3. Рівні організації життя

РІВНІ ОРГАНІЗАЦІЇ ЖИВОЇ МАТЕРІЇ. Жива природа є складно організованою системою одиниць (чинників, процесів), об’єднаних загальною стратегією життя. Внаслідок цього в науці сформувалася уява про рівні організації живої матерії. Рівень організації визначається за двома принципами — часовим і територіальним. Це пов’язано з тим, що різноманітні біологічні процеси потребують специфічних умов і тому здійснюються в певних межах, відрізняються за швидкістю перебігу. При об’єднанні територіального і часового параметрів формується той чи інший рівень організації у вигляді порівняно однорідного біологічного комплексу. Він характеризується двома основними показниками: елементарною структурною одиницею й елементарним біологічним явищем. Виділяють такі рівні живої матерії: 1. Молекулярно-генетичний рівень. На цьому рівні вивчають фізико-хімічні процеси, що відбуваються в організмі (синтез і розщеплення білків, нуклеїнових кислот, ліпідів, обмін речовин і енергії, копіювання генетичної інформації). Наголошується одноманітність дискретних одиниць. Чотири азотисті (нітратні) основи входять до складу нуклеїнових кислот. Двадцять амінокислот утворюють молекули білка. Елементарна одиниця — ген — ділянка молекули ДНК, що містить генетичну інформацію про синтез білка або іншу функцію. 2. Клітинний рівень. Елементарною структурно-функціональною одиницею розвитку всіх живих організмів є клітина. На клітинному рівні вивчають будову клітин і клітинних компонентів. У клітині здійснюється реалізація спадкової інформації, обмін речовин і енергії та ін. Усі ці процеси тісно пов’язані між собою. 3. Тканинний рівень. Сукупність клітин з однаковим типом організації і функцій складає тканину. Сотні різних видів клітин входять до складу тіл різноманітних багатоклітинних організмів. Різноманітні клітини тварин утворюють 4 типи тканин: нервову, сполучну, епітеліальну та м’язову. У рослин розрізняють твірні та постійні тканини. До постійних тканин відносять покривні, провідні, механічні та основну тканину. 4. Органний рівень. Органи — це високодиференційовані частини тіла, що розташовані в певних місцях і виконують спеціальні функції. Вони утворюються в процесі розвитку з клітин різних тканин. 5. Системи органів. Групи різних органів, які колективно функціону­ють для виконання загальної для організму функції. У людини є такі системи органів: травна, дихальна, серцево-судинна, нервова, секреторна, видільна, репродуктивна, ендокринна, м’язова, скелетна і система покривних тканин. Кожний окремий орган системи виконує конкретну функцію, але всі разом працюють як одна «команда», забезпечуючи максимальну ефективність всієї системи. Усі системи органів функціонують у взаємному зв’язку та регулюються нервовою і ендокринною системами. Порушення функціонування будь-якого органу призводить до патологій всієї системи і навіть цілого організму. 6. Організмовий рівень. На цьому рівні вивчають процеси, що відбуваються в організмі, починаючи з моменту його зародження і до припинення життя. Індивідуальний розвиток організму, або онтогенез, дає можливість називати цей рівень онтогенетичним. 7. Популяційно-видовий рівень. Елементарна одиниця еволюції — популяція — сукупність особин одного виду, що населяють певну територію, здатних схрещуватися між собою і давати плідне потомство, частково або повністю ізольованих від інших популяцій того ж виду. У цій системі здійснюються елементарні еволюційні зміни, такі як природний відбір, мутаційний процес. Вивчають коливання чисельності і динаміку популяцій, їх статевий склад. 8. Біоценотичний і біосферний рівень. Елементарна структура цього рівня — біогеоценоз. Біогеоценоз — це система стійких угруповань рослин, тварин і мікроорганізмів, що історично склалися і знаходяться в постійній взаємодії з компонентами атмосфери, гідросфери і літосфери та між собою. Біосфера — сукупність всіх біогеоценозів, які створюють єдиний комплекс, що охоплює всі явища життя на планеті. Усі рівні організації живого тісно поєднані між собою, що свідчить про цілісність живої природи. Без біологічних процесів, які здійснюються на цих рівнях, неможливі еволюція та існування життя на Землі.

4. Різноманітність існуючих форм життя.

5. Розвиток клітинної теорії.

Сучасник великого Ньютона і його співвітчизник фізик Р. Гук цікавився оптикою. В той час щойно з’явився мікроскоп. Вчений вирішив роздивитися під мікроскопом тонкі зрізи різних рослин. Перший погляд відкрив йому світ, про який ніхто ще не знав. В усіх препаратах зустрічалися ажурні структури, які вражали своєю красою. Відірватися від знахідки Гук не міг. Один дослід йшов за іншим. В 1665 р. Гук представив в Лондонське королівське суспільство книгу під назвою ,,Мікрографія, або деякі фізіологічні описи найменших тіл за допомогою збільшуючого скла”. В ній Гук вперше застосував науковий термін — клітина. Він писав : ,, Гострим ножем я відрізав тонкий-тонкий шматочок пробки, і, поклавши його на чорну пластину, так як він сам був білий, а також освітивши його за допомогою плоско-випуклого скла, я дуже легко замітив, що він весь перфорований і пористий, схожий на бджолиним соти. Ці пори або клітки були не дуже глибокі, але складалися з великої кількості маленьких відділів, відділених діафрагмами” Після відкриття Гука багато вчених продовжили вивчення клітин. Але пройшло майже два століття, поки вони спромоглися впевнитися, що клітина – головна частина живих організмів, що все живе на Землі, від складніших тваринних до рослин складається з клітин. Перші мікроскопи концентрували увагу тільки на оболонку клітин. Зрозуміти їх не важко. Мікроскопи в той час давали мале збільшення. Тільки в 1833 р. англійський ботаник Р Броун відкрив в клітинах ядра Броун в той час цікавився будовою і розвитком диковинних рослин – тропічних орхідей. Він робив зрізи цих рослин і досліджував їх з допомогою мікроскопа. Броун вперше помітив в центрі клітин якісь чудернацькі, ніким не пояснені сферичні структури. Він назвав цю клітинну структуру ядром. Через п’ять років після відкриття ядра з’явився термін, який приділив останній склад клітини, — протоплазма (зараз називають цитоплазмою). Впродовж наступних років вчені дослідили роль протоплазми в живій клітині. Після цього термін ,,протоплазма” набув всесвітнє визнання, хоч остаточна роль протоплазму і усіх її частин стала ясна тільки тепер. В цей час німецький ботаник М.Шлейден встановив, що рослини мають клітинну будову. Саме відкриття Броуна стало ключем до відкриття Шлейдена. Справа в тому, що оболонки клітин, особливо молодих, видно в мікроскоп погано. Інша справа—ядра. Легше побачити ядро, а потім вже оболонку клітини. Цим і скористався Шлейден. Він почав методично продивлятися зрізи за зрізами, шукати ядра, потім оболонки, повторювати все знов і знов на зрізах різних органів і частин рослин. Після майже п’яти років методичних пошуків Шлейден закінчив свою роботу. Він доказав, що всі органи рослин мають клітинну природу. Шлейден пояснив свою теорію для рослин. Але залишалися ще тварини. Яка їх будова, чи можна казати про єдиний для усюго живого закон клітинної будови? Разом з вивченням, клітинної будови тваринних тканин були роботи, в яких велися різкі суперечки. Роблячи зрізи кісток, зубів і інших тваринних тканин, вчені ніяких клітин не бачили. Чи складалися вони раніше з клітин? Як видозмінювалися? Відповідь на ці питання дав інший німецький вчений – Т. Шванн, зробивший клітинну теорію будову тваринних тканин. Наштовхнув Шванна не це відкриття Шлейден. Шлейден дав в руки Шванна добрий компас – ядро. Шванн в своїй роботі застосовував той же метод – спочатку шукати ядра клітин, потім їх оболонки.Всього за рік – Шванн закінчив свою титанічну роботу і вже 1839 р. опублікував своїх результати. Після цього факт клітинної будову всіх живих організмів став очевидним. Наступні досліди показали, що можна знайти організми, які складаються з величезної кількості клітин; організми які складаються з малої кількості клітин; і такі все тіло яких складає одна клітина. Безклітинних організмів в природі не існує. Потім було встановлено, що кожна клітина створюється шляхом ділення попередньої. В 1855 р. німецький вчений Р.Вирхов сформулював правило в афоризмі, який став знаменитим: ,, Кожна клітина – тільки з клітини”.

Клітина — елементарна одиниця будови, функціонування, розмноження і розвитку всіх живих організмів, поза межами клітини немає життя.

Клітина — цілісна система, що містить велику кількість пов'язаних один з одним елементів — органел.

Клітини різних організмів схожі (гомологічні) за будовою та основними властивостями і мають спільне походження.

Збільшення кількості клітин відбувається шляхом їх поділу, після реплікації її ДНК: клітина — від клітини.

Багатоклітинний організм — це нова система, складний ансамбль із великої кількості клітин, об'єднаних та інтегрованих у системи тканин і органів, пов'язаних між собою за допомогою хімічних факторів: гуморальних і нервових.

Клітини багатоклітинних організмів мають однаковий набір генетичної інформації, але відрізняються за рівнем експресії (роботи) окремих генів, що призводить до їх морфологічної та функціональної різноманітності — диференціації[2].

Слід зазначити, що в різних джерелах кількість та формулювання окремих положень сучасної клітинної теорії можуть відрізнятись.