Биология. Уровни организации живой материи

1. БИОЛОГИЯ

(греч. βιολογία — βίος, биос,
«жизнь»; др.-греч. λόγος —
учение) — наука о жизни (живой
природе), одна из естественных
наук, предметом которой
являются живые существа и их
взаимодействие с окружающей
средой.
Биология изучает все аспекты
жизни, в частности, структуру,
функционирование, рост,
происхождение, эволюцию и
распределение живых организмов
на Земле.
Классифицирует и описывает
живые существа, происхождение
их видов, взаимодействие между
собой и с окружающей средой.
Как особая наука биология
выделилась из естественных наук
в XIX веке.
Термин «биология» был введён
независимо несколькими
авторами: Фридрихом Бурдахом в
1800 году, в 1802 году Г. Р.
Тревиранусом [1] и Жаном
Батистом Ламарком.
В основе современной биологии
лежат пять фундаментальных
принципов:
клеточная теория,
эволюция,
генетика,
гомеостаз
энергия

2. Уровни организации живой материи.

http://www.e-drofa.ru/materials/bio10/0029-urovni-organizacii-zhivojmaterii.html

3. Уровни организации жизни (уровни организации живой материи)

Уровни организации жизни (уровни организации живой материи) — структурная
организация биосистем, отражающая их уровневую иерархию в зависимости от
степени сложности.
Различают шесть основных структурных уровней жизни:
1 - молекулярный, Представлен разнообразными молекулами, находящимися в
живой клетке
2 - клеточный,- свободно живущими клетками и клетками, входящими в
многоклеточные организмы.
3 - организменный, -одноклеточными и многоклеточными организмами растений,
животных, грибов и бактерий
4 - популяционно-видовой, в природе огромным разнообразием видов и их популяций
5 -биогеоценотический разнообразием естественных и культурных биогеоценозов во
всех средах жизни
Компоненты:
Популяции различных видов
Факторы среды
Пищевые сети, потоки веществ и энергии
6 - биосферный. Представлен высшей, глобальной формой организации
биосистем — биосферой
Компоненты: -Биогеоценозы
-Антропогенное воздействие

4. Био́та и Биоценоз

Био́та (от др.-греч. βιοτή —
жизнь) — исторически сложившаяся
совокупность видов живых
организмов, объединённых общей
областью распространения в
настоящее время или в прошедшие
геологические эпохи.
В состав биоты входят как
представители клеточных
организмов (растения, животные,
грибы, бактерии, протисты и пр.),
так и бесклеточные организмы
(например, вирусы).
Биота является важной составной
частью экосистем и биосферы.
Биота активно участвует в
биогеохимических процессах.
В отличие от биоценоза биота может
характеризоваться отсутствием
экологических связей между
различными видами организмов.
Биоценоз (от греч. βίος — «жизнь»
и κοινός — «общий») — это
совокупность животных, растений,
грибов и микроорганизмов, что
заселяют определённый участок
суши или акватории, они связаны
между собой и со средой

5. Биогеоценоз

Биогеоценоз (от греч. βίος —
жизнь γη — земля + κοινός —
общий) — система, включающая
сообщество живых организмов и
тесно связанную с ним
совокупность абиотических
факторов среды в пределах
одной территории, связанные
между собой круговоротом
веществ и потоком энергии.
Представляет собой устойчивую
саморегулирующуюся
экологическую систему, в которой
органические компоненты
(животные, растения) неразрывно
связаны с неорганическими (вода,
почва). Примеры: сосновый лес,
горная долина.

6. Абиотические факторы

1.
2.
3.
4.
5.
— факторы неживой природы:
климатические: годовая сумма температур, влажность,
давление воздуха
эдафические (эдафогенные): механический состав почвы,
воздухопроницаемость почвы, кислотность почвы,
химический состав почвы
орографические: рельеф, высота над уровнем моря,
крутизна и экспозиция склона
химические: газовый состав воздуха, солевой состав воды,
концентрация, кислотность
физические: шум, магнитные поля, теплопроводность и
теплоёмкость, радиоактивность, интенсивность солнечного
излучения

7. Биологический вид

Биологическое определение
вида:
Вид – группа особей, сходных
по морфолого-анатомическим,
физиолого-экологическим,
биохимическим и генетическим
признакам, занимающих
естественный ареал, способных
свободно скрещиваться между
собой и давать плодовитое
потомство.
Место вида среди других
таксономических рангов →
Человек относится к виду
протоантропов предшественников человека

8. Метаболи́зм (от греч. μεταβολή — «превращение, изменение»), или обмен веществ

— набор химических реакций,
которые возникают в живом организме
для поддержания жизни.
Эти процессы позволяют организмам
расти и размножаться, сохранять свои
структуры и отвечать на воздействия
окружающей среды.
Метаболизм обычно делят на две
стадии: в ходе катаболизма
сложные органические вещества
деградируют до более простых; в
процессах анаболизма с затратами
энергии синтезируются такие
вещества, как белки, сахара, липиды и
нуклеиновые кислоты.
В ходе обмена веществ
осуществляется биогенная миграция
атомов
Серии химических реакций обмена
веществ называют
метаболическими путями, в них при
участии ферментов одни
биологически значимые молекулы
последовательно превращаются в
другие.
Ферменты играют важную роль в
метаболических процессах потому,
что:
действуют как биологические
катализаторы и снижают энергию
активации химической реакции;
позволяют регулировать
метаболические пути в ответ на
изменения среды клетки или
сигналы от других клеток.

9. Метаболи́зм или обмен веществ

Структура
аденозинтрифосфата —
главного посредника в
энергетическом обмене
веществ

10. Биополимеры

Из множества возможных
вариантов Природа "выбрала"
всего 4 типа полимеров
Основные типы
биополимеров
1) Нуклеиновые кислоты
(ДНК, РНК)
2) Белки
Полипептиды
3) Полисахариды
(целлюлоза, крахмал,
гликоген)
4) Полиизопрены
(натуральный каучук,
гуттаперча и др.)
Нуклеиновые кислоты и Белки –
основные биологические
макромолекулы
Высокомолекулярные
соединения - полимеры
составляют особую, очень
важную, группу
органических веществ
Полимерные вещества
являются основой Жизни
на Земле.
Органические природные
полимеры –
биополимеры –
обеспечивают процессы
жизнедеятельности всех
животных и растительных
организмов

11. Белки

1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)
Молекулярные массы различных белков (полипептидов) составляют
от 10 000 до нескольких миллионов.
Несмотря на многочисленность белков, в их состав входят
остатки не более 22 α-аминокислот.
Функции белков :
каталитические (ферменты);
регуляторные (гормоны);
структурные (кератин шерсти, фиброин шелка, коллаген);
двигательные (актин, миозин);
транспортные (гемоглобин);
запасные (казеин, яичный альбумин);
защитные (иммуноглобулины) и т.д.

12. 4 уровня структурной организации белков

13. Нуклеиновые кислоты

1)
- это биополимеры,
макромолекулы которых
состоят из многократно
повторяющихся звеньев –
нуклеотидов (или
полинуклеотидов)
В состав нуклеотида структурного звена
нуклеиновых кислот - входят
три составные части:
азотистое основание пиримидиновое или
пуриновое
2)
моносахарид - рибоза или 2дезоксирибоза;
3)
остаток фосфорной кислоты

14. ДНК и РНК

В зависимости от того, какой
моносахарид содержится в
структурном звене
полинуклеотида - рибоза
или 2-дезоксирибоза,
различают:
рибонуклеиновые
кислоты (РНК) и
дезоксирибонуклеиновые
кислоты (ДНК)
В главную (сахарофосфатную)
цепь РНК входят остатки
рибозы
в ДНК –
2дезоксирибозы
Нуклеотидные звенья
макромолекул ДНК могут
содержать аденин, гуанин,
цитозин и тимин
Состав РНК отличается тем,
что вместо тимина присутствует
урацил

15. Уровни организации макромолекул: первичная и вторичная структура

Первичная
структура
нуклеиновых кислот –
нуклеотидный состав и
определенная
последовательность
нуклеотидных звеньев
в полимерной цепи
Пример:
сахарофосфатная цепь
→
В сокращённом однобуквенном
обозначении эта структура
записывается как ...– А – Г – Ц –...

16. Уровни организации макромолекул: первичная и вторичная структура

Вторичная структура ДНК
представляет собой две
параллельные
неразветвленные
полинуклеотидные цепи,
закрученные вокруг общей оси в
двойную спираль

17. Уровни организации макромолекул: первичная и вторичная структура

Такая пространственная структура
удерживается множеством водородных
связей, образуемых азотистыми
основаниями, направленными внутрь
спирали
Водородные связи возникают между
пиримидиновым основанием одной цепи и
пуриновым основанием другой цепи
Эти основания составляют
комплементарные пары (от лат.
complementum - дополнение):
ТИМИН (Т) комплементарен АДЕНИНУ (А),
ЦИТОЗИН (Ц) комплементарен ГУАНИНУ (Г)

18. Комплементарность цепей в молекулах ДНК

Комплементарность полинуклеотидных цепей служит
химической основой главной функции ДНК –
хранения и передачи наследственных признаков
(генетической информации)

19. Свойства ДНК

Способность ДНК не только
хранить, но и использовать
генетическую информацию
определяется следующими ее
свойствами:
1) молекулы ДНК способны к
репликации (удвоению), т.е.
могут обеспечить возможность
синтеза других молекул ДНК,
идентичных исходным, поскольку
последовательность оснований в
одной из цепей двойной спирали
контролирует их расположение в
другой цепи
2) молекулы ДНК могут направлять
совершенно точным и
определенным образом синтез
белков, специфичных для
организмов данного вида
Реализация генетического кода
молекулы ДНК –
последовательность
аминокислот в белке

20. Вторичная структура РНК

Молекулы РНК состоят
из одной
полинуклеотидной цепи
и не имеют строго
определенной
пространственной
формы (вторичная
структура РНК зависит
от их биологических
функций)
Основная роль РНК –
непосредственное
участие в биосинтезе
белка

21. Вторичная структура РНК

Виды клеточных РНК :
1) информационные (матричные)
РНК передают
закодированную в ДНК
информацию о структуре
белка от ядра клетки к
рибосомам, где и
осуществляется синтез белка
2) транспортные РНК собирают
аминокислоты в цитоплазме
клетки и переносят их в
рибосому; молекулы РНК этого
типа "узнают" по
соответствующим участкам
цепи информационной РНК,
какие аминокислоты должны
участвовать в синтезе белка;
3) рибосомные РНК
обеспечивают синтез белка
определенного строения,
считывая информацию с
информационной (матричной)
РНК

22. Транскрипция и трансляция

Транскри́пция — процесс
синтеза РНК с использованием
ДНК в качестве матрицы,
происходящий во всех живых
клетках. Другими словами, это
перенос генетической
информации с ДНК на РНК.
Транскрипция (фотография под
трансмиссионным электронным
микроскопом). Begin — начало
транскрипции, End — конец
транскрипции, DNA — ДНК→

23. Транскрипция и трансляция

Ма́тричная рибонуклеи́новая
кислота́ (мРНК, синоним —
информацио́нная РНК, иРНК) —
РНК, содержащая информацию о
первичной структуре
(аминокислотной
последовательности) белков.
мРНК синтезируется на основе ДНК
в ходе транскрипции, после чего, в
свою очередь, используется в ходе
трансляции как матрица для синтеза
белков.
Соотношение между нуклеотидной
последовательностью мРНК и
аминокислотной
последовательностью определяется
правилами трансляции, которые
называются генетическим кодом

24. Ген

Ген — структурная и
функциональная единица
наследственности,
контролирующая развитие
определенного признака или
свойства.
Совокупность генов родители
передают потомкам во время
размножения.
Гены — участки ДНК, несущие
какую-либо целостную
информацию — о строении
одной молекулы белка или
одной молекулы РНК.
Эти и другие функциональные
молекулы определяют
развитие, рост и
функционирование организма.
Схема транскрипции ДНК.

25. Феноти́п

(от греческого слова
phainotip — являю,
обнаруживаю) —
совокупность характеристик,
присущих индивиду на
определённой стадии
развития.
Фенотип формируется на
основе генотипа,
опосредованного рядом
внешнесредовых факторов.
Фенотип — совокупность
внешних и внутренних
признаков организма,
приобретённых в результате
онтогенеза
(индивидуального развития).
Разные фенотипы особей в
популяции мидий Donax
variabilis.

26. Хромосо́мы др.-греч. χρῶμα — цвет и σῶμα — тело

Хромосо́мы
др.-греч. χρῶμα — цвет и σῶμα — тело
— нуклеопротеидные структуры
в ядре эукариотической клетки
(клетки, содержащей ядро),
которые становятся легко
заметными в определённых
фазах клеточного цикла (во
время митоза или мейоза).
Хромосомы представляют
собой высокую степень
конденсации хроматина,
постоянно присутствующего в
клеточном ядре.
В хромосомах сосредоточена
большая часть наследственной
информации.
Схема строения хромосомы в
поздней профазе — метафазе
митоза. 1 — хроматида; 2 —
центромера; 3 — короткое плечо; 4
— длинное плечо.

27. Хромосомы человека

В каждой ядросодержащей соматической клетке человека содержится
23 пары линейных хромосом,
а также многочисленные копии митохондриальной ДНК