Pagal šiuolaikines mokslo idėjas gyvenimą Tai sudėtingų biologinių sistemų, susidedančių iš didžiulių organinių molekulių ir galinčių savaime daugintis bei išlaikyti savo egzistavimą dėl energijos ir medžiagų mainų su aplinka, egzistavimo procesas.

Tiek ląstelė, tiek visas organizmas yra vaizduojami tvarkingai sąveikaujančių struktūrų (organelių, ląstelių, audinių, organų) visuma, t.y. tai yra sistemos.

Gyvi organizmai turi savybių, išskiriančių juos nuo negyvosios medžiagos. Tačiau tarp jų praktiškai nėra nei vieno, kuris būtų būdingas tik gyviesiems. Norėdami apibūdinti gyvenimą, apsvarstykite universalias gyvų organizmų savybes:

– medžiagų apykaitą ir energiją. Visi gyvi organizmai išgauna, transformuoja ir naudoja aplinkos energiją bei grąžina aplinkos energiją, grąžina konvertuotą energiją (šilumą, skilimo produktus) į biosferą;

– dauginimasis(savęs atgaminimas). Tai yra privaloma ir svarbiausia gyvų organizmų savybė. Ilgas rūšies egzistavimas, tęstinumas tarp tėvų ir palikuonių – visa tai užtikrina dauginimasis;

– plėtra. Tai reiškia negrįžtamą, natūraliai nukreiptą glaudžiai tarpusavyje susijusių kiekybinių (augimas, daugėjimas, ląstelių skaičius) ir kokybinių (brendimas, senėjimas) individo pokyčių procesą nuo gimimo iki mirties;

– dirglumas(jaudulys). Organizmų savybė į aplinkos poveikį (stimuliatorius) reaguoti aktyvia reakcija, padedančia išgyventi, vadinama dirglumu;

– aktoreguliavimas(savireguliacija). Tai gyvo organizmo gebėjimas išlaikyti savo sudėtį ir savybes santykinai pastoviame lygyje, nepaisant besikeičiančių aplinkos sąlygų. Be to, gyvosioms sistemoms būdingas aukštas organizuotumo laipsnis. Yra keletas struktūrinių ir funkcinių gyvosios medžiagos organizavimo lygių.

Molekuliniu lygmeniu nagrinėjamas cheminių junginių, svarbių organizmo gyvybinėms funkcijoms palaikyti (baltymų, riebalų, angliavandenių) vaidmuo.

Ląstelių lygmeniu tiriama struktūrinė ląstelės organizacija ir fiziologiniai-biocheminiai bei struktūriniai-funkciniai ryšiai tarp ląstelių įvairiuose audiniuose ir organuose.

Audinių ir organų lygmeniu tiriami tie reiškiniai ir procesai, kurie vyksta individe, taip pat organų kaip sistemų funkcionavimo mechanizmai, prisitaikę pokyčiai ir organizmų elgsena įvairiomis ekonominėmis sąlygomis.

Populiacijos-rūšinis lygis nuo kitų lygių skiriasi tuo, kad optimaliomis aplinkos sąlygomis populiacija gali vystytis neribotą laiką. Tai iš esmės skiriasi nuo gyvo organizmo gyvenimo trukmės, nes jis miršta išnaudojęs savo vystymosi galimybes, kurios yra įterptos į genetinę informaciją.

Ekosistemos (biosferos-biogenetinio) lygmuo atsižvelgia į organizmo ir aplinkos ryšį, taip pat energijos ciklų modelius ir procesus, vykstančius ekosistemose.

Gyvybės esmės klausimas yra vienas iš ilgalaikių biologijos klausimų, nes domėjimasis ja siekia senovės laikus. Skirtingais laikais pateikti gyvenimo apibrėžimai negalėjo būti išsamūs, nes trūko pakankamai duomenų. Tik molekulinės biologijos raida paskatino naujai suprasti gyvybės esmę, nustatyti gyvų daiktų savybes ir nustatyti gyvų būtybių organizavimo lygius.

§11 Gyvybės esmė ir substratas

Šiuo metu universalus metodologinis požiūris į gyvenimo esmės suvokimą – suprasti gyvenimą kaip procesą, kurio galutinis rezultatas yra savęs atsinaujinimas, pasireiškiantis savęs atkūrimu. Visa gyva atsiranda tik iš gyvų būtybių, o kiekviena gyviems daiktams būdinga organizacija kyla tik iš kitos panašios organizacijos. Vadinasi, gyvybės esmė slypi jos savaime dauginantis, kuris grindžiamas fizikinių ir cheminių reiškinių derinimu ir kurį užtikrina genetinės informacijos perdavimas iš kartos į kartą. Būtent ši informacija užtikrina gyvų būtybių savireprodukciją ir savireguliaciją. Todėl gyvybė yra kokybiškai ypatinga materijos egzistavimo forma, susijusi su dauginimu. Gyvybės reiškiniai yra materijos judėjimo forma, aukštesnė už fizines ir chemines jos egzistavimo formas.

Gyvi daiktai yra sukurti iš tų pačių cheminių elementų, kaip ir negyvi daiktai (deguonies, vandenilio, anglies, azoto, sieros, fosforo, natrio, kalio, kalcio ir kitų elementų). Jie randami ląstelėse organinių junginių pavidalu. Tačiau gyvų būtybių organizacija ir egzistavimo forma turi specifinių bruožų, kurie gyvus daiktus skiria nuo negyvosios gamtos objektų.

Nukleino rūgštys (DNR ir RNR) ir baltymai patraukė dėmesį kaip gyvybės substratai. Nukleorūgštys yra sudėtingi cheminiai junginiai, kurių sudėtyje yra anglies, deguonies, vandenilio, azoto ir fosforo. DNR yra genetinė ląstelių medžiaga ir lemia genų cheminį specifiškumą. Kontroliuojant DNR, vyksta baltymų sintezė, kurioje dalyvauja RNR.

Baltymai taip pat yra sudėtingi cheminiai junginiai, kurių sudėtyje yra anglies, deguonies, vandenilio, azoto, sieros ir fosforo. Baltymų molekulės pasižymi dideliais dydžiais ir ypatinga įvairove, kurią sukuria įvairia tvarka polipeptidinėse grandinėse susijungusios aminorūgštys. Daugumą ląstelių baltymų atstovauja fermentai. Jie taip pat veikia kaip struktūriniai ląstelės komponentai. Kiekvienoje ląstelėje yra šimtai skirtingų baltymų, o vienokio ar kitokio tipo ląstelės turi tik joms būdingų baltymų. Todėl kiekvieno tipo ląstelių turinys pasižymi tam tikra baltymų sudėtimi.

Nei nukleorūgštys, nei baltymai atskirai nėra gyvybės substratai. Šiuo metu manoma, kad nukleoproteinai yra gyvybės substratas. Jie yra gyvūnų ir augalų ląstelių branduolio ir citoplazmos dalis. Iš jų susidaro chromatinas (chromosomos) ir ribosomos. Jie randami visame organiniame pasaulyje – nuo ​​virusų iki žmonių. Galime sakyti, kad nėra gyvų sistemų, kuriose nebūtų nukleoproteinų. Tačiau svarbu pabrėžti, kad nukleoproteinai yra gyvybės substratas tik tada, kai jie yra ląstelėje, ten funkcionuoja ir sąveikauja. Už ląstelių ribų (po išsiskyrimo iš ląstelių) jie yra įprasti cheminiai junginiai. Todėl gyvybė daugiausia yra nukleorūgščių ir baltymų sąveikos funkcija, o gyvybė yra ta, kurioje yra savaime besidauginanti molekulinė sistema nukleorūgščių ir baltymų dauginimosi mechanizmo pavidalu.

Priešingai nei gyvieji, išskiriama sąvoka „miręs“, kuri suprantama kaip kažkada egzistavusių organizmų, praradusių nukleorūgščių ir baltymų sintezės mechanizmą, t.y. gebėjimą molekuliniu būdu daugintis, visuma. Pavyzdžiui, „negyvas“ yra kalkakmenis, susidaręs iš kadaise gyvų organizmų liekanų.

Galiausiai reikėtų atskirti „negyvą“, t.y. tą medžiagos dalį, kuri yra neorganinės (abiotinės) kilmės ir niekaip nesusijusi savo formavimusi ir sandara su gyvais organizmais. Pavyzdžiui, „negyvas“ yra kalkakmenis, susidaręs iš neorganinių vulkaninių kalkakmenio nuosėdų. Negyva medžiaga, skirtingai nei gyvoji, nesugeba išlaikyti savo struktūrinės struktūros ir naudoti išorinę energiją šiems tikslams.

Aptariant molekules, kurios laikomos gyvybės substratu, reikia pažymėti, kad jos nuolat transformuojasi laike ir erdvėje. Pakanka pasakyti, kad fermentai per itin trumpą laiką gali paversti bet kokį substratą reakcijos produktu. Todėl apibrėžiant nukleoproteinus kaip gyvybės substratą, pastarąjį reikia pripažinti kaip labai mobilią sistemą.

Ir gyvi, ir negyvi daiktai yra sukurti iš molekulių, kurios iš pradžių buvo negyvos. Tačiau gyvi daiktai labai skiriasi nuo negyvųjų. Šio didelio skirtumo priežastis lemia gyvų būtybių savybės, o gyvose sistemose esančios molekulės vadinamos biomolekulėmis.

§12 Gyvų daiktų savybės

Gyvas daiktas pasižymi daugybe savybių, kurios kartu „paverčia“ gyvą būtybę. Tokios savybės yra savęs dauginimasis, organizacijos specifiškumas, tvarkinga struktūra, vientisumas ir diskretiškumas, augimas ir vystymasis, medžiagų apykaita ir energija, paveldimumas ir kintamumas, dirglumas, judėjimas, vidinis reguliavimas, santykių su aplinka specifika.

Savarankiškas atgaminimas (reprodukcija). Ši savybė yra pati svarbiausia tarp visų kitų. Ypatingas bruožas yra tai, kad tam tikrų organizmų savaiminis dauginimasis kartojasi daugybę kartų, o genetinė informacija apie savaiminį dauginimąsi yra užkoduota DNR molekulėse. Teiginys „visa gyva yra tik iš gyvų būtybių“ reiškia, kad gyvybė atsirado tik vieną kartą ir nuo to laiko tik gyvi daiktai davė pradžią gyviems dalykams. Molekuliniame lygmenyje savaiminis dauginimasis vyksta šabloninės DNR sintezės pagrindu, kuri užprogramuoja baltymų, lemiančių organizmų specifiškumą, sintezę. Kituose lygmenyse jai būdinga nepaprasta formų ir mechanizmų įvairovė iki specializuotų lytinių ląstelių (vyrų ir moterų) susidarymo. Svarbiausia savaiminio dauginimosi reikšmė yra ta, kad ji palaiko rūšių egzistavimą ir lemia medžiagos judėjimo biologinės formos specifiškumą.

Organizacijos specifika. Tai būdinga bet kokiems organizmams, todėl jie turi tam tikrą formą ir dydį. Organizacijos (struktūros ir funkcijos) vienetas yra ląstelė. Savo ruožtu ląstelės yra specialiai suskirstytos į audinius, pastarieji į organus, o organai į organų sistemas. Organizmai erdvėje nėra „išsibarstę“ atsitiktinai. Jie yra specialiai suskirstyti į populiacijas, o populiacijos yra specialiai suskirstytos į biocenozes. Pastarieji kartu su abiotiniais veiksniais sudaro biogeocenozes (ekologines sistemas), kurios yra elementarieji biosferos vienetai.

Konstrukcijos tvarkingumas. Gyvoms būtybėms būdingas ne tik cheminių junginių, iš kurių jie sudaryti, sudėtingumas, bet ir jų išdėstymas molekuliniame lygmenyje, dėl kurio susidaro molekulinės ir supramolekulinės struktūros. Tvarkos sukūrimas iš atsitiktinio molekulių judėjimo yra svarbiausia gyvų būtybių savybė, pasireiškianti molekuliniu lygmeniu. Tvarką erdvėje lydi tvarkingumas laike. Skirtingai nuo negyvų objektų, gyvų būtybių sandara atsiranda dėl išorinės aplinkos. Kartu mažėja tvarkos lygis aplinkoje.

Vientisumas (tęstinumas) ir diskretiškumas (nenuoseklumas). Gyvenimas yra holistinis ir tuo pat metu diskretiškas tiek struktūra, tiek funkcijomis. Pavyzdžiui, gyvybės substratas yra vientisas, nes jį reprezentuoja nukleoproteinai, bet tuo pačiu ir diskretiškas, nes susideda iš nukleino rūgšties ir baltymų. Nukleino rūgštys ir baltymai yra vientisi junginiai, tačiau jie taip pat yra atskiri, susidedantys iš nukleotidų ir aminorūgščių (atitinkamai). DNR molekulių replikacija yra nenutrūkstamas procesas, tačiau jis yra diskretiškas erdvėje ir laike, nes jame dalyvauja įvairios genetinės struktūros ir fermentai. Paveldimos informacijos perdavimo procesas taip pat yra nenutrūkstamas, tačiau yra diskretiškas, nes susideda iš transkripcijos ir vertimo, kurie dėl daugybės skirtumų lemia paveldimos informacijos įgyvendinimo erdvėje ir laike nenutrūkstamumą. Ląstelių mitozė taip pat yra nenutrūkstama ir tuo pačiu metu pertraukiama. Bet kuris organizmas yra vientisa sistema, tačiau susideda iš atskirų vienetų – ląstelių, audinių, organų, organų sistemų. Organinis pasaulis taip pat yra vientisas, nes vienų organizmų egzistavimas priklauso nuo kitų, tačiau kartu yra diskretiškas, susidedantis iš atskirų organizmų.

Augimas ir vystymasis. Organizmų augimas vyksta dėl organizmo masės padidėjimo dėl ląstelių dydžio ir skaičiaus padidėjimo. Jį lydi vystymasis, pasireiškiantis ląstelių diferenciacija, struktūros ir funkcijų komplikacija. Ontogenezės proceso metu bruožai formuojasi dėl genotipo ir aplinkos sąveikos. Filogenezę lydi milžiniškos organizmų įvairovės atsiradimas ir organinis tikslingumas. Augimo ir vystymosi procesai priklauso nuo genetinės kontrolės ir neurohumoralinio reguliavimo.

Metabolizmas ir energija. Šios savybės dėka užtikrinamas organizmų vidinės aplinkos pastovumas ir organizmų ryšys su aplinka, kuri yra sąlyga palaikyti organizmų gyvybę. Gyvos ląstelės gauna (sugeria) energiją iš išorinės aplinkos šviesos energijos pavidalu. Vėliau cheminė energija paverčiama ląstelėse, kad būtų galima atlikti daugybę darbų. Visų pirma, atlikti cheminius darbus ląstelės struktūrinių komponentų sintezės procese, osmosinį darbą, užtikrinantį įvairių medžiagų patekimą į ląsteles ir nereikalingų medžiagų pašalinimą iš jų bei mechaninį darbą, kuris užtikrina raumenų susitraukimą ir organizmų judėjimas. Negyvuose objektuose, pavyzdžiui, automobiliuose cheminė energija paverčiama mechanine energija tik esant vidaus degimo varikliams.

Taigi ląstelė yra izoterminė sistema. Tarp asimiliacijos (anabolizmo) ir disimiliacijos (katabolizmo) yra dialektinė vienybė, pasireiškianti jų tęstinumu ir abipusiškumu. Pavyzdžiui, ląstelėje nuolat vykstantys angliavandenių, riebalų ir baltymų virsmai yra abipusiai. Ląstelių absorbuojama potenciali angliavandenių, riebalų ir baltymų energija virsta kinetine energija ir šiluma, kai šie junginiai virsta. Ypatinga ląstelių savybė yra ta, kad jose yra fermentų. Būdami katalizatoriai, jie milijonus kartų pagreitina reakcijų, sintezės ir skilimo eigą, o skirtingai nuo organinių reakcijų, atliekamų naudojant dirbtinius katalizatorius (laboratorinėmis sąlygomis), ląstelėse fermentinės reakcijos vyksta nesusidarant šalutiniams produktams.

Gyvose ląstelėse iš išorinės aplinkos gaunama energija kaupiama ATP (adenozino monofosfato) pavidalu. Praradus galinę fosfato grupę, kuri atsiranda, kai energija perduodama kitoms molekulėms, ATP virsta ADP (adenozindifosfatu). Savo ruožtu, gavęs fosfatų grupę (dėl fotosintezės ar cheminės energijos), ADP vėl gali virsti ATP, t.y. tapti pagrindiniu cheminės energijos nešėju. Negyvos sistemos tokių savybių neturi.

Medžiagų ir energijos metabolizmas ląstelėse lemia sunaikintų struktūrų atkūrimą (pakeitimą), organizmų augimą ir vystymąsi.

Paveldimumas ir kintamumas. Paveldimumas užtikrina materialų tęstinumą tarp tėvų ir palikuonių, tarp organizmų kartų, o tai savo ruožtu užtikrina gyvybės tęstinumą ir tvarumą. Materialinio tęstinumo per kartas ir gyvybės tęstinumo pagrindas yra genų perdavimas iš tėvų palikuonims, kurių DNR yra užšifruota genetinė informacija apie baltymų struktūrą ir savybes. Būdingas genetinės informacijos bruožas yra ypatingas jos stabilumas.

Kintamumas yra susijęs su savybių, kurios skiriasi nuo pirminių, atsiradimu organizmuose ir yra nulemtas genetinių struktūrų pokyčių. Paveldimumas ir kintamumas sukuria medžiagą organizmų evoliucijai.

Irzlumas. Gyvosios būtybės reakcija į išorinius dirgiklius yra gyvajai medžiagai būdingas atspindžio pasireiškimas. Veiksniai, sukeliantys organizmo ar jo organo reakciją, vadinami dirgikliais. Tai šviesa, aplinkos temperatūra, garsas, elektros srovė, mechaniniai poveikiai, maisto medžiagos, dujos, nuodai ir kt.

Organizmuose, kuriems trūksta nervų sistemos (pirmuoniams ir augalams), dirglumas pasireiškia tropizmu, taksi ir bjauriais. Organizmuose, kurie turi nervų sistemą, dirglumas pasireiškia refleksinio aktyvumo forma. Gyvūnams išorinio pasaulio suvokimas vykdomas per pirmąją signalizacijos sistemą, o žmonėms, vykstant istorinei raidai, susiformavo ir antroji signalizacijos sistema. Dėl dirglumo organizmai yra subalansuoti su aplinka. Selektyviai reaguodami į aplinkos veiksnius, organizmai „aiškina“ savo santykius su aplinka, todėl susidaro aplinkos ir organizmo vienove.

Judėjimas. Visos gyvos būtybės turi galimybę judėti. Daugelis vienaląsčių organizmų juda naudodami specialias organeles. Taip pat gali judėti daugialąsčių organizmų ląstelės (leukocitai, klajojančios jungiamojo audinio ląstelės ir kt.), taip pat kai kurios ląstelių organelės. Motorinės reakcijos tobulumas pasiekiamas daugialąsčių gyvūnų organizmų raumenų judėjime, kurį sudaro raumenų susitraukimas.

Vidinis reguliavimas. Ląstelėse vykstantys procesai yra reguliuojami. Molekuliniame lygmenyje reguliavimo mechanizmai egzistuoja atvirkštinių cheminių reakcijų pavidalu, kurios yra pagrįstos reakcijomis, kuriose dalyvauja fermentai, užtikrinantys reguliavimo procesų uždarumą pagal sintezės-skilimo-resintezės schemą. Baltymų, įskaitant fermentus, sintezė reguliuojama represijų, indukcijos ir teigiamos kontrolės mechanizmais. Priešingai, pačių fermentų aktyvumas reguliuojamas pagal grįžtamojo ryšio principą, kurį sudaro galutinio produkto slopinimas. Taip pat žinomas fermentų reguliavimas cheminiu būdu modifikuojant. Hormonai, užtikrinantys cheminį reguliavimą, dalyvauja reguliuojant ląstelių veiklą.

Bet koks fizinių ar cheminių veiksnių sukeltas DNR molekulių pažeidimas gali būti atitaisomas vienu ar keliais fermentiniais mechanizmais, tai yra savireguliacija. Jis užtikrinamas veikiant kontroliniams genams ir, savo ruožtu, užtikrina genetinės medžiagos ir joje užkoduotos genetinės informacijos stabilumą.

Santykių su aplinka specifika. Organizmai gyvena tam tikroje aplinkoje, kuri jiems yra laisvos energijos ir statybinių medžiagų šaltinis. Termodinamikos sąvokų rėmuose kiekviena gyva sistema (organizmas) yra „atvira“ sistema, leidžianti tarpusavyje keistis energija ir medžiaga aplinkoje, kurioje egzistuoja kiti organizmai ir veikia abiotiniai veiksniai. Vadinasi, organizmai sąveikauja ne tik tarpusavyje, bet ir su aplinka, iš kurios gauna viską, ko reikia gyvenimui. Organizmai arba randa savo aplinką, arba prisitaiko (prisitaiko) prie jos. Adaptyviųjų reakcijų formos yra fiziologinė homeostazė (organizmų gebėjimas atsispirti aplinkos veiksniams) ir vystymosi homeostazė (organizmo gebėjimas keisti individualias reakcijas išlaikant visas kitas savybes). Adaptyvias reakcijas lemia reakcijos norma, kuri yra genetiškai nulemta ir turi savo ribas. Tarp organizmų ir aplinkos, tarp gyvosios ir negyvosios gamtos yra vienybė, kuri susideda iš to, kad organizmai priklauso nuo aplinkos, o aplinka kinta dėl gyvybinės organizmų veiklos. Gyvybinės organizmų veiklos rezultatas – atmosferos su laisvu deguonimi atsiradimas ir Žemės dirvožemio danga, susidaro anglis, durpės, nafta ir kt.

Apibendrinant informaciją apie gyvų būtybių savybes, galime daryti išvadą, kad ląstelės yra atviros izoterminės sistemos, gebančios savaime susiburti, reguliuoti vidų ir savaime daugintis. Šiose sistemose vyksta daug sintezės ir skilimo reakcijų, kurias katalizuoja pačiose ląstelėse susintetinti fermentai.

Aukščiau išvardytos savybės būdingos tik gyviems daiktams. Kai kurios iš šių savybių atrandamos ir tiriant negyvus kūnus, tačiau pastariesiems joms būdingi visai kiti bruožai. Pavyzdžiui, kristalai prisotintame druskos tirpale gali „augti“. Tačiau šis augimas neturi tų kokybinių ir kiekybinių savybių, kurios būdingos gyvų būtybių augimui. Tarp gyviems daiktams būdingų savybių yra dialektinė vienybė, kuri pasireiškia laike ir erdvėje visame organiniame pasaulyje, visuose gyvų būtybių organizavimo lygiuose.

Gyvas daiktas pasižymi daugybe savybių, kurios kartu „paverčia“ gyvą būtybę. Tokios savybės yra savęs dauginimasis, organizacijos specifiškumas, tvarkinga struktūra, vientisumas ir diskretiškumas, augimas ir vystymasis, medžiagų apykaita ir energija, paveldimumas ir kintamumas, dirglumas, judėjimas, vidinis reguliavimas, santykių su aplinka specifika.

Savarankiškas atgaminimas (reprodukcija

). Ši savybė yra pati svarbiausia tarp visų kitų. Ypatingas bruožas yra tai, kad tam tikrų organizmų savaiminis dauginimasis kartojasi daugybę kartų, o genetinė informacija apie savaiminį dauginimąsi yra užkoduota DNR molekulėse. Teiginys „visa gyva yra tik iš gyvų būtybių“ reiškia, kad gyvybė atsirado tik vieną kartą ir nuo to laiko tik gyvi daiktai davė pradžią gyviems dalykams. Molekuliniame lygmenyje savaiminis dauginimasis vyksta šabloninės DNR sintezės pagrindu, kuri užprogramuoja baltymų, lemiančių organizmų specifiškumą, sintezę. Kituose lygmenyse jai būdinga nepaprasta formų ir mechanizmų įvairovė iki specializuotų lytinių ląstelių (vyrų ir moterų) susidarymo. Svarbiausia savaiminio dauginimosi reikšmė yra ta, kad ji palaiko rūšių egzistavimą ir lemia medžiagos judėjimo biologinės formos specifiškumą.

Organizacijos specifika

Tai būdinga bet kokiems organizmams, todėl jie turi tam tikrą formą ir dydį. Organizacijos (struktūros ir funkcijos) vienetas yra ląstelė. Savo ruožtu ląstelės yra specialiai suskirstytos į audinius, pastarieji į organus, o organai į organų sistemas. Organizmai erdvėje nėra „išsibarstę“ atsitiktinai. Jie yra specialiai suskirstyti į populiacijas, o populiacijos yra specialiai suskirstytos į biocenozes. Pastarieji kartu su abiotiniais veiksniais sudaro biogeocenozes (ekologines sistemas), kurios yra elementarieji biosferos vienetai.

Konstrukcijos tvarkingumas

Gyvoms būtybėms būdingas ne tik cheminių junginių, iš kurių jie sudaryti, sudėtingumas, bet ir jų išdėstymas molekuliniame lygmenyje, dėl kurio susidaro molekulinės ir supramolekulinės struktūros. Tvarkos sukūrimas iš atsitiktinio molekulių judėjimo yra svarbiausia gyvų būtybių savybė, pasireiškianti molekuliniu lygmeniu. Tvarką erdvėje lydi tvarkingumas laike. Skirtingai nuo negyvų objektų, gyvų būtybių sandara atsiranda dėl išorinės aplinkos. Kartu mažėja tvarkos lygis aplinkoje.

Vientisumas (tęstinumas) ir diskretiškumas (nenuoseklumas).

Gyvenimas yra holistinis ir tuo pat metu diskretiškas tiek struktūra, tiek funkcijomis. Pavyzdžiui, gyvybės substratas yra vientisas, nes jį vaizduoja nukleoproteinai, bet tuo pačiu ir diskretiškas, nes susideda iš nukleino rūgšties ir baltymų. Nukleino rūgštys ir baltymai yra vientisi junginiai, tačiau jie taip pat yra atskiri, susidedantys iš nukleotidų ir aminorūgščių (atitinkamai). DNR molekulių replikacija yra nenutrūkstamas procesas, tačiau jis yra diskretiškas erdvėje ir laike, nes jame dalyvauja įvairios genetinės struktūros ir fermentai. Paveldimos informacijos perdavimo procesas taip pat yra nenutrūkstamas, tačiau yra diskretiškas, nes susideda iš transkripcijos ir vertimo, kurie dėl daugybės skirtumų lemia paveldimos informacijos įgyvendinimo erdvėje ir laike nenutrūkstamumą. Ląstelių mitozė taip pat yra nenutrūkstama ir tuo pačiu metu pertraukiama. Bet kuris organizmas yra vientisa sistema, tačiau susideda iš atskirų vienetų – ląstelių, audinių, organų, organų sistemų. Organinis pasaulis taip pat yra vientisas, nes vienų organizmų egzistavimas priklauso nuo kitų, tačiau kartu yra diskretiškas, susidedantis iš atskirų organizmų.

Įdomūs dalykai svetainėje:

Fotosintezės mechanizmas
Fotosintezė apima atmosferos CO2 redukavimą į angliavandenius naudojant šviesos energiją, kartu su deguonies išsiskyrimu iš vandens. Fotosintezė, kaip ir daugelis kitų fiziologinių procesų, susideda iš kelių etapų...

Šviesios ir tamsios reakcijos
Fotosintezė turi dvi fazes: fotocheminę, kuriai reikia šviesos, ir cheminę, kuri vyksta tamsoje. Fotocheminė fazė vyksta labai greitai (per 0,00001 s). Pirminė fotocheminė reakcija nepriklauso nuo temperatūros, nors...

Regėjimo žievės asociacijos sritys
Buvo įdėta daug pastangų norint suprasti informacijos apdorojimo procesą regos žievės M ir P kanaluose. Panašius tyrimus paskatino funkciniai ir anatominiai tinklainės ganglioninių ląstelių ir genu neuronų skirtumai...

Planuoti

1. Gyvybės esmė ir substratas.

2. Gyvybės savybės.

3. Gyvosios medžiagos organizavimo lygiai.

4. Ląstelinės organizacijos tipai.

Gyvybės esmė ir substratas

Visa gyva atsiranda tik iš gyvų būtybių, o kiekviena gyviems daiktams būdinga organizacija kyla tik iš kitos panašios organizacijos.

Gyvybės esmė slypi jos savaiminio dauginimosi, kurio pagrindas yra fizikinių ir cheminių reiškinių derinimas ir kurį užtikrina genetinės informacijos perdavimas iš kartos į kartą. Būtent ši informacija užtikrina gyvų būtybių savireprodukciją ir savireguliaciją.

Gyvenimas- tai kokybiškai ypatinga materijos egzistavimo forma, susijusi su dauginimu. Gyvybės reiškiniai yra materijos judėjimo forma, aukštesnė už fizines ir chemines jos egzistavimo formas.

Nurodo sąvokas:

Tiesiogiai

Negyvas

Negyvas

Tiesiogiai pagamintas iš tų pačių cheminių elementų kaip negyvas(deguonis, vandenilis, anglis, azotas, siera, fosforas, natris, kalis, kalcis ir kiti elementai). Jie randami ląstelėse organinių junginių pavidalu. Tačiau gyvų būtybių organizacija ir egzistavimo forma turi specifinių bruožų, kurie gyvus daiktus skiria nuo negyvosios gamtos objektų.

Gyvybės substratas yra nukleoproteinai. Jie yra gyvūnų ir augalų ląstelių branduolio ir citoplazmos dalis. Iš jų susidaro chromatinas (chromosomos) ir ribosomos. Jie randami visame organiniame pasaulyje – nuo ​​virusų iki žmonių. Visose gyvose sistemose yra nukleoproteinų. Nukleoproteinai yra gyvybės substratas tik tada, kai jie yra ląstelėje, ten funkcionuoja ir sąveikauja. Už ląstelių ribų (po išsiskyrimo iš ląstelių) jie yra įprasti cheminiai junginiai.

Todėl gyvybė daugiausia yra nukleorūgščių ir baltymų sąveikos funkcija, o gyvybė yra ta, kurioje yra savaime besidauginanti molekulinė sistema nukleorūgščių ir baltymų dauginimosi mechanizmo pavidalu.

Negyvas- kažkada egzistavusių organizmų rinkinys, praradęs nukleorūgščių ir baltymų sintezės mechanizmą, t.y., gebėjimą daugintis molekulėje. Pavyzdžiui, „negyvas“ yra kalkakmenis, susidaręs iš kadaise gyvų organizmų liekanų.

Negyva – tai neorganinės (abiotinės) kilmės materijos dalis, kuri niekaip nesusijusi savo formavimu ir struktūra su gyvais organizmais. Pavyzdžiui, „negyvas“ yra kalkakmenis, susidaręs iš neorganinių vulkaninių kalkakmenio nuosėdų. Negyva medžiaga, skirtingai nei gyvoji, nesugeba išlaikyti savo struktūrinės struktūros ir naudoti išorinę energiją šiems tikslams.

Ir gyvi, ir negyvi daiktai yra sukurti iš molekulių, kurios iš pradžių buvo negyvos. Tačiau gyvi daiktai labai skiriasi nuo negyvųjų. Šio didelio skirtumo priežastis lemia gyvų būtybių savybės, o gyvosiose sistemose esančios molekulės vadinamos biomolekulių.

Gyvų daiktų savybės

Gyvas daiktas pasižymi daugybe savybių, kurios kartu „paverčia“ gyvą būtybę.

savęs dauginimasis

organizacijos specifika

struktūros tvarkingumas

vientisumas ir diskretiškumas

augimas ir vystymasis, medžiagų apykaita ir energija

paveldimumas ir kintamumas

dirglumas

judėjimas, vidinė reguliacija

santykių su aplinka specifika.

Savarankiškas atgaminimas (reprodukcija).

kartojasi daugybę kartų, o genetinė informacija apie savaiminį dauginimąsi yra užkoduota DNR molekulėse.

Teiginys „visa gyva yra tik iš gyvų būtybių“ reiškia, kad gyvybė atsirado tik vieną kartą ir nuo to laiko tik gyvi daiktai davė pradžią gyviems dalykams.

Molekuliniame lygmenyje savaiminis dauginimasis vyksta šabloninės DNR sintezės pagrindu, kuri užprogramuoja baltymų, lemiančių organizmų specifiškumą, sintezę. Kituose lygmenyse jai būdinga nepaprasta formų ir mechanizmų įvairovė iki specializuotų lytinių ląstelių (vyrų ir moterų) susidarymo. Svarbiausia savaiminio dauginimosi reikšmė yra ta, kad ji palaiko rūšių egzistavimą ir lemia medžiagos judėjimo biologinės formos specifiškumą.

Organizacijos specifika. Organizacijos (struktūros ir funkcijos) vienetas yra ląstelė. Savo ruožtu ląstelės yra specialiai suskirstytos į audinius, pastarieji į organus, o organai į organų sistemas. Organizmai yra specialiai suskirstyti į populiacijas, o populiacijos - į biocenozes. Pastarieji kartu su abiotiniais veiksniais sudaro biogeocenozes (ekologines sistemas), kurios yra elementarieji biosferos vienetai.

Konstrukcijos tvarkingumas. Pasireiškia formuojantis molekulinėms ir supramolekulinėms struktūroms.

Tvarką erdvėje lydi tvarkingumas laike. Skirtingai nuo negyvų objektų, gyvų būtybių sandara atsiranda dėl išorinės aplinkos. Kartu mažėja tvarkos lygis aplinkoje.

Vientisumas (tęstinumas) ir diskretiškumas (nenuoseklumas).

Gyvenimas yra holistinis ir tuo pat metu diskretiškas tiek struktūra, tiek funkcijomis.

Pavyzdžiui:

Gyvybės substratas yra vientisas, nes jį vaizduoja nukleoproteinai, bet tuo pačiu ir atskiras, nes jis susideda iš nukleino rūgšties ir baltymų (atitinkamai).

DNR molekulių replikacija yra nenutrūkstamas procesas, tačiau jis yra diskretiškas erdvėje ir laike, nes jame dalyvauja įvairios genetinės struktūros ir fermentai.

Kūnas yra vientisa sistema, tačiau susideda iš atskirų vienetų – ląstelių, audinių, organų, organų sistemų.

Organinis pasaulis taip pat yra vientisas, nes vienų organizmų egzistavimas priklauso nuo kitų, tačiau kartu yra diskretiškas, susidedantis iš atskirų organizmų.

Augimas ir vystymasis.

Organizmų augimas vyksta dėl organizmo masės padidėjimo dėl ląstelių dydžio ir skaičiaus padidėjimo. Jį lydi vystymasis, pasireiškiantis ląstelių diferenciacija, struktūros ir funkcijų komplikacija. Ontogenezės proceso metu bruožai formuojasi dėl genotipo ir aplinkos sąveikos.

Filogenezę lydi organizmų įvairovės atsiradimas ir organinis tikslingumas.

Metabolizmas ir energija.

Šios savybės dėka užtikrinamas organizmų vidinės aplinkos pastovumas ir organizmų ryšys su aplinka, kuri yra sąlyga palaikyti organizmų gyvybę.

Gyvos ląstelės gauna energiją iš išorinės aplinkos šviesos energijos pavidalu. Vėliau cheminė energija paverčiama ląstelėse, kad būtų galima atlikti daugybę darbų.

Tarp asimiliacijos (anabolizmo) ir disimiliacijos (katabolizmo) yra dialektinė vienybė, pasireiškianti jų tęstinumu ir abipusiškumu.

Ląstelių absorbuojama potenciali angliavandenių, riebalų ir baltymų energija virsta kinetine energija ir šiluma, kai šie junginiai virsta. Ypatinga ląstelių savybė yra ta, kad jose yra fermentų.

Gyvose ląstelėse iš išorinės aplinkos gaunama energija kaupiama ATP pavidalu

Paveldimumas ir kintamumas. Paveldimumas užtikrina materialų tęstinumą tarp tėvų ir palikuonių, tarp organizmų kartų, o tai savo ruožtu užtikrina gyvybės tęstinumą ir tvarumą. Materialinio tęstinumo per kartas ir gyvybės tęstinumo pagrindas yra genų perdavimas iš tėvų palikuonims, kurių DNR yra užšifruota genetinė informacija apie baltymų struktūrą ir savybes. Būdingas genetinės informacijos bruožas yra ypatingas jos stabilumas.

Kintamumas yra susijęs su savybių, kurios skiriasi nuo pirminių, atsiradimu organizmuose ir yra nulemtas genetinių struktūrų pokyčių. Paveldimumas ir kintamumas sukuria medžiagą organizmų evoliucijai.

Irzlumas. Gyvosios būtybės reakcija į išorinius dirgiklius yra gyvajai medžiagai būdingas atspindžio pasireiškimas.

Veiksniai, sukeliantys organizmo ar jo organo reakciją, vadinamidirgikliai (šviesa, temperatūra, garsas, elektros srovė, mechaniniai poveikiai, maisto medžiagos, dujos, nuodai ir kt.).

Organizmuose, kuriems trūksta nervų sistemos (pirmuoniams ir augalams), dirglumas pasireiškia tropizmu, taksi ir bjauriais.

Organizmuose, kurie turi nervų sistemą, dirglumas pasireiškia refleksinio aktyvumo forma. Gyvūnams išorinio pasaulio suvokimas vykdomas per pirmąją signalizacijos sistemą, o žmonėms, vykstant istorinei raidai, susiformavo ir antroji signalizacijos sistema. Dėl dirglumo organizmai yra subalansuoti su aplinka. Selektyviai reaguodami į aplinkos veiksnius, organizmai „aiškina“ savo santykius su aplinka, todėl susidaro aplinkos ir organizmo vienove.

Judėjimas. Visos gyvos būtybės turi galimybę judėti. Daugelis vienaląsčių organizmų juda naudodami specialias organeles. Taip pat gali judėti daugialąsčių organizmų ląstelės (leukocitai, klajojančios jungiamojo audinio ląstelės ir kt.), taip pat kai kurios ląstelių organelės. Motorinės reakcijos tobulumas pasiekiamas daugialąsčių gyvūnų organizmų raumenų judėjime, kurį sudaro raumenų susitraukimas.

Vidinis reguliavimas. Ląstelėse vykstantys procesai yra reguliuojami. Molekuliniame lygmenyje reguliavimo mechanizmai egzistuoja atvirkštinių cheminių reakcijų pavidalu, kurios yra pagrįstos reakcijomis, kuriose dalyvauja fermentai, užtikrinantys reguliavimo procesų uždarumą pagal sintezės-skilimo-resintezės schemą. Baltymų, įskaitant fermentus, sintezė reguliuojama represijų, indukcijos ir teigiamos kontrolės mechanizmais. Priešingai, pačių fermentų aktyvumas reguliuojamas pagal grįžtamojo ryšio principą, kurį sudaro galutinio produkto slopinimas. Taip pat žinomas fermentų reguliavimas cheminiu būdu modifikuojant. Hormonai, užtikrinantys cheminį reguliavimą, dalyvauja reguliuojant ląstelių veiklą.

Bet koks fizinių ar cheminių veiksnių sukeltas DNR molekulių pažeidimas gali būti atitaisomas vienu ar keliais fermentiniais mechanizmais, tai yra savireguliacija. Jis užtikrinamas veikiant kontroliniams genams ir, savo ruožtu, užtikrina genetinės medžiagos ir joje užkoduotos genetinės informacijos stabilumą.

Santykių su aplinka specifika. Organizmai gyvena tam tikroje aplinkoje, kuri jiems yra laisvos energijos ir statybinių medžiagų šaltinis.

Termodinamikos sąvokų rėmuose kiekviena gyva sistema (organizmas) yra „atvira“ sistema, leidžianti tarpusavyje keistis energija ir medžiaga aplinkoje, kurioje egzistuoja kiti organizmai ir veikia abiotiniai veiksniai. Vadinasi, organizmai sąveikauja ne tik tarpusavyje, bet ir su aplinka, iš kurios gauna viską, ko reikia gyvenimui. Organizmai arba randa savo aplinką, arba prisitaiko (prisitaiko) prie jos.

Adaptyviųjų reakcijų formos yra fiziologinė homeostazė (organizmų gebėjimas atsispirti aplinkos veiksniams) ir vystymosi homeostazė (organizmų gebėjimas keisti individualias reakcijas išlaikant visas kitas savybes). Adaptyvias reakcijas lemia reakcijos norma, kuri yra genetiškai nulemta ir turi savo ribas.

Tarp organizmų ir aplinkos, tarp gyvosios ir negyvosios gamtos yra vienybė, kuri susideda iš to, kad organizmai priklauso nuo aplinkos, o aplinka kinta dėl gyvybinės organizmų veiklos. Gyvybinės organizmų veiklos rezultatas – atmosferos su laisvu deguonimi atsiradimas ir Žemės dirvožemio danga, susidaro anglis, durpės, nafta ir kt.

Aukščiau išvardytos savybės būdingos tik gyviems daiktams. Kai kurios iš šių savybių taip pat atrandamos tiriant kūnus. negyvoji gamta, tačiau pastariesiems jiems būdingi visai kiti bruožai.

Pavyzdžiui:

kristalai prisotintame druskos tirpale gali „augti“. Tačiau šis augimas neturi tų kokybinių ir kiekybinių savybių, kurios būdingos gyvų būtybių augimui.

Tarp gyviems daiktams būdingų savybių yra dialektinė vienybė, kuri pasireiškia laike ir erdvėje visame organiniame pasaulyje, visuose organizacijos lygiuose.

Gyvosios medžiagos organizavimo lygiai

Šiuo metu yra keli gyvosios medžiagos organizavimo lygiai.

Molekulinė.

Bet kuri gyva sistema pasireiškia iš monomerų pagamintų biopolimerų funkcionavimo lygmenyje. Nuo šio lygmens prasideda svarbiausi organizmo gyvenimo procesai: medžiagų apykaita ir energijos konversija, paveldimos informacijos perdavimas ir kt.

Egzistuoja trijų rūšių biologiniai polimerai:

polisacharidai (monomerai – monosacharidai)

baltymai (monomerai – aminorūgštys)

nukleorūgštys (monomerai – nukleotidai)

Lipidai taip pat ne mažiau svarbūs organizmui organiniai junginiai.

Ląstelinis.

Ląstelė yra gyvų organizmų struktūrinis ir funkcinis vienetas, tai savireguliuojanti, savaime besidauginanti gyva sistema. Žemėje nėra laisvai gyvenančių neląstelinių gyvybės formų.

Medžiaga.

Audinys yra struktūriškai panašių ląstelių ir tarpląstelinės medžiagos rinkinys, kurį vienija bendra funkcija.

Vargonai.

Organai yra struktūrinės ir funkcinės kelių tipų audinių asociacijos. Pavyzdžiui, žmogaus oda kaip organas apima epitelį ir jungiamąjį audinį, kurie kartu atlieka nemažai funkcijų, tarp kurių reikšmingiausia yra apsauginė, t.y. funkcija atskirti vidinę kūno aplinką nuo aplinkos.

Ekologiškas.

Daugialąstis organizmas yra vientisa organų sistema, kuri specializuojasi atlikti įvairias funkcijas.

Populiacija-rūšis.

Tos pačios rūšies organizmų rinkinys, kurį vienija bendra buveinė, sukuria populiaciją kaip viršorganizmo santvarkos sistemą. Šioje sistemoje atliekamos paprasčiausios evoliucinės transformacijos.

Biogeocenotiškas.

Biogeocenozė – tai įvairių rūšių organizmų ir jų buveinės veiksnių visuma, kurią medžiagų apykaita ir energija jungia į vieną natūralų kompleksą.

Biosfera.

Biosfera yra aukštesnės eilės sistema, apimanti visus mūsų planetos gyvybės reiškinius. Šiame lygmenyje vyksta medžiagų cirkuliacija ir energijos transformacija, susijusi su visų Žemėje gyvenančių gyvų organizmų gyvybine veikla.

Ląstelė yra izoliuota, mažiausia struktūra, kuriai būdingas visas gyvybės savybių rinkinys ir kuri, esant tinkamoms aplinkos sąlygoms, gali išlaikyti šias savybes savyje, taip pat perduoti jas per eilę kartų.

Ląstelė sudaro pagrindą struktūros, gyvenimas Ir plėtra visų gyvų formų – vienaląsčių, daugialąsčių ir net neląsčių.

Gamtoje ji turi savo vaidmenį elementarus struktūrinis, funkcinis ir genetinis vienetas.

Joje įtaisytų mechanizmų dėka ląstelė užtikrina medžiagų apykaitą, biologinės informacijos panaudojimą, dauginimąsi, paveldimumo ir kintamumo savybes, taip nulemdama organiniam pasauliui būdingas vienybės ir įvairovės savybes.

GYVENIMO ESMĖ, SAVYBĖS IR GYVŲ DALYKŲ ORGANIZAVIMO LYGIAI

Gyvybės esmės klausimas yra vienas iš ilgalaikių biologijos klausimų, nes domėjimasis ja siekia senovės laikus. Skirtingais laikais pateikti gyvenimo apibrėžimai negalėjo būti išsamūs, nes trūko pakankamai duomenų. Tik molekulinės biologijos raida paskatino naujai suprasti gyvybės esmę, nustatyti gyvų daiktų savybes ir nustatyti gyvų būtybių organizavimo lygius.

Gyvybės esmė ir substratas

Šiuo metu universalus metodologinis požiūris į gyvenimo esmės suvokimą – suprasti gyvenimą kaip procesą, kurio galutinis rezultatas yra savęs atsinaujinimas, pasireiškiantis savęs atkūrimu. Visa gyva atsiranda tik iš gyvų būtybių, o kiekviena gyviems daiktams būdinga organizacija kyla tik iš kitos panašios organizacijos. Vadinasi, gyvybės esmė slypi jos savaime dauginantis, kuris grindžiamas fizikinių ir cheminių reiškinių derinimu ir kurį užtikrina genetinės informacijos perdavimas iš kartos į kartą. Būtent ši informacija užtikrina gyvų būtybių savireprodukciją ir savireguliaciją. Todėl gyvybė yra kokybiškai ypatinga materijos egzistavimo forma, susijusi su dauginimu. Gyvybės reiškiniai yra materijos judėjimo forma, aukštesnė už fizines ir chemines jos egzistavimo formas.

Gyvi daiktai yra sukurti iš tų pačių cheminių elementų, kaip ir negyvi daiktai (deguonies, vandenilio, anglies, azoto, sieros, fosforo, natrio, kalio, kalcio ir kitų elementų). Jie randami ląstelėse organinių junginių pavidalu. Tačiau gyvų būtybių organizacija ir egzistavimo forma turi specifinių bruožų, kurie gyvus daiktus skiria nuo negyvosios gamtos objektų.

Nukleino rūgštys (DNR ir RNR) ir baltymai patraukė dėmesį kaip gyvybės substratai. Nukleorūgštys yra sudėtingi cheminiai junginiai, kurių sudėtyje yra anglies, deguonies, vandenilio, azoto ir fosforo. DNR yra genetinė ląstelių medžiaga ir lemia genų cheminį specifiškumą. Kontroliuojant DNR, vyksta baltymų sintezė, kurioje dalyvauja RNR.

Baltymai taip pat yra sudėtingi cheminiai junginiai, kurių sudėtyje yra anglies, deguonies, vandenilio, azoto, sieros ir fosforo. Baltymų molekulės pasižymi dideliais dydžiais ir ypatinga įvairove, kurią sukuria įvairia tvarka polipeptidinėse grandinėse susijungusios aminorūgštys. Daugumą ląstelių baltymų atstovauja fermentai. Jie taip pat veikia kaip struktūriniai ląstelės komponentai. Kiekvienoje ląstelėje yra šimtai skirtingų baltymų, o vienokio ar kitokio tipo ląstelės turi tik joms būdingų baltymų. Todėl kiekvieno tipo ląstelių turinys pasižymi tam tikra baltymų sudėtimi.

Nei nukleorūgštys, nei baltymai atskirai nėra gyvybės substratai. Šiuo metu manoma, kad nukleoproteinai yra gyvybės substratas. Jie yra gyvūnų ir augalų ląstelių branduolio ir citoplazmos dalis. Iš jų susidaro chromatinas (chromosomos) ir ribosomos. Jie randami visame organiniame pasaulyje – nuo ​​virusų iki žmonių. Galime sakyti, kad nėra gyvų sistemų, kuriose nebūtų nukleoproteinų. Tačiau svarbu pabrėžti, kad nukleoproteinai yra gyvybės substratas tik tada, kai jie yra ląstelėje, ten funkcionuoja ir sąveikauja. Už ląstelių ribų (po išsiskyrimo iš ląstelių) jie yra įprasti cheminiai junginiai. Todėl gyvybė daugiausia yra nukleorūgščių ir baltymų sąveikos funkcija, o gyvybė yra ta, kurioje yra savaime besidauginanti molekulinė sistema nukleorūgščių ir baltymų dauginimosi mechanizmo pavidalu.

Priešingai nei gyvieji, išskiriama sąvoka „miręs“, kuri suprantama kaip kažkada egzistavusių organizmų, praradusių nukleorūgščių ir baltymų sintezės mechanizmą, t.y. gebėjimą molekuliniu būdu daugintis, visuma. Pavyzdžiui, „negyvas“ yra kalkakmenis, susidaręs iš kadaise gyvų organizmų liekanų.

Galiausiai reikėtų atskirti „negyvą“, t.y. tą medžiagos dalį, kuri yra neorganinės (abiotinės) kilmės ir niekaip nesusijusi savo formavimusi ir sandara su gyvais organizmais. Pavyzdžiui, „negyvas“ yra kalkakmenis, susidaręs iš neorganinių vulkaninių kalkakmenio nuosėdų. Negyva medžiaga, skirtingai nei gyvoji, nesugeba išlaikyti savo struktūrinės struktūros ir naudoti išorinę energiją šiems tikslams.

Aptariant molekules, kurios laikomos gyvybės substratu, reikia pažymėti, kad jos nuolat transformuojasi laike ir erdvėje. Pakanka pasakyti, kad fermentai per itin trumpą laiką gali paversti bet kokį substratą reakcijos produktu. Todėl apibrėžiant nukleoproteinus kaip gyvybės substratą, pastarąjį reikia pripažinti kaip labai mobilią sistemą.

Ir gyvi, ir negyvi daiktai yra sukurti iš molekulių, kurios iš pradžių buvo negyvos. Tačiau gyvi daiktai labai skiriasi nuo negyvųjų. Šio didelio skirtumo priežastis lemia gyvų būtybių savybės, o gyvose sistemose esančios molekulės vadinamos biomolekulėmis.

Gyvų daiktų savybės

Gyvas daiktas pasižymi daugybe savybių, kurios kartu „paverčia“ gyvą būtybę. Tokios savybės yra savęs dauginimasis, organizacijos specifiškumas, tvarkinga struktūra, vientisumas ir diskretiškumas, augimas ir vystymasis, medžiagų apykaita ir energija, paveldimumas ir kintamumas, dirglumas, judėjimas, vidinis reguliavimas, santykių su aplinka specifika.

Savarankiškas atgaminimas (reprodukcija). Ši savybė yra pati svarbiausia tarp visų kitų. Ypatingas bruožas yra tai, kad tam tikrų organizmų savaiminis dauginimasis kartojasi daugybę kartų, o genetinė informacija apie savaiminį dauginimąsi yra užkoduota DNR molekulėse. Teiginys „visa gyva yra tik iš gyvų būtybių“ reiškia, kad gyvybė atsirado tik vieną kartą ir nuo to laiko tik gyvi daiktai davė pradžią gyviems dalykams. Molekuliniame lygmenyje savaiminis dauginimasis vyksta šabloninės DNR sintezės pagrindu, kuri užprogramuoja baltymų, lemiančių organizmų specifiškumą, sintezę. Kituose lygmenyse jai būdinga nepaprasta formų ir mechanizmų įvairovė iki specializuotų lytinių ląstelių (vyrų ir moterų) susidarymo. Svarbiausia savaiminio dauginimosi reikšmė yra ta, kad ji palaiko rūšių egzistavimą ir lemia medžiagos judėjimo biologinės formos specifiškumą.

Organizacijos specifika. Tai būdinga bet kokiems organizmams, todėl jie turi tam tikrą formą ir dydį. Organizacijos (struktūros ir funkcijos) vienetas yra ląstelė. Savo ruožtu ląstelės yra specialiai suskirstytos į audinius, pastarieji į organus, o organai į organų sistemas. Organizmai erdvėje nėra „išsibarstę“ atsitiktinai. Jie yra specialiai suskirstyti į populiacijas, o populiacijos yra specialiai suskirstytos į biocenozes. Pastarieji kartu su abiotiniais veiksniais sudaro biogeocenozes (ekologines sistemas), kurios yra elementarieji biosferos vienetai.

Konstrukcijos tvarkingumas. Gyvoms būtybėms būdingas ne tik cheminių junginių, iš kurių jie sudaryti, sudėtingumas, bet ir jų išdėstymas molekuliniame lygmenyje, dėl kurio susidaro molekulinės ir supramolekulinės struktūros. Tvarkos sukūrimas iš atsitiktinio molekulių judėjimo yra svarbiausia gyvų būtybių savybė, pasireiškianti molekuliniu lygmeniu. Tvarką erdvėje lydi tvarkingumas laike. Skirtingai nuo negyvų objektų, gyvų būtybių sandara atsiranda dėl išorinės aplinkos. Kartu mažėja tvarkos lygis aplinkoje.

Vientisumas (tęstinumas) ir diskretiškumas (nenuoseklumas). Gyvenimas yra holistinis ir tuo pat metu diskretiškas tiek struktūra, tiek funkcijomis. Pavyzdžiui, gyvybės substratas yra vientisas, nes jį vaizduoja nukleoproteinai, bet tuo pačiu ir diskretiškas, nes susideda iš nukleino rūgšties ir baltymų. Nukleino rūgštys ir baltymai yra vientisi junginiai, tačiau jie taip pat yra atskiri, susidedantys iš nukleotidų ir aminorūgščių (atitinkamai). DNR molekulių replikacija yra nenutrūkstamas procesas, tačiau jis yra diskretiškas erdvėje ir laike, nes jame dalyvauja įvairios genetinės struktūros ir fermentai. Paveldimos informacijos perdavimo procesas taip pat yra nenutrūkstamas, tačiau yra diskretiškas, nes susideda iš transkripcijos ir vertimo, kurie dėl daugybės skirtumų lemia paveldimos informacijos įgyvendinimo erdvėje ir laike nenutrūkstamumą. Ląstelių mitozė taip pat yra nenutrūkstama ir tuo pačiu metu pertraukiama. Bet kuris organizmas yra vientisa sistema, tačiau susideda iš atskirų vienetų – ląstelių, audinių, organų, organų sistemų. Organinis pasaulis taip pat yra vientisas, nes vienų organizmų egzistavimas priklauso nuo kitų, tačiau kartu yra diskretiškas, susidedantis iš atskirų organizmų.

Augimas ir vystymasis. Organizmų augimas vyksta dėl organizmo masės padidėjimo dėl ląstelių dydžio ir skaičiaus padidėjimo. Jį lydi vystymasis, pasireiškiantis ląstelių diferenciacija, struktūros ir funkcijų komplikacija. Ontogenezės proceso metu bruožai formuojasi dėl genotipo ir aplinkos sąveikos. Filogenezę lydi milžiniškos organizmų įvairovės atsiradimas ir organinis tikslingumas. Augimo ir vystymosi procesai priklauso nuo genetinės kontrolės ir neurohumoralinio reguliavimo.

Metabolizmas ir energija. Šios savybės dėka užtikrinamas organizmų vidinės aplinkos pastovumas ir organizmų ryšys su aplinka, kuri yra sąlyga palaikyti organizmų gyvybę. Gyvos ląstelės gauna (sugeria) energiją iš išorinės aplinkos šviesos energijos pavidalu. Vėliau cheminė energija paverčiama ląstelėse, kad būtų galima atlikti daugybę darbų. Visų pirma, atlikti cheminius darbus ląstelės struktūrinių komponentų sintezės procese, osmosinį darbą, užtikrinantį įvairių medžiagų patekimą į ląsteles ir nereikalingų medžiagų pašalinimą iš jų bei mechaninį darbą, kuris užtikrina raumenų susitraukimą ir organizmų judėjimas. Negyvuose objektuose, pavyzdžiui, automobiliuose cheminė energija paverčiama mechanine energija tik esant vidaus degimo varikliams.

Taigi ląstelė yra izoterminė sistema. Tarp asimiliacijos (anabolizmo) ir disimiliacijos (katabolizmo) yra dialektinė vienybė, pasireiškianti jų tęstinumu ir abipusiškumu. Pavyzdžiui, ląstelėje nuolat vykstantys angliavandenių, riebalų ir baltymų virsmai yra abipusiai. Ląstelių absorbuojama potenciali angliavandenių, riebalų ir baltymų energija virsta kinetine energija ir šiluma, kai šie junginiai virsta. Ypatinga ląstelių savybė yra ta, kad jose yra fermentų. Būdami katalizatoriai, jie milijonus kartų pagreitina reakcijų, sintezės ir skilimo eigą, o skirtingai nuo organinių reakcijų, atliekamų naudojant dirbtinius katalizatorius (laboratorinėmis sąlygomis), ląstelėse fermentinės reakcijos vyksta nesusidarant šalutiniams produktams.

Gyvose ląstelėse iš išorinės aplinkos gaunama energija kaupiama ATP (adenozino monofosfato) pavidalu. Praradus galinę fosfato grupę, kuri atsiranda, kai energija perduodama kitoms molekulėms, ATP virsta ADP (adenozindifosfatu). Savo ruožtu, gavęs fosfatų grupę (dėl fotosintezės ar cheminės energijos), ADP vėl gali virsti ATP, t.y. tapti pagrindiniu cheminės energijos nešėju. Negyvos sistemos tokių savybių neturi.

Medžiagų ir energijos metabolizmas ląstelėse lemia sunaikintų struktūrų atkūrimą (pakeitimą), organizmų augimą ir vystymąsi.

Paveldimumas ir kintamumas. Paveldimumas užtikrina materialų tęstinumą tarp tėvų ir palikuonių, tarp organizmų kartų, o tai savo ruožtu užtikrina gyvybės tęstinumą ir tvarumą. Materialinio tęstinumo per kartas ir gyvybės tęstinumo pagrindas yra genų perdavimas iš tėvų palikuonims, kurių DNR yra užšifruota genetinė informacija apie baltymų struktūrą ir savybes. Būdingas genetinės informacijos bruožas yra ypatingas jos stabilumas.

Kintamumas yra susijęs su savybių, kurios skiriasi nuo pirminių, atsiradimu organizmuose ir yra nulemtas genetinių struktūrų pokyčių. Paveldimumas ir kintamumas sukuria medžiagą organizmų evoliucijai.

Irzlumas. Gyvosios būtybės reakcija į išorinius dirgiklius yra gyvajai medžiagai būdingas atspindžio pasireiškimas. Veiksniai, sukeliantys organizmo ar jo organo reakciją, vadinami dirgikliais. Tai šviesa, aplinkos temperatūra, garsas, elektros srovė, mechaniniai poveikiai, maisto medžiagos, dujos, nuodai ir kt.

Organizmuose, kuriems trūksta nervų sistemos (pirmuoniams ir augalams), dirglumas pasireiškia tropizmu, taksi ir bjauriais. Organizmuose, kurie turi nervų sistemą, dirglumas pasireiškia refleksinio aktyvumo forma. Gyvūnams išorinio pasaulio suvokimas vykdomas per pirmąją signalizacijos sistemą, o žmonėms, vykstant istorinei raidai, susiformavo ir antroji signalizacijos sistema. Dėl dirglumo organizmai yra subalansuoti su aplinka. Selektyviai reaguodami į aplinkos veiksnius, organizmai „aiškina“ savo santykius su aplinka, todėl susidaro aplinkos ir organizmo vienove.

Judėjimas. Visos gyvos būtybės turi galimybę judėti. Daugelis vienaląsčių organizmų juda naudodami specialias organeles. Taip pat gali judėti daugialąsčių organizmų ląstelės (leukocitai, klajojančios jungiamojo audinio ląstelės ir kt.), taip pat kai kurios ląstelių organelės. Motorinės reakcijos tobulumas pasiekiamas daugialąsčių gyvūnų organizmų raumenų judėjime, kurį sudaro raumenų susitraukimas.

Vidinis reguliavimas. Ląstelėse vykstantys procesai yra reguliuojami. Molekuliniame lygmenyje reguliavimo mechanizmai egzistuoja atvirkštinių cheminių reakcijų pavidalu, kurios yra pagrįstos reakcijomis, kuriose dalyvauja fermentai, užtikrinantys reguliavimo procesų uždarumą pagal sintezės-skilimo-resintezės schemą. Baltymų, įskaitant fermentus, sintezė reguliuojama represijų, indukcijos ir teigiamos kontrolės mechanizmais. Priešingai, pačių fermentų aktyvumas reguliuojamas pagal grįžtamojo ryšio principą, kurį sudaro galutinio produkto slopinimas. Taip pat žinomas fermentų reguliavimas cheminiu būdu modifikuojant. Hormonai, užtikrinantys cheminį reguliavimą, dalyvauja reguliuojant ląstelių veiklą.

Bet koks fizinių ar cheminių veiksnių sukeltas DNR molekulių pažeidimas gali būti atitaisomas vienu ar keliais fermentiniais mechanizmais, tai yra savireguliacija. Jis užtikrinamas veikiant kontroliniams genams ir, savo ruožtu, užtikrina genetinės medžiagos ir joje užkoduotos genetinės informacijos stabilumą.

Santykių su aplinka specifika. Organizmai gyvena tam tikroje aplinkoje, kuri jiems yra laisvos energijos ir statybinių medžiagų šaltinis. Termodinamikos sąvokų rėmuose kiekviena gyva sistema (organizmas) yra „atvira“ sistema, leidžianti tarpusavyje keistis energija ir medžiaga aplinkoje, kurioje egzistuoja kiti organizmai ir veikia abiotiniai veiksniai. Vadinasi, organizmai sąveikauja ne tik tarpusavyje, bet ir su aplinka, iš kurios gauna viską, ko reikia gyvenimui. Organizmai arba randa savo aplinką, arba prisitaiko (prisitaiko) prie jos. Adaptyviųjų reakcijų formos yra fiziologinė homeostazė (organizmų gebėjimas atsispirti aplinkos veiksniams) ir vystymosi homeostazė (organizmo gebėjimas keisti individualias reakcijas išlaikant visas kitas savybes). Adaptyvias reakcijas lemia reakcijos norma, kuri yra genetiškai nulemta ir turi savo ribas. Tarp organizmų ir aplinkos, tarp gyvosios ir negyvosios gamtos yra vienybė, kuri susideda iš to, kad organizmai priklauso nuo aplinkos, o aplinka kinta dėl gyvybinės organizmų veiklos. Gyvybinės organizmų veiklos rezultatas – atmosferos su laisvu deguonimi atsiradimas ir Žemės dirvožemio danga, susidaro anglis, durpės, nafta ir kt.

Apibendrinant informaciją apie gyvų būtybių savybes, galime daryti išvadą, kad ląstelės yra atviros izoterminės sistemos, gebančios savaime susiburti, reguliuoti vidų ir savaime daugintis. Šiose sistemose vyksta daug sintezės ir skilimo reakcijų, kurias katalizuoja pačiose ląstelėse susintetinti fermentai.

Aukščiau išvardytos savybės būdingos tik gyviems daiktams. Kai kurios iš šių savybių atrandamos ir tiriant negyvus kūnus, tačiau pastariesiems joms būdingi visai kiti bruožai. Pavyzdžiui, kristalai prisotintame druskos tirpale gali „augti“. Tačiau šis augimas neturi tų kokybinių ir kiekybinių savybių, kurios būdingos gyvų būtybių augimui. Tarp gyviems daiktams būdingų savybių yra dialektinė vienybė, kuri pasireiškia laike ir erdvėje visame organiniame pasaulyje, visuose gyvų būtybių organizavimo lygiuose.

Gyvųjų būtybių organizavimo lygiai

Gyvų būtybių organizacija daugiausia skirstoma į molekulinį, ląstelinį, audinių, organų, organizmų, populiacijų, rūšių, biocenotinį ir globalų (biosferos) lygmenis. Visuose šiuose lygmenyse atsiranda visos gyviems daiktams būdingos savybės. Kiekvienam iš šių lygių būdingi kitiems lygiams būdingi bruožai, tačiau kiekvienas lygis turi savo specifinius bruožus.

Molekulinis lygis. Šis lygmuo yra gilus gyvų būtybių organizacijoje ir yra atstovaujamas nukleorūgščių, baltymų, angliavandenių, lipidų ir steroidų molekulėse, esančiose ląstelėse ir, kaip jau minėta, vadinamomis biologinėmis molekulėmis.

Biologinių molekulių dydžiai pasižymi gana didele įvairove, kurią lemia jų užimama erdvė gyvojoje medžiagoje. Mažiausios biologinės molekulės yra nukleotidai, aminorūgštys ir cukrūs. Priešingai, baltymų molekulėms būdingi žymiai didesni dydžiai. Pavyzdžiui, žmogaus hemoglobino molekulės skersmuo yra 6,5 ​​nm.

Biologinės molekulės sintetinamos iš mažos molekulinės masės pirmtakų, kurie yra anglies monoksidas, vanduo ir atmosferos azotas ir kurie metabolizmo metu paverčiami tarpiniais didėjančios molekulinės masės junginiais (statybiniais blokais) į didelės molekulinės masės biologines makromolekules. prasideda ir vyksta svarbiausi gyvybės procesai (paveldimos informacijos kodavimas ir perdavimas, kvėpavimas, medžiagų apykaita ir energija, kintamumas ir kt.).

Šio lygio fizikinis ir cheminis specifiškumas slypi tame, kad gyvų būtybių sudėtis apima daugybę cheminių elementų, tačiau pagrindinę gyvų daiktų elementinę sudėtį sudaro anglis, deguonis, vandenilis ir azotas. Iš atomų grupių susidaro molekulės, o iš pastarųjų – sudėtingi cheminiai junginiai, kurie skiriasi struktūra ir funkcija. Daugumą šių junginių ląstelėse atstovauja nukleino rūgštys ir baltymai, kurių makromolekulės yra polimerai, susintetinti dėl monomerų susidarymo, o pastarieji susijungia tam tikra tvarka. Be to, to paties junginio makromolekulių monomerai turi tas pačias chemines grupes ir yra sujungti cheminiais ryšiais tarp jų nespecifinių dalių (sekcijų) atomų.

Visos makromolekulės yra universalios, nes pastatytos pagal tą patį planą, nepaisant jų rūšies. Būdami universalūs, jie tuo pačiu yra unikalūs, nes jų struktūra nepakartojama. Pavyzdžiui, DNR nukleotiduose yra viena azoto bazė iš keturių žinomų (adeninas, guaninas, citozinas ir timinas), todėl bet kuris nukleotidas ar bet kuri nukleotidų seka DNR molekulėse yra unikali savo sudėtimi, kaip ir antrinė struktūra. DNR molekulė taip pat yra unikali. Daugumoje baltymų yra 100-500 aminorūgščių, tačiau aminorūgščių sekos baltymų molekulėse yra unikalios, todėl jos yra unikalios.

Derindamos skirtingų tipų makromolekules sudaro supramolekulines struktūras, kurių pavyzdžiai yra nukleoproteinai, kurie yra nukleorūgščių ir baltymų kompleksai, lipoproteinai (lipidų ir baltymų kompleksai), ribosomos (nukleorūgščių ir baltymų kompleksai). Šiose struktūrose kompleksai yra surišti nekovalentiškai, tačiau nekovalentinis ryšys yra labai specifinis. Biologinėms makromolekulėms būdingos nuolatinės transformacijos, kurias užtikrina fermentų katalizuojamos cheminės reakcijos. Šiose reakcijose fermentai substratą paverčia reakcijos produktu per itin trumpą laiką, kuris gali trukti kelias milisekundes ar net mikrosekundes. Pavyzdžiui, laikas, per kurį dvigrandė DNR spiralė išsivynioja prieš replikaciją, yra tik kelios mikrosekundės.

Molekulinio lygio biologinį specifiškumą lemia funkcinis biologinių molekulių specifiškumas. Pavyzdžiui, nukleorūgščių specifiškumas slypi tame, kad jos koduoja genetinę informaciją apie baltymų sintezę. Kitos biologinės molekulės šios savybės neturi.

Baltymų specifiškumą lemia specifinė aminorūgščių seka jų molekulėse. Ši seka toliau lemia specifines baltymų biologines savybes, nes jie yra pagrindiniai ląstelių struktūriniai elementai, katalizatoriai ir įvairių ląstelėse vykstančių procesų reguliatoriai. Angliavandeniai ir lipidai yra svarbiausi energijos šaltiniai, o steroidai steroidinių hormonų pavidalu yra svarbūs daugelio medžiagų apykaitos procesų reguliavimui.

Biologinių makromolekulių specifiškumą lemia ir tai, kad biosintezės procesai vyksta dėl tų pačių medžiagų apykaitos etapų. Be to, nukleino rūgščių, aminorūgščių ir baltymų biosintezė visuose organizmuose, nepaisant jų rūšies, vyksta panašiai. Riebalų rūgščių oksidacija, glikolizė ir kitos reakcijos taip pat yra universalios. Pavyzdžiui, glikolizė vyksta kiekvienoje gyvoje visų eukariotinių organizmų ląstelėje ir vyksta dėl 10 nuoseklių fermentinių reakcijų, kurių kiekvieną katalizuoja specifinis fermentas. Visų aerobinių eukariotinių organizmų mitochondrijose yra molekulinės „mašinos“, kuriose vyksta Krebso ciklas ir kitos energiją atpalaiduojančios reakcijos. Daugelis mutacijų vyksta molekuliniame lygmenyje. Šios mutacijos pakeičia azoto bazių seką DNR molekulėse.

Molekuliniame lygmenyje spinduliavimo energija yra fiksuota ir ši energija paverčiama chemine energija, kaupiama ląstelėse angliavandeniuose ir kituose cheminiuose junginiuose, o angliavandenių ir kitų molekulių cheminė energija – biologiškai prieinama energija, kaupiama makroenergetinių ryšių pavidalu. ATP. Galiausiai šiame lygmenyje didelės energijos fosfatinių jungčių energija virsta darbu – mechanine, elektrine, chemine, osmosine visų medžiagų apykaitos ir energetinių procesų mechanizmai.

Biologinės molekulės taip pat užtikrina tęstinumą tarp molekulinio ir kito lygmens (ląstelinio), nes tai yra medžiaga, iš kurios susidaro supramolekulinės struktūros. Molekulinis lygis yra cheminių reakcijų „arena“, kuri suteikia energijos ląstelių lygiui.

Ląstelių lygis. Šiam gyvų būtybių organizavimo lygiui atstovauja ląstelės, veikiančios kaip nepriklausomi organizmai (bakterijos, pirmuonys ir kiti), taip pat daugialąsčių organizmų ląstelės. Svarbiausia šio lygio specifinė ypatybė – nuo ​​jo prasideda gyvenimas. Ląstelės, galinčios gyvuoti, augti ir daugintis, yra pagrindinė gyvosios medžiagos organizavimo forma, elementarieji vienetai, iš kurių yra sudarytos visos gyvos būtybės (prokariotai ir eukariotai). Nėra esminių augalų ir gyvūnų ląstelių struktūros ir funkcijos skirtumų. Kai kurie skirtumai susiję tik su jų membranų ir atskirų organelių struktūra. Pastebimi prokariotinių ir eukariotinių organizmų ląstelių struktūros skirtumai, tačiau funkciniu požiūriu šie skirtumai išsilygino, nes visur galioja taisyklė „ląstelė iš ląstelės“. Šio lygio supramolekulinės struktūros sudaro membranines sistemas ir ląstelių organelius (branduolius, mitochondrijas ir kt.).

Ląstelių lygio specifiškumą lemia ląstelių specializacija, ląstelių, kaip specializuotų daugialąsčio organizmo vienetų, egzistavimas. Ląstelių lygmenyje vyksta gyvybinių procesų diferenciacija ir išdėstymas erdvėje ir laike, kuris yra susijęs su funkcijų priskyrimu skirtingoms tarpląstelinėms struktūroms. Pavyzdžiui, eukariotinės ląstelės turi reikšmingai išsivysčiusias membranines sistemas (plazmos membraną, citoplazminį tinklą, sluoksninį kompleksą) ir ląstelių organelius (branduolys, chromosomos, centriolės, mitochondrijos, plastidai, lizosomos, ribosomos).

Membraninės struktūros yra svarbiausių gyvybės procesų „arena“, o dviejų sluoksnių membranų sistemos struktūra žymiai padidina „arenos“ plotą. Be to, membranos struktūros užtikrina ląstelių atskyrimą nuo aplinkos, taip pat erdvinį daugelio biologinių molekulių atskyrimą ląstelėse. Ląstelių membrana turi labai selektyvų pralaidumą. Todėl jų fizinė būklė leidžia nuolat difuziškai judėti kai kurioms juose esančioms baltymų ir fosfolipidų molekulėms. Be bendros paskirties membranų, ląstelės turi vidines membranas, kurios riboja ląstelių organelius.

Reguliuodami mainus tarp ląstelės ir aplinkos, membranos turi receptorius, kurie suvokia išorinius dirgiklius. Visų pirma, išorinių dirgiklių suvokimo pavyzdžiai yra šviesos suvokimas, bakterijų judėjimas link maisto šaltinio ir tikslinių ląstelių atsakas į hormonus, tokius kaip insulinas. Kai kurios membranos vienu metu generuoja signalus (cheminius ir elektrinius). Visų pirma, fotosintezė vyksta ant vidinių chloroplastų membranų, o oksidacinis fosforilinimas vyksta ant vidinių mitochondrijų membranų.

Membranos komponentai juda. Daugiausia iš baltymų ir lipidų sukonstruotoms membranoms būdingi įvairūs persitvarkymai, lemiantys ląstelių dirglumą – svarbiausią gyvų daiktų savybę.

Audinių lygis atstovaujami audiniais, jungiančiais tam tikros struktūros, dydžio, vietos ir panašių funkcijų ląsteles. Audiniai atsirado istorinės raidos metu kartu su daugialąstele. Daugialąsčiuose organizmuose jie susidaro ontogenezės metu dėl ląstelių diferenciacijos. Gyvūnams yra keletas audinių tipų (epitelinio, jungiamojo, raumenų, nervinio, taip pat kraujo ir limfos). Augaluose yra meristematiniai, apsauginiai, baziniai ir laidūs audiniai. Šiame lygyje vyksta ląstelių specializacija.

Organų lygis. Atstovauja organizmų organai. Pirmuoniuose virškinimą, kvėpavimą, medžiagų apykaitą, išskyrimą, judėjimą ir dauginimąsi vykdo įvairios organelės. Labiau pažengę organizmai turi organų sistemas. Augaluose ir gyvūnuose organai susidaro iš skirtingo kiekio audinių. Stuburiniams gyvūnams būdinga cefalizacija, kurią saugo svarbiausių centrų ir jutimo organų sutelkimas galvoje.

Organizmo lygis. Šiam lygiui atstovauja patys organizmai – vienaląsčiai ir daugialąsčiai augalinės ir gyvūninės prigimties organizmai. Ypatingas organizmo lygio bruožas yra tas, kad šiame lygyje vyksta genetinės informacijos dekodavimas ir įgyvendinimas, tam tikros rūšies organizmams būdingų struktūrinių ir funkcinių savybių kūrimas. Organizmai yra unikalūs savo prigimtimi, nes jų genetinė medžiaga yra unikali, lemianti jų vystymąsi, funkcijas ir santykį su aplinka.

Gyventojų lygis. Augalai ir gyvūnai neegzistuoja atskirai; jie sujungiami į populiacijas. Sukūrus viršorganinę sistemą, populiacijos pasižymi tam tikru genofondu ir tam tikra buveine. Populiacijose prasideda elementarios evoliucinės transformacijos, išsivysto prisitaikanti forma.

Rūšių lygis.Šį lygį lemia augalų, gyvūnų ir mikroorganizmų rūšys, kurios egzistuoja gamtoje kaip gyvi vienetai. Rūšių populiacijos sudėtis yra labai įvairi. Vienoje rūšyje gali būti nuo vienos iki kelių tūkstančių populiacijų, kurių atstovai pasižymi labai skirtingomis buveinėmis ir užima skirtingas ekologines nišas. Rūšys yra evoliucijos rezultatas ir joms būdinga apyvarta. Šiandien egzistuojančios rūšys nėra panašios į anksčiau egzistavusias rūšis. Rūšis taip pat yra gyvų būtybių klasifikavimo vienetas.

Biocenotinis lygis. Ją reprezentuoja biocenozės – skirtingų rūšių organizmų bendrijos. Tokiose bendruomenėse skirtingų rūšių organizmai vienaip ar kitaip priklauso vienas nuo kito. Istorinės raidos eigoje susiformavo biogeocenozės (ekosistemos), kurios yra sistemos, susidedančios iš tarpusavyje susijusių organizmų bendrijų ir abiotinių aplinkos veiksnių. Ekosistemoms būdinga dinamiška (mobili) pusiausvyra tarp organizmų ir abiotinių veiksnių. Šiame lygmenyje vyksta medžiagų ir energijos ciklai, susiję su gyvybine organizmų veikla.

Biosferos (pasaulinis) lygis.Šis lygis yra aukščiausia gyvųjų būtybių (gyvųjų sistemų) organizavimo forma. Jį atstovauja biosfera. Šiame lygyje visi medžiagų ir energijos ciklai yra sujungti į vieną milžinišką biosferos medžiagų ir energijos cirkuliaciją.

Tarp skirtingų gyvų būtybių organizavimo lygių egzistuoja dialektinė vienybė pagal sisteminės organizacijos tipą, kurios pagrindas yra sistemų hierarchija. Perėjimas iš vieno lygio į kitą yra susijęs su ankstesniuose lygmenyse veikiančių funkcinių mechanizmų išsaugojimu, kartu su naujų tipų struktūros ir funkcijų atsiradimu, taip pat sąveika, kuriai būdingi nauji bruožai, t.y. naujos kokybės atsiradimas.

Bibliografija:

· Biologija. 2 knygose. (Vadovėlis) Red. V.N. Yarygina (2003, 5 leidimas, 432 p., 3

· Mikrobiologija. (Vadovėlis) Gusevas M.V., Mineeva L.A. (2003 m., 464 p.)

· Biologija su ekologijos pagrindais. (Vadovėlis) Pekhovas A.P. (2000 m.