Биология (9 класс)

Попробуйте себя в роли виртуального учителя. Ваша задача написать учебник биологии для 9-х классов. У вас есть возможность использовать интернет, книги и другую справочную информацию. Также вы можете обратиться к школьному учителю, репетитору и к своим товарищам.

Уровни организации живой природы

1. Молекулярно-генетический. 2. Клеточный. 3. Органно-тканевой. 4. Организменный. 5. Попуояционно-видовой. 6. Биогеоценоз. 7. Биосферный.

Уровни организации живого

Чтобы разобраться в разнообразии биосистем, необходимо рассмотреть само понятие "система" . Система - есть упорядоченное целое, состоящее из взаимосвязанных частей. Аристотелю принадлежит афоризм "целое больше суммы всех своих частей". Свойства систем можно разделить на две группы: те, которые, являются суммой свойств ее частей и те, которые возникают у систем как у единого целого. Биологические системы организованны иерархически , и на каждом уровне осуществляется регуляция, использующая сходные принципы. Сравнивая системы разного уровня, можно увидеть между ними много общего, а можно и найти черты специфичности каждого из уровней.

Молекулярный уровень

Элементарными единицами этого уровня организации жизни являются химические вещества; нуклеиновые кислоты, белки, углеводы, липиды и др. На этом уровне в основном проявляются такие важнейшие процессы жизнедеятельности, как передача наследственной информации, биосинтез, превращение энергии и др. Основная стратегия жизни на молекулярном уровне - способность создавать живое вещество и кодировать информацию, приобретенную в меняющихся условиях среды. Важнейшие биополимерные клетки:белки,углеводы,нуклеиновые кислоты. Биополимеры-класс полимеров,встречающихся в природе в естественном виде,входящие в состав живых организмов:белки,нуклеиновые кислоты,полисахариды

Клеточный уровень

На клеточном уровне организации структурными элементами выступают различные органеллы(органоиды) клетки, например, такие как : ядро, митохондрии, лизосомы. Основные процессы этого уровня : способность к воспроизведению себе подобных, включение различных химических элементов Земли в состав клетки, регуляция химических реакций, запасание и потребление энергии. Стратегия жизни на клеточном уровне - вовлечение химических элементов Земли и энергии Солнца в живые системы.

Тканевый уровень

В качестве структурной единицы ткани выступает клетка, именно на этом уровне происходит её специализация. У животных разделяют четыре вида тканей : мышечная, соединительная, нервная, эпителиальная, у растительных организмов пять - образовательные(они же меристемы), покровные, проводящие, механические, основные. Ткани возникли в результате исторического развития одновременно с многоклеточностью.

Органный уровень

Орган - совокупность тканей, которые связаны выполнением общих функций и занимают определенное место в многоклеточном организме.

Организменный уровень

Организменный уровень организации присущ одноклеточным и многоклеточным биосистемам (растениям, грибам, животным, в том числе человеку и разнообразным микроорганизмам). У живых организмов проявляются такие свойства, как питание, дыхание, выделение, раздражимость, рост и развитие, размножение, поведение, продолжительность жизни, взаимоотношения с окружающей средой. Все перечисленные процессы в совокупности характеризуют организм как целостную саморегулирующуюся биосистему. Основная стратегия жизни на этом уровне - ориентация организма (особи) на выживание в постоянно меняющихся условиях среды.

Популяционно-видовой уровень

Популяционно-видовой уровень организации характеризуется объединением родственных особей в популяции, а популяций - в виды, что приводит к возникновению новых свойств системы. Основные свойства этого уровня: рождаемость, смертность, выживание, структура (половая, возрастная, экологическая), плотность, численность, функционирование в природе. Основная стратегия популяционно-видового уровня проявляется в более полном использовании возможностей среды обитания, в стремлении к возможно более длительному существованию, в сохранении свойств вида и самостоятельном развитии.

Биогеоценотический (экосистемный) уровень

Биогеоценотический (экосистемный) уровень организации основными структурными элементами являются популяции разных видов. Данный уровень характеризуется множеством свойств. К ним относятся: структура экосистемы, видовой и количественный состав ее населения, типы биотических связей, пищевые цепи и сети", трофические уровни, продуктивность, энергетика, устойчивость и др. Организующие свойства проявляются в круговороте веществ и потоке энергии, саморегулировании и устойчивости, автономности, открытости системы, сезонных изменениях. Основная стратегия этого уровня - активное использование всего многообразия окружающей среды и создание благоприятных условий развития и процветания жизни во всем ее многообразии.

Биосферный уровень

Самый высокий уровень организации жизни. Основными структурными единицами этого уровня являются биогеоценозы (экосистемы) и окружающая их среда, т. е. географическая оболочка Земли (атмосфера, гидросфера, почва, солнечная радиация и др.) и антропогенное воздействие. Для этого уровня организации характерны: активное взаимодействие живого и неживого вещества планеты; биологический круговорот веществ и потоки энергии с входящими в него геохимическими циклами; хозяйственная и этнокультурная деятельность человека. Основная стратегия, жизни на биосферном уровне - стремление обеспечить динамичную устойчивость биосферы как самой большой экосистемы нашей планеты.

Углеводы

Углеводы(сахариды)- органические вещества,содержащие карбонильную группу и несколько гидроксильных групп.Функции:энергетическая, структурная,запасающая

Липиды

Липиды(от греч.жир)-широкая группа органических соединений, включающая жирные кислоты,а также их производные, как по радикалу,так и по карбоксильной группе.Липиды- один из важнейших классов сложных молекул, присутствующих в клетках и тканях животных.

Состав и строение белков

Это полимеры, мономерами которых являются аминокислоты. В основном они состоят из углерода, водорода, кислорода и азота.

В составе большинства исследованных белков всех живых организмов было выявлено 20 аминокислот, участвующих в их построении.

При синтезе белковой молекулы разные аминокислоты присоединяются последовательно друг к другу, образуя цепочку, или полипептид (впоследствии она может сворачиваться в спираль или глобулу). Разнообразие белков определяется тем, какие аминокислоты, в каком количестве и в каком порядке входят в полипептидную цепь. Две молекулы, одинаковые по числу и составу аминокислот, но отличающиеся по порядку их расположения, представляют два разных белка. Не только виды, но и особи одного вида отличаются по целому ряду белков (с чем, например, связан феномен несовместимости при пересадке тканей и органов от одного животного другому).

Понятия «белок» и «пептид» близки между собой, однако между ними имеются и различия. Пептидами обычно называют олигопептиды, т. е. те, чья цепь содержит наибольшее число аминокислотных остатков (10-15), а белками называют пептиды, со­держащие большое число аминокислотных остатков (до нескольких тысяч) и имеющие определенную компактную пространственную структуру, так как длинная полипептидная цепь является энергетически невыгодным состоянием. Выделяются четыре уровня пространственной организации (структуры) бел­ков. Все структуры формируются в каналах эндоплазматической сети. При воздействии неблагоприятных факторов среды (облучение, повышенная температура, химические вещества) структуры белка могут разрушаться — происходит денатурация. Если этот процесс не затрагивает первичной структуры, он обратим, и по окончании воздействия молекула самопроизвольно восстанавливается. Первичная же структура невосстановима, так как формируется только на рибосомах при участии сложнейшего механизма биосинтеза белков. В зависи­мости от пространственной структуры белки бывают фибрил­лярные (в виде волокон) — строительные белки и глобулярные (в виде шара) — ферменты, антитела, некоторые гормоны и др.

Огромное разнообразие белков обеспечивает и множество функций, ими выполняемых, и многоообразие организмов.

Функции белков:

1) защитная (интерферон усиленно синтезируется в организме при вирусной инфекции);

2) структурная (коллаген входит в состав тканей, участвует в образовании рубца);

3) двигательная (миозин участвует в сокращении мышц);

4) запасная (альбумины яйца);

5) транспортная (гемоглобин эритроцитов переносит питательные вещества и продукты обмена);

6) рецепторная (белки-рецепторы обеспечивают узнавание клеткой веществ и других клеток);

7) регуляторная (регуляторные белки определяют активность генов);

8) белки-гормоны участвуют в гуморальной регуляции (инсулин регулирует уровень сахара в крови);

9) белки-ферменты катализируют все химические реакции в организме;

10) энергетическая (при распаде 1 г белка выделяется 17 кдж энергии).

Функции белка

1) Строительная
2) Двигательная
3) Транспортная
4) Защитная
5) Регуляторная
6) Сигнальная
7) Энергетическая
8) Каталитическая

Вирусы

(лат. virus — яд) — субклеточный инфекционный агент, который может воспроизводиться только внутри живых клеток организма. По природе вирусы являются автономными генетическими элементами, имеющими внеклеточную стадию в цикле развития. Вирусы представляют собой микроскопические частицы, состоящие из молекул нуклеиновых кислот — ДНК или РНК (некоторые, например мимивирусы, имеют оба типа молекул), заключённые в белковую оболочку, способные инфицировать живые организмы. Белковую оболочку, в которую упакован геном, называют «капсид». Наличие капсида отличает вирусы от вирусоподобных инфекционных нуклеиновых кислот — вироидов. Вирусы, за редким исключением, содержат только один тип геномной нуклеиновой кислоты. Классифицируют ДНК-содержащие вирусы и РНК-содержащие вирусы, на чём основана классификация вирусов по Балтимору. Ранее к вирусам также ошибочно относили прионы, однако впоследствии оказалось, что эти возбудители представляют собой особые инфекционные белки и не содержат нуклеиновых кислот. Вирусы являются облигатными паразитами, так как не способны размножаться вне клетки. Вне клетки вирусные частицы не проявляют признаки живого и ведут себя как частицы органических полимеров. От живых организмов-внутриклеточных паразитов отличаются полным отсутствием основного и энергетического обмена, и отсутствием сложнейшего элемента живых систем — аппарата трансляции (синтеза белка), степень сложности которого превышает таковую самих вирусов. В настоящее время известны вирусы, размножающиеся в клетках растений, животных, грибов и бактерий (последних обычно называют бактериофагами или фагами). Несмотря на некоторые общие закономерности строения и стратегии развития (связанные с функциональной общностью), вирусы не имеют общего происхождения, однако, существуют и другие точки зрения.Это подтверждается тем, что геномы вирусов, инфицирующих далёкие между собой группы организмов, структурно родственны, но притом имеют общую структуру генов и регуляторных элементов, кодируют структурно близкие белки, имеют общие механизмы регуляции экспрессии генов. Обнаружены также вирусы, поражающие другие вирусы (вирусы-сателлиты).

Клеточный уровень

Клетки являются элементарными живыми системами. В них сосредоточена информация о синтезе веществ, определяющих специфику проявлений жизни и обеспечивающих функционирование систем всех уровней. Способность клеток к делению лежит в основе воспроизводства живых систем.

Основные положения клеточной теории

1.Клетка - это элементарная, функциональная единица строения всего живого. (Кроме вирусов, которые не имеют клеточного строения) 2.Клетка - единая система, она включает множество закономерно связанных между собой элементов, представляющих целостное образование, состоящее из сопряжённых функциональных единиц - органоидов. 3.Клетки всех организмов гомологичны. 4.Клетка происходит только путём деления материнской клетки. 5.Многоклеточный организм представляет собой сложную систему из множества клеток, объединённых и интегрированных в системы тканей и органов, связанных друг с другом. 6.Клетки многоклеточных организмов тотипотентны. 7.Клетка может возникнуть лишь из предшествующей клетки.

Положения клеточной теории Шлейдена-Шванна

1.Все животные и растения состоят из клеток. 2.Растут и развиваются растения и животные путём возникновения новых клеток. 3.Клетка является самой маленькой единицей живого, а целый организм — это совокупность клеток.

Дополнительные положения клеточной теории

Для приведения клеточной теории в более полное соответствие с данными современной клеточной биологии список её положений часто дополняют и расширяют. Во многих источниках эти дополнительные положения различаются, их набор достаточно произволен.

1.Клетки прокариот и эукариот являются системами разного уровня сложности и не полностью гомологичны друг другу. 2.В основе деления клетки и размножения организмов лежит копирование наследственной информации — молекул нуклеиновых кислот («каждая молекула из молекулы»). Положения о генетической непрерывности относится не только к клетке в целом, но и к некоторым из её более мелких компонентов — к митохондриям, хлоропластам, генам и хромосомам. 3.Многоклеточный организм представляет собой новую систему, сложный ансамбль из множества клеток, объединённых и интегрированных в системе тканей и органов, связанных друг с другом с помощью химических факторов, гуморальных и нервных (молекулярная регуляция). 4.Клетки многоклеточных тотипотентны, то есть обладают генетическими потенциями всех клеток данного организма, равнозначны по генетической информации, но отличаются друг от друга разной экспрессией (работой) различных генов, что приводит к их морфологическому и функциональному разнообразию — к дифференцировке.

Рибосомы

Рибосо́ма — важнейший немембранный органоид живой клетки, служащий для биосинтеза белка из аминокислот по заданной матрице на основе генетической информации, предоставляемой матричной РНК (мРНК). Этот процесс называется трансляцией.

Эволюция органического мира

Возникновение и развитие жизни на Земле

Развитие жизни в протерозое и палеозое

Протерозой. В протерозое — эре ранней жизни — продолжалось усложнение организмов, совершенствовались способы питания и размножения.

Широкого распространения и многообразия достигали водоросли. Возникли формы многоклеточных водорослей, которые вели прикрепленный образ жизни и имели сложно дифференцированное слоевище, или таллом. Среди животных возникло колоссальное разнообразие кишечнополостных и губок. К концу протерозойской эры появились все типы беспозвоночных, а также первые хордовые животные — подтип бесчерепных. В протерозойских отложениях находят остатки различных червей, моллюсков, примитивных членистоногих (рис. 92). Крупнейшими ароморфозами протерозоя считаются появление животных с двусторонней симметрией тела и возникновение первых хордовых животных. Их единственным потомком, сохранившимся до наших дней, по-видимому, можно считать ланцетника. Практически вся жизнь была сосредоточена в водной среде. Суша была безжизненна, лишь по берегам водоемов, в результате деятельности бактерий и других микроорганизмов, происходили процессы почвообразования. Продолжалось накопление кислорода в атмосфере и обогащение кислородом вод, что способствовало появлению более высокоразвитых гетеротрофных организмов. Палеозой. В палеозое — эре древней жизни — выделяют следующие периоды: кембрийский {кембрий), ордовикский {ордовик), силурийский {силур), девонский {девон), каменноугольный {карбон) и пермский {пермъ). В начале палеозоя жизнь господствовала в основном в морях. На суше по-прежнему жили лишь бактерии и циано-бактерии. В морях кембрия господствовали многочисленные водоросли; среди животных появились беспозвоночные, покрытые твердым скелетом, который строился из карбоната и фосфата кальция, хитина и кремнезема. Животный мир был представлен в основном донными организмами, такими, как коралловые полипы, губки, черви, археоциаты, различные иглокожие и членистоногие. Наибольшего распространения достигли древнейшие членистоногие — трилобиты. Их тело было заключено в хитиновый панцирь, расчлененный на 40—50 сегментов. От каких-то перешедших к хищничеству трило-битообразных произошли ракоскорпионы. В позднем кембрии появляются головоногие моллюски. В ордовике произошло самое сильное в истории Земли затопление суши, в результате большая ее часть покрылась огромными болотами. В морях были распространены членистоногие и головоногие моллюски. Появились первые бесчелюстные позвоночные, отдаленными потомками которых являются современные миноги и миксины. В силуре произошло два знаменательных события: выход растений и беспозвоночных на сушу. Первые наземные растения — риниофиты занимали промежуточное положение между водорослями и наземными сосудистыми растениями (рис. 94). Они уже имели проводящую систему, но дифференциации на органы у них еще не произошло. Дальнейшая эволюция растений на суше была направлена на дифферен-цировку таллома на органы и совершенствование полового размножения. Очевидно, в силуре появились грибы и первые лишайники. В девоне широко распространились хвощи, плауны, папоротники. Наибольшего расцвета они достигли в каменноугольный период. Этому способствовал теплый и влажный климат карбона. Возникшие голосеменные могли поселяться в более сухих местах, так как их размножение не зависело от наличия воды. Первыми наземными беспозвоночными были многоножки и паукообразные. Они, очевидно, произошли от каких-то трилобитообразных. В девоне появились примитивные челюстноротые рыбы. Они имели хрящевой скелет и были покрыты панцирем. От них произошли настоящие акулы и кистеперые рыбы. От кистеперых, способных дышать атмосферным воздухом и переползать из водоема в водоем, используя плавники, произошли первые земноводные, или амфибии, — их-тиостеги и стегоцефалы (рис. 96). В обширных болотных лесах карбона земноводные достигли своего наибольшего разнообразия. Появляются первые примитивные насекомые — тараканы, жесткокрылые, стрекозы. В карбоне возникли примитивные формы рептилий, которые заселяли более сухие места. В пермский период климат стал суше и прохладнее. Это привело к вымиранию крупных папоротниковидных. Среди растений господствующее положение на суше заняли голосеменные. В перми вымерли многие крупные морские моллюски, трилобиты, крупные рыбы, крупные насекомые и паукообразные. Погибли и многие земноводные, с тех пор они уже никогда не были многочисленным классом животных. В то же время стали многочисленными и многообразными представители класса рептилий. Появились терапсиды — вероятные предки млекопитающих, объединявшие признаки амфибий, рептилий и млекопитающих.

Кембрий. Ордовик. Силур. Девон. Карбон. Пермь. Трилобиты. Риниофиты. Кистеперые рыбы. Стегоцефалы. Ихтиостеги. Терапсиды.