Wymień charakterystykę życia biologicznego
Biologia jest nauką, która bada życie, ale czym dokładnie jest życie? Może to brzmieć jak głupie pytanie z oczywistą odpowiedzią, ale nie zawsze jest łatwo zdefiniować życie. Na przykład, gałąź biologii o nazwie wirusologia bada wirusy, które wykazują niektóre cechy żywych istot, ale brakuje innych., Okazuje się, że chociaż wirusy mogą atakować organizmy żywe, wywoływać choroby, a nawet rozmnażać się, nie spełniają kryteriów, którymi biolodzy określają życie. W związku z tym wirusolodzy nie są biologami, ściśle mówiąc. Podobnie, niektórzy biolodzy badają wczesną ewolucję molekularną, która dała początek życiu; ponieważ wydarzenia poprzedzające życie nie są wydarzeniami biologicznymi, naukowcy ci są również wykluczeni z biologii w ścisłym znaczeniu tego terminu.,
od najwcześniejszych początków Biologia zmagała się z tymi pytaniami: jakie są wspólne właściwości, które czynią coś „żywego”? A kiedy już wiemy, że coś jest żywe, jak znaleźć znaczące poziomy organizacji w jego strukturze?,
cele nauki
- Wymień właściwości życia
- Uporządkuj poziomy organizacji żywych istot
właściwości życia
wszystkie żywe organizmy mają kilka kluczowych cech lub funkcji: porządek, wrażliwość lub odpowiedź na środowisko, reprodukcję, wzrost i rozwój, regulację, homeostazę i przetwarzanie energii. Patrząc razem, te cechy służą do definiowania życia.
Zamów
Rysunek 1., Ropucha reprezentuje wysoce zorganizowaną strukturę składającą się z komórek, tkanek, narządów i układów narządów.
organizmy są wysoce zorganizowanymi, skoordynowanymi strukturami, które składają się z jednej lub więcej komórek. Nawet bardzo proste, jednokomórkowe organizmy są niezwykle złożone: wewnątrz każdej komórki Atomy tworzą cząsteczki; te z kolei tworzą organelle komórkowe i inne inkluzje komórkowe.
u organizmów wielokomórkowych (ryc. 1) podobne komórki tworzą tkanki. Z kolei tkanki współpracują w celu stworzenia narządów (struktur ciała o odrębnej funkcji). Organy współpracują ze sobą tworząc układy narządów.,
wrażliwość lub odpowiedź na bodźce
organizmy reagują na różne bodźce. Na przykład rośliny mogą zginać się w kierunku źródła światła, Wspinać się po ogrodzeniach i ścianach lub reagować na dotyk (Rysunek 2).
Rysunek 2.Liście tej wrażliwej rośliny (Mimosa pudica) natychmiast opadają i składają się po dotknięciu. Po kilku minutach roślina wraca do normy. (kredyt: Alex Lomas)
nawet małe bakterie mogą poruszać się w kierunku lub z dala od substancji chemicznych (proces zwany chemotaksją) lub światła (fototaksja)., Ruch w kierunku bodźca jest uważany za odpowiedź pozytywną, podczas gdy ruch z dala od bodźca jest uważany za odpowiedź negatywną.
obejrzyj ten film, aby zobaczyć, jak rośliny reagują na bodziec—od otwarcia do światła, przez owijanie wici wokół gałęzi, po chwytanie zdobyczy.
rozmnażanie
organizmy jednokomórkowe rozmnażają się najpierw powielając swoje DNA, a następnie dzieląc je równo, gdy komórka przygotowuje się do podziału, tworząc dwie nowe komórki. Organizmy wielokomórkowe często wytwarzają wyspecjalizowane komórki rozrodcze, które tworzą nowe osobniki., Gdy następuje rozmnażanie, geny zawierające DNA są przekazywane potomstwu organizmu. Geny te zapewniają, że potomstwo będzie należeć do tego samego gatunku i będzie miał podobne cechy, takie jak rozmiar i kształt.
wzrost i rozwój
Rysunek 3. Chociaż nie dwa wyglądają podobnie, szczenięta te odziedziczyły geny od obojga rodziców i mają wiele tych samych cech.
organizmy rosną i rozwijają się zgodnie ze specyficznymi instrukcjami kodowanymi przez ich geny., Geny te dostarczają instrukcji, które kierują wzrostem komórkowym i rozwojem, zapewniając, że młode gatunki (ryc. 3) będą rosły, aby wykazywały wiele takich samych cech jak ich rodzice.
Regulacja
nawet najmniejsze organizmy są złożone i wymagają wielu mechanizmów regulacyjnych, aby koordynować funkcje wewnętrzne, reagować na bodźce i radzić sobie z stresami środowiskowymi. Dwa przykłady funkcji wewnętrznych regulowanych w organizmie to transport składników odżywczych i przepływ krwi., Narządy (grupy tkanek pracujących razem) spełniają określone funkcje, takie jak przenoszenie tlenu w całym ciele, Usuwanie odpadów, dostarczanie składników odżywczych do każdej komórki i chłodzenie ciała.
homeostaza
Rysunek 4. Niedźwiedzie polarne (Ursus maritimus) i inne ssaki żyjące w regionach pokrytych lodem utrzymują temperaturę ciała wytwarzając ciepło i zmniejszając straty ciepła przez grube futro i gęstą warstwę tłuszczu pod skórą., (kredyt: „longhorndave” / Flickr)
aby prawidłowo funkcjonować, komórki muszą mieć odpowiednie warunki, takie jak odpowiednia temperatura, pH i odpowiednie stężenie różnych substancji chemicznych. Warunki te mogą jednak ulec zmianie z jednej chwili na drugą. Organizmy są w stanie utrzymać warunki wewnętrzne w wąskim zakresie prawie stale, pomimo zmian środowiskowych, poprzez homeostazę (dosłownie „stan stacjonarny”) – zdolność organizmu do utrzymania stałych warunków wewnętrznych., Na przykład organizm musi regulować temperaturę ciała poprzez proces znany jako termoregulacja. Organizmy żyjące w zimnym klimacie, takie jak niedźwiedź polarny (ryc. 4), mają struktury ciała, które pomagają im wytrzymać niskie temperatury i oszczędzać ciepło ciała. Struktury, które pomagają w tego typu izolacji obejmują futro, pióra, blubber i tłuszcz. W gorącym klimacie organizmy mają metody (takie jak pot u ludzi lub dyszenie u psów), które pomagają im zrzucić nadmiar ciepła ciała.
Przetwarzanie energii
wszystkie organizmy wykorzystują źródło energii do swojej aktywności metabolicznej., Niektóre organizmy wychwytują energię ze słońca i przekształcają ją w energię chemiczną w żywności( fotosynteza); inne wykorzystują energię chemiczną w cząsteczkach, które przyjmują jako żywność (oddychanie komórkowe).
Rysunek 5. Kondor Kalifornijski (Gymnogyps californianus) wykorzystuje energię chemiczną pochodzącą z pożywienia do napędzania lotu. Kondory kalifornijskie są gatunkiem zagrożonym; ptak ten ma znacznik skrzydła, który pomaga biologom zidentyfikować osobnika.,
poziomy organizacji żywych rzeczy
żywe rzeczy są wysoce zorganizowane i uporządkowane, zgodnie z hierarchią, która może być zbadana w skali od małej do dużej. Atom jest najmniejszą i najbardziej podstawową jednostką materii. Składa się z jądra otoczonego elektronami. Atomy tworzą cząsteczki. Cząsteczka to struktura chemiczna składająca się z co najmniej dwóch atomów utrzymywanych razem przez jedno lub więcej wiązań chemicznych., Wiele cząsteczek, które są biologicznie ważne są makrocząsteczki, duże cząsteczki, które są zwykle tworzone przez polimeryzację (polimer jest dużą cząsteczką, która jest wytwarzana przez łączenie mniejszych jednostek zwanych monomerami, które są prostsze niż makrocząsteczki). Przykładem makrocząsteczki jest kwas dezoksyrybonukleinowy (DNA) (ryc. 6), który zawiera instrukcje dotyczące struktury i funkcjonowania wszystkich żywych organizmów.
Rysunek 6. Wszystkie cząsteczki, łącznie z tą cząsteczką DNA, składają się z atomów., (kredyt: „brian0918” / Wikimedia Commons)
niektóre komórki zawierają Agregaty makrocząsteczek otoczonych błonami; są one nazywane organelles. Organelle są małymi strukturami, które istnieją w komórkach. Przykładami organelli są mitochondria i chloroplasty, które pełnią niezbędne funkcje: mitochondria wytwarzają energię do zasilania komórki, podczas gdy chloroplasty umożliwiają roślinom zielonym wykorzystanie energii w świetle słonecznym do wytwarzania cukrów. Wszystkie żywe istoty zbudowane są z komórek; sama komórka jest najmniejszą podstawową jednostką struktury i funkcji w żywych organizmach., (Z tego powodu wirusy nie są uważane za żywe: nie są zbudowane z komórek. Aby stworzyć nowe wirusy, muszą zaatakować i przejąć mechanizm rozrodczy żywej komórki; tylko wtedy mogą uzyskać materiały potrzebne do reprodukcji.) Niektóre organizmy składają się z pojedynczej komórki, a inne są wielokomórkowe. Komórki klasyfikowane są jako prokariotyczne lub eukariotyczne. Prokaryoty są jednokomórkowymi lub kolonialnymi organizmami, które nie mają związanych z błoną jąder lub organelles; w przeciwieństwie do komórek eukaryotes mają związane z błoną organelles i związane z błoną jądro.,
w większych organizmach komórki łączą się tworząc tkanki, które są grupami podobnych komórek pełniących podobne lub pokrewne funkcje. Narządy są zbiorem tkanek zgrupowanych razem pełniących wspólną funkcję. Organy występują nie tylko u zwierząt, ale także u roślin. Układ narządów to wyższy poziom organizacji, który składa się z funkcjonalnie powiązanych narządów. Ssaki mają wiele układów narządów. Na przykład, układ krążenia transportuje krew przez ciało i do iz płuc; obejmuje narządy takie jak serce i naczynia krwionośne. Organizmy są indywidualnymi żywymi bytami., Na przykład każde drzewo w lesie jest organizmem. Jednokomórkowe prokarioty i jednokomórkowe eukarioty są również uważane za organizmy i są zazwyczaj określane jako mikroorganizmy.
wszystkie osobniki danego gatunku żyjące na określonym obszarze są zbiorczo nazywane populacją. Na przykład las może zawierać wiele sosen. Wszystkie te sosny reprezentują populację sosen w tym lesie. Różne populacje mogą żyć na tym samym specyficznym obszarze., Na przykład las z sosnami obejmuje populacje roślin kwitnących, a także owady i populacje drobnoustrojów. Społeczność to suma populacji zamieszkujących dany obszar. Na przykład wszystkie drzewa, kwiaty, owady i inne populacje w lesie tworzą społeczność lasu. Sam las jest ekosystemem. Ekosystem składa się ze wszystkich żywych istot na danym obszarze wraz z abiotycznymi, nieożywionymi częściami tego środowiska, takimi jak azot w glebie lub woda deszczowa., Na najwyższym poziomie organizacji (ryc. 7) Biosfera jest zbiorem wszystkich ekosystemów i reprezentuje strefy życia na ziemi. Obejmuje ona do pewnego stopnia ląd, wodę, a nawet atmosferę.
pytanie praktyczne
od pojedynczej organelli do całej biosfery organizmy żywe są częścią wysoce uporządkowanej hierarchii.
Rysunek 7. Pokazane są biologiczne poziomy organizacji żywych istot., Od pojedynczej organelli do całej biosfery, organizmy żywe są częścią wysoce zorganizowanej hierarchii., (kredyt „organelles”: modyfikacja pracy przez Umberto Salvagnin; kredyt „cells”: modyfikacja pracy przez Bruce Wetzel, Harry Schaefer/ National Cancer Institute; kredyt „chusteczki”: modyfikacja pracy przez Kilbada; Fama Clamosa; Mikael Häggström; kredyt „organs”: modyfikacja pracy przez Mariana Ruiz Villareal; kredyt „organisms”: modyfikacja pracy przez „Crystal”/Flickr; kredyt „ecosystems”: modyfikacja pracy przez centralę US Fish and Wildlife Service; kredyt „biosphere”: modyfikacja pracy przez NASA)
które z poniższych stwierdzeń jest fałszywe?,
- społeczności istnieją w obrębie populacji, które występują w ekosystemach.
- organelle istnieją w komórkach, które istnieją w tkankach.
- społeczności istnieją w ekosystemach, które istnieją w biosferze.
Sprawdź swoje zrozumienie
Odpowiedz na poniższe pytania, aby zobaczyć, jak dobrze rozumiesz tematy omówione w poprzedniej sekcji. Ten krótki quiz nie liczy się do twojej oceny w klasie i możesz ją powtórzyć nieograniczoną liczbę razy.
skorzystaj z tego quizu, aby sprawdzić swoje zrozumienie i zdecydować, czy (1) przestudiować poprzednią sekcję dalej, czy (2) przejść do następnej sekcji.