Главная Случайная страница


Категории:

ДомЗдоровьеЗоологияИнформатикаИскусствоИскусствоКомпьютерыКулинарияМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОбразованиеПедагогикаПитомцыПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРазноеРелигияСоциологияСпортСтатистикаТранспортФизикаФилософияФинансыХимияХоббиЭкологияЭкономикаЭлектроника






Биогеоценотический и биосферный уровни

Биогеоценозы – исторически сложившиеся устойчивые сообщества популяций разных видов, связанных между собой и с окружающей неживой природой обменом веществ, энергии и информации. Это совокупности всех живых организмов, населяющих однородный участок земной поверхностии факторы окружающей среды (приземный слой атмосферы, почва, солнечная энергия), представляющие собой единый природный комплекс. Биогеоценозы составляют биосферу и обусловливают все процессы, протекающие в ней.

Биосфера является системой высшего порядка, охватывающая все явления жизни на нашей планете. Биологический обмен веществ – это тот фактор, который объединяет все нижележащие уровни организации в биосферу. На этом уровне происходит круговорот веществ и превращение энергии, связанные с жизнедеятельностью всех живых организмов, обитающих на Земле.

Только при комплексном изучении явлений жизни на всех уровнях можно получать целостное представление об особой (биологической) форме существования материи.

Клетка – структурная и функциональная единица живых организмов

Клетка – элементарная биологическая система, способная к самообновлению, самовоспроизведению и развитию, т.е. наделенная всеми признаками живого организма. Клетка является наименьшей самостоятельной единицей строения, функционирования и развития живого организма.

Клеточные структуры лежат в основе строения любого живого организма, каким бы многообразным и сложным не представлялось его строение. Большинство растений и животных состоят из многих клеток; они получили название многоклеточных. У многоклеточных организмов клетки образуют ткани, входящие в состав органов. Жизнедеятельность клеток у многоклеточных организмов подчинена координирующему влиянию целостного организма.

Предпосылкой открытия клетки было изобретение микроскопа и его использование для исследования биологических объектов. В 1665 г. английский физик Р. Гук (1635–1703), рассматривая под микроскопом срез клетки, обнаружил, что она состоит из ячеек, напоминающих по строению пчелиные соты. Эти образования Гук назвал клетками(от лат. cellula – ячейка, клетка). Такое же строение Гук отметил в сердцевине бузины, камыша и некоторых других растений. Во второй половине XVII в. появились работы ряда микроскопистов, также обнаруживших ячеистое строение многих растительных объектов. Голландский естествоиспытатель А. Левенгук (1632–1723) впервые обнаружил в воде одноклеточные организмы.

Внимание микроскопистов привлекала, в первую очередь, клеточная оболочка. Лишь во втором десятилетии ХIХ в. исследователи обратили внимание на полужидкое студенистое содержимое, заполняющее клетку. Чешский ученый Я. Пуркине (1787–1869) назвал это вещество протоплазмой (от гр. protos – первый, plasma – образование). Однако еще продолжало существовать убеждение, что оболочка, а не протоплазма является основной, главнейшей частью клетки. В 1831 г. английский ботаник Б. Броун (1773–1858) обнаружил в клетке ядро. Его открытие было важной предпосылкой для установления сходства между клетками растений и животных.

Клеточная теория

Клеточная теория, объединившая идеи многих ученых и постулировавшая, что клетка является основной структурной и функциональной единицей живых организмов, была впервые сформулирована 1838 г. немецким ученым Т. Шванном (1818–1882). Шванн нашел верный принцип сопоставления клеток растительных и животных организмов. Он установил, что хотя клетки животных крайне разнообразны и значительно отличаются от клеток растений, ядра во всех клетках обладают большим сходством. Если в каком-либо видимом под микроскопом образовании присутствует ядро, это образование, по мнению Шванна, можно считать клеткой. Основываясь на таком критерии, Шванн выдвинул основные положения клеточной теории:

· клетка является главной структурной единицей всех организмов (растительных и животных);

· процесс образования клеток обусловливает рост и развитие тканей и организмов.

В 1858 г. немецкий ученый Р. Вирхов (1821–1902) дополнил клеточную теорию важным положением о том, что клетка может происходить только от клетки в результате ее деления.

Со времени создания клеточной теории учение о клетке как элементарной микроскопической структуре организмов непрерывно развивалось. Для Шванна и его современников клетка оставалась преимущественно пространством, ограниченным оболочкой. Постепенно эти представления заменило понимание того, что основным субстратом является протоплазма. К концу прошлого века благодаря успехам микроскопической техники было обнаружено сложное строение клетки, описаны органоиды – части клетки, выполняющие различные функции. Применение электронной микроскопии позволило изучить тонкое строение всех структур клетки, что дополнило клеточную теорию новыми данными.

Современная клеточная теория включает следующие положения:

· клетка – основная структурно- функциональная и генетическая единица живых организмов, наименьшая единица живого;

· клетки всех одноклеточных и многоклеточных организмов сходны по строению, химическому составу и важнейшим проявлениям процессов жизнедеятельности;

· каждая новая клетка образуется в результате деления исходной (материнской) клетки;

· клетки многоклеточных организмов специализированы: они выполняют разные функции и образуют ткани.

Клетку считают открытой элементарной живой системой. Клетка отграничена от окружающей среды клеточной мембраной, а внутри нее выделяется более плотное ядро, находящееся в полужидкой цитоплазме. Клетка обладает всеми признаками живого: самовоспроизведением, саморегуляцией, историческим развитием, информационным отражением. В клетках происходят процессы обмена веществ и превращения энергии.

Достижения цитологии (науки о клетках) связаны с применением физических и химических методов: электронного микроскопа, рентгеноструктурного анализа и других. Увеличение в сотни тысяч раз позволяет увидеть мельчайшие детали внутреннего строения клеток, а современные методы химического анализа – установить химический состав клеток.

Химический состав клеток

Установлено, что клетки всех живых организмов сходны по химическому составу – особенно велико содержание в клетках водорода, кислорода, углерода и азота (эти элементы составляют более 98% от всего содержимого клетки). Остальные 2% составляют примерно 50 химических элементов.

Клетки живых организмов содержат неорганические вещества – воду (в среднем до 80 %) и минеральные соли а также – органические соединения : 90% сухой массы клетки приходится на биополимеры – белки, нуклеиновые кислоты, углеводы, липиды.

Белки регулируют обмен веществ клетки, нуклеиновые кислоты – хранители наследственной информации. Липиды (жиры и жироподобные вещества) выполняют энергетическую роль, участвуют в процессах обмена веществ и размножения клеток. Углеводы служат источником энергии, строительным материалом (клеточная стенка у растений состоит в основном из полисахарида целлюлозы) и выполняют запасающую функцию, накапливаясь в качестве резервного продукта.

Белки – это биополимеры, мономерами которых являются аминокислоты. Все белки живых организмов построены из 20 аминокислот. Несмотря на это разнообразие белковых молекул огромно. Аминокислоты содержат в себе как кислотную группу СООН, так и щелочную группу NH2. Благодаря этому аминокислоты легко соединяются между собой. Молекулы разных белков сильно различаются по массе, содержанию разных аминокислот и порядку их расположения. Поэтому молекулярная масса белков колеблется от десятков тысяч до десятков миллионов. Изменение последовательности даже одной пары аминокислот влечет изменение свойств исходного белка и превращение его в новый. Установлено, что белки сами по себе, без контролирующего воздействия нуклеиновых кислот, размножаться не могут.

Нуклеиновые кислоты имеют первостепенное биологическое значение и представляют собой сложные биополимеры, мономерами которых являются нуклеотиды, резко отличающиеся от аминокислот. Нуклеотиды включают три компонента: азотистое основание, углевод и остаток фосфорной кислоты. Разнообразие их сочетаний определяет индивидуальную природу нуклеиновых кислот. Существует два типа нуклеиновых кислот: дезоксирибонуклеиновая кислота ( ДНК ) и рибонуклеиновая кислота ( РНК ).

ДНК расположена главным образом в ядре клетки, а РНК – преимущественно в цитоплазме. ДНК является хранителем наследственной информации. Наследственная информация в ДНК определяется порядком взаимного расположения в них азотистых оснований, который воспроизводится в дочерних молекулах. РНК в качестве посредников помогают передаче генетической информации в процессе биосинтеза белка. Если при этом будет поврежден какой-либо нуклеотид в молекуле ДНК, то не будет образован тот белок-фермент, за синтез которого отвечает ДНК, а это повлечет нарушение нормального обмена веществ клетки и сделает ее неполноценной.

Последнее изменение этой страницы: 2016-07-23

lectmania.ru. Все права принадлежат авторам данных материалов. В случае нарушения авторского права напишите нам сюда...