Главная » Бесплатные рефераты » Бесплатные рефераты по концепции современного естествознания »

Структурные уровни живого

Тема: Структурные уровни живого

Раздел: Бесплатные рефераты по концепции современного естествознания

Вуз: ВЗФЭИ

Год и город: Челябинск 2010

Введение

В современное время ученые достигли больших знаний в научной области. Научная литература предлагает огромное количество информации, при помощи которой возможно подробно изучить тот или иной вопрос. Один из таких вопросов изложен в данной работе. В варианте № 20, предложено изучить тему «Структурные уровни живого». На мой взгляд, тема увлекательна для подробного изучения. Актуальность данного вопроса не вызывает сомнений. Человека всегда интересовал иерархический принцип организации жизни, и в современном научном мире продолжается изучение всех составляющих уровней жизни.

Фундаментальной частицей живого является – живая клетка. Подробное изучение функций, строения, жизнеспособности клетки является основанием к изучению более крупных объектов (человек, животные, растения). Знание строения, функций клетки помогает решить более серьезные проблемы, например в области медицины.

Создание клеточной теории Т. Шванном стало важнейшим событием в биологии, одним из решающих доказательств единства живой природы. Клеточная теория оказала значительное влияние на развитие биологии как науки.

Целью контрольной работы является изучение структурных уровней живого. Задачи контрольной работы:

Выделить основные уровни организации живого и охарактеризовать их;
Дать описание клетки как «первокирпичика» живого;
Изложить основные положения «клеточной теории» строения живого.

Основные уровни организации живого.

Живая природа является целостной, но неоднородной системой, которой свойственна иерархическая организация. Под системой в науке понимается единство (или целостность), составленное из множества элементов, которые находятся в закономерных отношениях и связях друг с другом. Биологическими системами являются, например, клетка, организм, популяции, биогеоценоз, биосфера и др. Иерархической называется система, в которой части или элементы, расположены в порядке от низшего к высшему. Так в живой природе биосфера слагается из биогеоценозов, представленных популяциями организмов разных видов, а организмы состоят из органов, имеющих клеточное строение.

Иерархический принцип организации позволяет выделить в живой природе отдельные уровни, что удобно с точки зрения изучения жизни как сложного природного явления. В биологической науке широко используют классификацию уровней в соответствии с важнейшими частями, структурами и компонентами организма, являющимися для исследователей разных специальностей непосредственными объектами изучения (органы, ткани, клетки, внутриклеточные структуры, молекулы).

Взаимопроникновение идей и методов различных областей естествознания возникновение наук на стыке этих областей (биофизика, биохимия) повлекли за собой расширение классификации, вплоть до выделения молекулярного и атомного уровней.

Возможность исследовать фундаментальные биологические процессы, происходящие в организме, на клеточном, субклеточном и даже молекулярном уровнях, является выдающейся, но не единственной отличительной чертой современной биологии. Для нее типичен углубленный интерес к процессам в сообществах организмов, которые определяют планетарную роль жизни. Таким образом, классификация пополнилась надорганизменными уровнями, таким как видовой, биогеоценотический, биосферный.

Следует выделять различные уровни биосистем потому, что каждый из уровней характеризуется свойствами, отсутствующими на нижележащих уровнях. Универсальный перечень уровней организации биосистем составить невозможно. В зависимости от того, какие биосистемы и с какой точки зрения изучаются, надо выделять больше или меньше уровней, на каждом из которых возникают какие-то эмергентные свойства. Целесообразно выделять такое число уровней, чтобы каждому из них были присущи свойства, изучение которых на нижележащем и вышележащем уровнях невозможно. Полное изучение системы должно включать также изучение вышестоящих и нижележащих систем (надсистем и подсистем). Так, демографическая структура популяции отсутствует на уровне отдельного организма, а феномен человеческого сознания отсутствует на уровне отдельных структур мозга. Феномен жизни возникает на клеточном уровне, а феномен потенциального бессмертия - на популяционном. Организм является единицей естественного отбора. Специфика биогеоценотического уровня связана с составом его компонентов и круговоротом веществ (сопровождающимся потоками энергии и информации), а биосферного уровня - с замкнутостью круговоротов веществ.

Выделяют следующие уровни организации живого:

1. Молекулярно генетический 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.

2. Клеточный уровень. 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.

3. Тканевый уровень. Ткань совокупность клеточных элементов различных клеточных типов и межклеточного вещества, специализированная на выполнении специфических функций.

4. Органный уровень. Орган - совокупность тканей, которые связаны выполнением общих функций и занимают определенное место в многоклеточном организме.

5. 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.

6. 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.

7. Биогеоценотический (экосистемный) уровень 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.

8. Биосферный уровень. Самый высокий уровень организации жизни. 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 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.

Клетка, как «первокирпичик» живого

В каждой изучаемой науке имеется место «первокирпичиков». Например, в физике – это кварки - мельчайшие из известных науке частицы. В химии, такую роль играют атомы. И в биологии есть такая фундаментальная частица – это живая клетка.

Клетка представляет собой элементарную биологическую систему, способную к самообновлению, самовоспроизведению и развитию, то есть, наделена всеми признаками живого организма. Клетка обладает всей совокупностью свойств живого, в том числе и свойством передавать наследственную информацию.

Основное положение клеточной теории состоит в утверждении, что все живые организмы от амебы до человека состоят из клеток, сходных по своему строению.

Многочисленные исследования в области цитологии – биологической науки, показали, что все клетки имеют некоторые общие свойства не только в строении, но и в функциях. Так, все они осуществляют обмен веществ, способны к саморегуляции своего состояния, могут передавать наследственную информацию. Клетки могут существовать как одноклеточные организмы, а так же в составе многоклеточных организмов.

У клеток разный срок существования: одни живут несколько дней, а другие могут жить столько, сколько жив организм (например, нервные клетки). Самые крупные клетки – это неоплодотворенные яйца птиц, заполненные желтком.

Как правило, количество клеток в многоклеточном организме постоянно меняется, но существуют группы животных, например коловратки и нематоды, у которых количество клеток в организме остается постоянным.

Специализированные группы клеток образуют различные ткани организма: нервную, мышечную и др. А несколько типов тканей формируют органы: сердце, легкие и т.д. Группы органов, связанные с решением каких-то общих задач, называются системами организма.

Важнейшим свойством всего живого является обмен веществ или метаболизм. Обмен веществ – сложный, многоступенчатый процесс. Он включает доставку в клетку исходных продуктов, получение из них энергии и белков, выведение из клетки в окружающую среду выработанных полезных продуктов, энергии и «вредных отходов производства».

Метаболизм служит основой для другого важнейшего свойства клетки – сохранение стабильности, устойчивости ее внутренней среды. Это свойство клеток называют гомеостазом. Далее, следует отметить, что не все клеточные организмы имеют типичную структуру, например прокариоты, безъядерные клетки. Исторически они являются предшественниками вполне развитых имеющих ядро клеток, так называемых эукариотами. Некоторые организмы, сохранившиеся поныне, относятся к группе прокариотов, например, сине – зеленые клетки. Безъядерные клетки способны выполнять все свойственные типичным клеткам функции (обмен веществ и т.д.)

Все клетки животных и растительных организмов, а также микроорганизмов сходны по химическому составу, что свидетельствует о единстве органического мира. Особенно велико в них содержание водорода, кислорода, углерода и азота (эти химические элементы составляют более 98% всего содержимого клетки); 2% приходится на примерно 50 других химических элементов. Химические процессы протекающие в клетке, - одно из основных условий ее жизни, развития и функционирования. Изучение химической организации клетки привело к выводу, что именно химические процессы лежат в основе ее жизни, что клетки всех организмов сходны по химическому составу, у них однотипно протекают основные процессы обмена веществ. Данные о сходстве химического состава клеток еще раз подтвердил единство всего органического мира. Так же 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 и липиды. И, наконец, научно доказано, что все клетки состоят из трех основных частей:

плазматической мембраны, контролирующей переход веществ из окружающей среды в клетку и обратно;
цитоплазмы с разнообразной структурой;
клеточного ядра, в котором содержится генетическая информация.

Толщина плазматической мембраны около 10 нм, изучение ее строения и функций возможно только с помощью электронного микроскопа. В состав плазматической мембраны входят белки и липиды. Они упорядоченно расположены и соединены друг с другом химическими взаимодействиями. Непосредственно с мембраной граничит цитоплазма, то есть внутреннее содержимое клетки без ядра. Ядро – важнейший органоид клетки: в нем содержится особое вещество хроматин, из которого перед делением клетки образуются нитевидные хромосомы – носители наследственных признаков и свойств. В состав хроматина входят ДНК и небольшое количество РНК. В делящемся ядре хроматин спирализуется, в результате чего становятся видимыми хромосомы.

Исследования клетки имеют большое значение для разгадки заболеваний. Именно в клетках начинают развиваться патологические изменения, приводящие к возникновению заболеваний. Изучение строения, химического состава, обмена веществ и всех проявлений жизнедеятельности клеток необходимо не только в биологии, но также в медицине и ветеринарии.

Клеточная теория.

Клеточная теория строения организмов сформулирована в 1839 году немецким биологом Т. Шванном (1810-1882 г.г.) в работе «Микроскопические исследования о соответствии в структуре и росте животных и растений».

Клетка представляет собой обособленную наименьшую по размерам структуру, которой присуща вся совокупность свойств жизни и которая может в подходящих условиях окружающей среды поддерживать эти свойства в самой себе, а так же передавать их в ряду поколений. Клетка, таким образом, несет полную характеристику жизни. Вне клетки не существует настоящей жизнедеятельности. Поэтому в природе ей принадлежит роль элементарной структурной, функциональной и генетической единицы. Это означает, что клетка составляет основу строения, жизнедеятельности и развития всех живых форм.

Благодаря заложенным в ней механизмам, клетка обеспечивает обмен веществ, использование биологической информации, размножение, свойства наследственности и изменчивости, обусловливая тем самым присущие органическому миру качества единства и разнообразия. Занимая в мире живых существ положение элементарной единицы, клетка отличается сложным строением. При этом определенные черты обнаруживаются во всех без исключения клетках, характеризуя наиболее важные стороны клеточной организации как таковой.

Как и всякое крупное научное обобщение, клеточная теория не возникла внезапно: ей предшествовали отдельные открытия различных исследователей.

Открытие существования клеток произошло в конце XVII в., когда был изобретен микроскоп. Впервые клетка была описана английским ученым Р. Гуком в 1665 г., когда он рассматривал кусочек пробки. Поскольку его микроскоп был не очень совершенным, то, что он увидел, было на самом деле стенками отмерших клеток. Вслед за Гуком клеточное строение растений подтвердили итальянский биолог и врач М. Мальпиги (1675) и английский ботаник Н. Грю (1682). Их внимание привлекли форма клеток и строение их оболочек. В результате было дано представление о клетках как о «мешочках» или «пузырьках», наполненных «питательным соком».

Значительный вклад в изучение клетки внес голландский натуралист, один из основоположников научной микроскопии, А. ван Ле-венгук, открывший в 1674 г. одноклеточные организмы — инфузории, амебы, бактерии. Он также впервые наблюдал животные клетки — эритроциты крови и сперматозоиды.
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. предпринимаются 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.

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.

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.

Заключение

В контрольной работе выявлены основные уровни живого, потому что каждый из уровней характеризуется свойствами, отсутствующими на нижележащих уровнях. Основные уровни организации живого: молекулярно – генетический уровень, клеточный, тканевый, органный, организменный, популяционно – видовой, биогеоценотический (экосистемный), биосферный уровень. Целесообразно выделять такое число уровней, чтобы каждому из них были присущи свойства, изучение которых на предыдущем или последующем уровне невозможно.

В контрольной работе показано, что клетка представляет собой элементарную систему, способную к самообновлению, самовоспроизведению и развитию. Все живые организмы от амебы до человека состоят из клеток, сходных по своему строению. Клетки могут существовать как одноклеточные организмы, а так же в составе многоклеточных организмов. Не все клеточные организмы имеют типичную структуру, например прокариоты - безъядерные клетки, но все клетки животных и растительных организмов, а так же микроорганизмов сходны по химическому составу и это свидетельствует о единстве органического мира.

Клетка несет полную характеристику жизни. Вне клетки не существует настоящей жизнедеятельности, потому что в природе ей принадлежит роль элементарной структурной, функциональной и генетической единицы.

Таким образом, задачи контрольной работы выполнены, а цель достигнута.

Список использованной литературы

Концепции современного естествознания. Под ред. Лавриненко В.Н. и Ратникова В.П. М., 2006 г. – 317 стр.
Эволюционное учение. Яблоков А.В.и др. М., 1998 г.
Концепции современного естествознания. А.П. Садохин - второе издание, М., 2006 г. - 447 стр.
Общая биология. Мамонтов С. Г., Захаров В.Б. М., 1986 г. – 320 стр.

Внимание!

Если вам нужна помощь в написании работы, то рекомендуем обратиться к профессионалам. Более 70 000 авторов готовы помочь вам прямо сейчас. Бесплатные корректировки и доработки. Узнайте стоимость своей работы

Бесплатная оценка

Размер: 21.75K

Скачано: 288

Скачать бесплатно

19.11.12 в 16:07 Автор:

Понравилось? Нажмите на кнопочку ниже. Вам не сложно, а нам приятно).

Чтобы скачать бесплатно Контрольные работы на максимальной скорости, зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.

Важно! Все представленные Контрольные работы для бесплатного скачивания предназначены для составления плана или основы собственных научных трудов.

Друзья! У вас есть уникальная возможность помочь таким же студентам как и вы! Если наш сайт помог вам найти нужную работу, то вы, безусловно, понимаете как добавленная вами работа может облегчить труд другим.

Добавить работу

Если Контрольная работа, по Вашему мнению, плохого качества, или эту работу Вы уже встречали, сообщите об этом нам.

Добавление отзыва к работе

Добавить отзыв могут только зарегистрированные пользователи.