Какие основные свойства биологических систем

Свойства и признаки жизни

Биологические системы характеризуются двумя основными свойствами:

1. Обмен веществ. Любая биологическая система является открытой системой. Это означает, что она не может существовать без обмена с внешней средой химическим веществом, энергией и информацией.

2. Самовоспроизведение с изменением. Любая биологическая система способна воспроизводить себе подобную.

Кроме указанных свойств выделяются разнообразные признаки биологических систем:

1. Особенности химического состава. В состав биологических систем входят вещества (биологические молекулы) , которые в неживой природе не обнаруживаются: нуклеиновые кислоты, белки, углеводы, липиды, разнообразные низкомолекулярные органические вещества.

2. Биологические системы характеризуются такой высокой степенью упорядоченности, такой строгой системой соподчинения (иерархичностью) , которые никогда не встречаются в неживой природе.

3. Биологические системы представляют собой продукт реализации генетической программы строения, развития и функционирования. Эта программа реализуется в процессе развития биологической системы в определенных условиях внутренней и внешней среды. Например, фенотип формируется на основе генотипа в определенных условиях развития организма.

4. Биологические системы являются открытыми проточными системами. Они постоянно поглощают высокоорганизованную энергию (в виде химической или световой энергии) и выделяют низкоорганизованную (в виде тепла) . Разность в уровне организации энергии используется для повышения уровня организации биологических структур.

5. Биологические системы – это саморегулирующиеся системы, способные поддерживать свою структуру в условиях изменяющейся внешней среды. В основе саморегуляции биологических систем лежит множество обратных связей между составляющими их элементами. Сохранение постоянства внутренней среды организма или иной биологической системы иначе называется гомеостаз. Существует три принципа гомеостаза: избыточность структур, полифункциональность структур, делокализация структур.

6. Рост и развитие. Рост проявляется как накопление количественных изменений (увеличение объема, массы, числа клеток) . Развитие проявляется как переход количественных изменений в качественные (появление новых органов и новых функций) .

7. Целостность и дискретность. Любая биологическая система является целостной системой, реагирующей на воздействия как единое целое. В то же время, биологические системы одного уровня дискретны, то есть более или менее отграничены друг от друга (термин «дискретность» означает «прерывистость, обособленность») .

Целостность и дискретность наиболее отчетливо проявляются на уровне отдельных организмов – индивидов (от лат. individ – неразделимый) . Однако целостность и дискретность характеризует все биологические системы. Например, клетки, организмы, популяции, сообщества – это целостные системы, которые более или менее отграничены друг от друга.

Кроме перечисленных признаков биологических систем можно выделить и множество других:

– раздражимость,

– ритмичность,

– инерционность,

– пространственная анизотропия,

– необратимость развития (временная анизотропия) ,

– способность к адаптивной эволюции и др.

Источник

В организации живого выделяют многочисленные биологические системы разного уровня строения и жизнедеятельности.

Биологические системы

Биосистема — это форма жизни, обусловленная взаимодействием живых компонентов. Растительный организм как биосистема — совокупность взаимодействующих органов , тканей и клеток.

К данной категории относят:

органические макромолекулы;
органеллы субклеточного типа;
клеточные структуры;
органы;
организмы;
популяции.
виды
биоценозы
экосистемы
биосфера

Наименьшей биологической системой, присутствующей во всем живом является органическая (биологическая) макромолекула:

ДНК;
белок;
углевод;
АТФ.

В роли наибольшей биологической системы выступает популяция, совокупность организмов одного вида, длительное время обитающих на одной территории (занимающих определённый ареал) и частично или полностью изолированных от особей других таких же групп.

Общие признаки биологических систем

Биологические системы (или живые системы) отличаются от тел неживой природы совокупностью признаков и свойств, среди которых основными являются:

Существенными чертами живых организмов, отличающими их от объектов неживой природы, являются уровневая организация и эволюция.

1. Клеточное строение

Всем живым организмам свойственно клеточное строение, за исключением неклеточных форм жизни — вирусов.

2. Особенности химического состава

Живые тела состоят из тех же химических элементов, которые преобладают в неживой природе. Тем не менее, по соотношению данных элементов неживые и живые тела сильно различаются. Так, основными химическими элементами живых клеток являются атомы: водорода, углерода, азота и кислорода. Преобладающими элементами неживых тел служат: кислород, алюминий, магний, железо, кремний.

3. Обмен веществ и превращение энергии.

Обменом веществ (метаболизмом) именуют протекающие в живых системах реакции синтеза и распада при поглощении из окружающего пространства элементов питания и выделении соотвестввующих продуктов жизнедеятельности. Неживая природа способна к обмену веществами, путем смены их агрегатного состояния либо переноса с одного участка на другой (смывание грунта, замерзание воды). Происходящие в живых телах обменные реакции, протекают в виде круговорота, когда сложные соединения распадаются до простых и выделяется энергия. Благодаря непрерывности обмена веществ обеспечивается относительное постоянство химического состава в организмах.
Превращение энергии заключается в ее потреблении зелеными растениями (автотрофами) и аккумулировании в макроэргических связях. В таком виде ее поглощают гетеротрофные организмы (животные, грибы), где в результате химических превращений происходит ее высвобождение. Таким образом, собранная автотрофами солнечная энергия способна поступать в гетеротрофные тела при поедании животными растений.

4. Гомеостаз

Гомеостазом (саморегуляцией) называют свойство живого заключающееся в поддержании постоянства своего химического состава и интенсивности физиологических процессов. При этом главенствующая роль отводится эндокринной и нервной системам.

5. Раздражимость

Раздражимостью именуют специфического типа избирательные ответы живых тел на происходящие в окружающем пространстве изменения. При изменении окружающих условий живой организм начинает ощущать некий дискомфорт (раздражение), а возникающую при этом его ответную реакцию называют раздражимостью. К примеру. Если дождевого червя уколоть иглой, он сожмется, демонстрируя тем самым ответ на воздействие факторов среды.
Благодаря раздражимости живые тела могут приспосабливаться к окружающим условиям, даже при их изменении. Это помогает им выживать.

6. Движение

Живым организмам свойственны разные формации движения. У животных они неограниченны, а у растений – ограниченны. Даже находящиеся внутри клетки органеллы способны перемещаться из-за движения окружающей их цитоплазмы.

7. Рост и развитие

Ростом организмов именуют увеличение в них количества клеток. Так, растения имеют неограниченный рост. А животные растут до определенного периода жизни.
Развитием называют процесс необратимого, направленного и закономерного изменения живых объектов. Итогом развития является возникновение нового качественного состояния живого организма. Различают следующие формы развития: филогенез; онтогенез.
Под филогенезом понимают процесс исторического развития живых организмов, происходящий на планете. Синонимом данного понятия является «эволюция». Онтогенезом именуют индивидуальное развитие живых организмов.

8. Воспроизведение

Благодаря воспроизведению (самовоспроизведению либо репродукции) на Земле не прекращается жизнь. Самовоспроизведение (размножение) свойственно всем биологическим системам. Ограниченное во временных рамках существование биологических систем поддерживается самовоспроизведением.
Основу размножения составляют процессы синтеза новых структур с молекулами, похожими на своих создателей (родителей). За передачу наследственной информации отвечают гены (участки ДНК с белками). Различают половое и бесполое размножение. Первое протекает с участием половых клеток (гамет), а второе – без гамет. В результате бесполого размножения создаются идентичные родителям дочерние организмы, а после полового – получаются новые комбинации генов, сочетающие признаки обоих родителей.

9. Эволюция

Эволюцией именуют процесс усложнения живого, происходящий длительное время на Земле под воздействием меняющихся условий окружающей среды. При этом появлялись новые виды с новыми свойствами, помогающими им выжить в меняющимся мире. Закрепление положительных качеств шло на генетическом уровне, поэтому они могли передаваться по наследству.
Виды, не способные приспособиться к меняющимся условиям, погибали, не внося в общий генофонд (совокупность всех генов) свои наследственные комбинации. Движущей силой эволюции является происходящий в живой природе естественный отбор.

Источник

«Биологические системы»

Код раздела ЕГЭ: 1.2. Биологические системы. Общие признаки биологических систем: клеточное строение, особенности химического состава, обмен веществ и превращение энергии, гомеостаз, раздражимость, движение, рост и развитие, воспроизведение, эволюция.

Биологические системы – это объекты различной сложности, имеющие несколько уровней структурно-функциональной организации и представляющие собой совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих элементов. Примеры биологических систем: клетка, ткани, органы, организмы, популяции, виды, биоценозы, экосистемы разных рангов и биосфера.

клеточное строение (Все существующие на Земле организмы состоят из клеток. Исключением являются вирусы, проявляющие свойства живого только в других организмах.);
особенности химического состава (Главными особенностями химического состава клетки и многоклеточного организма являются соединения углерода — белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты. В неживой природе эти соединения не образуются);
обмен веществ и превращения энергии (Обмен веществ — совокупность биохимических превращений, происходящих в организме и других биосистемах. Все живые системы являются открытыми системами, через которые непрерывно идут потоки веществ, энергии и информации. К открытым системам относят системы, между которыми и окружающей средой происходит обмен веществ и энергии, например, растения в процессе фотосинтеза улавливают солнечный свет и поглощают воду и углекислый газ, выделяя кислород);
гомеостаз — это способность биологических систем противостоять изменениям и поддерживать относительное постоянство химического состава, строения и свойств, а также обеспечивать постоянство функционирования в изменяющихся условиях окружающей среды;
раздражимость — способность организма реагировать на внешние и внутренние раздражители (рефлексы у животных и тропизмы, таксисы и настии у растений);
движение — возможность активного взаимодействия со средой, в частности, перемещение с места на место, захват пищи и т. п.;
рост и развитие (Все организмы растут в течение своей жизни. Под развитием понимают как индивидуальное развитие организма, так и историческое развитие живой природы);
воспроизведение (Способность живых систем воспроизводить себе подобных. В основе размножения лежит процесс удвоения молекул ДНК с последующим делением клеток);
эволюция — естественный процесс развития живой природы, сопровождающийся изменением генетического состава популяций, формированием адаптаций, видообразованием и вымиранием видов, преобразованием экосистем и биосферы в целом.

Общность химического состава живых систем и неживой природы говорит о единстве и связи живой и неживой материи. Весь мир представляет собой систему, в основании которой лежат отдельные атомы. Атомы, взаимодействуя друг с другом, образуют молекулы. Из молекул в неживых системах формируются кристаллы горных пород, звезды, планеты, вселенная. Из молекул, входящих в состав организмов, формируются живые системы — клетки, ткани, организмы. Взаимосвязь живых и неживых систем отчетливо проявляется на уровне биогеоценозов и биосферы.

Уровни организации живых систем отражают соподчиненность, иерархичность структурной организации жизни. Уровни жизни отличаются друг от друга сложностью организации системы. Клетка устроена проще по сравнению с многоклеточным организмом или популяцией.

Структурная организация — живые системы Земли, характеризующиеся упорядоченностью и сложностью структур на всех уровнях организации, несмотря на то, что построены из тех же химических элементов, что и неживые.

Биологические системы

Вы смотрели конспект по биологии «Биологические системы».
Читайте также другие конспекты, относящиеся к разделу ЕГЭ 1.2:

Уровневая организация и эволюция. Основные уровни организации живой природы: клеточный организменный, популяционно-видовой, биогеоценотический, биосферный.

Источник

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

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

Источник