Особливості біологічного рівня організації матерії. Особливості біосферного рівня живої матерії Особливості біосферного рівня організації живої матерії презентація

Зміст Мікроскоп Імена, що зіграли роль у вивченні клітини Основні положення клітинної теорії Клітинні структури: Органоїди клітини: Клітинна мембрана Цитоплазма Ядро Рибосоми Комплекс Гольджі ЕПС Лізосоми МітохондріїМітохондрії Пластиди Клітинний центр Органоїди руху

Антон Ван Левенгук створив перший у світі мікроскоп, що дозволило зазирнути в мікроструктуру клітини. З удосконаленням мікроскопа вченим відкривалися нові і нові невідомі частини клітини, процеси життєдіяльності, які можна було спостерігати у світловий мікроскоп. Мал. 1: мікроскоп Левенгука Електричний мікроскоп, винайдений у ХХ столітті, та його вдосконалення моделі дозволяють побачити мікроскопічну будову клітинних структур. При об'ємному скануванні можна побачити будову клітини та її органоїдів такими, якими вони є у своєму натуральному середовищі, у живому організмі. Мал. 2: Електричний мікроскоп

Антон ван Левенгук Антон вів Левенгук – вперше розглянув одноклітинні організми в мікроскоп. Роберт Гук Роберт Гук – запропонував термін – «Клітка». Т. Шван Т. Шван і М. Шлейден - сформулювали клітинну теорію в середині XIX століття. Шлейден клітинну теорію Р. Броун Р. Броун – початку XIXстоліття побачив усередині клітин листа щільну освіту, яку назвав ядром. Р. Вірхов Р. Вірхов - довів, що клітини здатні ділитися і запропонував доповнення до клітинної теорії.

Основні положення клітинної теорії 1.Всі живі істоти, від одноклітинних до великих рослинних і тваринних організмів, складаються з клітин. 2.Все клітини подібні за будовою, хімічним складом і життєвим функцій. 3.Клетки спеціалізовані, й у багатоклітинних організмах, за складом та функцій і здатні до самостійної життєдіяльності. 4.Клетки утворені з клітин. Клітина лежить в основі розкладання материнської на дві дочірні.

Клітинна структура Клітинна мембрана Стінки більшості органоїдів утворені клітинною мембраною. Будова клітинної мембрани: Вона тришарова. Товщина – 8 нанометрів. 2 шари утворюють ліпіди, у яких перебувають білки. Білки мембрани часто утворюють мембранні канали, якими транспортуються іони калію, кальцію, натрію. Великі молекули білків, жирів та вуглеводів проникають у клітину за допомогою фагоцитозу та піноцитозу. Фагоцитоз - надходження твердих частинок, оточених клітинною мембраною, у цитоплазму клітини. Піноцитоз - надходження крапельок рідини, оточених клітинною мембраною, в цитоплазму клітини. Надходження речовин через мембрану відбувається вибірково, крім того, вона обмежує клітину, відокремлює її від інших, від навколишнього середовища, надає форму та захищає від пошкоджень. Мал. 4: А – процес фагоцитозу; Б – процес піноцитозу Мал. 3: Будова клітинної мембрани

Клітинні структури Цитоплазма. Ядро. Цитоплазма – напіврідкий вміст клітини, де знаходяться всі органоїди клітини. До складу входять різні органічні та неорганічні речовини, вода та солі. Ядро: Округле, щільне, темне тільце у клітинах рослин, грибів, тварин. Оточено ядерною мембраною. Зовнішній шар мембрани шорсткий, внутрішній – гладкий. Товщина – 30 нанометрів. Має пори. Усередині ядра – ядерний сік. Містяться хроматинові нитки. Хроматин - ДНК+БІЛОК. Під час поділу ДНК накручується на білок, як на котушку. Так утворюються хромосоми. У людини соматичні клітини тіла мають 46 хромосом. Це диплоїдний (повний, подвійний) набір хромосом. У статевих клітинах 23 хромосоми (гаплоїдний, половинний) набір. Видоспецифічний набір хромосом у клітині називається каріотип. Організми у клітинах яких немає ядра називаються – прокаріоти. Еукаріоти-організми, клітини яких містять ядро. Мал. 6: Чоловічий хромосомний набір Мал. 5: Будова ядра

Органоїди клітини Рибосоми кулястої форми, діаметром нанометрів. До їх складу входять ДНК та білок. Рибосоми формуються в ядерцях ядра, а потім виходять у цитоплазму, де починають виконувати свою функцію – синтез білків. У цитоплазмі рибосоми найчастіше розташовані на шорсткій ендоплазматичній мережі. Рідше вони вільно зважені у цитоплазмі клітини. Мал. 7: Будова рибосоми еукаріотичної клітини

Органоїди клітини Комплекс Гольджі Це порожнини, стінки яких утворені одним шаром мембрани, що розташовуються біля ядра стосами. Усередині знаходяться синтезовані речовини, які накопичуються у клітині. Від комплексу Гольджі відшнуровуються бульбашки, які формуються у лізосомі. Мал. 8: Схема будови та мікрофотографія апарату Гольджі

Органоїди клітини ЕПС ЕПС – ендоплазматична мережа. Являє собою мережу канальців, стінки яких утворені клітинною мембраною. Товщина канальців – 50 нанометрів. ЕПС буває двох видів: гладка і гранулярна (шорстка). Гладка виконує транспортну функцію, на шорсткої (на її поверхні рибосоми) синтезуються білки. Мал. 9: Електронна мікрофотографія ділянки гранулярної ЕПС

Органоїди клітини Лізосоми Лізосома є маленькою бульбашкою, діаметром всього 0,5 – 1,0 мкм, що містить у собі великий набір ферментів, здатних руйнувати харчові речовини. В одній лізосомі може бути 30 – 50 різних ферментів. Лізосоми оточені мембраною, здатною витримати вплив цих ферментів. Формуються лізосоми у Комплексі Гольджі. Мал. 10: схема перетравлення клітиною харчової частки за допомогою лізосоми.

Органоїди клітини Мітохондрії Будова мітохондрій: Округлі, овальні, паличкоподібні тільця. Довжина –10 мікрометрів, діаметр –1 мікрометр. Стіни утворені двома мембранами. Зовнішня – гладка, внутрішня має вирости – кристи. Внутрішня частина заповнена речовиною, в якій міститься велика кількість ферментів, ДНК, РНК. Ця речовина називається – матрикс. Функції: Мітохондрії виробляють молекули АТФ. Їхній синтез відбувається на кристалах. Найбільше мітохондрій у клітинах м'язів. Мал. 11: Будова мітохондрії

Органоїди клітини Пластиди Пластиди бувають трьох видів: лейкопласти – безбарвні, хлоропласти – зелені (хлорофіл), хромопласти – червоні, жовті, помаранчеві. Пластиди зустрічаються лише у рослинних клітинах. Хлоропласти мають форму соєвого зернятка. Стіни утворені двома мембранами. Зовнішній шар - гладкий, внутрішній має вирости та складочки, які утворюють стоси бульбашок, які називаються гранами. У гранах знаходиться хлорофіл, тому що основна функція хлоропластів - фотосинтез, в результаті якого з вуглекислого газу та води утворюються вуглеводи та АТФ. Усередині хлоропластів є молекули ДНК, РНК, рибосоми, ферменти. Вони можуть ділитися (розмножуватися). Мал. 12: Будова хлоропласту

Органоїди клітини Клітинний центр Біля ядра у нижчих рослин та тварин знаходяться дві центіолі, це клітинний центр. Це два циліндричні тільця розташованих перпендикулярно один до одного. Стіни їх утворені 9-ма триплетами мікротрубочок. Мікротрубочки утворюють цитоскелет клітини, яким рухаються органоїди. Клітинний центр під час поділу утворює нитки веретена поділу, при цьому він подвоюється, 2 центріолі відходять до одного полюса, а 2 до іншого. Мал. 13: А – схема будови та Б – електронна мікрофотографія центріолі

Органоїди руху Органоїди руху - вії та джгутики. Вії коротші - їх більше, а джгутики довші - їх менше. Вони утворені мембраною, усередині них знаходяться мікротрубочки. Деякі органоїди руху мають базальні тільця, що закріплюють їх у цитоплазмі. Рух здійснюється рахунок ковзання трубочок друг по другу. У дихальних шляхах людини миготливий епітелій має вії, які виганяють пил, мікроорганізми, слиз. Найпростіші мають джгутики та вії. Мал. 14: Одноклітинні організми, здатні до руху

Антон ван Левенгук Він народився 24 жовтня 1632 р. у місті Делфті в Голландії. Його рідні були шановними бюргерами та займалися плетінням кошиків та пивоварінням. Батько Левенгука помер рано, і мати відправила хлопчика вчитися до школи, мріючи зробити з нього чиновника. Але в 15 років Антоні залишив школу і поїхав до Амстердама, де вступив вчитися торговельній справі до сукняної крамниці, працюючи там бухгалтером і касиром. У 21 рік Левенгук повернувся до Делфта, одружився і відкрив власну торгівлю мануфактурою. Про його життя в наступні 20 років відомо дуже мало, за винятком того, що у нього було кілька дітей, більшість з яких померло, і що, овдовівши, він одружився вдруге, Відомо також, що він отримав посаду варти судової палати в місцевій. ратуші, що, за сучасними уявленнями, відповідає поєднанню двірника, прибиральника та опалювача в одній особі. Левенгук мав своє хобі. Приходячи зі служби додому, він замикався у своєму кабінеті, куди в цей час не допускалася навіть дружина, і з захопленням розглядав під збільшувальним склом різні предмети. На жаль, це скло збільшувало не надто сильно. Тоді Левенгук спробував зробити свій власний мікроскоп із використанням шліфованого скла, що йому успішно вдалося.

Роберт Гук (англ. Robert Hooke; Роберт Хук, 18 липня 1635 р., острів Уайт 3 березня 1703 р., Лондон) англійський натураліст, учений-енциклопедист. Батько Гука, пастор, готував його спочатку до духовної діяльності, але через слабкість здоров'я хлопчика і здатність до заняття механікою присвятив його до вивчення годинної майстерності. Згодом, однак, молодий Гук отримав інтерес до наукових занять і внаслідок цього був відправлений до Вестмінстерської школи, де успішно вивчав мови латинську, давньогрецьку, єврейську, але особливо цікавився математикою і виявив велику здатність до винаходів з фізики та механіки. Здатність його до занять фізикою та хімією була визнана та оцінена вченими Оксфордського університету, в якому він почав займатися з 1653; він спочатку став помічником хіміка Вілліса, а потім відомого Бойля. Протягом свого 68-річного життя Роберт Гук, незважаючи на слабкість здоров'я, був невтомним у заняттях, зробив багато наукових відкриттів, винаходів та удосконалень. У 1663 р. Лондонське королівське суспільство, визнавши корисність і важливість його відкриттів, зробило його своїм членом; згодом він був призначений професором геометрії в Грешам Коледж.

Роберт Гук Відкриття До відкриттів Гука належать: відкриття пропорційності між пружними розтягуваннями, стисками і вигинами і напругами, що виробляють їх, якесь початкове формулювання закону всесвітнього тяжіння (пріоритет Гука оскаржувався Ньютоном, але, мабуть, не в частині первісної формул тонких пластинок, сталості температури танення льоду та кипіння води, ідеї про хвилеподібне поширення світла та ідеї про тяжіння, живої клітини (за допомогою вдосконаленого ним мікроскопа; Гуку ж належить сам термін "клітина" - англ. cell) та багато іншого. По-перше, слід сказати про спіральну пружину для регулювання ходу годинника; винахід це було зроблено ним протягом часу від 1656 до 1666 він винайшов спиртовий рівень, в 1665 представив королівському суспільству малий квадрант, в якому алідада переміщалася допомогою мікрометренного гвинта, так що представлялася можливість відраховувати хвилини і секунди; далі, коли знайдено було зручним замінити діоптри астрономічних інструментів на труби, він запропонував поміщати в окуляр ниткову сітку. Крім того, він винайшов оптичний телеграф, термометр-мініма, що реєструє дощомір; робив спостереження з метою визначити вплив обертання землі на падіння тіл і займався багатьма Мал. 3: Мікроскоп Гука фізичними питаннями, наприклад, про впливи волосності, зцілення, про зважування повітря, про питому вагу льоду, винайшов особливий ареометр для визначення ступеня прісності річкової води(water-poise). У 1666 р. Гук представив Королівському товариству модель винайдених ним гвинтових зубчастих коліс, описаних ним згодом у «Lectiones Cutlerianae» (1674).

Т. Шванн Теодор Шванн () народився 7 грудня 1810 року в Нойсі на Рейні, поблизу Дюссельдорфа, відвідував гімназію єзуїтів у Кельні, вивчав медицину з 1829 року у Бонні, Варцбурзі та Берліні. Ступінь лікаря він отримав у 1834 році, у 1836 році відкрив пепсин. Монографія Шванна «Мікроскопічні дослідження про подібність у структурі та зростанні тварин і рослин» (1839) принесла йому світову популярність. З 1839 він був професором анатомії в Левені, Бельгія, з 1848 - в Люттіхе. Шван не був одружений, був правовірним католиком. Він помер у Кельні 11 січня 1882 року. Його дисертація про необхідність атмосферного повітря для розвитку курчати (1834) познайомила з роллю повітря у процесах розвитку організмів. Необхідність кисню для бродіння та гниття була продемонстрована і в дослідах Гей-Люссака. Спостереження Шванна відродили інтерес до теорії самозародження і воскресили уявлення про те, що завдяки нагріванню повітря втрачає свою життєву силу, необхідну зародження живих істот. Шван спробував довести, що прогріте повітря не перешкоджає життєвому процесу. Він показав, що жаба нормально дихає у прогрітому повітрі. Однак якщо пропускати прогріте повітря через суспензію дріжджів, до якої доданий цукор, бродіння не відбувається, тоді як не прогріті дріжджі швидко розвиваються. До відомих дослідів з винного бродіння Шван прийшов на підставі теоретичних та філософських міркувань. Він підтвердив уявлення, що винне бродіння викликається живими організмами - дріжджами. Найбільш відомі роботи Шванна в галузі гістології, а також праці, присвячені клітинній теорії. Ознайомившись із роботами М. Шлейдена, Шванн переглянув весь існуючий на той час гістологічний матеріал і знайшов принцип порівняння клітин рослин та елементарних мікроскопічних структур тварин. Взявши як характерний елемент клітинної структури ядро, Шванн зміг довести спільність будови клітин рослин та тварин. У 1839 побачив світ класичний твір Шванна «Мікроскопічні дослідження про відповідність у структурі та зростанні тварин і рослин».

М. Шлейден Шлейден (Schleiden) Маттіас Якоб (Гамбург – , Франкфурт-на-Майні), німецький ботанік. Вивчав право в Гейдельберзі, ботаніку та медицину в університетах Геттінгену, Берліна та Єни. Професор ботаніки Йенського університету (1839-62), з 1863 - професор антропології Дерптського університету (Тарту). Основний напрямок наукових досліджень– цитологія та фізіологія рослин. У 1837 Шлейден запропонував нову теорію утворення рослинних клітин, засновану на уявленні про вирішальну роль у цьому процесі клітинного ядра. Вчений вважав, що нова клітина ніби видмухується з ядра і потім покривається клітинною стінкою. Дослідження Шлейдена сприяли створенню Т. Шван клітинної теорії. Відомі роботи Шлейдена про розвиток та диференціювання клітинних структур вищих рослин.). У 1842 він вперше виявив ядерця в ядрі. Серед найвідоміших праць вченого – «Основи ботаніки» (Grundz ge der Botanik, 1842–1843 рр.)

Р. Броун Роберт Броун (англ. Robert Brown 21 грудня 1773 р., Монтроза - 10 червня 1856 р.) видатний англійський ботанік. Народився 21 грудня в Монторозі в Шотландії, навчався в Абердіні та Единбурзі і в 1795р. надійшов прапорщиком та помічником хірурга до полку шоландської міліції, з яким перебував в Ірландії. Завзяті заняття природничими науками здобули йому дружбу сера Йосипа Банку за рекомендацією якого він був призначений ботаніком в експедиції, відправленої в 1801 р., під керівництвом капітана Фліндера, для дослідження берегів Австралії. Разом з художником Фердинандом Бауером він відвідав деякі частини Австралії, потім Тасманію та острови Басової протоки. У 1805 р. Броун повернувся до Англії, привезши із собою близько 4000 видів австралійських рослин; він використав кілька років на розробку цього багатого матеріалу, якого ще ніхто ніколи не привозив з далеких країн. Зроблений сером Банком бібліотекарем його дорогих зборів природничо-історичних творів, Броун видав: "Prodromus florae Novae Hollandiae" (Лондон, 1810), яку Окен надрукував в "Isis", a Nees von Esenbeck (Нюрнберг, 1827) видав з. Ця зразкова робота дала новий напрямок географії рослин (фітогеографії). Він становив також відділи ботаніки в повідомленнях Росса, Паррі і Клаппертона, мандрівників по полярним країнам, допомагав хірургу Річардсону, який зібрав багато цікавого під час подорожі з Франкліном; поступово описав гербарії, зібрані: Горсфільдом на Яві у мм. Oudneyом та Клаппертоном у Центральній Африці, Християном Смітом, супутником Тюкея під час експедиції за течією Конго. Природна система багатьом йому має: він прагнув якомога більшої простоті як і класифікації, і у термінології, уникав всяких непотрібних нововведень; дуже багато зробив для виправлення визначень старих та встановлення нових сімейств. Він працював також і в галузі фізіології рослин: досліджував розвиток пильовика та рух плазматичних тілець у ньому.

Р. Вірхов () (нім. Rudolf Ludwig Karl Virchow) німецький вчений та політичний діячдругої половини XIX століття, основоположник клітинної теорії у біології та медицині; був відомий також як археолог. Він народився 13 жовтня 1821 року в містечку Шифельбейне прусської провінції Померанії. Закінчивши курс у берлінському медичному інституті Фрідріха-Вільгельма в 1843 р., Ст спочатку вступив асистентом, а потім зроблений був прозектором при берлінській лікарні Charité. В 1847 отримав право викладання і разом з Бенно Рейнхардом (1852) заснував журнал «Archiv für pathol. Anatomie u. Physiologie u. für klin. Medicin», який нині користується всесвітньою популярністю під ім'ям Вірхівського Архіву. На початку 1848 Вірхов був відряджений у Верхню Сілезію для вивчення панував там епідемії голодного тифу. Його звіт про цю поїздку, надрукований в Архіві та має великий науковий інтерес, забарвлений водночас політичними ідеями на кшталт 1848 року. Ця обставина, як і взагалі участь його в реформаторських рухах того часу, викликали неприхильність до нього прусського уряду і спонукали його прийняти запропоновану йому ординарну кафедру патологічної анатомії у Вюрцбурзькому університеті, що швидко прославила його ім'я. У 1856 році він повернувся до Берліна професором патологічної анатомії, загальної патології та терапії та директором новоствореного патологічного інституту, де залишався до кінця життя. Російські вчені-лікарі особливо багато зобов'язані Вірхову та його інституту.

Рівень організації живої матерії Рівень організації живої матерії. Автор: Лисенко Роман, Учень 10 а класу МБОУ ЗОШ 31 Г.Новочеркаська Вчитель біології: Баштанник Н.Є навчальний рік

Молекулярний рівень – це рівень функціонування біологічних макромолекул – біополімерів: нуклеїнових кислот, білків, полісахаридів, ліпідів, стероїдів. З цього рівня починаються найважливіші процесижиттєдіяльності: обмін речовин, перетворення енергії, передача спадкової інформації Цей рівень вивчають: біохімія, молекулярна генетика, молекулярна біологія, генетика, біофізика

Клітинний рівень це рівень клітин (клітин бактерій, ціанобактерій, одноклітинних тварин та водоростей, одноклітинних грибів, клітин багатоклітинних організмів). Клітина – це структурна одиниця живого, функціональна одиниця, одиниця розвитку. Цей рівень вивчають цитологія, цитохімія, цитогенетика, мікробіологія. (нервова клітина)

Організмальний рівень це рівень одноклітинних, колоніальних та багатоклітинних організмів. Специфіка організмового рівня в тому, що на цьому рівні відбувається декодування та реалізація генетичної інформації, формування ознак, властивих особам цього виду. Цей рівень вивчається морфологією (анатомією та ембріологією), фізіологією, генетикою, палеонтологією.

Популяційно-видовий це рівень сукупностей особин - популяцій та видів. Цей рівень вивчається систематикою, таксономією, екологією, біогеографією, генетикою популяцій. На цьому рівні вивчаються генетичні та екологічні особливості популяцій, елементарні еволюційні фактори та їхній вплив на генофонд (мікроеволюція), проблема збереження видів.

Екосистемний рівень це рівень мікроекосистем, мезоекосистем, макроекосистем. На цьому рівні вивчаються типи харчування, типи взаємин організмів та популяцій в екосистемі, чисельність популяцій, динаміка чисельності популяцій, щільність популяцій, продуктивність екосистем, сукцесії. Цей рівень вивчає екологія.

*1 – 4 *2 – 3 *3 – 1 *4 – 3 *5 - 3 *6 – 4 *7 – 1 *8 – 3 *9 – 2 *10 – 1 * 24

Федеральне агентство з охорони здоров'я та соціального

Контрольна робота з біології

Якісні особливості живої матерії. рівні організації живого.

Хімічний склад клітини (білки, їх структура та функції)

Виконала студентка

1 курсу 195 групи

заочного відділення

фармацевтичного факультету

Челябінськ 2009

Якісні особливості живої матерії. Рівні організації живого

Будь-яка жива система, хоч би як складно вона була організована, складається з біологічних макромолекул: нуклеїнових кислот, білків, полісахаридів, а також інших важливих органічних речовин. З цього рівня починаються різноманітні процеси життєдіяльності організму: обмін речовин та перетворення енергії, передача спадкової інформації та ін.

Клітини багатоклітинних організмів утворюють тканини - системи подібних за будовою та функцій клітин та пов'язаних з ними міжклітинних речовин. Тканини інтегруються у більші функціональні одиниці, звані органами. Внутрішні органихарактерні тварин; тут вони входять до складу систем органів (дихальної, нервової та ін). Наприклад, система органів травлення: порожнина рота, ковтка, стравохід, шлунок, дванадцятипала кишка, тонка кишка, товста кишка, задній отвір. Така спеціалізація, з одного боку, покращує роботу організму загалом, з другого - вимагає підвищення ступеня координації та інтеграції різних тканин і органів.

Клітина - структурна і функціональна одиниця, і навіть одиниця розвитку всіх живих організмів, які живуть Землі. На клітинному рівні сполучаються передача інформації та перетворення речовин та енергії.

Елементарною одиницею організмового рівня служить особина, яка у розвитку - від моменту зародження до припинення існування - як жива система. Виникають системи органів, спеціалізованих до виконання різних функций.

Сукупність організмів однієї й тієї виду, об'єднана загальним місцем проживання, у якій створюється населення - надорганізмна система. У цій системі здійснюються елементарні еволюційні перетворення.

Біогеоценоз - сукупність організмів різних видів та різної складності організації з факторами середовища їх проживання. У процесі спільного історичного розвиткуорганізмів різних систематичних груп утворюються динамічні, стійкі угруповання.

Біосфера - сукупність всіх біогеоценозів, система, що охоплює всі явища життя на планеті. На цьому рівні відбувається кругообіг речовин та перетворення енергії, пов'язані з життєдіяльністю всіх живих організмів.

Таблиця 1. Рівні організації живої матерії

Молекулярний

Початковий рівень організації живого. Предмет дослідження - молекули нуклеїнових кислот, білків, вуглеводів, ліпідів та інших біологічних молекул, тобто. молекул, що у клітині. Будь-яка жива система, хоч би як складно вона була організована, складається з біологічних макромолекул: нуклеїнових кислот, білків, полісахаридів, а також інших важливих органічних речовин. З цього рівня починаються різноманітні процеси життєдіяльності організму: обмін речовин та перетворення енергії, передача спадкової інформації та ін.

Клітинний

Вивчення клітин, які у ролі самостійних організмів (бактерії, найпростіші та інших організми) і клітин, складових багатоклітинні організми.

Тканинний

Клітини, що мають загальне походження та виконують подібні функції, утворюють тканини. Виділяють кілька типів тварин і рослинних тканин, що мають різні властивості.

Органний

В організмів, починаючи з кишковопорожнинних, формуються органи (системи органів), часто з тканин різних типів.

Організмовий

Цей рівень представлений одноклітинними та багатоклітинними організмами.

Популяційно-видовий

Організми однієї й тієї ж виду, спільно що у певних ареалах, становлять популяцію. Нині Землі налічують близько 500 тис. видів рослин та близько 1,5 млн. видів тварин.

Біогеоценотичний

Представлений сукупністю організмів різних видів, що в тій чи іншій мірі залежать один від одного.

Біосферний

Вища форма організації живого. Включає всі біогеоценози, пов'язані загальним обміном речовин та перетворенням енергії.

Кожен із цих рівнів досить специфічний, має свої закономірності, свої методи дослідження. Навіть можна назвати науки, які ведуть свої дослідження певному рівні організації живого. Наприклад, на молекулярному рівні живе вивчають такі науки, як молекулярна біологія, біоорганічна хімія, біологічна термодинаміка, молекулярна генетика тощо. Хоча рівні організації живого і виділяються, але вони тісно пов'язані між собою і випливають один з одного, що говорить про цілісність живої природи.

Клітинна мембрана. Поверхневий апарат клітини, її основні частини, їх призначення

Жива клітина є фундаментальною частиною структури живої речовини. Вона є найпростішою системою, що володіє всім комплексом властивостей живого, зокрема здатністю переносити генетичну інформацію. Клітинна теорія була створена німецькими вченими Теодором Шванном та Матіасом Шлейденом. Її основне положення полягає у твердженні, що всі рослинні та тваринні організми складаються з клітин, подібних за своєю будовою. Дослідження в галузі цитології показали, що всі клітини здійснюють обмін речовин, здатні до саморегуляції та можуть передавати спадкову інформацію. Життєвий цикл будь-якої клітини завершується або розподілом і продовженням життя в оновленому вигляді, або смертю. Разом з тим, з'ясувалося, що клітини дуже різноманітні, вони можуть існувати як одноклітинні організми або у складі багатоклітинних. Термін життя клітин може перевищувати кількох днів, а може збігатися з терміном життя організму. Розміри клітин сильно коливаються: від 0,001 до 10 см. Клітини утворюють тканини, кілька типів тканин – органи, групи органів, пов'язані з вирішенням будь-яких загальних завдань, називаються системами організму. Клітини мають складну структуру. Вона відокремлюється від зовнішнього середовища оболонкою, яка, будучи нещільною та рихлою, забезпечує взаємодію клітини із зовнішнім світом, обмін із нею речовиною, енергією та інформацією. Метаболізм клітин служить основою для іншого їх найважливішого властивості - збереження стабільності, стійкості умов внутрішнього середовищаклітини. Цю властивість клітин, властиву усій живій системі, називають гомеостазом. Гомеостаз, тобто сталість складу клітин, підтримується метаболізмом, тобто обміном речовин. Обмін речовин - складний, багатоступінчастий процес, що включає доставку в клітину вихідних речовин, отримання з них енергії та білків, виведення з клітини в довкілля вироблених корисних продуктів, енергії та відходів.

Клітинна мембрана - це оболонка клітини, яка виконує такі функції:

поділ вмісту клітини та зовнішнього середовища;

регуляція обміну речовин між клітиною та середовищем;

місце протікання деяких біо хімічних реакцій(у тому числі фотосинтезу, окисного фосфорилювання);

об'єднання клітин у тканини.

Оболонки поділяються на плазматичні (клітинні мембрани) та зовнішні. Найважливіша властивість плазматичної мембрани – напівпроникність, тобто здатність пропускати лише певні речовини. Через неї повільно дифундують глюкоза, амінокислоти, жирні кислоти та іони, причому самі мембрани можуть активно регулювати процес дифузії.

За сучасними даними, плазматичні мембрани – це ліпопротеїнові структури. Ліпіди спонтанно утворюють бислой, а мембранні білки «плавають» у ньому. У мембранах є кілька тисяч різних білків: структурні, переносники, ферменти та інші. Припускають, що між білковими молекулами є пори, крізь які можуть проходити гідрофільні речовини (безпосереднє їх проникнення в клітину заважає ліпідний бішар). До деяких молекул на поверхні мембрани приєднані глікозильні групи, які беруть участь у процесі розпізнавання клітин при утворенні тканин.

Різні типимембрани відрізняються за своєю товщиною (зазвичай вона становить від 5 до 10 нм). За консистенцією ліпідний бисло нагадує оливкова олія. Залежно від зовнішніх умов(Регулятором є холестерол) структура бислоя може змінюватися так, що він стає рідкішим (від цього залежить активність мембран).

Важливою проблемою є транспортування речовин через плазматичні мембрани. Він необхідний поживних речовину клітину, виведення токсичних відходів, створення градієнтів для підтримки нервової та м'язової активності. Існують такі механізми транспортування речовин через мембрану:

дифузія (гази, жиророзчинні молекули проникають прямо через плазматичну мембрану); при полегшеній дифузії розчинна у воді речовина проходить через мембрану по особливому каналу, що створюється якоюсь специфічною молекулою;

осмос (дифузія води через напівнепроникні мембрани);

активний транспорт (перенесення молекул з області з меншою концентрацією в область з більшою, наприклад, за допомогою спеціальних транспортних білків, потребує витрати енергії АТФ);

при ендоцитозі мембрана утворює вп'ячування, які потім трансформуються у бульбашки або вакуолі. Розрізняють фагоцитоз – поглинання твердих частинок (наприклад, лейкоцитами крові) – та піноцитоз – поглинання рідин;

екзоцитоз – процес, зворотний ендоцитозу; з клітин виводяться неперетравлені залишки твердих частинок і рідкий секрет.

Над плазматичною мембраною клітини можуть розташовуватися надмембранні структури. Їхня будова є вологою класифікаційною ознакою. У тварин це глікокалікс (білково-вуглеводний комплекс), у рослин, грибів та бактерій – клітинна стінка. До складу клітинної стінки рослин входить целюлоза, грибів – хітин, бактерій – білково-полісахаридний комплекс муреїн.

Основу поверхневого апарату клітин (ПАК) становить зовнішня клітинна мембрана, або плазмалема. Крім плазмалеми в ПАК є надмембранний комплекс, а у еукаріотів - і субмембранний комплекс.

Основними біохімічними компонентами плазмалеми (від грец. плазма – освіта та лема – оболонка, кірка) є ліпіди та білки. Їх кількісне співвідношення у більшості еукаріотів становить 1: 1, а у прокаріотів у плазмалемі переважають білки. У зовнішній клітинній мембрані виявляється невелика кількість вуглеводів і можуть зустрічатися жироподібні сполуки (у ссавців – холестерол, жиророзчинні вітаміни).

Надмембранний комплекс поверхневого апарату клітин характеризується різноманіттям будови. У прокаріотів надмембранний комплекс найчастіше представлений клітинною стінкою різної товщини, основу якої складає складний глікопротеїн муреїн (у архебактерій - псевдомуреїн). У цілого ряду еубактерій зовнішня частинаНадмембранний комплекс складається з ще однієї мембрани з великим вмістом ліпополісахаридів. У еукаріотів універсальним компонентом надмембранного комплексу є вуглеводи - компоненти гліколіпідів і глікопротеїнів плазмалеми. Завдяки цьому його вихідно називали глікокаліксом (від грец. глікос - солодкий, вуглевод і лат. калум - товста шкіра, оболонка). Крім вуглеводів, до складу глікоколіксу відносять периферичні білки над біліпідним шаром. Найбільш складні варіанти надмембранного комплексу зустрічаються у рослин (клітинна стінка з целюлози), грибів та членистоногих (зовнішній покрив з хітину).

Субмембранний (від лат. суб-під) комплекс характерний лише для еукаріотів. Він складається з різноманітних білкових ниткоподібних структур: тонких фібрил (від лат. фібрила - волоконце, ниточка), мікрофібрил (від грец. мікрос - малий), скелетних (від грец. скелетон - висушене) фібрил і мікротрубочок. Вони пов'язані один з одним білками і формують опорно-скорочувальний апарат клітини. Субмембранний комплекс взаємодіє з білками плазмалеми, які, своєю чергою, пов'язані з надмембранним комплексом. В результаті ПАК є структурно цілісною системою. Це дозволяє виконувати важливі для клітини функції: ізолюючу, транспортну, каталітичну, рецепторно-сигнальну і контактну.

Хімічний склад клітини (білки, їх структура та функції)

Хімічні процеси, які у клітині, - одне з основних умов її життя, розвитку, функціонування.

PAGE_BREAK--

Всі клітини рослинних і тваринних організмів, а також мікроорганізмів подібні до хімічного складу, що свідчить про єдність органічного світу.

Зі 109 елементів періодичної системи Менделєєва в клітинах виявлено значну їх більшість. Одні елементи містяться в клітинах відносно великої кількості, інші - в малому (таблиця 2).

Таблиця 2. Зміст хімічних елементіву клітці

Елементи

Кількість (у%)

Елементи

Кількість (у%)

Кисень

На першому місці серед речовин клітини стоїть вода. Вона становить майже 80 % маси клітини. Вода - найважливіший компонент клітини як за кількістю. Їй належить істотна і різноманітна роль життя клітини.

Вода визначає фізичні властивостіклітини – її об'єм, пружність. Велике значення води в освіті структури молекул органічних речовин, зокрема структури білків, необхідної для виконання їх функцій. Велике значення води як розчинника: багато речовин надходять у клітину із зовнішнього середовища у водному розчині і водному розчині відпрацьовані продукти виводяться з клітини. Зрештою, вода є безпосереднім учасником багатьох хімічних реакцій (розщеплення білків, вуглеводів, жирів та ін.).

Біологічна роль води визначається особливістю її молекулярної структури, полярністю її молекул.

До неорганічних речовин клітини, крім води, належать також солі. Для процесів життєдіяльності з солей катіонів, що входять до складу, найбільш важливі K+, Na+, Ca2+, Mg2+, з аніонів - HPO4-, H2PO4-, Cl-, HCO3-.

Концентрація катіонів і аніонів у клітині та середовищі її проживання, зазвичай, різко різна. Поки клітина жива, співвідношення іонів усередині та поза клітиною стійко підтримується. Після смерті клітини вміст іонів у клітині та середовищі швидко вирівнюється. Іони, що містяться в клітині, мають велике значеннядля нормального функціонування клітини, а також для підтримки внутрішньої клітини постійної реакції. Незважаючи на те, що в процесі життєдіяльності безперервно утворюються кислоти та луги, в нормі реакція клітини слаболужна, майже нейтральна.

Неорганічні речовини містяться у клітині у розчиненому, а й у твердому стані. Зокрема, міцність та твердість кісткової тканини забезпечуються фосфатом кальцію, а раковин молюсків – карбонатом кальцію.

Органічні речовини утворюють близько 20 – 30% складу клітини.

До біополімерів відносяться вуглеводи та білки. До складу вуглеводів входять атоми вуглецю, кисню, водню. Розрізняють прості та складні вуглеводи. Прості – моносахариди. Складні - полімери, мономерами яких є моносахариди (олігосахариди та полісахариди). Зі збільшенням числа мономерних ланок розчинність полісахаридів зменшується, солодкий смак зникає.

Моносахариди – це тверді безбарвні кристалічні речовини, які добре розчиняються у воді та дуже погано (або зовсім не) розчиняються в органічних розчинниках. Серед моносахаридів розрізняють тріози, тетрози, пентози та гексози. Серед олігосахаридів найпоширенішими є дисахариди (мальтоза, лактоза, сахароза). Полісахариди найчастіше зустрічаються у природі (целюлоза, крохмаль, хітин, глікоген). Їхніми мономерами є молекули глюкози. У воді розчиняються частково, набухаючи утворюють колоїдні розчини.

Ліпіди - нерозчинні у воді жири та жироподібні речовини, що складаються з гліцерину та високомолекулярних жирних кислот. Жири – складні ефіри триатомного спирту гліцерину та вищих жирних кислот. Тварини жири містяться у молоці, м'ясі, підшкірній клітковині. У рослин – у насінні, плодах. Крім жирів у клітинах присутні і їх похідні – стероїди (холестерин, гормони та жиророзчинні вітаміни А, D, К, Е, F).

Ліпіди є:

структурними елементами мембран клітин та клітинних органел;

енергетичним матеріалом (1г жиру, окислюючись, виділяє 39 кДж енергії);

запасними речовинами;

виконують захисну функцію (у морських та полярних тварин);

впливають на функціонування нервової системи;

джерело води для організму (1 кг, окислюючись, дає 1,1 кг води).

Нуклеїнові кислоти. Назва «нуклеїнові кислоти» походить від латинського слова «нуклеус», тобто. ядро: вони вперше були виявлені у клітинних ядрах. Біологічне значення нуклеїнових кислот дуже велике. Вони відіграють центральну роль зберіганні і передачі спадкових властивостей клітини, тому часто називають речовинами спадковості. Нуклеїнові кислоти забезпечують у клітині синтез білків, точно таких, як у материнській клітині та передачу спадкової інформації. Існує два види нуклеїнових кислот – дезоксирибонуклеїнова кислота (ДНК) та рибонуклеїнова кислота (РНК).

Молекула ДНК і двох спірально закручених ланцюгів. ДНК – полімер, мономерами якого є нуклеотиди. Нуклеотиди – сполуки, що складаються з молекули фосфорної кислоти, вуглеводу дезоксирибози та азотистої основи. ДНК має чотири типи азотистих основ: аденін (А), гуанін (Г), цитозин (Ц), тимін (Т). Кожен ланцюг ДНК - полінуклеотид, що складається з кількох десятків тисяч нуклеотидів. Подвоєння ДНК – редуплікація – забезпечує передачу спадкової інформації від материнської клітини до дочірніх.

РНК - полімер, за структурою подібний до одного ланцюжка ДНК, але менших розмірів. Мономери РНК – нуклеотиди, що складаються з фосфорної кислоти, вуглеводу рибози та азотистої основи. Замість тиміну в РНК присутній урацил. Відомі три види РНК: інформаційна (і-РНК) – передає інформацію про структуру білка з молекули ДНК; транспортна (т-РНК) – транспортує амінокислоти до місця синтезу білка; рибосомна (р-РНК) - міститься в рибосомах, бере участь у підтримці структури рибосоми.

Дуже важливу роль у біоенергетиці клітини грає аденіловий нуклеотид, до якого приєднано два залишки фосфорної кислоти. Таку речовину називають аденозинтрифосфорною кислотою (АТФ). АТФ - універсальний біологічний акумулятор енергії: світлова енергія сонця та енергія, укладена у споживаній їжі, запасається в молекулах АТФ. АТФ – нестійка структура, при переході АТФ до АДФ (аденозиндифосфат) виділяється 40 кДж енергії. АТФ утворюється в мітохондріях клітин тварин та при фотосинтезі у хлоропластах рослин. Енергія АТФ використовується для здійснення хімічної (синтез білків, жирів, вуглеводів, нуклеїнових кислот), механічної (рух, робота м'язів) робіт, трансформації в електричну або світлову (розряди електричних схилів, вугрів, свічення комах) енергії.

Білки – неперіодичні полімери, мономерами яких є амінокислоти. До складу всіх білків входять атоми вуглецю, водню, кисню, азоту. Багато білків, крім того, входять атоми сірки. Є білки, до складу яких входять також атоми металів – заліза, цинку, міді. Наявність кислотної та основної груп обумовлює високу реактивність амінокислот. З аміногрупи однієї амінокислоти і карбоксилу інший виділяється молекула води, а електрони, що звільнилися, утворюють пептидний зв'язок: CO-NN (її відкрив у 1888 році професор А.Я. Данилевський), тому білки називають поліпептидами. Молекули білків - макромолекули. Відомо багато амінокислот. Але як мономери будь-яких природних білків - тварин, рослинних, мікробних, вірусних - відомо лише 20 амінокислот. Вони отримали назву "чарівних". Той факт, що білки всіх організмів побудовані з тих самих амінокислот - ще один доказ єдності живого світу на Землі.

У будові молекул білків розрізняють 4 рівня організації:

1. Первинна структура - поліпептидний ланцюг з амінокислот, пов'язаних у певній послідовності ковалентними пептидними зв'язками.

2. Вторинна структура – поліпептидний ланцюг у вигляді спіралі. Між пептидними зв'язками сусідніх витків та іншими атомами виникають численні водневі зв'язки, що забезпечують міцну структуру.

3. Третинна структура - специфічна кожному за білка конфігурація - глобула. Утримується маломіцними гідрофобними зв'язками чи силами зчеплення між неполярними радикалами, що зустрічаються у багатьох амінокислот. Є також ковалентні S-S-зв'язки, що виникають між віддаленими один від одного радикалами сірковмісної амінокислоти цистеїну.

4. Четвертична структура виникає при поєднанні кількох макромолекул, що утворюють агрегати. Так, гемоглобін крові людини представляє агрегат із чотирьох макромолекул.

Порушення природної структури білка називають денатурацією. Вона виникає під впливом високої температури, хімічних речовин, променистої енергії та інших факторів.

Роль білка в житті клітин та організмів:

будівельна (структурна) – білки – будівельний матеріал організму (оболонки, мембрани, органоїди, тканини, органи);

каталітична функція - ферменти, що прискорюють реакції у сотні мільйонів разів;

опорно-рухова функція – білки, що входять до складу кісток скелета, сухожиль; рух джгутикових, інфузорій, скорочення м'язів;

транспортна функція – гемоглобін крові;

захисна – антитіла крові знешкоджують чужорідні речовини;

енергетична функція – при розщепленні білків 1 г звільняє 17,6 кДж енергії;

регуляторна та гормональна - білки входять до складу багатьох гормонів та беруть участь у регуляції життєвих процесів організму;

рецепторна - білки здійснюють процес вибіркового впізнавання окремих речовин та їх приєднання до молекул.

Обмін речовин у клітині. Фотосинтез. Хемосинтез

Обов'язковою умовою існування будь-якого організму є постійний приплив поживних речовин та постійне виділення кінцевих продуктів хімічних реакцій, що відбуваються у клітинах. Поживні речовини застосовуються організмами як джерело атомів хімічних елементів (передусім атомів вуглецю), у тому числі будуються чи оновлюються все структури. До організму, крім поживних речовин, надходять також вода, кисень, мінеральні солі.

Органічні речовини, що надійшли в клітини (або синтезовані в ході фотосинтезу) розщеплюються на будівельні блоки - мономери і направляються у всі клітини організму. Частина молекул цих речовин витрачається синтез специфічних органічних речовин, властивих даному організму. У клітинах синтезуються білки, ліпіди, вуглеводи, нуклеїнові кислоти та інші речовини, що виконують різні функції (будівельну, каталітичну, регуляторну, захисну тощо).

Інша частина низькомолекулярних органічних сполук, що надійшли в клітини, йде на утворення АТФ, в молекулах якої укладено енергію, призначену безпосередньо для виконання роботи. Енергія необхідна для синтезу всіх специфічних речовин організму, підтримки його високоупорядкованої організації, активного транспорту речовин усередині клітин, з одних клітин до інших, з однієї частини організму до іншої, передачі нервових імпульсів, пересування організмів, підтримки постійної температури тіла (у птахів і ссавців ) та інших цілей.

У ході перетворення речовин у клітинах утворюються кінцеві продукти обміну, які можуть бути токсичними для організму та виводяться з нього (наприклад, аміак). Таким чином, всі живі організми постійно споживають із довкілля певні речовини, перетворюють їх і виділяють у середу кінцеві продукти.

Продовження
--PAGE_BREAK--

Сукупність хімічних реакцій, які у організмі, називається обміном речовин чи метаболізмом. Залежно від загальної спрямованості процесів виділяють катаболізм та анаболізм.

Катаболізм (дисиміляція) - сукупність реакцій, що призводять до утворення простих сполук більш складних. До катаболічних відносять, наприклад, реакції гідролізу полімерів до мономерів та розщеплення останніх до вуглекислого газу, води, аміаку, тобто. реакції енергетичного обміну, у ході якого відбувається окислення органічних речовин та синтез АТФ.

Анаболізм (асиміляція) - сукупність реакцій синтезу складних органічних речовин із найпростіших. Сюди можна віднести, наприклад, фіксацію азоту та біосинтез білка, синтез вуглеводів з вуглекислого газу та води в ході фотосинтезу, синтез полісахаридів, ліпідів, нуклеотидів, ДНК, РНК та інших речовин.

Синтез речовин у клітинах живих організмів часто позначають поняттям пластичний обмін, а розщеплення речовин та його окислення, що супроводжується синтезом АТФ, - енергетичним обміном. Обидва види обміну становлять основу життєдіяльності будь-якої клітини, а отже, і будь-якого організму тісно пов'язані між собою. З одного боку, всі реакції пластичного обміну потребують витрати енергії. З іншого боку, реалізації реакцій енергетичного обміну необхідний постійний синтез ферментів, оскільки тривалість їх життя невелика. Крім того, речовини, що використовуються для дихання, утворюються під час пластичного обміну (наприклад, у процесі фотосинтезу).

Фотосинтез - процес утворення органічної речовини з вуглекислого газу та води на світлі за участю фотосинтетичних пігментів (хлорофіл у рослин, бактеріохлорофіл і бактеріородопсин у бактерій). У сучасній фізіології рослин під фотосинтезом найчастіше розуміється фотоавтотрофна функція - сукупність процесів поглинання, перетворення та використання енергії квантів світла у різних ендергонічних реакціях, у тому числі перетворення вуглекислого газу на органічні речовини.

Фотосинтез є основним джерелом біологічної енергії, фотосинтезують автотрофи використовують її для синтезу органічних речовин з неорганічних, гетеротрофи існують рахунок енергії, запасеної автотрофами як хімічних зв'язків, вивільняючи їх у процесах дихання і бродіння. Енергія, що отримується людством при спалюванні викопного палива (вугілля, нафта, природний газ, торф), також є запасеною в процесі фотосинтезу.

Фотосинтез є основним входом неорганічного вуглецю в біологічний цикл. Весь вільний кисень атмосфери - біогенного походження і є побічним продуктомфотосинтезу. Формування окисної атмосфери (киснева катастрофа) повністю змінило стан земної поверхні, уможливило появу дихання, а надалі, після утворення озонового шару, дозволило життя вийти на сушу.

Хемосинтез - спосіб автотрофного харчування, у якому джерелом енергії синтезу органічних речовин з CO2 служать реакції окислення неорганічних сполук. Подібний варіант отримання енергії використовується лише бактеріями. Явище хемосинтезу було відкрито 1887 року російським ученим С.Н. Виноградським.

Необхідно відзначити, що енергія, що виділяється в реакціях окислення неогранічних сполук, не може бути безпосередньо використана в процесах асиміляції. Спочатку ця енергія перетворюється на енергію макроенергетичних зв'язків АТФ і потім витрачається на синтез органічних сполук.

Хемолітоавтотрофні організми:

Залізобактерії (Geobacter, Gallionella) окислюють двовалентне залізо до тривалентного.

Сіркобактерії (Desulfuromonas, Desulfobacter, Beggiatoa) окислюють сірководень до молекулярної сірки або солей сірчаної кислоти.

Нітрифікуючі бактерії (Nitrobacteraceae, Nitrosomonas, Nitrosococcus) окислюють аміак, що утворюється в процесі гниття органічних речовин, до азотистої та азотної кислот, які, взаємодіючи з ґрунтовими мінералами, утворюють нітрити та нітрати.

Тіонові бактерії (Thiobacillus, Acidithiobacillus) здатні окислювати тіосульфати, сульфіти, сульфіди та молекулярну сірку до сірчаної кислоти (часто з істотним зниженням pH розчину), процес окислення відрізняється від такого у серобактерій (зокрема тим, що тіонові бактерії не відкладають). Деякі представники тіонових бактерій є екстремальними ацидофілами (спроможні виживати і розмножуватися при зниженні рН розчину аж до 2), здатні витримувати високі концентрації важких металів і окислювати металеве і двовалентне залізо (Acidithiobacillus ferrooxidans) і вилуговувати важкий.

Водневі бактерії (Hydrogenophilus) здатні окислювати молекулярний водень, є помірними термофілами (зростають за температури 50 °C)

Хемосинтезують організми (наприклад, серобактерії) можуть жити в океанах на величезній глибині, в тих місцях, де з розломів земної кориу воду виходить сірководень. Звичайно ж, кванти світла не можуть проникнути у воду на глибину близько 3-4 кілометрів (на такій глибині є більшість рифтових зон океану). Таким чином, хемосинтетики - єдині організми землі, які залежать від енергії сонячного світла.

З іншого боку, аміак, який використовується бактеріями, що нітрифікують, виділяється в грунт при гниття залишків рослин або тварин. І тут життєдіяльність хемосинтетиків опосередковано залежить від сонячного світла, оскільки аміак утворюється при розпаді органічних сполук, отриманих з допомогою енергії Сонця.

Роль хемосинтетиків всім живих істот дуже велика, оскільки є обов'язковою ланкою природного круговороту найважливіших елементів: сірки, азоту, заліза та інших. Хемосинтетики важливі також як природних споживачів таких отруйних речовин, як аміак і сірководень. Величезне значення мають бактерії, що нітрифікують, які збагачують грунт нітритами і нітратами - в основному саме у формі нітратів рослини засвоюють азот. Деякі хемосинтетики (зокрема серобактерії) використовуються для очищення стічних вод.

За сучасними оцінками, біомаса «підземної біосфери», яка знаходиться, зокрема, під морським дном і включає хемосинтезуючу анаеробну метаноокислювальну архебактерію, може перевищувати біомасу решти біосфери.

Мейоз. Особливості першого та другого поділу мейозу. Біологічне значення. Відмінність мейозу від мітозу

Розуміння того факту, що статеві клітини гаплоїдні і тому мають формуватися за допомогою особливого механізму клітинного поділу, прийшло в результаті спостережень, які до того ж чи не вперше навели на думку, що хромосоми містять генетичну інформацію. У 1883 р. було виявлено, що ядра яйця та спермія певного виду черв'яків містять лише по дві хромосоми, тоді як у заплідненому яйці їх уже чотири. Хромосомна теорія спадковості могла, таким чином, пояснити давній парадокс, що полягає в тому, що роль батька та матері у визначенні ознак потомства часто здається однаковою, незважаючи на величезну різницю у розмірах яйцеклітини та сперматозоїда.

Ще один важливий сенс цього відкриття полягав у тому, що статеві клітини повинні формуватися в результаті ядерного поділу особливого типу, при якому весь набір хромосом поділяється точно навпіл. Поділ такого типу зветься мейоз (слово грецького походження, Що означає "зменшення". Назва іншого виду поділу клітин - мітоз - походить від грецького слова, що означає "нитку", в основі такого вибору назви лежить ниткоподібний вид хромосом при їх конденсації під час поділу ядра - даний процес відбувається і при мітозі, і при мейозі) Поведінка хромосом під час мейоза, коли відбувається редукція їх числа, виявилося складнішим, ніж передбачали раніше. Тому найважливіші особливості мейотичного поділу вдалося встановити лише на початку 1930-х у результаті величезної кількості ретельних досліджень, які об'єднали цитологію і генетику.

При першому розподілі мейозу кожна дочірня клітина успадковує дві копії одного з двох гомологів і тому містить диплоїдну кількість ДНК.

Утворення гаплоїдних ядер гамет відбувається в результаті другого поділу мейозу, при якому хромосоми вишиковуються на екваторі нового веретена і без подальшої реплікації ДНК сестринські хроматиди відокремлюються один від одного, як при звичайному мітозі, утворюючи клітини з гаплоїдним набором ДНК.

Таким чином, мейоз складається з двох клітинних поділів, що йдуть за єдиною фазою подвоєння хромосом, так що з кожної клітини, що вступає в мейоз, виходять у результаті чотири гаплоїдні клітини.

Іноді процес мейозу протікає аномально, і гомологи що неспроможні відокремитися друг від друга - це явище називається нерозбіжність хромосом. Деякі з гаплоїдних клітин, що утворюються в цьому випадку, отримує недостатню кількість хромосом, у той час як інші набувають їх зайві копії. З таких гамет формуються неповноцінні ембріони, більшість яких гине.

У профазі першого поділу мейозу під час кон'югації (синапсису) та поділу хромосом у них відбуваються найскладніші морфологічні зміни. Відповідно до цих змін профаза ділиться на п'ять послідовних стадій:

лептотену;

зиготену;

пахітену;

диплотену;

діакінез.

Найдивовижнішим явищем є ініціація тісного зближення хромосом у зиготені, коли між парами сестринських хроматид у кожному біваленті починає формуватися спеціалізована структура, звана синаптонемальним комплексом. Момент повної кон'югації хромосом вважають початком пахітени, яка зазвичай триває кілька днів, після поділу хромосом настає стадія диплотени, коли вперше стають видні хіазми.

Після закінчення тривалої профази I два ядерних поділу без поділяючого їх періоду синтезу ДНК доводять процес мейозу до кінця. Ці стадії зазвичай займають трохи більше 10% всього часу, який буде необхідний мейозу, і вони мають самі назви, як і відповідні стадії мітозу. У частині першого поділу мейозу, що залишилася, розрізняють метафазу I, анафазу I і телофазу I. До кінця першого поділу хромосомний набір редукується, перетворюючись з тетраплоїдного в диплоїдний, зовсім як при мітозі, і з однієї клітини утворюються дві. Вирішальна відмінність полягає в тому, що при першому розподілі мейозу в кожну клітину потрапляють дві сестринські хроматиди, з'єднані в області центроміри, а при мітозі - дві хроматиди, що розділилися.

Далі, після короткочасної інтерфази II, у якій хромосоми не подвоюються, швидко відбувається друге поділ - профаза II, анафаза II та телофаза II. В результаті з кожної диплоїдної клітини, що вступила в мейоз, утворюються чотири гаплоїдні ядра.

Мейоз складається з двох послідовних клітинних поділів, перше з яких триває майже стільки ж, скільки весь мейоз, і набагато складніше за друге.

Після закінчення першого поділу мейозу у двох дочірніх клітин знову утворюються оболонки та починається коротка інтерфаза. У цей час хромосоми деспіралізуються, проте незабаром вони знову конденсуються і починається профаза II. Оскільки у період синтезу ДНК немає, створюється враження, що з деяких організмів хромосоми переходять безпосередньо від однієї поділу до іншого. Профаза II у всіх організмів коротка: ядерна оболонка руйнується, коли формується нове веретено, після чого швидко змінюючи один одного, слідують метафаза II, анафаза II і телофаза II. Так само як і за мітозу, у сестринських хроматид утворюються кінетохірні нитки, що відходять від центроміру в протилежних напрямках. У метафазній платівці дві сестринські хроматиди утримуються разом до анафази, коли вони поділяються завдяки раптовому розбіжності їх кінетохорів. Таким чином, друге розподіл мейозу подібно до звичайного мітозу, єдина істотна відмінність полягає в тому, що тут є по одній копії кожної хромосоми, а не по дві, як у мітозі.

Мейоз закінчується формуванням ядерних оболонок навколо чотирьох гаплоїдних ядер, що утворилися у телофазі II.

У загальному випадку в результаті мейозу з однієї диплоїдної клітини утворюється чотири гаплоїдні клітини. При гаметному мейозі з гаплоїдних клітин, що утворилися, утворюються гамети. Цей тип мейозу уражає тварин. Гаметний мейоз тісно пов'язаний із гаметогенезом та заплідненням. При зиготному і споровому мейозі гаплоїдні клітини, що утворилися, дають початок суперечкам або зооспорам. Ці типи мейозу характерні для нижчих еукаріотів, грибів і рослин. Споровий мейоз тісно пов'язаний із спорогенезом. Таким чином, мейоз – це цитологічна основа статевого та безстатевого (спорового) розмноження.

Біологічне значення мейозу полягає у підтримці сталості числа хромосом за наявності статевого процесу. Крім того, внаслідок кросинговера відбувається рекомбінація – поява нових поєднань спадкових задатків у хромосомах. Мейоз забезпечує також комбінативну мінливість – поява нових поєднань спадкових задатків при подальшому заплідненні.

Хід мейозу знаходиться під контролем генотипу організму, під контролем статевих гормонів (у тварин), фітогормонів (у рослин) та безлічі інших факторів (наприклад, температури).

Можливі такі види впливів одних організмів інші:

позитивне - один організм отримує користь рахунок іншого;

негативне - організму завдається шкоди через інше;

нейтральне – інший ніяк не впливає на організм.

Таким чином, можливі наступні варіанти відносин між двома організмами за типом впливу їх один на одного:

Мутуалізм - у природних умовах популяції що неспроможні існувати друг без друга (приклад: симбіоз гриба і водорості в лишайнику).

Протокооперація - відносини необов'язкові (приклад: взаємини краба та актинії, актинія захищає краба і використовує його як засіб пересування).

Комменсалізм - одна населення отримує користь від взаємовідносини, а інша не отримує ні користі ні шкоди.

Проживання - один організм використовує іншого (або його житло) як місце проживання, не завдаючи останньому шкоди.

Нахлібництво - один організм харчується залишками їжі іншого.

Нейтралізм - обидві популяції не впливають одна на одну.

Аменсалізм, антибіоз - одна популяція негативно впливає іншу, але сама відчуває негативного впливу.

Хижацтво - явище, у якому один організм харчується органами і тканинами іншого, у своїй немає симбіотичних відносин.

Конкуренція - обидві популяції негативно впливають друг на друга.

Природі відомі численні приклади симбіотичних відносин, яких виграють обидва партнера. Наприклад, для кругообігу азоту в природі надзвичайно важливий симбіоз між бобовими рослинами та ґрунтовими бактеріями Rhizobium. Ці бактерії - їх ще називають азотфіксуючими - поселяються на коренях рослин і мають здатність "фіксувати" азот, тобто розщеплювати міцні зв'язки між атомами атмосферного вільного азоту, забезпечуючи можливість включення азоту в доступні для рослини сполуки, наприклад аміак. В даному випадку взаємна вигода очевидна: коріння є місцем проживання бактерій, а бактерії забезпечують рослину необхідними поживними речовинами.

Існують також численні приклади симбіозу, вигідного для одного виду і не приносить іншому виду ні користі, ні шкоди. Наприклад, кишечник людини населяє безліч видів бактерій, присутність яких нешкідлива для людини. Аналогічно, рослини, звані бромеліадами (до яких відноситься, наприклад, ананас), мешкають на гілках дерев, але одержують поживні речовини з повітря. Ці рослини використовують дерево для опори, не позбавляючи його поживних речовин.

Плоскі черви. Морфологія, систематика, головні представники. Цикли розвитку. Шляхи зараження. Профілактика

Плоскі черв'яки - група організмів, що у більшості сучасних класифікацій має ранг типу, що поєднує велику кількість примітивних червоподібних безхребетних, що не мають порожнини тіла. У сучасному вигляді група явно парафілетична, проте поточний стан досліджень не дає можливості розробити задовільну філогенетичну систему, у зв'язку з чим зоологи за традицією продовжують використовувати цю назву.

Найбільш відомі представники плоских черв'яків - планарії (Turbellaria: Tricladida), печінковий сисун і котяча двоустка (трематоди), бичачий ціп'як, свинячий солітер, широкий стрічок, ехінокок (стрічкові черв'яки).

Питання про систематичне становище про безкишкових турбеллярий (Acoela) нині дискутується, оскільки у 2003 року було запропоновано виділити в самостійний тип.

Тіло білатерально-симетричне, з чітко вираженими головним і хвостовим кінцями, дещо сплощене в дорсовентральному напрямку, у великих представників сильно сплощене. Порожнина тіла не розвинена (за винятком деяких фаз життєвого циклу стрічкових хробаків та сисунів). Обмін газами здійснюється через всю поверхню тіла; органи дихання та кровоносні судини відсутні.

Зовні тіло вкрите одношаровим епітелієм. У війних черв'яків, або турбеллярій, епітелій складається з клітин, що несуть вії. Сосальники, моногенеї, цестодоподібні та стрічкові черв'яки протягом більшої частини життя позбавлені війкового епітелію (хоча війкові клітини можуть зустрічатися у личинкових форм); їх покриви представлені так званим тегументом, який у ряді груп несе мікроворсинки або хітинові гачки. Плоських хробаків, які мають тегумент, відносять до групи Neodermata.

Під епітелієм розташовується м'язовий мішок, що складається з декількох шарів м'язових клітин, які не диференційовані на окремі м'язи (певна диференціація спостерігається тільки в районі глотки та статевих органів). Клітини зовнішнього м'язового шару орієнтовані впоперек, внутрішнього – вздовж передньо-задньої осі тіла. Зовнішній шар називається шаром кільцевої мускулатури, а внутрішній – шаром поздовжньої мускулатури.

У всіх групах, крім цестодоподібних і стрічкових черв'яків, є ковтка, яка веде до кишки або, як у так званих безкишкових турбеллярій, травну паренхіму. Кишка сліпо замкнута і повідомляється з навколишнім середовищем лише через ротовий отвір. У кількох великих турбеллярій зазначено наявність анальних пір (іноді кількох), проте це, скоріш, виняток, ніж правило. У дрібних форм кишечник прямий, у великих (планарії, сисуни) може сильно розгалужуватися. Глотка розташовується на черевній поверхні, нерідко посередині або ближче до заднього кінця тіла, в деяких групах зміщена вперед. У цестодоподібних та стрічкових хробаків кишка відсутня.

Нервова система з так званого ортогонального типу. У більшості є шість поздовжніх стволів (по два на спинній і черевній стороні тіла і два по боках), з'єднаних між собою поперечними комісурами. Поряд з ортогоном існує більш менш густий нервовий плексус, розташований в периферичних шарах паренхіми. Деякі найбільш архаїчні представники війкових хробаків мають лише нервовий плексус.

У ряду форм розвинені прості світлочутливі очі, нездатні до предметного зору, а також органи рівноваги (стагоцисти), дотичні клітини (сенсіли) та органи хімічного почуття.

Осморегуляція здійснюється за допомогою протонефридіїв - розгалужених каналів, що з'єднуються в один або два канали виділення. Виділення отруйних продуктів обміну відбувається або з рідиною, що виводиться через протонефридії, або шляхом накопичення в спеціалізованих клітинах паренхіми (атроцитах), що відіграють роль нирок накопичення.

Переважна більшість представників є гермафродитами, крім кровоносних сисунів (шистосоми) - вони роздільностатеві. Яйця сисун від світло-жовтого до темно-коричневого кольору, на одному з полюсів є кришечка. При дослідженні яйця виявляються у дуоденальному вмісті, калі, сечі, мокротинні.

Першим проміжним господарем у сисунів є різні молюски, другим господарем служать риби, земноводні. Остаточним господарем є різні хребетні.

Життєвий цикл (на прикладі багатоусток) гранично простий: з яйця, залишивши рибу, виходить личинка, яка через невеликий відрізок часу знову присмоктується до риби і перетворюється на дорослого хробака. Двоустки мають складніший цикл розвитку, змінюючи 2-3 господарів.

генотип. Геном. Фенотип. Чинники, що визначають розвиток фенотипу. Домінантність та рецесивність. Взаємодія генів у детермінації ознак: домінування, проміжний прояв, кодомінування

Генотип - сукупність генів даного організму, який, на відміну від понять геному і генофонду, характеризує особину, а не вид (ще відмінністю генотипу від генома є включення в поняття «геном» послідовностей, що не кодують, не входять в поняття «генотип»). Разом із чинниками довкілля визначає фенотип організму.

Зазвичай про генотип говорять у контексті певного гена, у поліплоїдних особин він позначає комбінацію алелів даного гена. Більшість генів проявляються у фенотипі організму, але фенотип та генотип різні за такими показниками:

1. За джерелом інформації (генотип визначається щодо ДНК особини, фенотип реєструється при спостереженні зовнішнього вигляду організму).

2. Генотип який завжди відповідає одному й тому фенотипу. Деякі гени проявляються у фенотипі лише за певних умов. З іншого боку, деякі фенотипи, наприклад, забарвлення вовни тварин є результатом взаємодії декількох генів.

Геном - сукупність всіх генів організму; його повний хромосомний набір.

Відомо, що ДНК, яка є носієм генетичної інформації у більшості організмів і, отже, становить основу геному, включає не тільки гени в сучасному сенсі цього слова. Більшість ДНК еукаріотичних клітин представлена некодирующими («надлишковими») послідовностями нуклеотидів, які містять інформацію про білках і РНК.

Отже, під геномом організму розуміють сумарну ДНК гаплоїдного набору хромосом та кожного з позахромосомних генетичних елементів, що міститься в окремій клітині зародкової лінії багатоклітинного організму. Розміри геномів організмів різних видів значно відрізняються один від одного, і при цьому часто не спостерігається кореляція між рівнем еволюційної складності біологічного виду та розміром його геному.

Фенотип - сукупність характеристик, властивих індивіду на певній стадії розвитку. Фенотип формується з урахуванням генотипу, опосередкованого рядом зовнішньосередовищних чинників. У диплоїдних організмів у фенотипі виявляються домінантні гени.

Фенотип - сукупність зовнішніх та внутрішніх ознакорганізму, набутого в результаті онтогенезу (індивідуальний розвиток)

Незважаючи на суворе визначення, концепція фенотипу має деякі невизначеності. По-перше, більшість молекул і структур, які кодуються генетичним матеріалом, не помітні у зовнішньому вигляді організму, хоча є частиною фенотипу. Наприклад, групи крові людини. Тому розширене визначення фенотипу має включати характеристики, які можуть бути виявлені технічними, медичними або діагностичними процедурами. Подальше, більш радикальне розширення може включати набуту поведінку чи навіть вплив організму на довкілля та інші організми.

Фенотип можна визначити як «винесення» генетичної інформації назустріч факторам середовища. У першому наближенні можна говорити про дві характеристики фенотипу: а) число напрямків виносу характеризує кількість факторів середовища, до яких чутливий фенотип, - мірність фенотипу; б) «дальність» виносу характеризує ступінь чутливості фенотипу до цього чинника середовища. У сукупності ці характеристики визначають багатство та розвиненість фенотипу. Чим багатомірніший фенотип і чим він чутливіший, чим далі фенотип від генотипу, тим він багатший. Якщо порівняти вірус, бактерію, аскариду, жабу та людину, то багатство фенотипу в цьому ряді зростає.

Деякі характеристики фенотипу безпосередньо визначаються генотипом, наприклад, колір очей. Інші сильно залежать від взаємодії організму з навколишнім середовищем - наприклад однояйцеві близнюки можуть відрізнятися за зростанням, вагою та іншим основним фізичним характеристикамнезважаючи на те, що несуть одні й ті ж гени.

Фенотипова дисперсія (яка визначається генотиповою дисперсією) є основною передумовою для природного відбору та еволюції. Організм як ціле залишає (чи залишає) потомство, тому природний відбір впливає генетичну структуру популяції опосередковано через вклади фенотипів. Без різноманітних фенотипів немає еволюції. При цьому рецесивні алелі не завжди відображаються в ознаках фенотипу, але зберігаються і можуть бути передані потомству.

Фактори, від яких залежить фенотипова різноманітність, генетична програма (генотип), умови середовища та частота випадкових змін (мутації), узагальнені в наступній залежності:

генотип + зовнішнє середовище + довільні зміни → фенотип.

Здатність генотипу формувати в онтогенезі, залежно та умовами середовища, різні фенотипи називають нормою реакції. Вона характеризує частку участі середовища у реалізації ознаки. Чим ширша норма реакції, тим більший вплив середовища та тим менший вплив генотипу в онтогенезі. Зазвичай чим різноманітні умови проживання виду, тим ширша в нього норма реакції.

Продовження
--PAGE_BREAK--

Домінантність (домінування) - форма взаємовідносин між алелями одного гена, при якій один з них (домінантний) пригнічує (маскує) прояв іншого (рецесивного) і, таким чином, визначає прояв ознаки як у домінантних гомозигот, так і у гетерозигот.

При повному домінуванні фенотип гетерозиготи не відрізняється від фенотипу домінантної гомозиготи. Мабуть, у чистому вигляді повне домінування зустрічається вкрай рідко чи зовсім не зустрічається.

При неповному домінуванні гетерозиготи мають фенотип, проміжний між фенотипами домінантної та рецесивної гомозиготи. Наприклад, при схрещуванні чистих ліній левового зіва та багатьох інших видів квіткових рослин з пурпуровими та білими квітками особини першого покоління мають рожеві квітки. На молекулярному рівні найпростішим поясненням неповного домінування може бути якраз дворазове зниження активності ферменту чи іншого білка (якщо домінінатний аллель дає функціональний білок, а рецесивний – дефектний). Можуть існувати інші механізми неповного домінування.

При неповному домінуванні однакове розщеплення генотипу і фенотипу буде у співвідношенні 1: 2:1.

При кодомінуванні, на відміну неповного домінування, у гетерозигот ознаки, які відповідає кожен з алелей, виявляються одночасно (змішано). Типовий прикладкодомінування – успадкування груп крові системи АВО у людини. Все потомство людей з генотипами АА (друга група) та ВР (третя група) матиме генотип АВ (четверта група). Їх фенотип не є проміжним між фенотипами батьків, оскільки на поверхні еритроцитів присутні обидва аглютиногени (А та В). При кодомінуванні назвати один з алелів домінантним, а інший - рецесивним не можна, ці поняття втрачають сенс: обидва алелі однаково впливають на фенотип. На рівні РНК та білкових продуктів генів, мабуть, переважна більшість випадків алельних взаємодій генів - це кодомінування, адже кожен з двох алелів у гетерозигот зазвичай кодує РНК та/або білковий продукт, і обидва білки або РНК присутні в організмі.

Екологічні фактори, їх взаємодія

Екологічний фактор - умова довкілля, що впливає на організм. Середовище включає всі тіла і явища, з якими організм знаходиться в прямих або непрямих відносинах.

Один і той же фактор середовища має різне значенняу житті спільно мешкають організмів. Наприклад, сольовий режим ґрунту відіграє першорядну роль при мінеральному харчуванні рослин, але байдужий для більшості наземних тварин. Інтенсивність освітлення та спектральний склад світла винятково важливі у житті фототрофних рослин, а в житті гетеротрофних організмів (грибів та водних тварин) світло не надає помітного впливу на їхню життєдіяльність.

Екологічні чинники діють організми по-різному. Вони можуть виступати як подразники, що спричиняють пристосувальні зміни фізіологічних функцій; як обмежувачі, що зумовлюють неможливість існування тих чи інших організмів у цих умовах; як модифікатори, що визначають морфологічні та анатомічні зміни організмів.

Прийнято виділяти біотичні, антропогенні та абіотичні екологічні фактори.

Біотичні фактори - вся безліч факторів середовища, пов'язаних з діяльністю живих організмів. До них відносяться фітогенні (рослини), зоогенні (тварини), мікробіогенні (мікроорганізми) фактори.

Антропогенні фактори - все безліч факторів, пов'язаних із діяльністю людини. До них відносяться фізичні (використання атомної енергії, переміщення в поїздах та літаках, вплив шуму та вібрації та ін.), хімічні (використання мінеральних добрив та отрутохімікатів, забруднення оболонок землі відходами промисловості та транспорту; куріння, вживання алкоголю та наркотиків, надмірне використання лікарських засобів засобів), біологічні (продукти харчування; організми, для яких людина може бути місцем існування або джерелом харчування), соціальні (пов'язані з відносинами людей і життям у суспільстві) фактори.

Абіотичні фактори - все безліч факторів, пов'язаних з процесами в неживої природи. До них відносяться кліматичні (температурний режим, вологість, тиск), едафогенні (механічний склад, повітропроникність, щільність ґрунту), орографічні (рельєф, висота над рівнем моря), хімічні (газовий склад повітря, сольовий склад води, концентрація, кислотність), фізичні (Шум, магнітні поля, Теплопровідність, радіоактивність, космічне випромінювання).

За незалежної дії екологічних факторів достатньо оперувати поняттям «лімітуючий фактор», щоб визначити спільний вплив комплексу екологічних факторів на цей організм. Однак у реальних умовах екологічні чинники можуть посилювати чи послаблювати дію одне одного.

Врахування взаємодії екологічних факторів - важлива наукова проблема. Можна виділити три основні види взаємодії факторів:

адитивне - взаємодія факторів є простою алгебраїчну суму ефектів кожного з факторів при незалежній дії;

синергетична - спільна дія факторів посилює ефект (тобто ефект при їх спільній дії більша за просту суму ефектів кожного фактора при незалежній дії);

антогоністична - спільна дія факторів послаблює ефект (тобто ефект при їх спільній дії менша за просту суму ефектів кожного фактора).

Список використаної літератури

Гільберт С. Біологія розвитку. - М., 1993.

Грін Н., Стаут У., Тейлор Д. Біологія. - М., 1993.

Небіл Б. Наука про довкілля. - М., 1993.

Керрол Р. Палеонтологія та еволюція хребетних. - М., 1993.

Ленінджер А. Біохімія. - М., 1974.

Слюсарєв А.А. Біологія із загальною генетикою. - М., 1979.

Уотсон Д. Молекулярна біологія гена. – М., 1978.

Чебишев Н.В., Супряга А.М. Найпростіші. - М., 1992.

Чебишев Н.В., Кузнєцов С.В. Біологія клітин. - М., 1992.

Яригін В.М. Біологія - М., 1997.

МБОУ Ясногорська ЗОШ

Біологія

10 А клас

Підручник

Тема:

Ціль:

Завдання:

Обладнання:

Хід уроку:

Слайд 1

Розмова з питань (слайд №2)

1. Що таке ноосфера?

2. Вивчення нового матеріалу

План уроку:

3. Структурні елементи.

4.Основні процеси.

5. Особливості організації.

3. Закріплення

Вчитель підбиває підсумки:

Запитання

Д/з. пар.13. питання.

Підготувати повідомлення:

4. середовище життя організмів

5. Екологічні фактори

6. Абіотичні фактори

7. Біотичні фактори

8. Антропогенні фактори

МБОУ Ясногорська ЗОШ

Бекетова Нурзія Фаляхетдинівна

Біологія

10 А клас

Програма базового рівня для загальноосвітніх установ

Підручник Пономарьова І.М., Корнілова О.А., Лощіліна Т.Є., Іжевський П.В. Загальна біологія

Тема: Особливості біосферного рівня організації живої матерії та її роль забезпеченні життя Землі.

Ціль: узагальнити відомості про глобальну екосистему Землі – біосферу, особливості біосферного рівня організації живої матерії та її роль у забезпеченні життя на Землі;

Завдання:

1. Перевірити вміння застосовувати отримані знання про біосферний рівень організації для обґрунтування ситуацій, висловлювати та науково обґрунтовувати свою точку зору;

2. Продовжити розвиток загальнонавчальних умінь (виділяти головне, встановлювати причинно-наслідкові зв'язки, працювати зі схемами, встановлювати правильність висловлених суджень та послідовність об'єктів та явищ);

3. Формувати пізнавальний інтересдо предмета, розвивати комунікативність та вміння виконувати роботу у групах;

4. Об'єктивно оцінити рівень знань та умінь школярів за вивченим розділом «Біосферний рівень організації життя»

Обладнання: таблиця «Біосфера та її межі», презентація.

Хід уроку:

Слайд 1

1. Узагальнення та систематизація знань

Розмова з питань (слайд №2)

1. Що таке ноосфера?

2. Хто є фундатором ноосфери?

3. З якого моменту (на вашу) людина стала впливати (негативно) на біосферу?

4. Що станеться, якщо перевищити верхню межу ємності біосфери?

5. Наведіть приклади впливу суспільства на природу, що йде каналами позитивного зворотного зв'язку. Що ви про це думаєте?

2. Вивчення нового матеріалу

План уроку:

1. Особливості біосферного рівня.

2. Характеристика біосферного рівня.

3. Структурні елементи.

4.Основні процеси.

5. Особливості організації.

6.Значення біосферного рівня.

3. Закріплення

Вчитель підбиває підсумки:

Біосферний рівень життя характеризується особливими якостями, ступенем складності та закономірностями організації, він включає живих організмів та утворювані ними природні спільноти, географічні оболонкита антропогенну діяльність. На біосферному рівні протікають дуже важливі глобальні процеси, що забезпечують можливість існування життя на Землі: утворення кисню, поглинання та перетворення сонячної енергії, підтримка сталості газового складу, здійснення біохімічних кругообігів та потоку енергії, розвиток біологічної різноманітності видів та екосистем. Розмаїття форм життя Землі забезпечує стійкість біосфери, її цілісність і єдність. Основною стратегією життя на біосферному рівні є збереження різноманіття форм живої матерії та нескінченності життя, забезпечення динамічної стійкості біосфери.

4. Підбиття підсумків та контроль знань

Школярам пропонується перевірити свої знання та вміння у цьому розділі.

Запитання
1. Ви знаєте, що біосферний рівень організації живого є найвищим та найскладнішим. Перерахуйте нижченаведені рівні організації життя, включені в біосферний рівень, у послідовності їх ускладнення.
2. Назвіть ознаки, що дають змогу охарактеризувати біосферу як структурний рівень організації життя.
3. Які основні компоненти, які утворюють структуру біосфери?
4. Назвіть основні процеси, властиві біосфері.
5. Чому до основних процесів у біосфері належить господарська та етнокультурна діяльність людини?
6. Які явища організують стійкість біосфери, тобто керують процесами у ній?
7. Знання чого, крім структури, процесів та організації, необхідне повного уявлення про будову біосфери?
8. Сформулюйте загальний висновок про значення біосферного рівня життя на Землі.

Д/з. пар.13. питання.

Підготувати повідомлення:

1. людина як чинник у біосфері.

2.Наукова основа збереження біосфери

3. Завдання сталого розвитку

4. середовище життя організмів

5. Екологічні фактори

6. Абіотичні фактори

7. Біотичні фактори

8. Антропогенні фактори

Програма базового рівня для загальноосвітніх установ

Підручник Пономарьова І.М., Корнілова О.А., Лощіліна Т.Є., Іжевський П.В. Загальна біологія

Тема: Особливості біосферного рівня організації живої матерії та її роль забезпеченні життя Землі.

Завдання:

3. Формувати пізнавальний інтерес до предмета, розвивати комунікативність та вміння виконувати роботу у групах;

Обладнання: таблиця «Біосфера та її межі», презентація.

gi1 to Ȯ argin-left:36.0pt;margin-bottom:.0001pt;text-align:justify;text-indent:-18.0pt; line-height:normal;mso-list:l0 level1 lfo1">

Об'єктивно оцінити рівень знань та умінь школярів за вивченим розділом «Біосферний рівень організації життя»

Обладнання: таблиця «Біосфера та її межі», презентація.

Хід уроку:

Слайд 1

1. Узагальнення та систематизація знань

Розмова з питань (слайд №2)

1. Що таке ноосфера?

2. Хто є фундатором ноосфери?

3. З якого моменту (на вашу) людина стала впливати (негативно) на біосферу?

4. Що станеться, якщо перевищити верхню межу ємності біосфери?

2. Вивчення нового матеріалу

План уроку:

1. Особливості біосферного рівня.

2. Характеристика біосферного рівня.

3. Структурні елементи.

4.Основні процеси.

5. Особливості організації.

6.Значення біосферного рівня.

3. Закріплення

Вчитель підбиває підсумки:

Біосферний рівень життя характеризується особливими якостями, ступенем складності та закономірностями організації, він включає живих організмів та утворювані ними природні спільноти, географічні оболонки та антропогенну діяльність. На біосферному рівні протікають дуже важливі глобальні процеси, що забезпечують можливість існування життя на Землі: утворення кисню, поглинання та перетворення сонячної енергії, підтримка сталості газового складу, здійснення біохімічних кругообігів та потоку енергії, розвиток біологічної різноманітності видів та екосистем. Розмаїття форм життя Землі забезпечує стійкість біосфери, її цілісність і єдність. Основною стратегією життя на біосферному рівні є збереження різноманіття форм живої матерії та нескінченності життя, забезпечення динамічної стійкості біосфери.

4. Підбиття підсумків та контроль знань

Школярам пропонується перевірити свої знання та вміння у цьому розділі.

Д/з. пар.13. питання.

Підготувати повідомлення:

1. людина як чинник у біосфері.

2.Наукова основа збереження біосфери

3. Завдання сталого розвитку

4. середовище життя організмів

5. Екологічні фактори

6. Абіотичні фактори

7. Біотичні фактори

8. Антропогенні фактори

Натуралістична біологія Аристотель: -Розділив царство тварин на дві групи: мають кров і позбавлених крові. - людина на вершині кров'яних тварин (антропоцентризм). К. Лінней: -розробив струнку ієрархію всіх тварин і рослин (вид - рід - загін - клас), -запровадив точну термінологію для опису рослин і тварин.

Еволюційна біологія Питання про походження та сутність життя. Ж. Б. Ламарк запропонував першу еволюційну теорію 1809 р. Ж. Кюв'є – теорію катастроф. Ч. Дарвін еволюційна теорія в 1859 р. еволюційна теорія в 1859 р Сучасна (синтетична) теорія еволюції (представляє синтез генетики та дарвінізму).

Молекулярно-генетичний рівень Рівень функціонування біополімерів (білків, нуклеїнових кислот, полісахаридів) та ін, що лежать в основі процесів життєдіяльності організмів. Елементарна структурна одиниця – ген Носій спадкової інформації – молекула ДНК.

Нуклеїнові кислоти Складні органічні сполуки, що являють собою біополімери, що містять фосфор (полінуклеотиди). Типи: дезоксирибонуклеїнова кислота (ДНК) та рибонуклеїнова кислота (РНК). Генетична інформація організму зберігається у молекулах ДНК. Мають властивість молекулярної дисиметрії (асиметрії), або молекулярної хіральності - є оптично активними.

ДНК складається з двох ланцюгів, закручених у подвійну спіраль. РНК містить 4-6 тисяч окремих нуклеотидів, ДНК – тисяч. Ген – це ділянка молекули ДНК чи РНК.

Клітинний рівень На цьому рівні відбувається просторове розмежування та впорядкування процесів життєдіяльності завдяки розподілу функцій між специфічними структурами. Основною структурною та функціональною одиницею всіх живих організмів є клітина. Історія життя на планеті починалася з цього рівня організації.

Усі живі організми складаються з клітин та продуктів їхньої життєдіяльності. Нові клітини утворюються шляхом поділу клітин, що існували раніше. Усі клітини подібні за хімічним складом та обміном речовин. Активність організму як цілого складається з активності та взаємодії окремих клітин.

У 1830-ті роки. було відкрито та описано клітинне ядро. Усі клітини складаються з: 1)плазматичної мембрани, що контролює перехід речовин з навколишнього середовища в клітину та назад; 2) цитоплазми з різноманітною структурою; 3) клітинного ядра, в якому міститься генетична інформація.

Онтогенетичний (організмний) рівень Організм – це цілісна одноклітинна чи багатоклітинна жива система, здатна до самостійного існування. Онтогенез - процес індивідуального розвитку організму від народження до смерті, процес спадкової інформації.

Населення – сукупність особин одного виду, які займають певну територію, що відтворює себе протягом багато часу і має загальним генетичним фондом. Вид - сукупність особин, подібних за будовою та фізіологічними властивостями, що мають загальне походження, можуть вільно схрещуватися і давати плідне потомство.

Біогеоценотичний рівень Біогеоценоз, або екологічна система (екосистема) – сукупність біотичних та абіотичних елементів, пов'язаних між собою обміном речовини, енергії та інформації, в рамках якої може здійснюватися кругообіг речовин у природі.

Біогеоценоз - це цілісна система, що саморегулюється, що складається з: 1)продуценти (виробляють), що безпосередньо переробляють неживу матерію (водорості, рослини, мікроорганізми); 2) консументи першого порядку - речовина та енергія виходять за рахунок використання продуцентів (травоїдні тварини); 3) консументи другого порядку (хижаки тощо); 4) падальщики (сапрофіти та сапрофаги), які харчуються мертвими тваринами; 5) редуценти - це група бактерій і грибів, що розкладають залишки органічної матерії.

Можливо, буде корисно почитати: