Головна

Шкільна бібліотека

Перелік предметів

Англійська мова
Біологія
Географія
Економіка
Інформатика
Історія
Математика
Німецька мова
ОБЖ
Політологія
Право
Природознавство
Психологія і педагогіка
Російська мова
Соціологія
Фізика
Філософія
Французька мова
Українська мова
Хімія

Підручники в PDF


 

Довідник з біології

ЗАГАЛЬНА БІОЛОГІЯ

РІВНІ ОРГАНІЗАЦІЇ ЖИВОЇ МАТЕРІЇ

  Загальна біологія вивчає основні закономірності життєвих явищ, які протікають на різних рівнях організації живого. Роз­гляд організації живої матерії починається із з'ясування будови і властивостей складних органічних молекул. Клітини багатоклі­тинних організмів входять до складу тканин, дві або декілька тканин утворюють орган. Багатоклітинний організм складної бу­дови, що має в своєму складі тканини і органи, в той же час є еле­ментарною одиницею біологічного виду. Взаємодіючі між собою види складають співтовариство, або екологічну систему, яка, у свою чергу, є одним з компонентів біосфери.

  Відповідно до цього виділяють декілька рівнів організації живої матерії.

1.                Молекулярний. Будь-яка жива система, як би складно вона не була організована, виявляється на рівні функціонування біоло­гічних макромолекул — біополімерів: нуклеїнових кислот, біл­ків, полісахаридів, а також інших важливих органічних речовин. З цього рівня починаються найважливіші процеси життєдіяльно­сті організму: обмін речовин і перетворення енергії, передача спа­дкової інформації тощо.

2.                 Клітинний. Клітина є структурною і функціональною оди­ницею, а також одиницею розвитку всіх живих організмів, що мешкають на Землі. Вільноживучих неклітинних форм життя не існує.

3.                 Тканинний. Тканина є сукупністю схожих за будовою клі­тин, поєднаних виконанням загальної функції.

4.                 Органний. Органи — це структурно-функціональні об'єд­нання декількох типів тканин. Наприклад, шкіра людини як  різні речовини. Унаслідок цілого ряду складних хімічних пере­творень речовини з навколишнього середовища уподібнюються речовинам живого організму, з них будується його тіло. Ці проце­си називаються асиміляцією або пластичним обміном.

5. Організменний. Багатоклітинний організм є цілісною сис­темою органів, спеціалізованих для виконання різних функцій.

6. Популяційно-видовий. Сукупність організмів одного і того ж виду, поєднана загальним житлом, створює популяцію як сис­тему надорганізмового порядку. У цій системі здійснюються най­простіші, елементарні еволюційні перетворення.

7. Біогеоценотичний. Біогеоценоз — сукупність організмів різних видів і різної складності організації зі всіма чинниками середовища існування.

 Наведемо декілька прикладів. Рослини з двооксиду вуглецю і води синтезують складні органічні сполуки — вуглеводи (крох­маль і целюлозу), які використовуються як запасні поживні речо­вини і будівельний матеріал. Білок курячого яйця в організмі людини зазнає низки складних перетворень, перш ніж перетво­риться на білки, властиві організму, — гемоглобін, кератин або будь-який інший.

  Інша сторона обміну речовин — процеси дисиміляції, в ре­зультаті яких складні органічні сполуки розпадаються на прості, при цьому втрачається їх схожість із речовинами організму і ви­діляється енергія, необхідна для реакцій біосинтезу. Тому диси­міляцію називають ще енергетичним обміном.

  Обмін речовин забезпечує постійність хімічного складу і бу­дови всіх частин організму і як наслідок — постійність їх функці­онування в безперервно змінних умовах навколишнього середо­вища.

Самовідтворення (репродукція). При розмноженні живих організмів потомство звичайно схоже на батьків: кішки відтво­рюють котенят, собаки — щенят. З насіння кульбаби знову зрос­тає кульбаба. Поділ одноклітинного організму — амеби — приво­дить до утворення двох амеб, повністю схожих з материнською клітиною. Таким чином, розмноження — ця властивість органі­змів відтворювати собі подібних.

  Що лежить в основі процесу самовідтворення? Звернемо увагу на те, що цей процес здійснюється практично на всіх рівнях органі­зації живої матерії. Завдяки репродукції не тільки цілі організми, але і клітини, органели клітин (мітохондрії, пластиди тощо) після поділу схожі зі своїми попередниками. З однієї молекули ДНК — дезоксирибонуклеїнової кислоти — при її подвоєнні утворюються дві дочірні молекули, повністю повторюючи початкову.

  В основі самовідтворення лежать реакції матричного синте­зу, тобто утворення нових молекул і структур на основі інфор­мації, закладеної в послідовності нуклеїдів ДНК. Отже, самовід­творення — одна з основних властивостей живого, тісно пов'я­зана з явищем спадковості.

 Спадковість. Полягає в здатності організмів передавати свої ознаки, властивості й особливості розвитку з покоління в по­коління. Вона зумовлена стабільністю, тобто постійністю будови молекул ДНК.

 Мінливість. Ця властивість ніби протилежна спадковості, але разом з тим тісно пов'язана з нею, оскільки при цьому зміню­ються спадкові задатки — гени, які визначають розвиток тих або інших ознак. Якби репродукція матриць — молекул ДНК — зав­жди відбувалася з абсолютною точністю, то при розмноженні ор­ганізмів здійснювалася б спадкоємність тільки існуючих раніше ознак, і пристосування видів до змінних умов середовища вияви­лося б неможливим. Отже, мінливість — це здатність організмів набувати нові ознаки і властивості, в основі якої лежать зміни біологічних матриць.

  Мінливість створює різноманітний матеріал для природного добору, тобто добору найпристосованіших особин до конкретних умов існування в природних умовах, що, у свою чергу, приводить до появи нових форм життя, нових видів організмів.

Зростання і розвиток. Здібність до розвитку — загальна властивість матерії. Під розвитком розуміють необоротну направ­лену закономірну зміну об'єктів живої і неживої природи. У ре­зультаті розвитку виникає новий якісний стан об'єкту, унаслідок якого змінюється його склад або структура. Розвиток живої фор­ми існування матерії представлений індивідуальним розвитком, або онтогенезом, і історичним розвитком, або філогенезом.

  Протягом онтогенезу поступово і послідовно виявляються ін­дивідуальні властивості організмів. Розвиток супроводиться зрос­танням. Незалежно від способу розмноження усі дочірні особини, що утворюються з однієї зиготи або спори, бруньки або клітини, одержують спадково тільки генетичну інформацію, тобто можли­вість проявляти ті або інші ознаки.

  У процесі розвитку виникає специфічна структурна організа­ція індивіда, а збільшення його маси обумовлено репродукцією макромолекул, елементарних структур клітин і самих клітин. Філогенез, або еволюція, — це необоротний і направлений розви­ток живої природи, що супроводиться утворенням нових видів і прогресивним ускладненням життя. Результатом еволюції є все різноманіття живих організмів на Землі.

Подразнення. Будь-який організм нерозривно пов'язано з навколишнім середовищем: витягує з неї поживні речовини, під­дається дії несприятливих чинників середовища, вступає у взає­модію з іншими організмами тощо. У процесі еволюції у живих організмів виробилися і закріпилися властивості вибірково реагу­вати на зовнішні дії. Ця властивість носить назву подразнення. Будь-яка зміна умов навколишнього середовища є по відношенню до організму подразненням, а його реакція на зовнішні подразни­ки служить показником його чутливості та виявом подразнення.

  Реакція багатоклітинних тварин на подразнення здійснюєть­ся за допомогою нервової системи і називається рефлексом.

  Організми, що не мають нервової системи, наприклад най­простіші або рослини, позбавлені рефлексів. їх реакції, що вира­жаються в зміні характеру руху або зростання, прийнято назива­ти таксисами або тропізмами, додаючи при їх позначенні назву подразника. Наприклад, фототаксис — рух у напрямі до світла; хемотаксис — переміщення організму по відношенню до концен­трації хімічних речовин. Кожний рід таксиса може бути позити­вним або негативним залежно від того, діє подразник на організм притягаючим або відштовхуючим чином.

  Під тропізмами розуміють певний характер зростання, яке властиве рослинам. Так, геліотропізм (від грец. helios — Сонце) означає зростання надземних частин рослин (стебла, листя) у на­прямку до Сонця, а геотропізм (від грец. geos — Земля) — зрос­тання підземних частин (коріння) у напрямі до центру Землі.

8.                 Дискретність (від лат. discretus — переривистий, розділе­ний). Дискретність — загальна властивість матерії. Так, з курсу фізики і загальної хімії відомо, що кожний атом складається з елементарних частинок, що атоми утворюють молекулу. Прості молекули входять до складу складних сполук або кристалів тощо. Життя на Землі також виявляється у вигляді дискретних форм. Це означає, що окремий організм або інша біологічна система (вид, біоценоз тощо) складається з окремих ізольованих, тобто відособлених або відмежованих у просторі, але проте тісно пов'язаних і взаємодіючих між собою частин, створюючи структурно-функціональну єдність. Наприклад, будь-який вид органі­змів включає окремі особини. Тіло високоорганізованої особини утворює просторово відмежовані органи, які, у свою чергу, скла­даються з окремих клітин. Енергетичний апарат клітини предста­влений окремими мітохондріями, апарат синтезу білка — рибосо­мами і т. д. аж до макромолекул, кожна з яких може виконувати свою функцію, лише будучи просторово ізольованою від інших. Дискретність будови організму — основа його структурної впоря­дкованості, вона створює можливість постійного самооновлення його шляхом заміни структурних елементів (молекул, ферментів, органоїдів клітини, цілих клітин), що «зносилися», без припи­нення виконуваної функції. Дискретність виду зумовлює можли­вість його еволюції шляхом загибелі або усунення від розмножен­ня непридатних особин і збереження індивідів із корисними для виживання ознаками.

9.                 Саморегуляція (авторегуляція). Це здатність живих орга­нізмів, що мешкають у безперервно змінних умовах  навколиш­нього середовища, підтримувати постійність свого хімічного складу й інтенсивність перебігу фізіологічних процесів. При цьо­му недолік надходження яких-небудь поживних речовин мобілі­зує внутрішні ресурси організму, а надлишок викликає запасання цих речовин. Подібні реакції здійснюються різними шляхами завдяки діяльності регуляторних систем — нервової і ендокрин­ної. Сигналом для включення тієї або іншої регулюючої системи може бути зміна концентрації якої-небудь речовини або стану якої-небудь системи.

  Наприклад, пониження концентрації АТФ — універсального акумулятора (накопичувача) енергії в клітині — служить сигна­лом, запускаючи процес її синтезу. Навпаки, заповнення запасів АТФ припиняє інтенсивний синтез цієї речовини. Підвищення концентрації глюкози в крові приводить до посилення вироблен­ня гормону підшлункової залози — інсуліну, який зменшує вміст цукру в крові. Зниження рівня глюкози в крові уповільнює виділення гормону в кров'яне русло. Зменшення числа клітин у тканині (наприклад, в результаті травми) викликає посилене роз­множення клітин, що залишилися; відновлення нормальної кіль­кості клітин дає сигнал про припинення інтенсивного клітинного розподілу.

  10. Ритмічність. Ця властивість властива як живій, так і не­живій природі. Зумовлена вона різними космічними і планетар­ними причинами: обертанням Землі навкруги Сонця, зміною пір року, фазами Місяця тощо. Для неживої природи характерні, на­приклад, зміни освітленості та температури протягом року і діб, приливи і відливи в морях і океанах, переміщення повітряних мас — вітри тощо. Живі організми також підкоряються зовніш­нім датчикам часу, проте реакція їх значно складніше за зміну навколишнього середовища.

  Всюди в живій і неживій природі поширені коливальні про­цеси. Океанські приливи і відливи, зміна дня і ночі, фаз Місяця, чергування пір року, періодичне збільшення сонячної активності, циклічність геологічних процесів, у тому числі періодична зміна суш морем і моря сушею, — все це різні форми коливальних про­цесів. Періодичні зміни в навколишньому середовищі мають гли­бокий вплив на живу природу і на власні ритми живих організмів.

  Ритм — це повторення одного і того ж стану через різні промі­жки часу. В біології під ритмічністю розуміють періодичні зміни інтенсивності фізіологічних функцій із різними періодами коли­вань (від декількох секунд до року і сторіччя). Добре відомі добові ритми сну і бадьорості у людини; сезонні ритми активності і спляч­ки у деяких ссавців (ховрахи, їжаки, ведмеді) і багато інших.

   Ритмічність направлена на узгодження функцій організму з навколишнім середовищем, тобто на пристосування до постійно змінних умов існування.

  11. Енергозалежність. Живі тіла є «відкритими» для надходження енергії системи. Це поняття запозичено з фізики. Під «відкритими» розуміють динамічні, тобто системи, що не знахо­дяться в стані спокою, стійкі лише за умови безперервного доступу до них енергії і матерії ззовні. Отже, живі організми існують до тих пір, поки в них надходить енергія і матерія у вигляді їжі з навколишнього середовища. Слід зазначити, що живі організми на відміну від об'єктів неживої природи відмежовані від навко­лишнього середовища оболонками (зовнішня клітинна мембрана у одноклітинних, покривна тканина у багатоклітинних). Ці обо­лонки утрудняють обмін речовин між організмом і зовнішнім се­редовищем, зводять до мінімуму втрати речовин і підтримують просторову єдність системи.

  Таким чином, живі організми різко відрізняються від об'єк­тів фізики і хімії — неживих систем — своєю винятковою складністю і високою структурною і функціональною впорядко­ваністю. Ці відмінності додають життю якісно нові властивості. Живе є особливим ступенем розвитку матерії.

  Тепер, після ознайомлення з основними властивостями живих організмів, можна сформулювати визначення поняття «життя». Матеріалістичне визначення життя дав Ф. Енгельс: «Життя є спо­сіб існування білкових тіл, і цей спосіб існування полягає за своєю сутністю в постійному самооновленні хімічних складових частин цих тіл». Це визначення дано Енгельсом більше 100 років тому. До нього увійшли два важливі положення: 1) життя тісно пов'язане з білковими тілами і 2) неодмінна умова життя — постійний обмін речовин, з припиненням якого припиняється і життя.

  Досягнення біології нашого часу дозволили розкрити нові ри­си, характерні для живих організмів, і на цій підставі дати більш докладне визначення поняття «життя». Одне з таких визначень належить М. В. Волькенштейну: «Живі тіла, існуючі на Землі, є відкритими саморегульованими і самовідтворюваними система­ми, побудованими з біополімерів — білків і нуклеїнових кислот».


НазадЗмістВперед

 

 
© www.SchoolLib.com.ua