Биология

Общебиологические закономерности, проявляющиеся на клеточном и

организменном уровнях

Среди всеобщих, обусловленных «инфраструктурой» эволюционного процесса уровней организации жизни клеточному уровню принадлежит особое место. Клетка – это структурная и функциональная единица организма, способная к размножению и развитию. Она состоит из органелл – специализированных образований, выполняющих различные функции (Рис. 1).

Рис. 1. Органеллы клетки (Источник)

Организм – совокупность клеток в виде специализированных тканей и органов, самостоятельно функционирующих и способных к размножению. Клетка, как и организм, является открытой системой, которая обменивается с окружающей средой веществом и энергией. Энергия может поглощаться веществом напрямую – в виде световой энергии. Поглощение световой энергии с запасанием ее в виде энергетических эквивалентов называется фотосинтезом (Рис. 2).

Рис. 2. Фотосинтез (Источник)

Окисление потребленных органических и неорганических веществ – это другой способ получения энергии. Энергия, выделившаяся при окислении, запасается в виде энергетических эквивалентов, это чаще всего молекулы АТФ (Рис. 3).

Рис. 3. Окисление органических веществ (Источник)

Клетки и организмы, получающие энергию путем окисления органических веществ, называются гетеротрофами.

Клетки и организмы, получающие энергию путем фотосинтеза или окисления неорганических веществ, называются автотрофами.

Гетеротрофы обычно требуют для своего существования кислород. Все системы способны синтезировать сложные органические полимеры из мономеров: белки состоят из аминокислот, полисахариды – из моносахаридов, липиды – из жирных кислот и спиртов, нуклеиновые кислоты – из нуклеотидов. Мономеры синтезируются из неорганических веществ, таких как углекислый газ, азот и вода (Рис. 4).

Рис. 4. Синтезирование полимеров из мономеров (Источник)

Только некоторые клетки и организмы способны синтезировать мономеры из неорганических веществ, они называются литотрофами. Остальные организмы используют мономеры, которые потребляют извне, они называются органотрофами. Органотрофы получают электроны, окисляя органические вещества, как правило, не синтезируют мономеры.

Клетки и организмы имеют свои жизненные циклы – смену обязательных стадий жизни: рост и развитие, размножение, старение. Вся информация о стадиях жизни, структуре и принципах функционирования клеток и организмов записана в виде наследственной, или генетической, информации. В результате размножения клетка производит аналогичную дочернюю клетку, так же и организм способен к размножению с появлением нового организма. Клетки и организмы обладают важными свойствами: наследственностью и изменчивостью (Рис. 5).

Рис. 5. Генетика: наследственность и изменчивость (Источник)

Наследственность – способность передавать неизменными свои признаки потомству.

Изменчивость – способность организмов приобретать новые признаки.

Для максимальной адаптации к условиям среды требуется баланс наследственности и изменчивости, благоприятные условия способствуют наследственности, а неблагоприятные – изменчивости.

Функционирование клетки и организма зависит от факторов внешней среды и непостоянно во времени, это явление называется раздражимостью. Благодаря раздражимости клетка может гибко реагировать на изменение обстоятельств. Примером может быть миграция в поисках пищи, то есть клетка или организм могут направленно двигаться в сторону повышения концентрации пищи или, наоборот, они могут направленно двигаться в обратную сторону от неблагоприятного фактора – миграция в теплые края. На клеточном уровне это достигается благодаря молекулам-рецепторам, на организменном уровне благодаря органам-анализаторам.

Эффективное функционирование клетки и организма происходит благодаря регуляции. Регуляция – приведение одних процессов в соответствие с другими процессами и факторами среды. Так, на организменном уровне повышение уровня сахара в крови приводит к синтезу инсулина – гормона, который отвечает за усвоение сахара, или напряжение мышц-сгибателей (бицепс) приводит к рефлекторному расслаблению мышц-разгибателей (трицепс). На клеточном уровне – это синтез белков температурного шока в ответ на повышение температуры или увеличение выхода продуктов соответствующего гена в ответ на синтез транскрипционных факторов.

Основными закономерностями живого, проявляющимися на клеточном и организменном уровне, являются:

1. Рост и развитие.

2. Обмен веществом и энергией с окружающей средой.

3. Раздражимость.

4. Саморегуляция.

5. Самовоспроизведение.

6. Наследственность и изменчивость.

Заключение

Мы рассмотрели закономерности, проявляющиеся на клеточном и организменном уровнях. Убедились, что клеточная организация наделена всем необходимым для наращивания количества и разнообразия, сохранения и применения в жизненных обстоятельствах биологически полезной информации, активной мобилизации веществ и энергии из окружающей среды и их использования в целях построения живых структур, обеспечения требуемых функций.

 

Список литературы

1. Беляев Д.К. Общая биология. Базовый уровень. – 11 издание, стереотипное. – М.: Просвещение, 2012.
2. Пасечник В.В., Каменский А.А., Криксунов Е.А. Общая биология, 10-11 класс. – М.: Дрофа, 2005.
3. Агафонова И.Б., Захарова Е.Т., Сивоглазов В.И. Биология 10-11 класс. Общая биология. Базовый уровень. – 6-е изд., доп. – Дрофа, 2010.

 

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

1. Vmede.org (Источник).
2. Fb.ru (Источник).
3. Biogdz.ru (Источник).

 

Домашнее задание

1. Дать определение клетке и организму.
2. Что такое гетеротрофы и автотрофы?
3. Какие важнейшие свойства клеток и организмов?