Biologi for Majors jeg

en Liste over de definerende karakteristika af biologisk liv

Biologi, er den videnskab, der studerer livet, men hvad præcis er liv? Dette kan lyde som et dumt spørgsmål med et indlysende svar, men det er ikke altid let at definere livet. For eksempel, en gren af biologi kaldet virologi undersøgelser vira, som udviser nogle af de særlige kendetegn ved levende enheder, men mangler andre., Det viser sig, at selv om vira kan angribe levende organismer, forårsage sygdomme og endda reproducere, opfylder de ikke de kriterier, som biologer bruger til at definere livet. Derfor er virologer strengt taget ikke biologer. Tilsvarende studerer nogle biologer den tidlige molekylære udvikling, der gav anledning til livet; da begivenhederne, der gik forud for livet, ikke er biologiske begivenheder, er disse forskere også udelukket fra biologi i ordets strenge forstand.,

fra sin tidligste begyndelse har biologi kæmpet med disse spørgsmål: Hvad er de delte egenskaber, der gør noget “levende”? Og når vi ved, at noget er i LIVE, Hvordan finder vi meningsfulde organisationsniveauer i dens struktur?,

livets egenskaber

alle levende organismer deler flere nøgleegenskaber eller funktioner: orden, følsomhed eller respons på miljøet, reproduktion, vækst og udvikling, regulering, homeostase og energiforarbejdning. Når de ses sammen, tjener disse egenskaber til at definere livet.

rækkefølge

Figur 1., En padde repræsenterer en stærkt organiseret struktur bestående af celler, væv, organer og organsystemer.

organismer er stærkt organiserede, koordinerede strukturer, der består af en eller flere celler. Selv meget enkle, encellede organismer er bemærkelsesværdigt komplekse: inde i hver celle udgør atomer molekyler; disse udgør igen celleorganeller og andre cellulære indeslutninger.

i multicellulære organismer (Figur 1) danner lignende celler væv. Væv samarbejder igen for at skabe organer (kropsstrukturer Med en særskilt funktion). Organer arbejder sammen om at danne organsystemer.,

følsomhed eller respons på Stimuli

organismer reagerer på forskellige stimuli. For eksempel kan planter bøje sig mod en lyskilde, klatre på hegn og vægge eller reagere på berøring (figur 2).

figur 2.Bladene på denne følsomme plante (Mimosa pudica) vil øjeblikkeligt hænge og foldes, når de røres. Efter et par minutter vender planten tilbage til normal. (kredit: Ale.Lomas)

selv små bakterier kan bevæge sig mod eller væk fra kemikalier (en proces kaldet kemota .is) eller lys (fotota .is)., Bevægelse mod en stimulus betragtes som et positivt svar, mens bevægelse væk fra en stimulus betragtes som et negativt svar.

se denne video for at se, hvordan planter reagerer på en stimulus—fra åbning til lys, til indpakning af en tendril omkring en gren for at fange bytte.

reproduktion

enkeltcellede organismer reproducerer ved først at duplikere deres DNA og derefter dele det lige, når cellen forbereder sig på at opdele for at danne to nye celler. Multicellulære organismer producerer ofte specialiserede reproduktive kimcelleceller, der vil danne nye individer., Når reproduktion opstår, overføres gener indeholdende DNA til en organismes afkom. Disse gener sikrer, at afkomene hører til den samme art og vil have lignende egenskaber, såsom størrelse og form.

vækst og udvikling

figur 3. Selvom ingen to ser ens ud, disse hvalpe har arvet gener fra begge forældre og deler mange af de samme egenskaber.

organismer vokser og udvikler sig efter specifikke instruktioner kodet af deres gener., Disse gener giver instruktioner, der vil lede cellulær vækst og udvikling, sikre, at en arts unge (figur 3) vil vokse op til at udvise mange af de samme egenskaber som sine forældre.

regulering

selv de mindste organismer er komplekse og kræver flere reguleringsmekanismer til at koordinere interne funktioner, reagere på stimuli og klare miljøbelastninger. To eksempler på interne funktioner reguleret i en organisme er næringsstoftransport og blodgennemstrømning., Organer (grupper af væv, der arbejder sammen) udfører specifikke funktioner, såsom at transportere ilt gennem kroppen, fjerne affald, levere næringsstoffer til hver celle og afkøle kroppen.

homeostase

figur 4. Isbjørne (Ursus maritimus) og andre pattedyr, der lever i isdækkede regioner, opretholder deres kropstemperatur ved at generere varme og reducere varmetab gennem tyk pels og et tæt fedtlag under deres hud., (kredit: “longhorndave”/Flickr)

for at fungere korrekt skal celler have passende forhold som korrekt temperatur, pH og passende koncentration af forskellige kemikalier. Disse forhold kan dog ændre sig fra det ene øjeblik til det næste. Organismer er i stand til at opretholde interne forhold inden for et snævert område næsten konstant, på trods af miljøændringer, gennem homeostase (bogstaveligt talt “stabil tilstand”)—en organismes evne til at opretholde konstante interne forhold., For eksempel skal en organisme regulere kropstemperaturen gennem en proces kendt som termoregulering. Organismer, der lever i kolde klimaer, såsom isbjørnen (figur 4), har kropsstrukturer, der hjælper dem med at modstå lave temperaturer og bevare kropsvarmen. Strukturer, der hjælper med denne type isolering, inkluderer pels, fjer, spæk og fedt. I varme klimaer har organismer metoder (såsom sved hos mennesker eller pustende hos hunde), der hjælper dem med at kaste overskydende kropsvarme.

energibehandling

alle organismer bruger en energikilde til deres metaboliske aktiviteter., Nogle organismer fanger energi fra solen og omdanner den til kemisk energi i fødevarer (fotosyntese); andre bruger kemisk energi i molekyler, de tager ind som mad (cellulær respiration).

Figur 5. California condor (Gymnogyps californianus) bruger kemisk energi afledt af mad til strømflyvning. Californiens kondorer er en truet art; denne fugl har et vingemærke, der hjælper biologer med at identificere individet.,

niveauer af organisering af levende ting

levende ting er meget organiserede og strukturerede efter et hierarki, der kan undersøges i en skala fra lille til stor. Atomet er den mindste og mest grundlæggende enhed af stof. Den består af en kerne omgivet af elektroner. Atomer danner molekyler. Et molekyle er en kemisk struktur bestående af mindst to atomer, der holdes sammen af en eller flere kemiske bindinger., Mange molekyler, der er biologisk vigtige, er makromolekyler, store molekyler, der typisk dannes ved polymerisering (en polymer er et stort molekyle, der fremstilles ved at kombinere mindre enheder kaldet monomerer, som er enklere end makromolekyler). Et eksempel på et makromolekyle er deo .yribonukleinsyre (DNA) (figur 6), som indeholder instruktionerne for strukturen og funktionen af alle levende organismer.

Figur 6. Alle molekyler, inklusive dette DNA-molekyle, er sammensat af atomer., (kredit: “brian0918″/briikimedia Commons)

nogle celler indeholder aggregater af makromolekyler omgivet af membraner; disse kaldes organeller. Organeller er små strukturer, der findes i celler. Eksempler på organeller inkluderer mitokondrier og chloroplaster, der udfører uundværlige funktioner: mitokondrier producerer energi til at drive cellen, mens chloroplaster gør det muligt for grønne planter at udnytte energien i sollys til at fremstille sukkerarter. Alle levende ting er lavet af celler; selve cellen er den mindste grundlæggende enhed af struktur og funktion i levende organismer., (Dette krav er, hvorfor vira ikke betragtes som levende: de er ikke lavet af celler. For at fremstille nye vira skal de invadere og kapre den reproduktive mekanisme i en levende celle; først da kan de få de materialer, de har brug for til at reproducere.) Nogle organismer består af en enkelt celle, og andre er multicellulære. Celler klassificeres som prokaryote eller eukaryote. Prokaryoter er encellede eller koloniale organismer, der ikke har membranbundne kerner eller organeller; i modsætning hertil har cellerne i eukaryoter membranbundne organeller og en membranbundet kerne.,

i større organismer kombineres celler for at fremstille væv, som er grupper af lignende celler, der udfører lignende eller beslægtede funktioner. Organer er samlinger af væv grupperet sammen, der udfører en fælles funktion. Organer er til stede ikke kun hos dyr, men også i planter. Et organsystem er et højere organisationsniveau, der består af funktionelt beslægtede organer. Pattedyr har mange organsystemer. For eksempel transporterer kredsløbssystemet blod gennem kroppen og til og fra lungerne; Det omfatter organer som hjerte og blodkar. Organismer er individuelle levende enheder., For eksempel er hvert træ i en skov en organisme. Encellede prokaryoter og encellede eukaryoter betragtes også som organismer og betegnes typisk som mikroorganismer.

alle individer af en art, der lever inden for et bestemt område, kaldes samlet en befolkning. For eksempel kan en skov omfatte mange fyrretræer. Alle disse fyrretræer repræsenterer befolkningen i fyrretræer i denne skov. Forskellige populationer kan leve i det samme specifikke område., For eksempel omfatter skoven med fyrretræer populationer af blomstrende planter og også insekter og mikrobielle populationer. Et samfund er summen af befolkninger, der beboer et bestemt område. For eksempel udgør alle træer, blomster, insekter og andre bestande i en skov skovens samfund. Selve skoven er et økosystem. Et økosystem består af alle de levende ting i et bestemt område sammen med de abiotiske, ikke-levende dele af det miljø, såsom nitrogen i jorden eller regnvand., På det højeste organisationsniveau (Figur 7) er biosfæren samlingen af alle økosystemer, og den repræsenterer livets lifeoner på jorden. Det omfatter jord, vand og endda atmosfæren til en vis grad.

Practice Questionuestion

fra en enkelt organelle til hele biosfæren er levende organismer dele af et stærkt struktureret hierarki.

Figur 7. De biologiske niveauer af organisering af levende ting er vist., Fra en enkelt organelle til hele biosfæren er levende organismer dele af et stærkt struktureret hierarki., (kredit “alle pengene”: ændring af det arbejde, som Umberto Salvagnin; kredit “celler”: ændring af det arbejde, som Bruce Wetzel, Harry Schaefer/ National Cancer Institute; kredit “væv”: ændring af det arbejde, som Kilbad; Fama Clamosa; Mikael Häggström; kredit “organer”: modifikation af arbejdet med Mariana Ruiz Villareal; kredit “organismer”: modifikation af arbejdet med “Krystal”/Flickr; kredit “økosystemer”: ændring af arbejde ved US Fish and Wildlife Service Hovedkvarter; kredit “biosphere”: ændring af arbejdet ved NASA)

Hvilket af følgende udsagn er falsk?,

1. væv findes inden for organer, der findes inden for organsystemer.
2. samfund findes inden for populationer, der findes inden for økosystemer.
3. organeller findes inden for celler, der findes inden for væv.
4. samfund findes inden for økosystemer, der findes i biosfæren.

Vis svar

Erklæring B er falsk: populationer findes inden for samfund.,

Tjek din forståelse

svar på spørgsmålet(erne) nedenfor for at se, hvor godt du forstår emnerne i det foregående afsnit. Denne korte quui.tæller ikke med din karakter i klassen, og du kan genoptage det et ubegrænset antal gange.

Brug denne quui.til at tjekke din forståelse og beslutte, om du vil (1) studere det foregående afsnit yderligere eller (2) gå videre til næste afsnit.