Уровни организации живой природы.

Вся живая природа представляет собой совокупность биологических систем (от греч. systema - целое, состоящее из взаимосвязанных частей) разного уровня организации и различной соподчиненности. Ученые выделяют несколько уровней организации живой природы: молекулярный, клеточный, организменный, популяционно-видовой, экосистемный и биосферный. На молекулярном уровне изучаются молекулы, которые находятся в клетке, их строение и функции. На клеточном уровне – строение клеток, строение и функции ее отдельных органоидов; на организменном – строение тканей, органов и систем органов целостного организма. На популяционно-видовом уровне изучаются структура вида, характеристика популяций. На экосистемном (биогеоценотическом) уровне изучается структура биогеоценозов; на биосферном уровне – изучаются оболочки Земли, заселенные живыми организмами (литосфера, гидросфера, атмосфера).

Изучение уровней организации биологических систем дает возможность теоретически представить, как могли возникнуть первые живые организмы, и как происходил на Земле процесс эволюции от простейших систем к системам более сложным и высокоорганизованным. Для того чтобы понять это, необходимо познакомиться с особенностями живых систем на каждом уровне организации.

Молекулярный уровень.

Любая живая система, как бы сложно она ни была организована, проявляется на уровне функционирования биологических макромолекул. Молекулярный уровень можно назвать начальным, наиболее глубинным уровнем организации живого. Каждый живой организм состоит из молекул органических веществ - белков, нуклеиновых кислот, углеводов, жиров (липидов), находящихся в клетках и получивших название биологических молекул.

Биологи исследуют роль этих важнейших биологических соединений в росте и развитии организмов, хранении и передаче наследственной информации, обмене веществ и превращении энергии в живых клетках и в других процессах.

Изучая живые организмы, вы узнали, что они состоят из тех же химических элементов, что и неживые. В настоящее время известно более 100 элементов, большинство из них встречается в живых организмах. К самым распространенным в живой природе элементам следует отнести углерод, кислород, водород и азот.

Основой всех органических соединений служит углерод. Он может вступать в связь со многими атомами и их группами, образуя цепочки, различные по химическому составу, строению, длине и форме. Из групп атомов образуются молекулы, а из последних - сложные химические соединения, различающиеся по строению и функциям. Эти органические соединения, входящие в состав клеток живых организмов, получили название биологические полимеры, или биополимеры.

Биология как наука. Методы научного познания. Уровни организации живого.

Требования к уровню подготовки выпускников:

Знать и понимать методы научного познания, признаки живых систем, уровни организации живой природы;

Уметь объяснять роль биологических теорий, законов, принципов, гипотез в формировании современной естественнонаучной картины мира.

Обмен веществ - одно из основных свойств живых систем, он характеризуется тем, что происходит

1. Избирательное реагирование на внешние воздействия окружающей среды

2. Изменение интенсивности физиологических процессов и функций с различными периодами колебаний

3. Передача из поколения в поколение признаков и свойств

4. Поглощение необходимых веществ и выделение продуктов жизнедеятельности

5. Поддержание относительно постоянного физико-химического состава внутренней среды

В цитологии НЕ используют следующие методы:

1. Генетическое клонирование

2. Культуры клеток и тканей

3. Микроскопия

4. Нанобиотехнологии

5. Центрифугирование

Процессы деления клеток изучают с помощью методов

1. Дифференциального центрифугирования

2. Культуры клеток

3. Микроскопии

4. Микрохирургии

5. Фото- и киносъемки

Онтогенез, метаболизм, гомеостаз, размножение происходят на... уровнях организации жизни.

1. Клеточном

2. Молекулярном

3. Организменном

4. Органном

5. Тканевом

Клеточную теорию сформулировали

2. А. Левенгук

3. Дж. Уотсон

4. Т. Шванн

5. М. Шлейден

Изучение биологических объектов, процессов в различных специально созданных условиях осуществляют с помощью методов

1. Абстрагирования

2. Клонирования

3. Моделирования

4. Обобщения

5. Эксперимента

Разделами ботаники являются

1. Альгология

2. Бриология

3. Ихтиология

4. Экология

5. Этология

1. Биохимия

2. Гистология

3. Морфология

4. Физиология

5. Цитология

Модель структуры ДНК в виде двойной спирали создали

2. А. Левенгук

3. Ф. Мюллер

4. Дж. Пристли

5. Д. Уотсон

Разделами зоологии являются

1. Альгология

2. Вирусология

3. Лихенология

4. Териология

5. Этология

Развитие - всеобщее свойство материи - представлено

1. Гомеостазом

2. Метаболизмом

3. Онтогенезом

4. Тропизмами

5. Филогенезом

В синтезе АТФ участвуют

1. Вакуоли

2. Митохондрии

3. Лизосомы

4. Хлоропласты

5. Хромопласты

1. Изготовил первый микроскоп

2. Открыл клеточное ядро

3. Ввел термин "клетка"

4. Описал пластиды и хроматофоры

5. Усовершенствовал микроскоп

Электронный микроскоп сконструировали

1. Р. Вирхов

2. М. Кнолль

3. Н. И. Лунин

4. И. И. Мечников

5. Е. Руска

Метод центрифугирования позволяет

1. Определять качественный и количественный состав веществ клетки

2. Определять пространственную конфигурацию и некоторые физические свойства макромолекул

5. Разделить органоиды клетки

Кириленко А. А. Биология. ЕГЭ. Раздел «Молекулярная биология». Теория, тренировочные задания. 2017.

Задания №2.

1. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Какие уровни организации живой природы представлены биокосными системами, включающими не только живое вещество, но и неживое?

1. Организменный

2. Популяционно-видовой

3. Биоценотический

4. Биогеоценотический

5. Биосферный

2. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Цитогенетический метод позволяет

1. Обнаружить генные мутации

2. Обнаружить хромосомные мутации

3. Обнаружить геномные мутации

4. Оценить роль внешней среды в формировании фенотипа

5. Прогнозировать вероятность передачи потомкам наследственных заболеваний

3. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Какие биологические науки изучают сообщества живых организмов?

1. Экология

2. Морфология

3. Генетика

4. Ветеринария

5. Биогеография

4. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Какие биологические науки изучают развитие жизни?

1. Анатомия

2. Палеонтология

3. Биохимия

4. Эволюционное учение

5. Биотехнология

5. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Выберите самый простой и самый сложный уровни организации живой природы из ниже перечисленных.

1. Органно-тканевый

2. Популяционно-видовой

3. Молекулярно-генетический

4. Биоценотический

5. Субклеточный

6. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Какие из свойств живого вещества связаны с развитием?

1. Онтогенез

2. Филогенез

3. Наследственность

4. Изменчивость

5. Раздражимость

7. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Какие из свойств живого не присущи вирусам?

1. Клеточное строение

2. Обмен веществ

3. Способность к размножению

4. Наследственность

5. Изменчивость

8. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Какие биологические науки не изучают эукариот?

1. Вирусология

2. Микология

3. Ботаника

4. Бактериология

5. Протистология

9. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Какие биологические науки изучают молекулярный уровень развития жизни?

1. Молекулярная биология

2. Экология

3. Биохимия

4. Цитология

5. Гистология

10. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Какие биологические науки изучают отдельные уровни организации всего живого?

1. Ботаника

2. Гистология

3. Генетика

4. Цитология

5. Эволюционное учение

11. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Какие классификационные единицы организмов являются специфическим объектом изучения селекции?

3. Семейство

12. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Укажите уровни организации жизни, являющиеся сферой изучения экологии.

1. Молекулярно-генетический

2. Клеточный

3. Органный

4. Организменный

5. Популяционно-видовой

13. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Какие ученые внесли значительный вклад в развитие эволюционного учения, предложив свои варианты теории эволюции живого мира?

1. Фрэнсис Крик

2. Маттиас Якоб Шлейден

3. Томас Морган

4. Жан-Батист Ламарк

5. Чарльз Дарвин

14. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Какие российские ученые внесли значительный вклад в развитие физиологии?

1. Иван Сеченов

2. Николай Вавилов

3. Николай Миклухо-Маклай

4. Иван Павлов

5. Владимир Вернадский

15. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Методы селекции позволили создать культурыне разновидности дикой капусты. Какие из них представлены в списке?

3. Кольраби

5. Брокколи

16. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

С помощью светового микроскопа в клетке арбуза невозможно увидеть

1. Оболочку

2. Включения

4. Вакуоли

5. Рибосомы

17. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Собственную ДНК содержат

1. Вакуоли

2. Рибосомы

3. Хлоропласты

5. Митохондрии

18. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

На молекулярном уровне организации живой природы происходят процессы

1. Деление

2. Метаболизм

3. Транскрипция

4. Онтогенез

5. Трансляция

19. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Круговорот веществ и превращение энергии происходят на... уровнях организации жизни.

1. Биогеоценотическом

2. Биосферном

3. Клеточном

4. Организменном

5. Популяционно-видовом

20. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Модель структуры ДНК в виде двойной спирали создали:

2. А. Левенгук

3. Д. Уотсон

4. Т. Шванн

5. М. Шлейден

21. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Биогенетический закон сформулировали

1. Вавилов Н. И.

2. Вайнберг В.

3. Геккель Э.

4. Либих Ю.

5. Мюллер Ф.

22. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

В селекции растений применяют следующие методы

1. Искусственное осеменение

2. Искусственный мутагенез

3. Испытание производителей по потомству

4. Массовый отбор

5. Полиэмбрионию

23. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Организменный уровень организации живого изучают

1. Анатомия

2. Биохимия

3. Генетика

4. Гистология

5. Цитология

24. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

На популяционно-видовой уровне организации живой природы происходят:

1. Гомеостаз

2. Изменение генофонда

3. Круговорот веществ и превращение энергии

4. Размножение

5. Элементарные эволюционные изменения

25. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Разделами зоологии являются

1. Альгология

2. Бриология

3. Ихтиология

4. Лихенология

5. Энтомология

26. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

И. В. Мичурин в селекционной работе использовал следующие методы:

1. Искусственного мутагенеза

2. Клонирования

3. Ментора

4. Полиэмбрионии

5. Посредника

27. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

С помощью цитогенетического метода изучают:

1. Генетический состав популяций

2. Количество хромосом

3. Роль среды и наследственности в формировании признаков

4. Структуру хромосом

5. Характер и тип наследования признаков

28. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Методы физиологии человека позволяют изучить

1. Биотоки головного мозга

2. Биотоки сердца

3. Патологические изменения в строении органов

4. Строение органов и тканей

5. Тонкую структуру органов и тканей

29. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

В биотехнологии используют следующие методы:

2. Микробиологический синтез

3. Пасынкование

4. Пикировка

5. Соматическая гибридизация клеток

30. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Методы электрофореза и хроматографии позволяют

1. Определить качественный и количественный состав веществ клетки

2. Определить пространственную конфигурацию и некоторые физические свойства макромолекул

3. Очистить макромолекулы, выделенные из клетки

4. Разделить смеси веществ, выделенные из клетки

5. Разделить органоиды клетки

31. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Укажите формулировки положений клеточной теории.

1. Оболочка грибной клетки состоит из углеводов.

2. В клетках животных отсутствует клеточная стенка.

3. Клетки всех организмов содержат ядро.

4. Клетки организмов сходны по химическому составу.

5. Новые клетки образуются путем деления исходной материнской клетки.

32. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Генеалогический метод исследования используют для установления

1. Доминантного характера наследования признака

2. Последовательности этапов индивидуального развития

3. Наследственного характера заболеваний

4. Типа высшей нервной деятельности

5. Сцепленности признака с полом

33. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Какие методы исследования используют в цитологии?

1. Центрифугирование

2. Культура ткани

3. Хроматография

4. Генеалогический

5. Гибридологический

34. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

На каких уровнях организации живого изучают особенности реакций фотосинтеза у высших растений?

1. Биосферном

2. Клеточном

3. Популяционно-видовом

4. Молекулярном

5. Экосистемном

35. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

На каких уровнях организации живого изучают особенности реакций фотосинтеза?

1. Биосферном

2. Клеточном

3. Биогеоценотическом

4. Молекулярном

5. Тканево-органном

36. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Какие признаки служат исходными для живых и неживых объектов природы?

1. Клеточное строение

2. Изменение температуры тела

3. Наследственность

4. Раздражимость

5. Перемещение в пространстве

37. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Гибридологический метод исследования используют

1. Эмбриологи

2. Селекционеры

3. Генетики

4. Экологи

5. Биохимики

38. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Исторический метод исследования используют для изучения

1. Внутреннего строения организмов

2. Эволюции органического мира

3. Химического состава живого

4. Происхождения групп организмов на Земле

5. Онтогенеза организма

39. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Близнецовый метод исследования используют

1. Цитологи

2. Зоологи

3. Генетики

4. Селекционеры

5. Биохимики

40. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Генетики, используя генеалогический метод исследования, составляют

1. Генетическую карту хромосом

2. Схему скрещивания

3. Родословное дерево

4. Схему предковых родителей и их родственные связи в ряде поколений

5. Вариационную кривую

41. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Вклад биотехнологии в медицину состоит в

1. Использовании химического синтеза для получения лекарственных препаратов

2. Создании лечебных сывороток на основе плазмы крови иммунизированных животных

3. Синтезе гормонов человека в бактериальных клетках

4. Изучении родословных человека для выявления наследственных заболеваний

5. Культивировании штаммов бактерий и грибов для производства антибиотиков в промышленных масштабах

42. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Какие из перечисленных объектов существуют на субклеточном уровне?

1. Спирогира

2. Бактериофаг

3. Стрептококк

4. Митохондрии

5. Лейкопласты

43. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Какие признаки характерны только для живых систем?

1. Способность к передвижению

2. Обмен веществ и энергии

3. Зависимость от температурных колебаний

4. Рост, развитие и способность к самовоспроизведению

5. Устойчивость и относительно слабая изменчивость

44. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

По каким принципам организованы биологические системы?

1. Закрытость системы

2. Высокая энтропия системы

3. Низкая упорядоченность

4. Иерархичность - соподчинение элементов и частей

5. Оптимальность конструкции

45. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

К эмпирическим методам биологических исследований относят

1. Сравнение

2. Абстрагирование

3. Обобщение

4. Экспериментальный метод

5. Наблюдение

46. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Что из нижеперечисленного можно установить экспериментальным методом?

1. Сроки весенней линьки у белки

2. Влияние удобрений на рост комнатного растения

3. Сроки прилета и отлета перелетных птиц

4. Высоту комнатного растения

5. Условия прорастания семян

47. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

К теоретическим методам биологических исследований относят

1. Сравнение

2. Экспериментальный метод

3. Обобщение

4. Измерение

5. Наблюдение

48. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Какие методы исследования позволили установить пространственную структуру молекулы ДНК?

1. Цитогенетический метод

2. Рентгеноструктурный анализ

3. Метод культуры клеток

4. Метод моделирования

5. Центрифугирование

49. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Какие методы исследования помогают изучить процесс фотосинтеза в клетке?

1. Экспериментальный метод

2. Метод микроскопирования

3. Метод меченых атомов

4. Метод клеточных культур

5. Метод центрифугирования

50. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

На каком уровне организации происходят такие процессы, как раздражимость и обмен веществ?

1. Популяционно-видовой

2. Организменный

3. Молекулярно-генетический

4. Биогеоценотический

5. Клеточный

51. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

К генетическим относят термины

2. Филогенез

3. Фенотип

4. Консумент

5. Дивергенция

52. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Клеточному уровню организации жизни соответствуют

1. Амеба обыкновенная

2. Кишечная палочка

3. Бактериофаг

4. Гидра пресноводная

5. Вирус гриппа

53. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

К методам цитологии относят

1. Микроскопирование

2. Мониторинг

3. Центрифугирование

4. Инбридинг

5. Гетерозис

54. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Лекция 1. Химический состав клеток. Вода, соли

Общая биология (греч. bios – жизнь, logos – наука ) – наука, изучающая общие закономерности строения, обмена веществ, размножения и развития живых организмов, законы наследственности и изменчивости, многообразие живых организмов и закономерности их совместной эволюции и существования в сообществах.

Уровни организации жизни на Земле.

Жизнь изучается на различных уровнях, самый простой из которых – молекулярный . На этом уровне изучаются неорганические и органические молекулы, входящие в состав живых организмов – их строение и функции в живом организме.

На клеточном уровне изучается строение клеток, строение и функции клеточных органоидов. Каждая клетка проявляет все свойства живого – обмен веществ, раздражимость, развитие и размножение.

У многоклеточных организмов клетки специализируются, начинают гораздо более эффективно выполнять различные функции, появляется тканевый уровень.

Дальнейшее усложнение организмов связано с появлением органного уровня. Орган выполняет более конкретную функцию и еще более эффективно, чем просто ткань. Обычно орган содержит все ткани, но в связи с выполняемыми функциями в нем преобладает одна или две ткани, например, в сердце преобладает мышечная ткань, в щитовидной железе – железистая.

Органы приспосабливаются к совместной работе, такие совместно выполняющие определенные функции органы образуют системный уровень – за пищеварение отвечает целый ряд органов, образующих пищеварительную систему.

Таким образом, большинство многоклеточных организмов включают в себя все предыдущие уровни, которые формируют организменный уровень. Правда существуют и одноклеточные организмы.

Для существования во времени необходимо воспроизведение себе подобных, и группы живых организмов образуют виды, состоящие из популяций – это уже популяционно -видовой уровень.

Но виды существуют не изолированно, а в природном сообществе, взаимодействуют с другими видами живых организмов и приспосабливаются к факторам неживой природы, формируется биогеоценотический уровень.

Самый сложный уровень жизни на Земле – биосферный , это земная оболочка, заселенная живыми организмами.

Свойства живых организмов .

1. Отличительным свойством живых организмов от неживой природы является в первую очередь обмен веществ . Внешними проявлениями этого процесса является потребление и выделение организмом веществ и энергии. Вещества, поглощенные организмом, используются как строительный материал в реакциях пластического обмена и как источник энергии в реакциях энергетического обмена. И если горящая свеча тоже потребляет кислород и выделяет углекислый газ, то уж пластического обмена при этом не происходит.

2. Важнейшее свойство живых организмов – раздражимость . В ответ на внешнее воздействие происходит возбуждение и ответная реакция на раздражитель, позволяющая приспособиться к изменившимся условиям внешней среды.

3. Движение . У растений движение проявляется в форме тропизмов , ростовых движений, у животных без нервной системы – таксисы , у многоклеточных животных с нервной системой – рефлексы . Кроме того, движение проявляется в движении внутренних сред организма, движении цитоплазмы и органоидов, даже в движении молекул.

4. Рост организмов, который осуществляется за счет образования новых клеток и внеклеточных структур.

5. Развитие – неотъемлемое свойство живых организмов, в результате которого происходит постепенное усложнение организмов, заканчивается развитие старением организма и его смертью.

6. Размножение – свойство живых организмов, благодаря которому виды существуют не только в пространстве, но и во времени. Известно два основных типа размножения – бесполое и половое. При бесполом размножении организм наследует признаки одного организма и не происходит слияния генетического материала, при половом – новый организм образуется всегда после слияния генетического материала и всегда отличается по набору генов от родительских организмов.

7, 8. Для живых организмов характерна высокая степень организации и адаптированность , которая проявляется в сложном строении биологических молекул, органоидов, клеток, органов, их специализации к выполнению определенных функций. В результате естественного отбора организмы удивительным образом адаптировались к конкретным условиям обитания. Эта адаптация началась с эволюции на уровне молекул, затем на уровне органоидов клетки – на клеточном уровне, затем на уровне многоклеточного организма.

Многообразие жизни.

Цитология. Изучением клетки занимается цитология (от греч. цитос – клетка и логос – наука). Изучается строение клеток, строение и функции клеточных органоидов, процессы жизнедеятельности, протекающие в клетке. Каждая клетка проявляет все свойства живого – обмен веществ, раздражимость, развитие и размножение, является элементарной (наименьшей) единицей строения. Изучение клетки логично начать с изучения химического состава клетки.

Химический состав клеток.

Все клетки, независимо от уровня организации, сходны по химическому составу. В живых организмах обнаружено 86 химических элементов периодической системы Д.И.Менделеева. Для 25 элементов известны функции, которые они выполняют в клетке. Эти элементы называются биогенными . По количественному содержанию в живом веществе элементы делятся на три категории:

Макроэлементы , элементы, концентрация которых превышает 0,001%. Они составляют основную массу живого вещества клетки (около 99%). Макроэлементы делят на элементы 1 и 2 группы. Элементы 1-ой группы – C, N, H, O (на их долю приходится 98% от всех элементов). Элементы 2-ой группы – K, Na, Ca, Mg, S, P, Cl, Fe (1,9%).

Микроэлементы (Zn, Mn, Cu, Co, Mo, и многие другие), доля которых составляет от 0,001% до 0,000001%. Микроэлементы входят в состав биологически активных веществ – ферментов, витаминов и гормонов.

Ультрамикроэлементы (Hg, Au, U, Ra и др.), концентрация которых не превышает 0,000001%. Роль большинства элементов этой группы до сих пор не выяснена.

Макро- и микроэлементы присутствуют в живой материи в виде разнообразных химических соединений, которые подразделяются на неорганические и органические вещества.

К неорганическим веществам относятся: вода и минеральные вещества. К органическим веществам относятся: белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты, АТФ и другие низкомолекулярные органические вещества. Процентное соотношение указано в таблице 1.

Самым сложным в жизни с простота.

А. Кони

ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ ОРГАНИЗМОВ

Молекулярный уровень организации жизни

- это уровень организации, свойства которого определяются химическими элементами и молекулами и их участием в процессах превращения веществ, энергии и информации. Применение структурно-функционального подхода к пониманию жизни на этом уровне организации позволяет выделить основные структурные компоненты и процессы, которые определяют структурную и функциональную упорядоченность уровня.

Структурная организация молекулярного уровня. Элементарными структурными составляющими молекулярного уровня организации жизни является химические элементы как отдельные виды атомов, а не соединенных между собой и со своими определенными свойствами. Распространение химических элементов в биосистемах определяются именно этими свойствами, зависят прежде всего от величины заряда ядра. Наука, которая занимается изучением распространения химических элементов и их значение для биосистем называется биогеохимией. Основателем этой науки стал гениальный украинский ученый В. И. Вернадский, который открыл и объяснил связь живой природы с неживой через биогенный поток атомов и молекул при реализации своих основных жизненных функций.

Химические элементы, сочетаясь между собой, образуют простила сложные неорганические соединения, которые вместе с органическими веществами, являются молекулярными компонентами молекулярного уровня организации. Простые вещества (кислород, азот, металлы и др) образованы химически соединенными атомами одного и того же элемента, а сложные вещества (кислоты, соли и др) состоят из атомов различных химических элементов.

Из простых и сложных неорганических веществ в биологических системах образуются промежуточные соединения (например, ацетат, кетокислоты), которые и образуют простые органические вещества, или малые биомолекулы. Это, прежде всего, четыре класса молекул - жирные кислоты, моносахариды, аминокислоты и нуклеотиды. их называют строительными блоками, поскольку из них строится молекулы следующего иерархического подуровня. Простые структурные биомолекулы сочетаются друг с другом различными ковалентными связями, образуя макромолекулы. Ими являются такие важные классы, как липиды, белки, олиго- и полисахариды и нуклеиновые кислоты.

В биосистемах макромолекулы могут объединяться с помощью нековалентных взаимодействий в надмолекулярные комплексы. Их еще называют интермолекулярнимы комплексами, или молекулярными ансамблями, или сложными биополимеры (например, сложные ферменты, сложные белки). На высшем, уже клеточном уровне организации, надмолекулярные комплексы сочетаются с образованием клеточных органелл.

Итак, для молекулярного уровня характерна определенная структурная иерархия молекулярной организации: химические элементы - простые и сложные неорганические соединения - промежуточные соединения - малые органические молекулы - макромолекулы - надмолекулярные комплексы.

Функциональная организация молекулярного уровня . Молекулярный уровень организации живой природы сочетает и огромное количество различных химических реакций, которые определяют его упорядоченность во времени. Химические реакции - это явления, при которых одни вещества, имеющие определенный состав и свойства, превращаются в другие вещества - с другим составом и другими свойствами. реакции между элементами, неорганическими веществами не являются специфичными для живого, специфическим для жизни есть определенный порядок этих реакций, их последовательность и сочетание в целостную систему. Существуют различные классификации химических реакций. По признаку изменения количества исходных и конечных веществ выделяют 4 типа реакций: сообщения, разложения, обмена и замещения. В зависимости от использования энергии выделяют экзотермические (энергия выделяется) и эндотермические (энергия поглощается). Органические соединения также способны к различным химических превращений, которые могут проходить как без изменений карбонового скелета, так и с изменениями. Реакциями без изменения углеродного скелета являются реакции замещения, присоединения, элиминирования, изомеризации. К реакций с изменением карбонового скелета относятся реакции, как реакции удлинения цепи, укорачивания цепи, изомеризации цепи, циклизации цепи, раскрытие цикла, сжатия и расширения цикла. Подавляющее большинство реакций в биосистемах является ферментативными и образуют совокупность, называется метаболизмом. Основными типами ферментативных реакций окислительно-восстановительные, трансферации, гидролиза, негидролитичного распада, изомеризации и синтеза. В биологических системах между органическими молекулами также могут происходить реакции полимеризации, конденсации, матричного синтеза, гидролиза, биологического катализа и др. Большинство реакций между органическими соединениями являются специфинимы для живой природы и не могут происходить в неживой.

Науки, которые изучают молекулярный уровень. Основными науками, которые изучают молекулярный уровень является биохимия и молекулярная биология. Биохимия - наука о сути жизненных явлений и их основу - обмен веществ, а внимание молекулярной биологии, в отличие от биохимии, сосредоточена преимущественно на изучении строения и функций белков

Биохимия - наука, которая изучает химический состав организмов, строение, свойства, значение обнаруженных в них химических соединений и их преобразования в процессе обмена веществ. Термин "биохимия" был впервые предложен в 1882 году, однако, считается, широкого использования он приобрел после работ немецкого химика К. Нойберг в 1903 году. Биохимия как самостоятельная наука сформировалась во II-й половине XIX в. благодаря научной деятельности таких известных ученых-биохимиков, как А. М. Бутлеров, Ф. Велер, Ф. Мишером, А. Я. Данилевский, Ю. Либих, Л. Пастер, Э. Бухнер, К. А. Тимирязев, Μ. И. Лунин и др. Современная биохимия вместе с молекулярной биологией, биоорганической химии, биофизикой, микробиологией составляют единый комплекс взаимосвязанных наук - физико-химическую биологию, которая изучает физические и химические основы живой материи. Одним из общих задач биохимии является установление механизмов функционирования биосистем и регуляции жизнедеятельности клеток, которые обеспечивают единство обмена веществ и энергии в организме.

Молекулярная биология - наука, которая изучает биологические процессы на уровне нуклеиновых кислот и белков и их надмолекулярных структур. Датой возникновения молекулярной биологии как самостоятельной науки принято считать 1953 г., когда Ф. Крик и Дж. Уотсон на основе данных биохимии и рентгеноструктурного анализа предложили модель трехмерной структуры ДНК, которая получила название двойной спирали. Важнейшими разделами этой науки является молекулярная генетика, молекулярная вирусология, энзимология, биоэнергетика, молекулярная иммунология, молекулярная биология развития. Фундаментальными задачами молекулярной биологии является установление молекулярных механизмов основных биологических процессов, обусловленных структурно-функциональными свойствами и взаимодействием нуклеиновых кислот и белков, а также изучения регуляторных механизмов этих процессов.

Методы изучения жизни на молекулярном уровне формировались преимущественно в XX веке. Наиболее распространенными из них являются хроматографии, ультрацентрифугирования, электрофорез, рентгеноструктурный анализ, фотометрия, спектральный анализ, метод меченых атомов и др.

К 1960-м гг. в биологии сложилось представление об уровнях организации живого как конкретном выражении усложняющейся упорядоченности органического мира. Жизнь на Земле представлена организмами своеобразного строения, принадлежащими к определенным систематическим группам (вид), а также сообществам разной сложности (биогеоценоз, биосфера). В свою очередь, организмы характеризуются органной, тканевой, клеточной и молекулярной организацией. Каждый организм, с одной стороны, состоит из специализированных подчиненных ему систем организации (органов, тканей и т. д.), с другой - сам является относительно изолированной единицей в составе надорганизменных биологических систем (видов, биогеоценозов и биосферы в целом). Уровни организации живой материи представлены на рис. 1

Рис.1. Уровни организации живого

На всех из проявляются такие свойства жизни, как дискретность и целостность. Организм состоит из различных компонентов - органов,но одновременно благодаря их взаимодействию он целостен. Вид также представляет собой целостную систему, хотя его образуют отдельные единицы - особи, однако их взаимодействие и поддерживает целостность вида. Существование жизни на всех уровнях обеспечивается структурой низшего ранга. Например, характер клеточного уровня организации определяется субклеточным и молекулярным уровнями; организменный - органным; тканевым, клеточным; видовой - организменным и т. д. Следует особо отметить большое сходство единиц организации на низших уровнях и все возрастающее различие на высших уровнях (табл. 1).

Таблица 1

Характеристика уровней организации живого