Определение понятия «организм». Общая характеристика и уровни организации организма человека

Уровни организации живых систем представляют собой некую упорядоченность, иерархическую систему, которая является одним из основных свойств живого, см. табл. 2.

Таблица 2

Каждая живая система состоит из единиц подчиненных ей уровней организации и является единицей, входящей в состав живой системы, которой она подчинена. Например, организм состоит из клеток, являющихся живыми системами, и входит в состав недоорганизменных биосистем (популяций, биоценозов).

Существование жизни на всех уровнях подготавливается и определяется структурой низшего уровня:

· характер клеточного уровня организации определяется молекулярным; · характер организменного – клеточным; · популяционно-видовой – организменным и т.д.

1. Молекулярный уровень. Молекулярный уровень несет отдельные, хотя и существенные признаки жизни. На этом уровне обнаруживается удивительное однообразие дискретных единиц. Основу всех животных, растений и вирусов составляют 20 аминокислот и 4 одинаковых оснований, входящих в состав молекул нуклеиновых кислот. У всех организмов биологическая энергия запасается в виде богатой энергией аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ). Наследственная информация у всех заложена в молекулах дизоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), способной к саморепродукции. Реализация наследственной информации осуществляется при участии молекул рибонуклеиновой кислоты (РНК).

2. Клеточный уровень. Клетка является основной самостоятельно функционирующей элементарной биологической единицей, характерной для всех живых организмов. У всех организмов только на клеточном уровне возможны биосинтез и реализация наследственной информации. Клеточный уровень у одноклеточных организмов совпадает с организменным. В истории жизни на нашей планете был такой период (первая половина протерозойской эры ~ 2000 млн. лет назад), когда все организмы находились на этом уровне организации. Из таких организмов состояли все виды, биоценозы и биосфера в целом.

3. Тканевый уровень. Совокупность клеток с одинаковым типом организации составляет ткань. Тканевый уровень возник вместе с появлением многоклеточных животных и растений, имеющих различающиеся между собой ткани. Большое сходство между всеми организмами сохраняется на тканевом уровне.

4. Органный уровень. Совместно функционирующие клетки, относящиеся к разным тканям, составляют органы. (Всего лишь шесть основных тканей входят в состав органов всех животных и шесть основных тканей образуют органы у растений).

5. Организменный уровень. На организменном уровне обнаруживается чрезвычайно большое многообразие форм. Разнообразие организмов, относящихся к разным видам, а также в пределах одного вида, объясняется не разнообразием дискретных единиц низшего порядка (клеток, тканей, органов), а усложнением их комбинаций, обеспечивающих качественные особенности организмов. В настоящее время на Земле обитает более миллиона видов животных и около полумиллиона видов растений. Каждый вид состоит из отдельных индивидуумов (организмы, особи), имеющих свои отличительные черты.

6. Популяционно-видовой уровень. Совокупность организмов одного вида, населяющих определенную территорию, составляет популяцию. Популяция – это недоорганизменная живая система, которая является элементарной единицей эволюционного процесса; в ней начинаются процессы видообразования. Популяция входит в состав биоценозов.

7. Биоценотический уровень. Биогеоценозы – исторически сложившиеся устойчивые сообщества популяций различных видов, связанных между собой и окружающей средой обменом веществ, энергии и информации. Они являются элементарными системами, в которых осуществляется вещественно-энергетический круговорот, обусловленный жизнедеятельностью организмов.

8. Биосферный уровень. Совокупность биогеоценозов составляют: биосферу и обуславливают все процессы, протекающие в ней.

Таким образом, мы видим, что вопрос о структурных уровнях в биологии имеет некоторые особенности по сравнению с его рассмотрением в физике. Эта особенность состоит в том, что изучение каждого уровня организации в биологии ставит своей главной целью объяснение феномена жизни. Действительно, если в физике деление на структурные уровни материи в достаточной степени условно (критериями здесь являются масса и размеры), то уровни материи в биологии отличаются не столько размерами или уровнями сложности, но главным образом, закономерностями функционирования.

Действительно, если, например, исследователь изучил физико-химические свойства биологического объекта и его структуру, но не установил его биологического назначения в целостной системе, это будет означать, что изучен ещё один определенный объект, но не уровень живой материи.

Ещё одна особенность структуризации живой материи состоит в иерархической [ 2] соподчиненности уровней. Это означает, что низшие уровни как единое целое входят в высшие. Эта концепция структуризации получила название «многоуровневой иерархической матрешки».

Важно отметить, также, что число выделяемых в биологии уровней зависит от глубины профессионального изучения мира живого.

К началу документа

Контрольные вопросы

1. Дайте определение биологии. Что является предметом изучения биологии? 2. Назовите основные методы биологии. 3. Перечислите основные классификации биологических наук. 4. Дайте характеристику традиционной (натуралистской) биологии. 5. В чем заключаются особенности физико-химической биологии?

6. Что изучает молекулярная биология? 7. Перечислите основные экспериментальные методы физико-химической биологии. 8. Что изучает эволюционная биология? 9. Что такое теоретическая биология? Перечислите основные предпосылки (теоретические положения) ее создания. 10. Что такое биологическая система?

11. Назовите три основных системных свойства живого. 12. Перечислите основные качества живых систем. 13. В чем заключается открытость живых систем? 14. Поясните утверждение: «Живые системы являются самоуправляющимися и самоорганизующимися». 15. В чем заключается раздражимость живых систем?

16. «Единственный способ дать определение живому - …»(продолжите). 17. В чем заключается особенность структурных уровней в биологии по сравнению со структуризацией материи в физике? 18. В чем заключается концепция многоуровневой иерархической «матрешки»? 19. Перечислите структурные уровни организации живого. 20. Что такое популяция? 21. Что такое биогеоценоз? Экологическая система?

Литература

1. Тулинов В.Д., Недельский Н.Ф., Олейников Б.И. Концепции современного естествознания, М.: МУПК, 1995. 2. Кузнецов В.И., Идлис Г.М., Гутина В.Н. Естествознание М.: Агар, 1995. 3. Грядовой Д.И. Концепции современного естествознания, М.: Учпедиз, 1995. 4. Дягилев Ф.М. Концепции современного естествознания, М.: ИМПЭ, 1998. 5. Яблоков А.В., Юсуфов А.Г. Эволюционное учение. – М.: Высшая школа, 1998.

[ 1] Хиральность – зеркальная асимметрия молекул. Молекулы, из которых образовано живое вещество, могут быть только одной ориентации – «левой» или «правой». Например, молекула ДНК имеет вид спирали, и эта спираль всегда правая.

[ 2] Иерархия – расположение частей или элементов целого в порядке от высшего к низшему

К началу документа

Права на распространение и использование курса принадлежат Уфимскому Государственному Авиационному Техническому Университету

В ходе этого урока мы ознакомимся с уровнями организации нашего организма и его системами органов.

Тема: Общий обзор организма человека

Урок: Системы органов в организме. Уровни организации

1. Уровни организации

Наш организм. Это определение кажется настолько привычным и понятным, что мы редко задумываемся над его сущностью. И на вопрос: «что же это все-таки такое?» многие могут затрудниться ответить.

Организм - это определенный комплекс или система, реагирующая как единое целое на различные изменения внешней среды. Эта система относительно стабильна, несмотря на то что состоит из многих органов. Органы в свою очередь состоят из тканей, ткани - из клеток, клетки - из молекул.

Молекулы, клетки, ткани, органы, системы органов - все эти этажи, или разные уровни живого, объединены в организме человека в единое и неразделимое целое.

Живые организмы построены из особых химических соединений - органических веществ (белков, жиров, углеводов, нуклеиновых кислот). Они входят в состав любой живой клетки. Эти крупные молекулы играют роль строительных блоков, которые создают сложные комплексы. Вещества клетки расположенные не хаотично, а образуют упорядоченные структуры - органоиды, которые обеспечивают процессы жизнедеятельности клетки. Организм человека - многоклеточное государство. Клетки тела человека неодинаковы, отличаются своей специализацией. Клетки одной специальности объединяются в группы. Вместе с межклеточным веществом они образуют ткани. Из нескольких тканей складываются органы. Органы, выполняющие единую функцию и имеющие общий план строения и развития, объединятся в системы органов. Все системы органов взаимосвязаны и составляют единый организм.

В организме человека выделяют 10 основных систем органов.

2. Покровная система

Покровная система - состоит из кожи и слизистых оболочек, выстилающих полости внутренних органов, дыхательных путей, пищеварительного тракта. Функция этой системы защита организма от механических повреждений, высыхания, колебания температур, проникновения болезнетворных бактерий.

3. Опорно-двигательная система

Опорно-двигательная система состоит из скелета и прикрепленных к нему мышц. Она позволяет человеку стоять, двигаться, выполнять сложную работу, защищает внутренние органы от повреждения.

4. Пищеварительная система

Пищеварительная система состоит из пищеварительного тракта (ротовой полости, глотки, пищевода, желудка и кишечника) и пищеварительных желез: слюнных, желез желудка и кишечника, поджелудочной железы, печени. Функции пищеварительной системы - переваривание пищи и всасывание питательных веществ в кровь.

5. Кровеносная система

Кровеносная система состоит из сердца и кровеносных сосудов. Эта система снабжает органы нашего тела питательными веществами и кислородом, выносит из них углекислый газ и другие ненужные продукты жизнедеятельности, выполняет защитную функцию, участвуя в иммунитете.

6. Лимфатическая система

Лимфатическая система образована лимфатическими узлами и лимфатическими сосудами. Принимает участие в образовании иммунитета и поддержании постоянства внутренней среды организма.

7. Дыхательная система

Система органов дыхания состоит из дыхательных путей (носовой полости, носоглотки, глотки, гортани, трахеи и бронхов) и дыхательной части - легких. Функция дыхательной системы обеспечение газообмена между внешней средой и организмом.

8. Выделительная система

Выделительная система образована почками, в которых образуется моча, содержащая вредные продукты обмена веществ, и мочевыносящими органами - мочеточниками, мочевым пузырем и мочеиспускательным каналом.

9. Половая система

Половая система состоит из половых желез, внутренних и наружных половых органов. Функция половой системы - обеспечение процесса деторождения.

10. Нервная система

Нервная система состоит из головного и спинного мозга и отходящих от них нервов и нервных узлов. Она регулирует работу органов, обеспечивает их согласованную деятельность и приспособление к условиям среды. Через органы чувств она осуществляет связь с окружающей средой. Благодаря нервной системе осуществляется умственная деятельность человека, определяется его поведение.

11. Эндокринная система

Похожие функции выполняет и эндокринная система , образованная железами внутренней секреции, такими как гипофиз, щитовидная железа, надпочечники и некоторые другие железы. Они выделяют гормоны.

Системы органов работают не изолированно, их деятельность взаимосвязана. Это обеспечивает жизнедеятельность всего организма человека.

Организм - это совокупность систем органов, связанных между собой и с окружающей средой.

1. Колесов Д. В., Маш Р. Д., Беляев И. Н. Биология 8 М.:Дрофа

2. Пасечник В. В., Каменский А. А., Швецов Г. Г. / Под ред. Пасечника В. В. Биология 8 М.:Дрофа.

3. Драгомилов А. Г., Маш Р. Д. Биология 8 М.: ВЕНТАНА-ГРАФ

1. Колесов Д. В., Маш Р. Д., Беляев И. Н. Биология 8 М.:Дрофа - с. 49, задания и вопрос 1.

2. Что входит в мочевыделительную систему?

3. Что входит в пищеварительную систему?

4. Подготовьте реферат об одной из систем органов.

В ходе этого урока мы ознакомимся с уровнями организации нашего организма и его системами органов.

Тема: Общий обзор организма человека

Урок: Системы органов в организме. Уровни организации

Наш организм. Это определение кажется настолько привычным и понятным, что мы редко задумываемся над его сущностью. И на вопрос: «что же это все-таки такое?» многие могут затрудниться ответить.

Организм - это определенный комплекс или система, реагирующая как единое целое на различные изменения внешней среды. Эта система относительно стабильна, несмотря на то что состоит из многих органов. Органы в свою очередь состоят из тканей, ткани - из клеток, клетки - из молекул.

Молекулы, клетки, ткани, органы, системы органов - все эти этажи, или разные уровни живого, объединены в организме человека в единое и неразделимое целое.

Живые организмы построены из особых химических соединений - органических веществ (белков, жиров, углеводов, нуклеиновых кислот). Они входят в состав любой живой клетки. Эти крупные молекулы играют роль строительных блоков, которые создают сложные комплексы. Вещества клетки расположенные не хаотично, а образуют упорядоченные структуры - органоиды, которые обеспечивают процессы жизнедеятельности клетки. Организм человека - многоклеточное государство. Клетки тела человека неодинаковы, отличаются своей специализацией. Клетки одной специальности объединяются в группы. Вместе с межклеточным веществом они образуют ткани. Из нескольких тканей складываются органы. Органы, выполняющие единую функцию и имеющие общий план строения и развития, объединятся в системы органов. Все системы органов взаимосвязаны и составляют единый организм.

В организме человека выделяют 10 основных систем органов.

Покровная система - состоит из кожи и слизистых оболочек, выстилающих полости внутренних органов, дыхательных путей, пищеварительного тракта. Функция этой системы защита организма от механических повреждений, высыхания, колебания температур, проникновения болезнетворных бактерий.

1. Колесов Д.В., Маш Р.Д., Беляев И.Н. Биология 8 М.:Дрофа - с. 49, задания и вопрос 1.

2. Что входит в мочевыделительную систему?

3. Что входит в пищеварительную систему?

4. Подготовьте реферат об одной из систем органов.

Уровни организации

Человек - вершина эволюции животного мира. Все живые тела состоят из отдельных молекул , которые, в свою очередь, организуются в клетки , клетки - в ткани , ткани - в органы , органы - в системы органов . А они в совокупности образуют целостный организм .

На схеме показана взаимосвязь всех систем органов тела. Определяющим (детерминирующим) началом является генотип, а общими регулирующими системами - нервная и эндокринная. Уровни организации от молекулярного до системного характерны для всех органов. Организм в целом представляет собой единую взаимосвязанную систему.

Жизнь на Земле представлена индивидуумами определённого строения, принадлежащими к определённым систематическим группам, а также к сообществам разной сложности. Индивидуумы и сообщества организованы в пространстве и во времени. По подходу к их изучению можно выделить несколько основных уровней организации живой материи:

Молекулярный - любая живая система, как бы сложно была не организована, проявляется на уровне функционирования биологических макромолекул: нуклеиновых кислот, белков, полисахаридов и других органических. С этого уровня начинаются важнейшие процессы жизнедеятельности: обмен веществ и превращение энергии, передача наследственной информации и др. Этот уровень изучает молекулярная биология.

Клеточный - клетка является структурно-функциональной и универсальной единицей живого организма. Биология клетки (наука цитология) изучает морфологическую организацию клетки, специализации клеток в ходе развития, функции клеточной мембраны, механизм и регуляции деления клетки;

Тканевый - совокупность клеток, объединённых общностью происхождения, сходством строения и выполнением общей функции.

Органный - структурно-функциональное объединение и взаимодействие нескольких типов тканей, образующих органы.

Организменный - целостная дифференцированная система органов, выполняющих различные функции и представляющих многоклеточный организм.

Популяционно-видовой - совокупность особей одного вида, объединённых общим местом обитания, создающим популяцию как систему надорганизменного порядка. В этой системе осуществляется простейшие элементарные эволюционные преобразования.

Биогеоценотический - совокупность организмов разных видов и различной сложности организации со всеми факторами среды обитания.

Биосферный - система высшего ранга, охватывающая все явления жизни на Земле. На этом уровне осуществляется круговорот веществ и превращение энергии, связанные с жизнедеятельностью живых организмов.

Структура тела

На голове располагаются органы чувств: непарные - нос, язык ; парные - глаза, уши, орган равновесия . Внутри черепной коробки находится головной мозг .

Тело человека покрыто кожей. Кости и мышцы образуют опорно-мышечный аппарат. Внутри тела располагаются две полости тела - брюшная и грудная , которые разделены перегородкой - мышечной диафрагмой . В этих полостях располагаются внутренние органы . В грудной - лёгкие, сердце, сосуды, дыхательные пути и пищевод . В брюшной полости слева (под диафрагмой) - желудок , справа - печень с желчным пузырём и селезёнка . В канале позвоночника находится спинной мозг . В области поясницы расположены почки , от которых отходят мочеточники , входящие в мочевой пузырь с мочеиспускательным каналом .

Половые органы женщины представлены: яичники, маточные трубы, матка .

Половые органы мужчины представлены: яички расположенные в мошонке .

Органы и системы органов

Каждый орган имеет свою форму и определённое место в организме человека. Органы, выполняющие общие физиологические функции, объединяются в систему органов.

Нервная система осуществляет регуляцию с помощью электрохимических сигналов, нервных импульсов. Эндокринная система действует с помощью биологически активных веществ - гормонов, которые поступают в кровь и, дойдя до органов, изменяют их работу.

Клеточное строение организма

Внешняя и внутренняя среда организма

Внешняя среда - это та среда, в которой находится организм человека. Это совокупность конкретных абиотических и биотических условий, в которых обитает данная особь, популяция или вид. Человек живёт в газообразной среде.

Внутренней средой организма называют ту среду, которая находится внутри организма: она отделяется от внешней среды оболочками тела (кожа, слизистые). В ней находятся все клетки тела. Она жидкая, имеет определённый солевой состав и постоянную температуру. К внутренней среде не относится: содержимое пищеварительного канала, мочевыводящих и дыхательных путей. Граничат с внешней средой: наружный ороговевший слой кожи и некоторые слизистые оболочки. Органы человеческого тела снабжают клетки через внутреннюю среду необходимыми веществами и удаляют ненужные вещества в процессе жизнедеятельности организма.

Строение клетки

По форме, строению и функциям клетки разнообразны, но по структуре сходные. Каждая клетка обособлена от других клеточной мембраной. Большинство клеток имеют цитоплазму и ядро. Цитоплазма - внутренняя среда, живое содержимое клетки, состоящее из волокнистого основного вещества - цитозоля и клеточных органоидов. Цитозоль - растворимая часть цитоплазмы, заполняющая пространство между клеточными органоидами. Цитозоль содержит 90% воды, а также минеральные и органические вещества (газы, ионы, сахара, витамины, аминокислоты, жирные кислоты, белки, липиды, нуклеиновые кислоты и другие). Это место протекания метаболических процессов (например, гликолиза, синтеза жирных кислот, нуклеотидов, аминокислот и т.д.).

В цитоплазме клетки находится ряд структур-органоидов, каждая из которых обладает определённой функцией и имеет закономерные особенности строения и поведения в различные периоды жизнедеятельности клетки. Органоиды - постоянные, жизненно важные составные части клеток.

Строение и функции ядра

Клетка и её содержимое отделены от внешней среды или от соседних клеток поверхностной структурой. Ядро - важнейший, обязательный органоид животной клетки. Имеет шаровидную или яйцевидную форму, диаметром 10–20 мкм. Ядро отделено от цитоплазмы ядерной мембраной. Наружная ядерная мембрана с поверхности, обращённой в цитоплазму покрыта рибосомами, внутренняя мембрана гладкая. Выросты внешней ядерной мембраны соединяются с каналами эндоплазматической сети. Обмен веществ между ядром и цитоплазмой осуществляется двумя основными путями: через ядерные поры и вследствие отшнуровывания впячиваний и выростов ядерной оболочки.

Полость ядра заполнена гелеобразным ядерным соком (кариоплазмой), где содержатся одно или несколько ядрышек, хромосомы, ДНК, РНК, ферменты, рибосомальные и структурные белки хромосом, нуклеотиды, аминокислоты, углеводы, минеральные соли, ионы, а также продукты деятельности ядрышка и хроматина. Ядерный сок выполняет связующую, транспортную и регуляторную функции.

Клеточное ядро как важнейшая составная часть клетки, содержащая ДНК (гены), выполняет следующие функции:

1. Хранение, воспроизведение и передача наследственной генетической информации.
2. Регуляция процессов обмена веществ, биосинтеза веществ, деления, жизненной активности клетки.

В ядре находятся хромосомы, основа которых - молекулы ДНК, определяющие наследственный аппарат клетки. Участки молекул ДНК, ответственные за синтез определённого белка, называют генами . В каждой хромосоме насчитывают миллиарды генов. Контролируя образование белков, гены управляют всей цепочкой сложных биохимических реакций в организме и тем самым определяют его признаки. В обычных клетках (соматических) человеческого организма содержится по 46 хромосом, в половых клетках (яйцеклетках и сперматозоидах) по 23 хромосомы (половинный набор).

В ядре находится ядрышко - плотное округлое тельце, погружённое в ядерный сок в котором осуществляется синтез важных веществ. Оно является центром синтеза и организации рибонуклеопротеидов, которые в виде пучков нитевидных образований формируют хроматиновые структуры ядрышка. Таким образом, ядрышко - место синтеза РНК.

Органоиды клетки

Постоянные клеточные структуры, каждая из которых выполняет свои особые функции, называются органоидами . В клетке они играют ту же роль, что и органы в организме.

Основными мембранными структурами клетки являются цитоплазматическая мембрана , отделяющая клетку от соседних клеток или межклеточного вещества, эндоплазматический ретикулум , аппарт Гольджи, митохондриальная и ядерная мембраны. Каждая из этих мембран имеет особенности строения и определённые функции, но все они построены по одному типу.

Функции цитоплазматической мембраны :

1. Ограничение содержимого цитоплазмы от внешней среды образованием поверхности клетки.
2. Защита от повреждений.
3. Распределение внутриклеточной среды на отсеки, в которых протекают определённые метаболические процессы.
4. Избирательный транспорт веществ (полупроницаемость). Наружная цитоплазматическая мембрана легко проницаема для одних веществ и непроницаема для других. Например, концентрация ионов К + всегда выше в клетке, чем в окружающей среде. Напротив, ионов Na + всегда больше в межклеточной жидкости. Мембрана регулирует поступление в клетку определённых ионов и молекул и выведение веществ из клетки.
5. Энерготрансформирующая функция - преобразование электрической энергии в химическую.
6. Рецепция (связывание) и проведение регуляторных сигналов в клетку.
7. Секреция веществ.
8. Образование межклеточных контактов, соединение клеток и тканей.

Эндоплазматическая сеть - мембранная разветвлённая система каналов диаметром 25–75 нм и полостей, пронизывающих цитоплазму. Особенно много каналов в клетках с интенсивным обменом веществ, по которым транспортируются синтезированные на мембранах вещества.

Различают два типа мембран эндоплазматической сети: гладкая и шероховатая (или гранулярную, содержащую рибосомы). На гладких мембранах находятся ферментные системы, участвующие в жировом и углеводном обменах, детоксикации веществ. Такие мембраны преобладают в клетках сальных желёз, где осуществляется синтез жиров, печени (синтез гликогена). Основная функция шероховатых мембран - синтез белков, который осуществляется в рибосомах. Особенно много шероховатых мембран в железистых и нервных клетках.

Рибосомы - мелкие сферические тельца диаметром 15–35 нм, состоящие из двух субъединиц (большой и малой). Рибосомы содержат белки и р-РНК. Рибосомальная РНК (р-РНК) синтезируется в ядре на молекуле ДНК некоторых хромосом. Там же формируются рибосомы, которые затем покидают ядро. В цитоплазме рибосомы могут располагаться свободно или быть прикреплёнными к наружной поверхности мембран эндоплазматической сети (шероховатые мембраны). В зависимости от типа синтезируемого белка рибосомы могут «работать» поодиночке или объединяться в комплексы - полирибосомы. В таком комплексе рибосомы связаны длинной молекулой м-РНК. Функция рибосом - участие в синтезе белка.

Аппарат Гольджи - система мембранных трубочек, образующих стопку уплощенных мешочков (цистерн) и связанных с ними систем пузырьков и полостей. Аппарат Гольджи особенно развит в клетках, вырабатывающих белковый секрет, в нейронах, яйцеклетках. Цистерны соединены каналами ЭПС. Синтезированные на мембранах ЭПС белки, полисахариды, жиры транспортируются к аппарату Гольджи, конденсируются внутри его структур и «упаковываются» в виде секрета, готового либо к выделению, либо к использованию в самой клетке в процессе её жизнедеятельности. Аппарат Гольджи участвует в обновлении биомембран и образовании лизосом.

Лизосомы - маленькие округлые тельца, диаметром около 0,2–0,5 мкм, ограниченные мембраной. Внутри рибосом кислая среда (рН 5) и содержится комплекс (более 30 типов) гидролитических ферментов для расщепления белков, липидов, углеводов, нуклеиновых кислот и другого. В клетке несколько десятков лизосом (особенно их много в лейкоцитах).

Лизосомы образуются или из структур комплекса Гольджи, или непосредственно из эндоплазматической сети. Они приближаются к пиноцитозным или фагоцитозным вакуолям и изливают в их полость своё содержимое. Основная функция лизосом - участие во внутриклеточном переваривании пищевых веществ путём фагоцитоза и секреции пищеварительных ферментов. Лизосомы могут также расщеплять и удалять отмершие органоиды и отработанные вещества, разрушать структуры самой клетки при её отмирании, в ходе эмбрионального развития и в ряде других случаев.

Митохондрии - мелкие тельца, ограниченные двухслойной мембраной. Митохондрии могут иметь различную форму - сферическую, овальную, цилиндрическую, нитевидную, спиральную, вытянутую, чашевидную, разветвлённую. Размеры их составляют 0,25–1 мкм в диаметре и 1,5–10 мкм в длину. Количество митохондрий в клетке - несколько тысяч, в разных тканях неодинаково, что зависит от функциональной активности клетки: их больше там, где интенсивнее синтетические процессы (например, в печени).

Стенка митохондрий состоит из двух мембран - наружной гладкой и внутренней складчатой, в которую встроена цепь транспорта электронов, АТФаза, и межмембранного пространства величиной 10–20 нм. От внутренней мембраны вглубь органоида отходят перегородки, или кристы . Складчатость значительно увеличивает внутреннюю поверхность митохондрий.

На мембранах крист в митохондриальном матриксе (внутри митохондрий) располагаются многочисленные ферменты, участвующие в энергетическом обмене (ферменты цикла Кребса, окисления жирных кислот и другие). Митохондрии тесно связаны с мембранами ЭПС, каналы которой нередко открываются прямо в митохондрии. Число митохондрий может быстро увеличиваться делением, что обусловлено молекулой ДНК, входящей в их состав. Так, внутри митохондрий содержатся собственные ДНК, РНК, рибосомы, белки. Основная функция митохондрий - синтез АТФ в ходе окислительного фосфорилирования (аэробного дыхания клетки).

Деление клетки

Деление клетки - это сложный процесс бесполого размножения. У одноклеточных организмов он ведёт у увеличению числа особей, тогда как многоклеточные, начинающие своё существования с одной клетки - зиготы , создают многоклеточный организм. Это сложный процесс, начинающийся с того, что рядом каждой молекулы ДНК образуется такая же молекула. Таким образом, в хромосоме оказывается две одинаковые молекулы ДНК. Перед началом деления клетки ядро увеличивается в размерах. Хромосомы закручиваются в спираль, а ядерная оболочка исчезает. Органоиды клеточного центра расходятся к противоположным полюсам и между ними образуется веретено деления. Затем хромосомы выстраиваются по экватору. Парные молекулы ДНК каждой хромосомы соединяются с центриолями - одна молекула ДНК с одной центриолей, а её двойник - с другой. Вскоре молекулы ДНК начинают расходиться (каждая к своему полюсу), образуя новые наборы, состоящие из одинаковых хромосом и генов. В дочерних клетках образуются хромосомные клубки, вокруг которых формируется ядерная оболочка. Хромосомы раскручиваются и перестают быть видимыми. После того, как ядро сформировалось делятся органоиды, цитоплазма - появляется перетяжка разделяющая одну клетку на две дочерние.

Биологическое значение митоза заключается в воспроизведении идентичной клетки, поддержании постоянного числа хромосом. Результатом его работы является образование двух генетически однородных клеток, идентичных материнской .

Жизненные процессы клетки

В клетках любого организма идут процессы обмена веществ . Поступающие в клетку питательные вещества образуют сложные вещества; формируются клеточные структуры. Помимо этого с образованием новых веществ идут процессы биологического окисления органических веществ - углеводов, белков, жиров, при этом выделяется энергия необходимая для жизнедеятельности клетки, а продукты распада удаляются.

Ферменты . Синтез и распад веществ происходит под действием ферментов - биологических катализаторов белковой природы, которые ускоряют во много раз биохимические процессы в клетке. Один фермент действует только на определённые соединения - субстрат данного фермента.

Рост и развитие клетки . В процессе жизни организма происходит рост и развитие множества его клеток. Рост - увеличение размеров и массы клетки. Развитие - возрастные изменения, и достижения клеткой способностей выполнять свои функции.

Покой и возбуждение клеток . Клетки в организме могут находиться в состоянии покоя и возбуждения. При возбуждении клетка включается в работу и выполняет свои функции. Возбуждение клетки обычно связано с раздражением. Раздражение - это процесс влияния на клетку механическим, химическим, электрическим, тепловым и т.д. воздействием. В результате клетка из состояния покоя переходит в состояние возбуждения (активно работает). Возбудимость - способность клетки отвечать на раздражение (этой способностью обладают мышечные и нервные клетки).

Ткани

Ткани организма человека делят на четыре типа: эпителиальные , или пограничные; соединительные , или ткани внутренней среды организма; сократимые мышечные ткани и ткани нервной системы .

Ткани общего назначения - эпителиальные и внутренней среды (кровь, лимфа и соединительная ткань: собственно соединительная, хрящевая, костная).

Специальные ткани - мышечная, нервная.

Эпителиальная ткань (покровная) - смежная ткань, покрывающая организм снаружи; выстилает внутренние органы и полости; входит в состав печени, желёз, лёгких. Кроме того, они выстилают внутреннюю поверхность кровеносных сосудов, дыхательных путей, мочеточников. К эпителиальным тканям относится и железистая ткань, вырабатывающая различные виды секретов (пот, слюну, желудочный сок, сок поджелудочной железы). Клетки этой ткани располагаются в виде пласта, а их особенностью является их полярность (верхняя и нижняя часть клетки). Эпителиальные клетки обладают способностью к восстановлению (регенерация ). В эпителиальной ткани нет кровеносных сосудов (клетки питаются диффузно, через базальную пластинку).

Таким образом, эпителиальной ткани присущи следующие функции: покровная, защитная, трофическая, секреторная .

Соединительные ткани

Соединительные ткани или ткани внутренней среды представлены кровью, лимфой и соединительной тканью. Особенностью этой ткани является наличие, кроме клеточных элементов, большого количества межклеточного вещества, представленного основным веществом и волокнистыми структурами (образованы фибриллярными белками - коллагеном, эластином и т.д.). Соединительная ткань подразделяется на: собственно соединительную, хрящевую, костную .

Собственно соединительная ткань создаёт прослойки внутренних органов, подкожную клетчатку, связки, сухожилия и другое. Хрящевая ткань образует:

• гиалиновый хрящ - образует суставные поверхности;
• волокнистый - находится в межпозвоночных дисках;
• эластический входит - в состав ушных раковин и надгортанника.

Костная ткань формирует кости скелета, прочность которой придают отложения в ней нерастворимых кальциевых солей. Костная ткань принимает участие в минеральном обмене веществ организма. (См. в разделе «Опорно-двигательная система»).

Функции соединительной ткани: защитная, опорная, питательная (трофическая) .

Клетки мышечной ткани обладают свойствами: возбудимости, сократимости, проводимости .

Разновидности мышечной ткани

Различают три типа мышечной ткани: гладкая, поперечно-полосатая, сердечная.

Функции мышечной ткани: перемещение тела в пространстве; смещение и фиксация частей тела; изменение объёма полости тела, просвета сосуда, движение кожи; работа сердца.

Нервная ткань

Нервная ткань формирует головной и спинной мозг, нервные ганглии и волокна. Клетками нервной ткани являются нейроны и глиальные клетки. Главная особенность нейронов - высокая возбудимость. Они получают раздражение (сигналы) из внешней и внутренней среды организма, проводят и перерабатывают их. Нейроны собраны в очень сложные и многочисленные цепи, которые необходимы для получения, переработки, хранения и использования информации.

Типы нейронов:

1. Униполярный (двигательный, центробежный )
2. Псевдобиполярный (чувствительный, центростремительный )
3. Мультиполярный (входит в состав головного мозга )

1. Дендриты
2. Тело нейрона
3. Клеточное ядро
4. Цитоплазма
5. Аксоны
6. Шванновская клетка
7. Окончания аксона
8. Дендрон

Нейрон состоит из тела клетки (сомы) и двух видов отростков - дендритов, аксонов и концевых пластин . В теле нейрона находится ядро с округлыми ядрышками.

Строение нейрона (нервная клетка)

1. Тело нейрона
2. Дендриты
3. Аксоны
4. Концевые пластинки
5. Синаптические пузырьки
6. Миелиновая оболочка
7. Перехват Ранвье
8. Вещество Ниссля
9. Окончание нервного волокна
10. Участок мышечного волокна, находящийся в состоянии сокращения

Дендриты (2) - короткие, толстые, сильно ветвящиеся отростки, проводящие нервные импульсы (возбуждение) к телу нервной клетки.

Аксон (3) - один длинный (до 1,5 м) неветвящийся отросток нервной клетки, проводящий нервный импульс от тела клетки к её концевому отделу. Отростки - это полые трубочки, наполненные цитоплазмой, которая течёт по направлению к концевым пластинам. Цитоплазма забирает ферменты, которые образовались в структурах гранулярного эндоплазматического ретикулума (8) и катализирующие синтез медиаторов в концевых пластинах (4). Медиаторы запасаются в синаптических пузырьках (5). Аксоны некоторых нейронов защищены с поверхности миелиновой оболочкой (6), образованной шванновскими клетками , обвивающими аксон. Эта оболочка состоит из клеток своеобразной нервной ткани - глии , в которую погружены все нервные клетки. Глия играет вспомогательную роль - она выполняет изолирующую, опорную, трофическую и защитную функции. Места, в которых аксон не покрыт (миелиновой оболочкой), называют перехватами Ранвье (7). Миелин (жироподобное белое вещество) является остатком мембран мёртвых клеток и его состав обеспечивает изолирующие свойства клетки.

Нервные клетки соединяются друг с другом посредством синапсов. Синапс - место контакта двух нейронов, где происходит передача нервного импульса от одной клетки к другой. Синапсы образуются в местах контакта аксона с клетками, которым он передаёт информацию. Эти участки несколько утолщены (10), так как содержат пузырьки с раздражающей жидкостью. Если нервные импульсы доходят до синапса, пузырьки лопаются, жидкость изливается в синоптическую щель и воздействует на оболочку клетки, принимающей информацию. В зависимости от состава и количества биологически активных веществ, содержащихся в жидкости, принимающая информацию клетка может возбудиться и усилить свою работу, либо затормозиться - ослабить или вовсе прекратить её.

Воспринимающие информацию клетки обычно имеют много синапсов. Через одни из них они получают стимулирующие сигналы, через другие - отрицательные, тормозные. Все эти сигналы суммируются, после чего следует изменение работы.

Таким образом, к функциям нервной ткани относят: получение, переработку, хранение, передачу информации поступающей из внешней среды и внутренних органов; регуляция и согласование деятельности всех систем организма.

Физиологические системы органов

Ткани организма человека и животного образуют органы и физиологические системы органов: покровную, систему опоры и движения, пищеварительную, кровеносную, дыхательную, выделительную, половую, эндокринную, нервную.

Рефлекторная регуляция

Нервная система регулирует все процессы в организме, а также обеспечивает соответствующую реакцию организма на воздействие внешней среды. Эти функции нервной системы выполняется рефлекторно. Рефлекс - ответ организма на раздражение, который происходит при участии центральной нервной системы. Рефлексы осуществляются вследствие распространения по рефлекторной дуге процесса возбуждения. Рефлекторная деятельность - это результат взаимодействия двух процессов - возбуждения и торможения .

Возбуждение и торможение - два противоположных процесса, взаимодействие которых обеспечивает согласованную деятельность нервной системы и согласованную работу органов нашего тела.

Центральная и периферическая нервная система

Большинство нейронов находится в головном и спинном мозге. Они составляют центральную нервную систему (ЦНС). Часть этих нейронов выходит за её пределы: их длинные отростки объединяются в пучки, которые в составе нервов идут ко всем органам тела. Нервная система состоит из нервных клеток - нейронов (насчитывается 25 млрд нейронов в головном мозге и 25 млн на периферии.

Центральная нервная система включает в себя головной и спинной мозг. Кроме нервов, в головном мозге и не ЦНС встречаются скопления тел нейронов - это нервные узлы. Периферическая часть нервной системы включает в себя отходящие от головного и спинного мозга нервы и нервные узлы, расположенные вне головного и спинного мозга. По функции нервная система делится на соматическую и вегетативную нервную систему. Соматическая - осуществляет связь организма с внешней средой (восприятие раздражений, регуляцию движений поперечно-полосатой мускулатуры и другое), а вегетативная - регулирует обмен веществ и работу внутренних органов (биение сердца, тонус сосудов, перистальтические сокращения кишечника, секрецию различных желёз и т.д.). обе эти системы работают в тесном взаимодействии, но вегетативная нервная система обладает некоторой самостоятельностью (автономностью), управляя непроизвольными функциями.

Рефлекс и рефлекторная дуга

Деятельность нервной системы носит рефлекторный характер. Рефлекс - закономерная ответная реакция организма на изменения внешней или внутренней среды, осуществляемая центральной нервной системой в ответ на раздражение рецепторов. Рецепторы - нервные окончания, воспринимающие информацию об изменениях, происходящих во внешней и внутренней среде. Любое раздражение (механическое, световое, звуковое, химическое, электрическое, температурное ), воспринимаемое рецептором, преобразуется в процесс возбуждения. Возбуждение передаётся по чувствительным - центростремительным нервным волокнам в центральную нервную систему, где происходит срочный процесс переработки импульсов. Отсюда импульсы направляются по волокнам центробежных нейронов к исполнительным органам, реализующим ответную реакцию на раздражение.

Рефлекторная дуга - это путь, по которому проходят нервные импульсы от рецепторов к исполнительному органу. Для осуществления любого рефлекса необходима согласованная работа всех звеньев рефлекторной дуги.

Схема рефлекторной дуги.

1. Внешний раздражитель
2. Окончания чувствительного нерва в коже
3. Сенсорный нейрон
4. Синапс
5. Вставочный нейрон
6. Синапс (передача от нейрона к нейрону )
7. Моторный нейрон

В осуществлении любого рефлекторного действия участвуют процессы возбуждения, вызывающие определённую деятельность, и процесс торможения, выключающие те нервные центры, которые мешают осуществлению рефлекторных действий. Процесс торможения противоположен возбуждению. Взаимодействие процессов возбуждения и торможения лежит в основе нервной деятельности, регуляции и координации функций в организме.

Таким образом, эти оба процесса (возбуждения и торможения ) тесно связаны между собой, что обеспечивает согласованную деятельность всех органов и всего организма.

Все живые организмы в природе состоят из одинаковых уровней организации, это общая для всех живых организмов характерная биологическая закономерность. Выделяют следующие уровни организации живых организмов - молекулярный, клеточный, тканевый, органный, организменный, популяционно-видовой, биогеоценотический, биосферный.

1. Молекулярно-генетический уровень. Это наиболее элементарный характерный для жизни уровень. Как бы сложно или просто ни было строение любого живого организма, они все состоят из одинаковых молекулярных соединений. Примером этого являются нуклеиновые кислоты, белки, углеводы и другие сложные молекулярные комплексы органических и неорганических веществ. Их называют иногда биологическими макромолекулярными веществами. На молекулярном уровне происходят различные процессы жизнедеятельности живых организмов: обмен веществ, превращение энергии. С помощью молекулярного уровня осуществляется передача наследственной информации, образуются отдельные органоиды и происходят другие процессы.

2. Клеточный уровень. Клетка является структурной и функциональной единицей всех живых организмов на Земле. Отдельные органоиды в составе клетки имеют характерное строение и выполняют определенную функцию. Функции отдельных органоидов в клетке взаимосвязаны и выполняют единые процессы жизнедеятельности. У одноклеточных организмов все жизненные процессы проходят в одной клетке, и одна клетка существует как отдельный организм (одноклеточные водоросли, хламидомонады, хлорелла и простейшие животные - амеба, инфузория и др.). У многоклеточных организмов одна клетка не может существовать как отдельный организм, но она является элементарной структурной единицей организма.

3. Тканевый уровень.

Совокупность сходных по происхождению, строению и функциям клеток и межклеточных веществ образует ткань. Тканевый уровень характерен только для многоклеточных организмов. Также отдельные ткани не являются самостоятельным целостным организмом. Например, тела животных и человека состоят из четырех различных тканей (эпителиальная, соединительная, мышечная, нервная). Растительные ткани называются: образовательная, покровная, опорная, проводящая и выделительная.

4.Органный уровень.

У многоклеточных организмов объединение нескольких одинаковых тканей, сходных по строению, происхождению и функциям, образует органный уровень. В составе каждого органа встречается несколько тканей, но среди них одна наиболее значительная. Отдельный орган не может существовать как целостный организм. Несколько органов, сходных по строению и функциям, объединяясь, составляют систему органов, например пищеварения, дыхания, кровообращения и т. д.

5. Организменный уровень.

Растения (хламидомонада, хлорелла) и животные (амеба, инфузория и т. д.), тела которых состоят из одной клетки, представляют собой самостоятельный организм. А отдельная особь многоклеточных организмов считается как отдельный организм. В каждом отдельном организме происходят все жизненные процессы, характерные для всех живых организмов, - питание, дыхание, обмен веществ, раздражимость, размножение и т. д. Каждый самостоятельный организм оставляет после себя потомство. У многоклеточных организмов клетки, ткани, органы и системы органов не являются отдельным организмом. Только целостная система органов, специализированно выполняющих различные функции, образует отдельный самостоятельный организм. Развитие организма, начиная с оплодотворения и до конца жизни, занимает определенный промежуток времени. Такое индивидуальное развитие каждого организма называется онтогенезом. Организм может существовать в тесной взаимосвязи с окружающей средой.

6. Популяционно-видовой уровень.

Совокупность особей одного вида пли группы, которая длительно существует в определенной части ареала относительно обособленно от других совокупностей того же вида, составляет популяцию. На популяционном уровне осуществляются простейшие эволюционные преобразования, что способствует постепенному появлению нового вида.

7. Биогеоценотический уровень.

Совокупность организмов разных видов и различной сложности организации, приспособленных к одинаковым условиям природной среды, называется биогеоценозом, или природным сообществом. В состав биогеоценоза входят многочисленные виды живых организмов и условия природной среды. В природных биогеоценозах накапливается энергия и передается от одного организма к другому. Биогеоценоз включает неорганические, органические соединения и живые организмы.

8. Биосферный уровень.

Совокупность всех живых организмов на нашей планете и общей природной среды их обитания составляет биосферный уровень. На биосферном уровне современная биология решает глобальные проблемы, например определение интенсивности образования свободного кислорода растительным покровом Земли или изменения концентрации углекислого газа в атмосфере, связанные с деятельностью человека. Главную роль в биосферном уровне выполняют " живые вещества", т. е. совокупность живых организмов, населяющих Землю. Также в биосферном уровне имеют значение " биокосные вещества", образовавшиеся в результате жизнедеятельности живых организмов и " косных" веществ, т. е. условий окружающей среды. На биосферном уровне происходит круговорот веществ и энергии на Земле с участием всех живых организмов биосферы.