обязательной частью растительной клетки. Таким образом, в это время меняется представление о строении клетки: главным в ее организации стали считать не клеточную стенку, а содержимое.

Наиболее близко к формулировке клеточной теории подошел немецкий ботаник М. Шлейден, который установил, что тело растений состоит из клеток.

Многочисленные наблюдения относительно строения клетки, обобщение  накопленных данных позволили Т. Шванну в 1839 г. сделать ряд выводов, которые впоследствии назвали клеточной  теорией. Ученый показал, что все  живые организмы состоят из клеток, что клетки растений и животных принципиально  схожи между собой.

В момент возникновения  клеточной теории вопрос о том, как  образуются клетки в организме, не был  окончательно выяснен. М. Шлейден и Т. Шванн считали, что клетки в организме возникают путем новообразования из первичного неклеточного вещества. Это представление было опровергнуто к середине XIXв., что нашло отражение в знаменитом афоризме Р. Вирхова (1858): «всякая клетка происходит только от клетки». Дальнейшее развитие цитологии полностью подтвердило, что и клетки животных, и клетки растений возникают только в результате деления предшествующих клеток и никогда не возникают de novo - из "неживого" или "живого" вещества.

Клеточная теория получила дальнейшее развитие в работах немецкого  ученого Р. Вирхова (1858), который предположил, что клетки образуются из предшествующих материнских клеток. В 1874 г. русским  ботаником И. Д. Чистяковым, а в 1875 г. польским ботаником Э. Страсбургером было открыто деление клетки -- митоз, и, таким образом, подтвердилось предположение Р. Вирхова.

Во второй половине XIX и в начале XXвв. Были выяснены основные детали тонкого строения клетки, что стало возможным благодаря крупным усовершенствованиям микроскопа и техники микроскопирования биологических объектов.

Коренное улучшение  всей техники микроскопирования позволило исследователям к началу XX столетия обнаружить основные клеточные органоиды, выяснить строение ядра и закономерности клеточного деления, расшифровать механизмы оплодотворения и созревания половых клеток. В 1876г. был открыт клеточный центр, в 1894г. - митохондрии, в 1898г. - аппарат Гольджи.

Создание клеточной  теории стало важнейшим событием в биологии, одним из решающих доказательств  единства живой природы. Клеточная  теория оказала значительное влияние  на развитие биологии как науки, послужила  фундаментом для развития таких  дисциплин, как эмбриология, гистология и физиология. Она позволила создать  основы для понимания жизни, индивидуального  развития организмов, для объяснения эволюционной связи между ними. Основные положения клеточной теории сохранили  свое значение и сегодня, хотя более  чем за сто пятьдесят лет были получены новые сведения о структуре, жизнедеятельности и развитии клетки.

Клеточная теория включает следующие основные положения:

1. Клетка -- элементарная единица живого, способная к самообновлению, саморегуляции и самовоспроизведению и являющаяся единицей строения, функционирования и развития всех живых организмов.

2. Клетки всех  живых организмов сходны по  строению, химическому составу и  основным проявлениям жизнедеятельности.