Принципи організації живих систем
У живих організмах матеріальні й функціональні елементи, що утворюють систему, поєднуються не випадково, а знаходяться в доцільних матеріальних, енергетичних і інформаційних взаємовідносинах між собою.
1. Універсальні ознаки живих організмів
Всі живі організми мають подібність в будові та процесах життєдіяльності: у них єдиний генетичний код, хімічний склад, будова молекул та клітин, однотипова будова тіла на однакових рівнях організації. Подібність живих організмів підтверджує їх спорідненість і єдність походження, а відмінності - дивергентний характер в процесі еволюції органічного світу.
2. Обмін енергією
а) Для всіх процесів життєдіяльності живих організмів: біосинтезу, клітинного поділу, активного транспорту, осмосу, нервової діяльності, механічної роботи, а в деяких спеціалізованих клітинах - м'язових скорочень, біолюмінесценції, електричних розрядів, необхідна енергія.
б) Першоджерелом всієї енергії для живих систем Землі служить Сонце. Сонячна енергія поступає на Землю у вигляді сонячного випромінювання, яке використовується зеленими рослинами для фотосинтезу органічних речовин (глюкози), а від рослин поступає в дальші харчові ланцюги, і як результат, керує біохімічними циклами.
в) В клітині енергія може існувати у вигляді різних форм (хімічна, теплова, механічна, електрична) і переходить із однієї форми в іншу. Перехід однієї форми енергії в іншу, називається перетворенням енергії і підкоряється законам термодинаміки.
г) За типом живлення і використання енергії в процесі обміну речовин живі організми поділяються на дві групи: автотрофні (частина бактерій, ціанобактерії та практично всі рослини) та гетеротрофні (більшість бактерій, гриби, всі тварини, в т. ч. і людина).
3. Обмін інформацією
а) В живих організмах потоки інформації йдуть як від різних структур його, так і з навколишнього середовища Інформацію переносять матеріальні або енергетичні носії - сигнали, які направляються до приймача по каналу зв'язку.
б) В тваринних організмах сигналами служать гормони або електричні імпульси. При гормональному зв'язку гормони від залоз внутрішньої секреції по кров'яному руслу попадають у всі частини організму, але тільки певні органи приймають цей сигнал і реагують на нього як приймачі. При нервовому зв'язку в багатоклітинних тварин передавачами є рецепторні і нервові клітини, а канал зв'язку утворюють нервові волокна. Регуляція функцій і різних систем організму у тварин за участю гуморальних і нейрорефлекторних механізмів називається нейрогуморальною.
в) Між особинами тварин одного виду або різних видів існує контактна або просторова комунікація з використанням зорових, акустичних або хімічних каналів зв'язку.
г) Біохімічні перетворення в організмах рослин відбуваються за участі ферментів, фітогормонів і інгібіторів. Зміни в концентраціях метаболітів і коферментів, кількості та активності ферментів можуть бути причинами зміни стаціонарного стану на молекулярному рівні.
д) Відповідь рослин на подразники навколишнього середовища здебільшого виражається у зміні росту і рухах.
е) Синтез гормонів, ферментів, фітогормонів і інгібіторів, які контролюють біохімічні перетворення в організмах тварин і рослин протягом всього онтогенезу, визначається генетичною інформацією.
3. Характеристика рівнів організації живої матерії та рівнів організації структури тіла сучасних живих організмів в курсі загальної біології.
Рівень організації живої матерії - це функціональне місце біологічної структури певного ступеня складності в загальній системі живої природи.
Основні властивості життя проявляються на всіх його рівнях, але характер прояви їх на кожному рівні має свої особливості. Існування життя на всіх рівнях підготовлюється і визначається структурою нижчого рівня.
1. Молекулярний. Біологічна система проявляється на рівні функціонування біологічно активних макромолекул: білків, вуглеводів, нуклеїнових кислот. З цього рівня розпочинаються найважливіші процеси життєдіяльності - кодування і передача спадкової інформації, обмін речовин і перетворення енергії. Йому властива стійкість молекулярних структур у поколіннях.
2.Клітинний. В кожній клітині як одноклітинних, так і багатоклітинних організмів відбуваються процеси обміну речовин і перетворення енергії, забезпечуються процеси розмноження і передачі нащадкам спадкової інформації. Отже, клітина є структурно-функціональною і універсальною одиницею живого.
Клітинний рівень у одноклітинних організмів співпадає з рівнем організму.
3.Тканинний. У багатоклітинних організмів під час індивідуального розвитку клітини спеціалізуються за будовою та виконуваними функціями, формуючи тканини. Тканина - сукупність клітин (подібних за будовою, походженням, функціями) і міжклітинної речовини, які виконують в організмі певну роль.
На тканинному рівні між всіма організмами спостерігається велика подібність.
4.Органний. Орган - це структурно-функціональні об'єднання кількох типів тканин (корінь, пагін, квітка - в рослини; голова, нога, серце - в людини).
Різні органи взаємодіють між собою, об'єднуючись у системи органів (травлення, дихання, кровообігу).
5.Організмовий. Організм - цілісна диференційована система органів. На рівні організму спостерігається найбільша різноманітність форм життя.
На цьому ж рівні відбуваються процеси онтогенезу, тому організмовий рівень називають ще й онтогенетичним.
6.Популяційно-видовий. Вид - сукупність близькоспоріднених оранізмів, що характеризуються певними, тільки їм властивими морфо-фізіологічними та еколого-географічними особливостями. Сукупність організмів одного виду, що населяють певну територію і так чи інакше ізольовані від особин інших сукупностей, утворює популяцію. Між особинами популяції відбувається вільне схрещування. Популяція - елементарна одиниця еволюційного процесу, в ній розпочинаються процеси видоутворення.
Цей рівень організації живого характеризується надзвичайною різноманітністю. На нашій планеті мешкає понад два мільйони видів різноманітніх організмів: дроб'янок, грибів, рослин і тварин.
7.Біогеоцинотичний. Біогеоценози - історично сформовані стійкі угрупування популяцій різних видів, що зв'язані між собою і з навколишньою природою обміном речовин, енергії та інформації. Для цього рівня характерні постійні потоки енергії між популяціями різних видів, а також постійний обмін речовин між живою (біотичною), та неживою (абіотичною) частинами біогеоценозів, тобто колообіг речовин.
8.Біосферний. Біосферу нашої планети утворюють окремі біогеоценози. Біосферний рівень організації характеризується біологічним колообігом речовин та єдиним потоком енергії, які забезпечують функціонування біосфери, як єдиної цілісної системи. Біосфера - система вищого порядку, що охоплює всі явища на Землі.
Рівні організації структури тіла
а) Доклітинний - віруси та бактеріофаги.
б) Клітинний перед'ядерний - бактерії та ціанобактерії.
в) Клітинний ядерний - водорості, гриби, найпростіші.
г) Передтканинний двошаровий - кишковопорожнинні та губки.
д) Передтканинний сланевий - водорості, гриби, лишайники.
е) Тканинний трьохшаровий - плоскі та круглі черви.
є) Тканинний багатошаровий - мохоподібні, молюски, голкошкірі.
ж) Органний - псилофіти, кільчаті черви, членистоногі, безчерепні.
з) Системний - пагінові рослини (вищі спорові рослини, голонасінні, покритонасінні) та хребетні тварини (риби, земноводні, плазуни, птахи, ссавці).
4. Характеристика змісту вступної лекції із загальної біології. Основні ідеї, поняття, положення (біологія — система наук про живу природу, сучасне визначення поняття «життя», головні етапи розвитку біологічної науки, методи досліджень в біології)