Жизнь на Земле зарождалась на протяжении долгого времени. Она возникла под влиянием различных сложных факторов, которые с течением времени привели не только к появлению жизни, но и проявлению ее в разных формах. Так, сложность условий формирования привела к тому, что живая природа устроена из различных систем, которые, сочетаясь и соподчиняясь друг другу, образуют собой многоуровневую целостную структуру, которая немыслима без одного из звеньев.

Основные уровни организации живой природы

Чтобы правильно понять эту систему, нужно усвоить, что предложенные соподчинены. Каждую из них можно рассматривать как отдельную систему или подсистему, однако целостное восприятие уровней жизни с биологической точки зрения является очень важным в освоении этого материала.

Уровни организации живой природы их характеристика

Прежде чем перейти к описанию, отметим, что универсального списка биосистем не существует, и предложенный нами является наиболее общим: здесь представлены 8 уровней организации.

• Уровни организации живой природы: молекулярный и клеточный

Молекулярный. уровень, который является границей между Элементарными единицами здесь выступают белки, углеводы, нуклеиновые кислоты, липиды и др. Именно здесь происходит передача генетической информации, происходит биосинтез и превращение энергии. Кодировка информации - основная задача молекулярного уровня, который, в свою очередь, имеет два компонента: молекулы органических и неорганических соединений, а также комплексы химических соединений.

Клеточный. Здесь элементами выступают клеточные объединения - органеллы. Он отвечает за воспроизводительную функцию, участвует в регуляции химических реакций, а также здесь происходит потребление энергии. Он состоит из одного компонента - комплекса молекул химических соединений. На этом уровне происходит биосинтез, деление клеток и фотосинтез.

• Уровни организации живой природы: тканевый и органный

Тканевый. Он представлен тканями, которые объединяют различные клетки, имеющие идентичное строение. У ткани создаются в процессе онтогенеза из-за на разные группы. У животных и растений они различаются, что обусловлено специализацией клеток.

Органный. В этой системе элементами являются органы организмов. В ряде случаев можно наблюдать целые системы органов (у более совершенных организмов), а у простейших передвижение, дыхание, пищеварение и др., осуществляется за счет отдельных органелл.

• Уровни организации живой природы: организменный и популяционно-видовой

Организменный. Этот характерен для одноклеточных и многоклеточных. Здесь обеспечивается возможность различных способов питания, обнаруживается различное строение (животные, птицы, грибы, бактерии). Здесь же обнаруживается связь организма со средой обитания, которая также участвует в формировании особенностей строения. Основным компонентом является клетка.

Популяционно-видовой. Представлен родственной связью, которая формирует популяции, и их, в свою очередь, в виды. Основными функциями этого уровня являются рождаемость и смертность, численность, плотность. Здесь устанавливается прочная связь вида со средой обитания.

• Уровни организации живой природы: биогеоценотический и биосферный

Биогеоценотический. Этот уровень также именуется как «экосистемный». Здесь мы видим организацию жизни с точки зрения популяции: это широкий охват однотипных (схожих) существ. Экосистемный уровень имеет множество свойств: структуру популяции, типы количественный и видовой ее состав. Основными компонентами являются: особенности среды и пищевые системы.

Биосферный. Это высшая форма организации экосистем. Основными элементами являются: экосистемы и их окружающая среда, под которой понимают почву, атмосферу, гидросферу и др. глобальные параметры. Здесь происходит взаимодействие живого и неживого, а также круговорот веществ.

Часть 1. Классификация уровней. Молекулярный, клеточный, тканевый уровни и органный уровни.

Давайте разберемся, что такое система. Система – это упорядоченное целое, которое состоит из частей, взаимосвязанных между собой.
Биологические системы организованны в зависимости от иерархии, которую невозможно нарушить, так как все внутри системы целостно. Если мы сравним системы различных уровней, то сможем заметить много общего между ними или выделить особые черты каждого уровня системы.
Принято выделять разные уровни биосистем и каждый из них характеризуется свойствами, которых нет на нижележащих уровнях. Дети, давайте внимательно посмотрим на рисунок 1. Какие уровни организации живой материи выделяют в биологии?

Рис. 1 Уровни организации живой материи
Биогеоценотический уровень выделяется своей спецификой, которая свзязана с его внутренними компонентами и круговоротом веществ, а биосферный уровень выделяется замкнутостью круговоротов веществ.
Давайте отдельно рассмотрим каждый из существующих уровней иерархии биологической системы. Ребята, предлагаю с помощью следующего

видео 1 «Законы организации экосистемы»

Видео YouTube

и рисунка 2 приступить к изучению каждого уровня организации живой материи.


Рис. 2 Что мы знаем об уровнях организации всего живого на Земле?
1.Молекулярный уровень.

Рис. 3 Молекулы – основа молекулярного уровня
Химические вещества, нуклеиновые кислоты, белки, углеводы, липиды являются самыми мелкими единицами этого уровня организации жизни. На рисунке 3 вы можете увидеть мельчайшие частицы, которые являются основой этого уровня организации живой материи.
Здесь мы видим проявление таких важнейших процессов природы, как передача через ДНК наследственной информации, превращение энергии и биосинтез. Основная стратегия жизни этого уровня в том, что живое вещество способно создавать живое, может кодировать данные, которые были приобретены в изменчивых условиях среды.
2.Клеточный уровень.


Рис. 4 Клетки – основа клеточного уровня
На этом уровне главными элементами являются различные органеллы. На рисунке 4 вы можете увидеть клетки и их органеллы, которые являются основой этого уровня организации живой материи.
Основными процессами этого уровня становятся способность к самовоспроизведению, включение большинства химических элементов в состав клетки, регулирование химических реакций, запас и потребление энергии. Стратегия жизни выражена в том, что живые системы включают в свой состав химические элементы Земли и энергию Солнца.
3.Тканевый уровень.
Что такое ткань? Ткань – это совокупность клеточных элементов разных типов клеток и межклеточного вещества, которая выполняет отдельную специфическую функцию в организме.

4.Органный уровень.
Органом называют совокупность уже тканей, связанных между собой тем, что выполняют общин функции и имеют свое определенное место в организме.

Контролирующий блок №1

1) Что такое биологическая система?
2) Почему выделяют несколько видов в иерархии системы?
3) Сколько и какие урони вы можете назвать?

Часть 2. Организменный, популяционно-видовой, экосистемный и биосферный уровни организации живой материи.

Продолжим знакомство с уровнями живой материи.
5.Организменный уровень характерен для одноклеточных и многоклеточных биосистем (растениям, грибам, животным, человеку и различным микроорганизмам). На рисунке 5 вы можете увидеть организмы , которые присущи этому уровню организации.


Рис. 5 Организменный уровень и пищевые цепи
На этом уровне живые организмы имеют такие свойства: питание, дыхание, выделение, раздражимость, рост и развитие, размножение , поведение, продолжительность жизни, взаимоотношения с окружающей средой. Все вышеперечисленное в целом дает характеристику как целостной саморегулирующейся биосистеме. Здесь стратегия жизни состоит в том, что организм стремится выжить в любых изменяющихся условиях среды.

Рис. 6Популяционно-видовой уровень
Популяционно-видовой уровень организовывает особи, родственные между собой п популяции. Затем популяций группируются в виды и возникают новые свойства. На рисунке 6 вы можете увидеть популяции организмов, которые присущи этому уровню организации.
Основными свойствами этого уровня мы можем назвать рождаемость, смертность, выживание, структура (половая, возрастная, экологическая), плотность, численность, функционирование в природе. Стратегией популяционно-видового уровня есть более полное использование возможностей природной среды обитания, в стремлении к возможно более длительному существованию, в сохранении свойств вида и самостоятельном развитии.
7.Биогеоценотический (экосистемный) уровень характеризуется тем, что популяции различных видов становятся основными структурными элементами. В таблице на рисунке 7 вы можете увидеть строение этого уровня организации.


Рис. 7 Экосистемный уровень
Здесь мы можем выделить массу свойств присущих популяциям видов. К ним относятся: пищевые цепи и сети, структура экосистемы, видовой и количественный состав ее населения, трофические урони, типы биотических связей, продуктивность, энергетика , устойчивость.
Ребята, давайте посмотрим следующее видео, чтобы понять суть пищевых цепей в экосистеме.

Видео 2 «Пищевые связи экосистемы»

Видео YouTube

Свойства живых организмов можно увидеть в круговороте веществ и потоке энергии, автономности, открытости системы, сезонных изменениях, саморегулировании и устойчивости. Активное использование всего многообразия природы и создание благоприятных условий развития и процветания жизни во всем ее многообразии, все это становится главной стратегией этого уровня.
8.Биосферный уровень.
Данный уровень является самым высоким иерархическим уровнем любой биосистемы. Структурные единицы этого уровня такие:
- биогеоценозы (экосистемы);
- середа, окружающая эти системы. К ней относится сама оболочка Земли (

Иерархичность организации живой материи позволяет условно подразделить ее на ряд уровней. Уровень организации живой материи — это функциональное место биологической структуры определенной степени сложности в общей иерархии живого.

Выделяют следующие уровни организации живой материи.

• Молекулярный (молекулярно-генетический) уровень . На этом уровне живая материя организуется в сложные высокомолекулярные органические соединения , такие как белки, нуклеиновые кислоты и др.
• Субклеточный (надмолекулярный) уровень . На этом уровне живая материя организуется в органоиды : хромосомы, клеточную мембрану, эндоплазматическую сеть, митохондрии, аппарат Гольджи, лизосомы, рибосомы и другие субклеточные структуры.
• Клеточный уровень . На этом уровне живая материя представлена клетками. Клетка — элементарная структурная и функциональная единица живого.
• Органно-тканевой уровень . На этом уровне живая материя организуется в ткани и органы. Ткань — совокупность клеток, сходных по строению и функциям, а также связанных с ними межклеточных веществ. Орган — часть многоклеточного организма, выполняющая определенную функцию или функции.
• Организменный (онтогенетический) уровень . На этом уровне живая материя представлена организмами. Организм (особь, индивид) — неделимая единица жизни, ее реальный носитель, характеризующийся всеми ее признаками.
• Популяционно-видовой уровень . На этом уровне живая материя организуется в популяции. Популяция — совокупность особей одного вида, образующих обособленную генетическую систему, которая длительно существует в определенной части ареала относительно обособленно от других совокупностей того же вида. Вид — совокупность особей (популяций особей), способных к скрещиванию с образованием плодовитого потомства и занимающих в природе определенную область (ареал).
• Биоценотический уровень . На этом уровне живая материя образует биоценозы. Биоценоз — совокупность популяций разных видов, обитающих на определенной территории.
• Биогеоценотический уровень . На этом уровне живая материя формирует биогеоценозы. Биогеоценоз — совокупность биоценоза и абиотических факторов среды обитания (климат, почва).
• Биосферный уровень . На этом уровне живая материя формирует биосферу. Биосфера — оболочка Земли, преобразованная деятельностью живых организмов.

Необходимо отметить, что биогеоценотический и биосферный уровни организации живой материи выделяют не всегда, поскольку они представлены биокосными системами, включающими не только живое, но и неживое вещество. Также часто не выделяют субклеточный и органно-тканевой уровни, включая их в клеточный и организменный соответственно.

Проявления жизни на нашей планете чрезвычайно многообразны. В связи с этим выделяют различные уровни организации живой материи, которые отражают соподчиненность, иерархичность структурной организации жизни. В основе представлений об уровнях организации лежит принцип дискретности.

Молекулярный уровень. Элементарными единицами этого уровня организации жизни являются химические вещества: нуклеиновые кислоты, белки, углеводы, липиды и др. На этом уровне в основном проявляются такие важнейшие процессы жизнедеятельности, как передача наследственной информации, биосинтез, превращение энергии и др. Основная стратегия жизни на молекулярном уровне - способность создавать живое вещество и кодировать информацию, приобретенную в меняющихся условиях среды.

На клеточном уровне организации структурными элементами выступают различные органеллы. Способность к воспроизведению себе подобных, включение различных химических элементов Земли в состав клетки, регуляция химических реакций, запасание и потребление энергии - основные процессы этого уровня. Стратегия жизни на клеточном уровне - вовлечение химических элементов Земли и энергии Солнца в живые системы.

Организменный уровень организации присущ одноклеточным и многоклеточным биосистемам (растениям, грибам, животным, в том числе человеку и разнообразным микроорганизмам). У живых организмов проявляются такие свойства, как питание, дыхание, выделение, раздражимость, рост и развитие, размножение, поведение, продолжительность жизни, взаимоотношения с окружающей средой. Все перечисленные процессы в совокупности характеризуют организм как целостную саморегулирующуюся биосистему. Основная стратегия жизни на этом уровне - ориентация организма (особи) на выживание в постоянно меняющихся условиях среды.

Популяционно-видовой уровень организации характеризуется объединением родственных особей в популяции, а популяций - в виды, что приводит к возникновению новых свойств системы. Основные свойства этого уровня: рождаемость, смертность, выживание, структура (половая, возрастная, экологическая), плотность, численность, функционирование в природе. Основная стратегия популяционно-видового уровня проявляется в более полном использовании возможностей среды обитания, в стремлении к возможно более длительному существованию, в сохранении свойств вида и самостоятельном развитии.

На биогеоценотическом (экосистемном) уровне организации основными структурными элементами являются популяции разных видов. Данный уровень характеризуется множеством свойств. К ним относятся: структура экосистемы, видовой и количественный состав ее населения, типы биотических связей, пищевые цепи и сети, трофические уровни, продуктивность, энергетика, устойчивость и др. Организующие свойства проявляются в круговороте веществ и потоке энергии, саморегулировании и устойчивости, автономности, открытости системы, сезонных изменениях. Основная стратегия этого уровня - активное использование всего многообразия окружающей среды и создание благоприятных условий развития и процветания жизни во всем ее многообразии.

Самым высоким уровнем организации жизни является биосферный . Основными структурными единицами этого уровня являются биогеоценозы (экосистемы) и окружающая их среда, т.е. географическая оболочка Земли (атмосфера, гидросфера, почва, солнечная радиация и др.) и антропогенное воздействие. Для этого уровня орган и организации характерны: активное взаимодействие живого и неживого вещества планеты; биологический круговорот веществ и потоки энергии с входящими в него геохимическими циклами; хозяйственная и этнокультурная деятельность человека. Основная стратегия жизни на биосферном уровне - стремление обеспечить динамичную устойчивость биосферы как самой большой экосистемы нашей планеты.

Всего их 8. Что лежит в основе деления живой природы на уровни? Дело в том, что на каждом уровне есть определенные свойства. Каждый следующий уровень обязательено содержит в себе предыдущий или все предыдущие. Давайте рассмотрим каждый уровень подробно:

1. Молекулярный уровень организации живой природы

· Органические и неорганические вещества,

· процессы синтеза и распада этих веществ,

· выделение и поглощение энергии

Это все химические процессы, которые происходят внутри любой живой системы. Этот уровень нельзя назвать "живым" на 100%. Это скорее "химический уровень" - поэтому он самый первый, самый низший из всех. Но именно этот уровень лег в основу деления Живой природы на царства - по запасному питательному веществу: у растений - углеводы, у грибов - хитин, у животных - белок.

· Биохимия

· Молекулярная биология

· Молекулярная генетика

2. Клеточный уровень организации живой природы

Включает в себя молекулярный уровень организации. На этом уровне уже появляется "мельчайшая неделимая биологическая система - клетка". Свой обмен веществ и энергии. Внутренняя организация клетки - ее органоиды. Жизненные процессы - зарождение, рост, самовоспроизведение (деление)

Науки, изучающие клеточный уровень организации:

· Цитология

· (Генетика)

· (Эмбриология)

В скобочках указаны науки, которые изучают этот уровень, но это не основной объект изучения.

3. Тканевый уровень организации

Включает в себя молекулярный и клеточный уровни. Этот уровень можно назвать "многоклеточным" - ведь ткань представляет собой совокупность клеток со сходным строением и выполняющих одинаковые функции.

Наука, изучающая тканевый уровень организации - гистология.

4. Органный уровень организации жизни

У одноклеточных организмов это органеллы - у каждой свое строение и свои функции

У многоклеточных организмов это органы, которые объединены в системы и четко взаимодействуют между собой

Эти два уровня - тканевый и органный - изучают науки:

· Ботаника - растения,

· зоология - животные,

· Анатомия - человек

· Физиология

· (медицина)

5. Организменный уровень

Включает в себя молекулярный, клеточный, тканевый уровни и органный.

На этом уровне уже живую природу делят на царства - растений, грибов и животных.

Свойства этого уровня:

· Обмен веществ (и на клеточном уровне тоже - видите, каждый уровень содержит в себе предыдущий!)

· Строение организма

· Питание

· Гомеостаз - постоянство внутренней среды

· Размножение

· Взаимодействие между организмами

· Взаимодействие с окружающей средой

· Анатомия

· Генетика

· Морфология

· Физиология

6. Популяционно-видовой уровень организации жизни

Включает в себя молекулярный, клеточный, тканевый уровни, органный и организменный.

Если несколько организмов схожи морфологически (проще говоря, одинаково устроены), и имеют одинаковый генотип, то они образуют один вид или популяцию.

Основные процессы на этом уровне:

· Взаимодействие организмов между собой (либо конкуренция, либо размножение)

· микроэволюция (изменение организма под действием внешних условий)

Науки, изучающие этот уровень:

· Генетика

· Эволюция

· Экология

7. Биогеоценотический уровень организации жизни (от слова биогеоценоз)

На этом уровне уже учитывается почти все:

Взаимодействие организмов между собой - пищевые цепи и сети

Взаимодействие организмов межу собой - конкуренция и размножение

Влияние окружающей среды на организмы и, соответственно, влияние организмов на среду их обитания

Наука, изучающая этот уровень - Экология.

8. Биосферный уровень организации живой природы (последний уровень - высший!)

Он включает в себя:

· Взаимодействие живых и неживых компонентов природы

· Биогеоценозы

· Влияние человека - "антропогенные факторы"

· Круговорот веществ в природе

И изучает все это - Экология!

О клетке в научном мире заговорили практически сразу после изобретения микроскопа.

Кстати, сейчас довольно много видов микроскопов:

Оптический микроскоп - максимально увеличение - ~2000 крат (можно рассмотреть некоторые микроорганизмы, клетки (растительные и животные), кристаллы и т.д.

Электронный микроскоп - увеличивает до до 106 раз. Можно уже изучать частицы как клетки, так и молекул - это уже уровень микроструктур

Первым ученым, который смог увидеть клетки (естественно, в микроскоп) был Роберт Гук (1665 г) - он изучал клеточное строение в основном растений.

А вот впервые об одноклеточных организмах - бактериях, инфузориях заговорил А. Ван Левенгук (1674 г)

Ла-Марк (1809 г) уже стал говорить о клеточной теории

Ну и уже в середине XIX века М.Шлейден и Т.Шванн сформулировали ту клеточную теорию, которая сейчас общепризнана во всем мире.

Клеточными являются все организмы, кроме вирусов

Клетка - элементарная единица строения и жизнедеятельности всех организмов, обладающая собственным обменом веществ, способная к самостоятельному существованию, самовоспроизведению и развитию. Все живые организмы либо, как многоклеточные животные, растения и грибы, состоят из множества клеток, либо, как многие простейшие и бактерии, являются одноклеточными организмами. Раздел биологии, занимающийся изучением строения и жизнедеятельности клеток, получил название цитологии. В последнее время принято также говорить о биологии клетки, или клеточной биологии.

Клетка - это мини-организм. У нее есть свои "органы" - органойды. Главный органойд клетки - это ядро. По этому признаку все живые организмы делятся на ЭУКАРИОТИЧЕСКИЕ ("карио" - ядро) - содержащие ядро и ПРОКАРИОТИЧЕСКИЕ ("про" -до) - доядерные (без ядра)

Положения клеточной теории Шлейдена-Шванна

1. Все животные и растения состоят из клеток.

2. Растут и развиваются растения и животные путём возникновения новых клеток.

3. Клетка является самой маленькой единицей живого, а целый организм - это совокупность клеток.

Основные положения современной клеточной теории

· Клетка - единица строения, жизнедеятельности, роста и развития живых организмов, вне клетки жизни нет.

· Клетка - единая система, состоящая из множества закономерно связанных друг с другом элементов, представляющих собой определённое целостное образование.

· Ядро − главная составная часть клетки (эукариот).

· Новые клетки образуются только в результате деления исходных клеток.

· Клетки многоклеточных организмов образуют ткани, ткани образуют органы. Жизнь организма в целом обусловлена взаимодействием составляющих его клеток.

Основные органойды клетки - это те компоненты, которые присущи всем клеткам живых организмов - "общий состав":

· ядро: ядрышко;ядерная оболочка;

· плазматическая мембрана;

· эндоплазматическая сеть;

· центриоль;

· комплекс Гольджи;

· лизосома;

· вакуоль;

· митохондрия.

Нуклеиновые кислоты содержатся в клетке абсолютно любого организма. Даже у вирусов.

"Нуклео" - "ядро" - в основном, содержатся в ядре клеток, но так же содержатся и в цитоплазме, и в других органойдах. Нуклиновые кислоты бывают двух типов: ДНК и РНК

ДНК - дезоксирибонуклеиновая кислота

РНК - рибонуклеиновая кислота

Эти молекулы - полимеры, мономерами являются нуклеотиды - соединения, содержащие азотистые основания.

Нуклеотиды ДНК: А - аденин, Т - тимин, Ц - цитозин, Г - гуанин

Нуклеотиды РНК: А - аденин, У - урацил, Ц - цитозин, Г - гуанин

Как видите, в РНК тимина нет, его заменяет урацил - У

Помимо них, в состав нуклеотидов входят:

углеводы: дезоксирибоза - в ДНК, рибоза - в РНК. Фосфат и сахар - входят в состав обеих молекул

Это первичная структура молекул

Вторичная структура - это сама форма молекул. Днк - двойная спираль, РНК - "одинарная" длинная молекула.

Основные функции нуклеиновых кислот

Генетический код - это последовательность нуклеотидов в молекуле ДНК. Это основа любого организма, по сути - это информация о самом организме (как у любого человека ФИО, идентифицирующее личность- это последовательность букв, или последовательность цифр - серия паспорта).

Так вот, основные функции нуклеиновых кислот - в хранении, реализации и передаче наследственной информации, "записанной" в молекулах в виде последовательности определенных нуклеотидов.

Деление клеток - часть процесса жизни абсолютно любого живого организма. Все новые клетки образуются из старых (материнских). Это одно из основных положений клеточной теории. Но существует несколько видов деления, которые напрямую зависят от природы этих клеток.

Деление прокариотических клеток

Чем отличается прокариотическая клетка от эукариотической? Самое главное отличие - отсутствие ядра (собственно поэтому так и называются). Отсутствие ядра означает, что ДНК просто находится в цитоплазме.

Процесс выглядит следующим образом:

репликация (удвоение) ДНК ---> клетка удлиняется ---> образуется поперечная перегородка ---> клетки разделяются и расходятся

Деление эукариотических клеток

Жизнь любой клетки состоит из 3 этапов: рост, подготовка к делению и, собственно, деление.

Как происходит подготовка к делению?

· Во-первых синтезируется белок,

· во-вторых, все важные компоненты клетки удваиваются, чтобы в каждой новой клетке был весь необходимый для жизни набор органелл.

· В третьих, удваивается молекула ДНК и каждая хромосома синтезирует себе копию. Удвоенная хромосома= 2 хроматиды (в каждой по молекуле ДНК).

Этот период подготовки к делкнию называется ИНТЕРФАЗА.