Система - греч. целое, состоящее из взаимосвязанных частей. В целом для систем характерны следующие свойства: целостность, подчиненность компонентов общей цели; взаимосвязанность, проявляющаяся в том, что изменение одного компонента приводит к изменению остальных; иерархичность, выражающаяся в том, что система может включать в себя системы более низкого порядка и сама, в свою очередь, являться частью другой, более крупной по размерам системы.
Все живые организмы (биологические системы) обладают рядом общих признаков и свойств, которые делают их отличными от тел неживой природы
Клеточное строение. Все организмы состоят из клеток. Исключение — вирусы. Но признаки живого они проявляют, только попав в клетку другого организма. Живые организмы имеют сходный химический состав и единый принцип строения. (Высокоупорядоченное строение. Живые организмы имеют определенный план строения – клеточный или неклеточный (вирусы), состоят из химических веществ – более высокого уровня организации, чем вещества неживой природы)
Обмен веществ и энергии — это совокупность процессов поступления, преобразования и удаления веществ и энергии, происходящих в живых организмах. Вещества, поглощенные организмом, используются как строительный материал в реакциях пластического обмена и как источник энергии в реакциях энергетического обмена. Все живые организмы представляют собой открытые биологические системы, т. е. системы, устойчивые лишь при условии непрерывного поступления в них энергии и вещества из окружающей среды. Обмен веществ обеспечивает постоянство химического состава и строения организма, его рост, размножение и существование в непрерывно меняющихся условиях окружающей среды. (Обмен веществ и энергии. Для живых организмов характерна совокупность процессов дыхания, питания, выделения, посредством которых они получают из внешней среды необходимые вещества и энергию, преобразуют и накапливают их в организме и выделяют в окружающую среду продукты своей жизнедеятельности.)
Самовоспроизведение и размножение. При этом появляются новые клетки, особи и т. п. и поддерживается существование биологической системы (популяции,вида и т. д.) 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. (Самовоспроизведение. Всё живое способно к самовоспроизведению, размножению. Размножение связано с передачей наследственной информации и является самым характерным признаком живого. Жизнь любого организма ограничена, но за счёт размножения живая материя «бессмертна»)
Наследственность — это способность организма передавать свои признаки потомству. (Наследственность – это способность передавать признаки и свойства организма из поколения в поколение в процессе размножения.)
Изменчивость — приобретение организмом новых признаков и свойств.(Изменчивость – это способность организма изменять свои признаки при взаимодействии со средой. В результате наследственности и изменчивости живые организмы приспосабливаются, адаптируются к внешним условиям, что позволяет им выжить и оставить потомство.)
Раздражимость — способность организма воспринимать раздражение из внешней и внутренней среды. В ответ на внешнее воздействие происходит возбуждение и ответная реакция на раздражитель, позволяющая приспособиться к изменившимся условиям внешней среды. (Раздражимость. Организмы способны специфически реагировать на изменения окружающей среды, адаптироваться и выживать в изменяющихся условиях.)
Развитие. Любой организм в течение своей жизни проходит через определенные этапы, закономерно сменяющие друг друга. В результате происходит постепенное усложнение организмов, заканчивается развитие старением организма и его смертью.
Рост — это увеличение в размерах, которое осуществляется за счет образования новых клеток и внеклеточных структур. (Рост и развитие. Живые организмы растут, увеличиваются в размерах, развиваются, изменяются за счёт поступления питательных веществ.)
Дискретность и целостность — любой организм состоит из отдельных частей (клеток, тканей, органов), которые функционируют как единое целое.
Саморегуляция — поддержание гомеостаза любой системы (клетка, орган, организм), регуляция процессов и т. д.(Саморегуляция. Одним из самых характерных свойств живого является поддержание постоянство внутренней среды организма при изменении внешних условий. Регулируется температура тела, давление, насыщенность газами, концентрация веществ и т.д. Саморегуляция происходит не только на уровне всего организма, но и на уровне клетки. Кроме того, за счёт деятельности всех живых организмов саморегуляция присуща и биосфере в целом. Саморегуляция связана с такими свойствами живого, как наследственность и изменчивость.)
Движение — 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. (Движение. Организмы способны к более или менее активному движению. Это один из ярких признаков живого. Движение происходит и внутри организма, даже на уровне клетки.)
Эволюция. Все живое развивается от простого к сложному. В результате исторического развития возникло все многообразие живых организмов. Для живых организмов характерна 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.
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 этом уровне происходят процессы метаболизма. Для вирусов характерен только молекулярный уровень организации.
На клеточном уровне изучается строение клеток, строение и функции клеточных органоидов. Каждая клетка проявляет все свойства живого – обмен веществ, раздражимость, развитие и размножение. Согласно клеточной теории, клетка — это структурная и функциональная единица всех организмов. У бактерий и простейших клеточный уровень соответствует организменному.
На организменном уровне изучаются ткани, органы, системы органов и их взаимодействие. Правда существуют и одноклеточные организмы. Иногда выделяют тканево-органный — характерен для высших растений и многоклеточных животных, начиная с кишечнополостных. Его признаком является наличие тканей и органов (у многих животных появляются системы органов).
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 или экосистемный уровень. Иногда называют биоценотический, без гео (то есть без неживого компонента)
Самый сложный уровень жизни на Земле – биосферный, это земная оболочка, заселенная живыми организмами.
Создание и основные положения клеточной теории.
Клеточная теория – важнейшее биологическое обобщение, согласно которому все живые организмы состоят из клеток. Изучение клеток стало возможным после изобретения микроскопа. В 1590 году Янсен изобрел микроскоп, в котором увеличение обеспечивалось соединением двух линз.
Впервые клеточное строение у растений (срез пробки) обнаружил английский ученый, физик Р.Гук, он же предложил термин «клетка» (1665 г.). Голландский ученый Антони ван Левенгук впервые описал эритроциты позвоночных, сперматозоиды, разнообразные микроструктуры растительных и животных клеток, различные одноклеточные организмы, в том числе бактерии.
В 1831 г. английский ботаник Роберт Броун смог увидеть внутри клеток листа плотное образование, которое он назвал ядром.
В 1838 г. немецкий ботаник М.Шлейден привлек внимание к ядру, считал его образователем клетки. По Шлейдену, из зернистой субстанции конденсируется ядрышко, вокруг которого формируется ядро, а вокруг ядра – клетка, причём ядро в процессе образования клетки может исчезать. После почти пяти лет методичных изысканий Шлейден закончил свою работу. Он убедительно доказал, что все органы растений имеют клеточную природу.
Исследования Шлейдена содержали ряд неточностей: в частности, Шлейден считал, что клетки могут зарождаться из бесструктурного вещества: «… всякая клетка зарождается из протоплазмы другой клетки, но одни клетки … рождаются путем кариокинетического деления, а другие образуются из протоплазмы без деления самой клетки, внутри ее».
Немецкий зоолог Т.Шванн показал, что из клеток состоят и ткани животных. Он создал теорию, утверждающую, что клетки, содержащие ядра, представляют собой структурную и функциональную основу всех живых существ. Клеточная теория строения была сформулирована и опубликована Т.Шванном в 1839 г. Суть её можно выразить в следующих положениях:
Клетка – элементарная структурная единица строения всех живых существ;
Клетки растений и животных имеют общие принципы строения.
Каждая клетка самостоятельна, а деятельность организма определяется деятельностью отдельных клеток.
Еще в 1827 г. академик Российской АН К.М.Бэр, открыв яйцеклетки млекопитающих, установил, что все организмы начинают свое развитие с одной клетки, представляющей собой оплодотворенное яйцо. Это открытие показало, что клетка является не только единицей строения, но и единицей развития всех живых организмов.
В 1855 г. немецкий врач Р.Вирхов приходит к выводу, что клетка может возникнуть только из предшествующей клетки.
На современном уровне развития биологии основные положения клеточной теории можно представить следующим образом.
Клетка – элементарная живая система, единица строения, жизнедеятельности, размножения и индивидуального развития организмов. (Клетка является структурной и функциональной единицей живого, представляет собой элементарную живую систему. Для неё характерны все признаки и функции живого.)
Клетки всех живых организмов сходны (гомологичны) по строению и химическому составу. (Клетки различных организмов имеют сходный химический состав и общий план строения.)
Новые клетки возникают только путем деления ранее существовавших клеток. (Новая клетка возникает в результате деления исходной клетки.)
Клетка может быть самостоятельным организмом, осуществляющим всю полноту процессов жизнедеятельности (прокариоты и одноклеточные эукариоты). Все многоклеточные организмы состоят из клеток. Рост и развитие многоклеточного организма – следствие роста и размножения одной или нескольких исходных клеток Многоклеточные организмы представляют собой ассоциации специализированных клеток, объединенных в целостные системы, которые регулируются нервными и гуморальными механизмами. (Многоклеточные организмы развиваются из одной исходной клетки.)
Клеточная организация возникла на заре жизни и прошла длительный путь эволюционного развития от безъядерных форм (прокариот) к ядерным (эукариотам).
Клеточное строение организмов – доказательство единства происхождения всего живого. (Сходство клеточного строения организмов свидетельствует о единстве их происхождения.)