Биологические системы

 

Биологические системы

 

Система – это совокупность компонентов, находящихся во взаимодействии и образующих единое целое.

 

Типы биологических систем:

 

 - открытые и закрытые (для энергии, информации, веществ)

 - живые (биологические, социальные) и неживые (химические, физические)

 - высокоупорядоченные (организмы) и с низкой упорядоченностью (кристаллы)

 - саморегулирующиеся (организмы) и с внешней регуляцией (химические реакции)

Общие признаки систем: любая система состоит из элементов, частей (подсистем) и имеет определенную структуру.

Свойства систем: целостность (подчиненность компонентов общей цели); взаимосвязанность (изменение одного компонента приводит к изменению других); иерархичность (система может быть частью другой более крупной системы).

 

Принципы организации биологических систем

 

  1. Открытость – биологические системы открыты для поступления в них веществ, энергии и информации.
  2. Высокая упорядоченность – согласованность между образующими систему компонентами; эффективное использование поступающей энергии.
  3. Оптимальность конструкции – наиболее удачные сочетания элементов и частей; биологические системы включают наиболее легкие химические элементы; экономия строительного материала, минимизация живого вещества.
  4. Управляемость – переход из одного состояния в другое.
  5. Иерархичность – взаимная соподчиненность элементов и частей.

 

 

 

Уровни организации живой материи

 

Молекулярный уровень

Определяется химическим составом живых систем (органические и неорганические молекулы и их комплексы), биохимическими процессами – обменом веществ и превращением энергии, хранением и передачей наследственной информации. На этом уровне проходит граница между живой и неживой природой.

Система: биополимеры – белки, нуклеиновые кислоты.

Процессы: передача генетической информации – репликация, транскрипция, трансляция.

 

 

Органоидно-клеточный уровень

Обусловлен строением и функционированием клеток, их дифференциацией и специализацией в процессе развития и механизмами деления. Неклеточных форм жизни нет, а вирусы могут проявлять свойства живых систем только внутри живых клеток.

Система: клетка.

Процессы: клеточный метаболизм, жизненные циклы и деление, которые регулируются белками-ферментами.

 

 

Тканевый уровень

 

Обусловлен совокупностью клеток, сходных по строению и объединенных выполнением общей функции.

Система: ткань.

Процессы: процессы взаимодействия клеток в многоклеточном организме.

 

 

Органный уровень

 

Обусловлен строением и жизнедеятельностью нескольких типов тканей, которые образуют отдельные органы.

Система: орган.

Процессы: процессы взаимодействия органов и систем органов.

 

Организменный уровень

Определяется особенностями строения и функционирования отдельных особей, механизмами согласованной работы органов и систем органов, реакциями на меняющиеся условия среды.

Система: организм.

Процессы: онтогенез, метаболизм, гомеостаз, размножение.

 

 

Популяционно-видовой уровень

 

Определяется взаимоотношениями между организмами одной популяции, между организмами и их средой обитания.

Система: популяция, вид.

Процессы: изменение генофонда, элементарные эволюционные изменения.

 

 

Биогеоценотический (экосистемный) уровень

 

Определяется взаимоотношениями между организмами разных видов и различной сложности организации.

Система: биогеоценоз (экосистема).

Процессы: круговорот веществ и превращение энергии в биогеоценозе (экосистеме), пищевые цепи и сети.

 

 

Биосферный уровень

 

Определяется взаимоотношениями между различными экосистемами (биогеоценозами), круговоротом веществ и превращением энергии.

Система: Биосфера.

Процессы: круговорот веществ и превращение энергии.

 

Основные свойства живых систем

1. Единство химического состава

Живые организмы состоят из тех же химических элементов, что и тела неживой природы, только в разном соотношении - 98% химического состава живых организмов приходится на углерод, кислород, водород и азот.

2. Обмен веществ

Все живые организмы способны к обмену веществ с окружающей средой, при этом они поглощают необходимые вещества и выделяют продукты жизнедеятельности. Обмен веществ обеспечивает гомеостаз - постоянство физико-химического состава организма и всех его частей. Обмен веществ происходит и в неживой природе, однако при этом происходит их перемещение (смыв почвы) или изменение только их агрегатного состояния (испарение воды), а при биологическом обмене веществ - их превращение.

3. Самовоспроизведение (репродукция)

Живые организмы способны воспроизводить себе подобных. В основе этого свойства лежит образование новых молекул и структур на основе информации, хранящейся в ДНК. Благодаря самовоспроизведению не только целые организмы, но и клетки, органоиды клеток после деления идентичны своим предшественникам.

4. Наследственность

Способность организмов сохранять и передавать из поколения в поколение признаки, свойства, особенности, т.е. обеспечивать преемственность поколений.

5. Изменчивость

Способность организмов в течение жизни приобретать новые признаки и свойства, в основе которого лежит процесс изменения молекул ДНК. Это свойство поставляет материал для естественного отбора.

6. Развитие и рост

Развитие - всеобщее свойство материи - необратимое направленное закономерное изменение живых и неживых систем, в результате которого появляются качественно новые состояния систем. Развитие живых систем представлено индивидуальным развитием (онтогенез) и историческим развитием видов (филогенез). Развитие сопровождается ростом - увеличением размеров, массы и объема организма.

7. Раздражимость

 

Способность организмов избирательно реагировать на внешние воздействия окружающей среды. Изменение условий окружающей среды по отношению к организму – раздражение, а реакция организма на внешние раздражители – раздражимость - показатель чувствительности организма к раздражителям. У растений – тропизмы (изменение характера роста): геотропизм, гелиотропизм, аэротропизм, реотропизм, термотропизм, фототропизм – и настии (движение отдельных частей растительного организма): движение листьев к свету; у простейших животных – таксисы (изменение характера движения): хемотаксис, фототаксис, аэротаксис, геотаксис, реотаксис, термотаксис; у многоклеточных животных – рефлекс (ответная реакция организма на раздражение, осуществляемая и контролируемая нервной системой).

 

8. Дискретность и целостность

 

Каждый организм (биологическая система) состоит из обособленных, отграниченных в пространстве элементов, которые между собой тесно связаны и взаимодействуют, то есть являются структурно и функционально едиными.

 

9. Саморегуляция

 

Способность живых организмов поддерживать постоянство физико-химического состава, интенсивность физиологических процессов в меняющихся условиях окружающей среды. Недостаток питательных веществ мобилизует внутренние ресурсы организма, а избыток вызывает прекращение их синтеза.

 

10. Ритмичность

 

Изменения интенсивности физиологических процессов и функций с различными периодами колебаний (суточные, сезонные ритмы). Ритмичность обеспечивает приспособление организмов к периодически изменяющимся условиям существования.

 

11. Энергозависимость

 

Живые организмы – это открытые системы, которые являются устойчивыми только при условии непрерывного доступа к ним энергии и материи извне.

 

12. Самообновление

 

Способность восстанавливать макромолекулы, органоиды и клетки при постепенном их разрушении.

 

13. Иерархичность

 

Все живое, от биополимеров до биосферы, находится в определенной соподчиненности, и функционирование менее сложных биологических систем делает возможным существование более сложных биологических систем.

 

 

 

 

 

 

Кириленко А. А. Биология. ЕГЭ. Раздел «Молекулярная биология». Теория, тренировочные задания. 2017.