Livelli di organizzazione della materia vivente- gerarchicamente subordinato al livello di organizzazione dei biosistemi, riflettendo i livelli della loro complicazione. Molto spesso si distinguono sei livelli strutturali principali della vita: molecolare, cellulare, organismo, popolazione-specie, biogeocenotico e biosferico. In genere, ciascuno di questi livelli è un sistema di sottosistemi di livello inferiore e un sottosistema di un sistema di livello superiore.

Va sottolineato che la costruzione di un elenco universale di livelli di biosistemi è impossibile. È consigliabile individuare un livello separato di organizzazione se su di esso compaiono nuove proprietà che sono assenti nei sistemi di livello inferiore. Ad esempio, si verifica il fenomeno della vita livello cellulare e potenziale immortalità - sulla popolazione. Nello studio di vari oggetti o di vari aspetti del loro funzionamento, si possono distinguere diversi insiemi di livelli di organizzazione. Ad esempio, negli organismi unicellulari, i livelli cellulare e organismo coincidono. Quando si studia la proliferazione (riproduzione) delle cellule a livello multicellulare, può essere necessario isolare i singoli livelli di tessuto e organo, poiché specifici meccanismi di regolazione del processo in esame possono essere caratteristici di un tessuto e di un organo.

Una delle conclusioni di teoria generale sistemi è che biosistemi di diversi livelli possono essere simili nelle loro proprietà essenziali, ad esempio i principi di regolazione di parametri importanti per la loro esistenza

Livello molecolare dell'organizzazione della vita

Si tratta di classi di composti organici specifici degli organismi viventi (proteine, grassi, carboidrati, acidi nucleici, ecc.), la loro interazione tra loro e con i componenti inorganici, il loro ruolo nel metabolismo e l'energia nell'organismo, l'immagazzinamento e la trasmissione di informazione. Questo livello può essere chiamato il livello iniziale e più profondo di organizzazione dei viventi. Ogni organismo vivente è costituito da molecole di sostanze organiche-proteine, acidi nucleici, carboidrati, grassi nelle cellule. La connessione tra il livello molecolare e il livello cellulare successivo è assicurata dal fatto che le molecole sono il materiale da cui vengono create le strutture cellulari supramolecolari. Solo studiando il livello molecolare si può capire come sono proceduti i processi di origine ed evoluzione della vita sul nostro pianeta, quali sono i fondamenti molecolari dell'ereditarietà e dei processi metabolici nel corpo. Dopotutto, è a livello molecolare che avviene la trasformazione di tutti i tipi di energia e metabolismo nella cellula. I meccanismi di questi processi sono universali anche per tutti gli organismi viventi.

Componenti

• Molecole di composti inorganici e organici
• Complessi molecolari di composti chimici (membrana, ecc.)

Processi principali

• Combinando le molecole in complessi speciali
• Attuazione del fisico reazioni chimiche In ordine
• Copia, codifica e trasmissione del DNA di informazioni genetiche

• Biochimica
• Biofisica
• Biologia molecolare
• Genetica molecolare

Livello cellulare di organizzazione della vita

Rappresentato da organismi unicellulari a vita libera e cellule incluse negli organismi multicellulari.

Componenti

• Complessi di molecole di composti chimici e organelli cellulari.

Processi principali

• biosintesi, fotosintesi
• Regolazione delle reazioni chimiche
• divisione cellulare
• attrazione elementi chimici Terra e energia solare nel biosistema

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Livello tissutale di organizzazione della vita

Il livello del tessuto è rappresentato da tessuti che uniscono cellule di una certa struttura, dimensione, posizione e funzioni simili. I tessuti sono sorti durante sviluppo storico insieme al bagatoclitinismo. Negli organismi multicellulari, si formano durante l'ontogenesi come risultato della differenziazione cellulare. Negli animali si distinguono diversi tipi di tessuti (epiteliali, connettivi, muscolari, nervosi, nonché sangue e linfa). Nelle piante si distinguono i tessuti meristematici, protettivi, di base e direttivi. A questo livello si verifica la specializzazione cellulare.

Discipline scientifiche che svolgono ricerca a questo livello: istologia.

Livello dell'organo dell'organizzazione della vita

Il livello dell'organo è rappresentato dagli organi degli organismi. Nel più semplice, la digestione, la respirazione, la circolazione delle sostanze, l'escrezione, il movimento e la riproduzione sono effettuati da vari organelli. Negli organismi più avanzati sono sistemi di organi. Nelle piante e negli animali, gli organi sono formati da quantità diversa tessuti. I vertebrati sono caratterizzati da una cefalizzazione protetta dalla concentrazione dei centri e degli organi di senso più importanti nella testa.

Livello dell'organismo di organizzazione della vita

Rappresentato da organismi unicellulari e multicellulari di piante, animali, funghi e batteri.

Componenti

• La cellula è il principale componente strutturale del corpo. Le cellule formano tessuti e organi di organismi multicellulari

Processi principali

• Metabolismo (metabolismo)
• Irritabilità
• riproduzione
• Ontogenesi
• Regolazione neuro-umorale dei processi vitali
• omeostasi

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Livello di organizzazione della vita popolazione-specie

Rappresentato in natura da una grande varietà di specie e delle loro popolazioni.

Componenti

• Gruppi di individui imparentati uniti da un certo pool genetico e da una specifica interazione con ambiente

Processi principali

1. identità genetica
2. Interazioni tra individui e popolazioni
3. Accumulo di trasformazioni evolutive elementari
4. Implementazione della microevoluzione e sviluppo dell'adattamento a un ambiente in evoluzione

• Speciazione

1. Aumentare la biodiversità

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Livello biogeocenotico di organizzazione della vita

Rappresentato dalla diversità degli ecosistemi naturali e culturali in tutti gli ambienti di vita.

Componenti

• Popolazioni di varie specie
• fattori ambientali
• Reti alimentari, flussi di materia ed energia

Processi principali

• Ciclo biochimico delle sostanze e flusso di energia che sostiene la vita
• Equilibrio mobile tra organismi viventi e ambiente abiotico (omeostasi)
• Fornire agli organismi viventi condizioni di vita e risorse (cibo e riparo)

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Livello biosferico di organizzazione della vita

Presentata sopra è la forma globale di organizzazione dei biosistemi: la biosfera.

Componenti

• Biogeocenosi
• Impatto antropogenico

Processi principali

• Interazione attiva di materia vivente e non vivente del pianeta
• Ciclo biologico della materia e dell'energia
• Partecipazione biogeochimica attiva dell'uomo a tutti i processi della biosfera, alle sue attività economiche ed etnoculturali

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Livelli organizzativi mondo biologico- stati discreti dei sistemi biologici, caratterizzati da subordinazione, interconnessione, schemi specifici.

I livelli strutturali dell'organizzazione della vita sono estremamente diversi, ma i principali sono molecolari, cellulari, ontogenetici, popolazioni-specie, biocenotici e biosferici.

1. Standard di vita genetico molecolare. I compiti più importanti della biologia in questa fase sono lo studio dei meccanismi di trasmissione dell'informazione genetica, dell'ereditarietà e della variabilità.

Esistono diversi meccanismi di variabilità a livello molecolare. Il più importante di questi è il meccanismo della mutazione genetica: la trasformazione diretta dei geni stessi sotto l'influenza di fattori esterni. I fattori che causano la mutazione sono: radiazioni, composti chimici tossici, virus.

Un altro meccanismo di variabilità è la ricombinazione genica. Tale processo avviene durante la riproduzione sessuale negli organismi superiori. In questo caso, non vi è alcun cambiamento nella quantità totale di informazioni genetiche.

Un altro meccanismo di variabilità è stato scoperto solo negli anni '50. Questa è una ricombinazione non classica di geni, in cui vi è un aumento generale della quantità di informazioni genetiche dovuto all'inclusione di nuovi elementi genetici nel genoma cellulare. Molto spesso, questi elementi vengono introdotti nella cellula dai virus.

2. Livello cellulare. Oggi la scienza ha stabilito in modo affidabile che la più piccola unità indipendente della struttura, del funzionamento e dello sviluppo di un organismo vivente è una cellula, che è un sistema biologico elementare capace di autorinnovarsi, auto-riproduzione e sviluppo. La citologia è la scienza che studia cellula vivente, la sua struttura, funzionando come un sistema vivente elementare, esplora le funzioni dei singoli componenti cellulari, il processo di riproduzione cellulare, l'adattamento alle condizioni ambientali, ecc. La citologia studia anche le caratteristiche delle cellule specializzate, la formazione delle loro funzioni speciali e lo sviluppo di specifiche strutture cellulari. Pertanto, la citologia moderna è stata chiamata fisiologia cellulare.

Un progresso significativo nello studio delle cellule si è verificato all'inizio del XIX secolo, quando il nucleo cellulare è stato scoperto e descritto. Sulla base di questi studi, è stata creata la teoria cellulare, che è diventata il più grande evento in biologia nel XIX secolo. Fu questa teoria che servì come base per lo sviluppo dell'embriologia, della fisiologia e della teoria dell'evoluzione.

La parte più importante di tutte le cellule è il nucleo, che immagazzina e riproduce le informazioni genetiche, regola i processi metabolici nella cellula.

Tutte le celle sono divise in due gruppi:

Procarioti: cellule prive di nucleo

gli eucarioti sono cellule che contengono nuclei

Studiando una cellula vivente, gli scienziati hanno attirato l'attenzione sull'esistenza di due tipi principali della sua nutrizione, che hanno permesso di dividere tutti gli organismi in due tipi:

Autotrofi: producono i propri nutrienti

· Eterotrofi - non può fare a meno di alimenti biologici.

Successivamente, fattori così importanti come la capacità degli organismi di sintetizzare le sostanze necessarie (vitamine, ormoni), fornirsi energia, dipendenza ambiente ecologico e altri.Quindi, la natura complessa e differenziata delle connessioni indica la necessità di un approccio sistematico allo studio della vita anche a livello ontogenetico.

3. Livello ontogenetico. organismi pluricellulari. Questo livello è sorto come risultato della formazione di organismi viventi. L'unità di base della vita è l'individuo e il fenomeno elementare è l'ontogenesi. La fisiologia si occupa dello studio del funzionamento e dello sviluppo degli organismi viventi multicellulari. Questa scienza considera i meccanismi d'azione delle varie funzioni di un organismo vivente, la loro relazione tra loro, la regolazione e l'adattamento all'ambiente esterno, l'origine e la formazione nel processo di evoluzione e sviluppo individuale di un individuo. In effetti, questo è il processo di ontogenesi: lo sviluppo dell'organismo dalla nascita alla morte. In questo caso si verificano crescita, movimento delle singole strutture, differenziazione e complicazione dell'organismo.

Tutti gli organismi multicellulari sono composti da organi e tessuti. I tessuti sono un gruppo di cellule fisicamente connesse e sostanze intercellulari per svolgere determinate funzioni. Il loro studio è oggetto di istologia.

Gli organi sono unità funzionali relativamente grandi che combinano vari tessuti in determinati complessi fisiologici. A loro volta, gli organi fanno parte di unità più grandi: i sistemi corporei. Tra questi ci sono i sistemi nervoso, digestivo, cardiovascolare, respiratorio e altri. Organi interni si trova solo negli animali.

4. Livello demografico-biocenotico. Questo è un livello sovra-organismo della vita, la cui unità di base è la popolazione. A differenza di una popolazione, una specie è un insieme di individui simili per struttura e proprietà fisiologiche di origine comune, in grado di incrociarsi liberamente e di produrre prole fertile. Una specie esiste solo attraverso popolazioni che rappresentano sistemi geneticamente aperti. La biologia delle popolazioni è lo studio delle popolazioni.

Il termine "popolazione" fu introdotto da uno dei fondatori della genetica, V. Johansen, che lo definì un insieme geneticamente eterogeneo di organismi. Successivamente, la popolazione iniziò a essere considerata un sistema integrale, in continua interazione con l'ambiente. Sono le popolazioni i veri sistemi attraverso i quali esistono le specie di organismi viventi.

Le popolazioni sono sistemi geneticamente aperti, poiché l'isolamento delle popolazioni non è assoluto e lo scambio di informazioni genetiche di volta in volta non è possibile. Sono le popolazioni che agiscono come unità elementari dell'evoluzione; i cambiamenti nel loro patrimonio genetico portano all'emergere di nuove specie.

Le popolazioni capaci di esistenza e trasformazione indipendenti sono unite nell'aggregato del successivo livello sovraorganismo: le biocenosi. Biocenosi - un insieme di popolazioni che vivono in una determinata area.

La biocenosi è un sistema chiuso alle popolazioni straniere, per le sue popolazioni costituenti è un sistema aperto.

5. Livello biogeocetonico. La biogeocenosi è un sistema stabile che può esistere a lungo. L'equilibrio in un sistema vivente è dinamico, cioè rappresenta un movimento costante attorno a un certo punto di stabilità. Per il suo funzionamento stabile, è necessario avere un feedback tra i suoi sottosistemi di controllo e di esecuzione. Questo modo di mantenere un equilibrio dinamico tra i vari elementi della biogeocenosi, causato dalla riproduzione in massa di alcune specie e dalla riduzione o scomparsa di altre, portando ad un cambiamento nella qualità dell'ambiente, è chiamato disastro ecologico.

La biogeocenosi è un sistema di autoregolazione integrale in cui si distinguono diversi tipi di sottosistemi. I sistemi primari sono produttori che elaborano direttamente la materia inanimata; consumatori - un livello secondario in cui materia ed energia si ottengono attraverso l'uso dei produttori; poi arrivano i consumatori di secondo ordine. Ci sono anche spazzini e decompositori.

Il ciclo delle sostanze attraversa questi livelli nella biogeocenosi: la vita è coinvolta nell'uso, nella lavorazione e nel restauro delle varie strutture. Nella biogeocenosi - un flusso di energia unidirezionale. Questo lo rende un sistema aperto, continuamente connesso con le biogeocenosi vicine.

L'autoregolamentazione del biogeocens procede tanto più con successo quanto più diversificato è il numero dei suoi elementi costitutivi. La stabilità delle biogeocenosi dipende anche dalla diversità dei suoi componenti. La perdita di uno o più componenti può portare ad uno squilibrio irreversibile e alla sua morte come sistema integrale.

6. Livello della biosfera. esso il livello più alto organizzazione della vita, coprendo tutti i fenomeni della vita sul nostro pianeta. La biosfera è la sostanza vivente del pianeta e dell'ambiente da esso trasformato. Il metabolismo biologico è un fattore che unisce tutti gli altri livelli di organizzazione della vita in un'unica biosfera. A questo livello c'è una circolazione di sostanze e la trasformazione di energia associata all'attività vitale di tutti gli organismi viventi che vivono sulla Terra. Pertanto, la biosfera è un unico sistema ecologico. Lo studio del funzionamento di questo sistema, della sua struttura e delle sue funzioni è il compito più importante della biologia a questo livello della vita. L'ecologia, la biocenologia e la biogeochimica sono impegnate nello studio di questi problemi.

Lo sviluppo della dottrina della biosfera è indissolubilmente legato al nome dell'eccezionale scienziato russo V.I. Vernadsky. Fu lui che riuscì a dimostrare la connessione del mondo organico del nostro pianeta, agendo come un unico insieme inseparabile, con i processi geologici sulla Terra. Vernadsky ha scoperto e studiato le funzioni biogeochimiche della materia vivente.

Grazie alla migrazione biogenica degli atomi, la materia vivente svolge le sue funzioni geochimiche. scienza moderna identifica cinque funzioni geochimiche che la materia vivente svolge.

1. La funzione di concentrazione si esprime nell'accumulo di alcuni elementi chimici all'interno degli organismi viventi a causa della loro attività. Il risultato di ciò fu l'emergere di riserve minerarie.

2. La funzione di trasporto è strettamente correlata alla prima funzione, poiché gli organismi viventi portano gli elementi chimici di cui hanno bisogno, che poi si accumulano nei loro habitat.

3. La funzione energetica fornisce flussi di energia che penetrano nella biosfera, il che consente di svolgere tutte le funzioni biogeochimiche della materia vivente.

4. Funzione distruttiva - la funzione di distruzione e lavorazione dei resti organici, durante questo processo, le sostanze accumulate dagli organismi vengono restituite ai cicli naturali, esiste un ciclo di sostanze in natura.

5. Funzione di formazione della media - trasformazione dell'ambiente sotto l'influenza della materia vivente. L'intero aspetto moderno della Terra: la composizione dell'atmosfera, l'idrosfera, lo strato superiore della litosfera; la maggior parte dei minerali; il clima è il risultato dell'azione della Vita.

Esistono tali livelli di organizzazione della materia vivente - livelli di organizzazione biologica: molecolare, cellulare, tissutale, organo, organismo, popolazione-specie ed ecosistema.

Livello di organizzazione molecolare- questo è il livello di funzionamento delle macromolecole biologiche - biopolimeri: acidi nucleici, proteine, polisaccaridi, lipidi, steroidi. Da questo livello iniziano i processi vitali più importanti: metabolismo, conversione di energia, trasferimento informazioni ereditarie. Questo livello è studiato: biochimica, genetica molecolare, biologia molecolare, genetica, biofisica.

Livello cellulare- questo è il livello delle cellule (cellule di batteri, cianobatteri, animali unicellulari e alghe, funghi unicellulari, cellule di organismi multicellulari). Una cellula è un'unità strutturale del vivente, un'unità funzionale, un'unità di sviluppo. Questo livello è studiato da citologia, citochimica, citogenetica, microbiologia.

Livello di organizzazione tissutale- Questo è il livello in cui si studia la struttura e il funzionamento dei tessuti. Questo livello è studiato dall'istologia e dall'istochimica.

Livello di organizzazione dell'organo- Questo è il livello degli organi degli organismi multicellulari. Anatomia, fisiologia, embriologia studiano questo livello.

Livello di organizzazione dell'organismo- questo è il livello degli organismi unicellulari, coloniali e multicellulari. La specificità del livello organismico sta nel fatto che a questo livello avviene la decodifica e l'implementazione dell'informazione genetica, la formazione di tratti inerenti agli individui di una data specie. Questo livello è studiato dalla morfologia (anatomia ed embriologia), fisiologia, genetica, paleontologia.

Livello di popolazione-specieè il livello delle popolazioni di individui - popolazioni e specie. Questo livello è studiato da sistematica, tassonomia, ecologia, biogeografia, genetica delle popolazioni. A questo livello, genetico e caratteristiche ecologiche delle popolazioni, elementare fattori evolutivi e il loro impatto sul pool genetico (microevoluzione), il problema della conservazione delle specie.

Livello di organizzazione dell'ecosistema- questo è il livello dei microecosistemi, dei mesoecosistemi, dei macroecosistemi. A questo livello vengono studiati i tipi di alimentazione, i tipi di relazioni tra organismi e popolazioni in un ecosistema, dimensione della popolazione, dinamica della popolazione, densità di popolazione, produttività degli ecosistemi, successioni. Questo livello studia l'ecologia.

Assegna anche livello di organizzazione biosferica materia vivente. La biosfera è un gigantesco ecosistema che occupa parte dell'involucro geografico della Terra. Questo è un mega ecosistema. Nella biosfera c'è un ciclo di sostanze ed elementi chimici, così come la conversione dell'energia solare.

2. Proprietà fondamentali della materia vivente

Metabolismo (metabolismo)

Il metabolismo (metabolismo) è un insieme di trasformazioni chimiche che avvengono nei sistemi viventi che ne garantiscono l'attività vitale, la crescita, la riproduzione, lo sviluppo, l'autoconservazione, il contatto costante con l'ambiente, la capacità di adattamento ad esso e ai suoi cambiamenti. Nel processo del metabolismo avviene la scissione e la sintesi delle molecole che compongono le cellule; formazione, distruzione e rinnovamento delle strutture cellulari e della sostanza intercellulare. Il metabolismo si basa su processi interconnessi di assimilazione (anabolismo) e dissimilazione (catabolismo). Assimilazione - i processi di sintesi di molecole complesse da quelle semplici con il dispendio di energia immagazzinata durante la dissimilazione (così come l'accumulo di energia durante la deposizione di sostanze sintetizzate nella riserva). Dissimilazione - i processi di scissione (anaerobica o aerobica) di composti organici complessi, accompagnati dal rilascio di energia necessaria per l'attuazione dell'attività vitale dell'organismo. A differenza dei corpi di natura inanimata, lo scambio con l'ambiente per gli organismi viventi è una condizione per la loro esistenza. In questo caso, si verifica l'autorinnovamento. I processi metabolici che si verificano all'interno del corpo sono combinati in cascate e cicli metabolici da reazioni chimiche, rigorosamente ordinate nel tempo e nello spazio. Il flusso coordinato di un gran numero di reazioni in un piccolo volume è ottenuto dalla distribuzione ordinata dei singoli legami metabolici nella cellula (il principio della compartimentazione). I processi metabolici sono regolati con l'aiuto di biocatalizzatori - speciali enzimi proteici. Ogni enzima ha una specificità di substrato per catalizzare la conversione di un solo substrato. Questa specificità si basa su un peculiare "riconoscimento" del substrato da parte dell'enzima. La catalisi enzimatica differisce da quella non biologica per la sua efficienza estremamente elevata, per cui la velocità della reazione corrispondente aumenta di 1010 - 1013 volte. Ogni molecola enzimatica è in grado di eseguire da diverse migliaia a diversi milioni di operazioni al minuto senza essere distrutta nel processo di partecipazione alle reazioni. Un'altra caratteristica differenza tra enzimi e catalizzatori non biologici è che gli enzimi sono in grado di accelerare le reazioni in condizioni normali (pressione atmosferica, temperatura corporea, ecc.). Tutti gli organismi viventi possono essere divisi in due gruppi: autotrofi ed eterotrofi, che differiscono per fonti di energia e sostanze necessarie per la loro vita. Autotrofi - organismi che sintetizzano da sostanze inorganiche composti organici utilizzando l'energia della luce solare (fotosintetici - piante verdi, alghe, alcuni batteri) o l'energia ottenuta dall'ossidazione di un substrato inorganico (chemiosintetici - zolfo, batteri del ferro e alcuni altri), gli organismi autotrofi sono in grado di sintetizzare tutti i componenti cellulari. Il ruolo degli autotrofi fotosintetici in natura è decisivo: essendo i principali produttori di materia organica nella biosfera, garantiscono l'esistenza di tutti gli altri organismi e il corso dei cicli biogeochimici nella circolazione delle sostanze sulla Terra. Gli eterotrofi (tutti gli animali, i funghi, la maggior parte dei batteri, alcune piante prive di clorofilla) sono organismi che hanno bisogno di sostanze organiche già pronte per la loro esistenza, che, fungendo da cibo, fungono sia da fonte di energia che da "materiale da costruzione" necessario. Una caratteristica degli eterotrofi è la presenza di anfibolismo in essi, ad es. processo di formazione del piccolo molecole organiche(monomeri) formati durante la digestione del cibo (il processo di degradazione di substrati complessi). Tali molecole - i monomeri sono usati per assemblare i propri composti organici complessi.

Autoriproduzione (riproduzione)

La capacità di riprodursi (riprodurre la propria specie, auto-riproduzione) si riferisce a una delle proprietà fondamentali degli organismi viventi. La riproduzione è necessaria per garantire la continuità dell'esistenza delle specie, perché. la durata della vita di un singolo organismo è limitata. La riproduzione più che compensa le perdite dovute all'estinzione naturale degli individui, e quindi mantiene la conservazione della specie in un certo numero di generazioni di individui. Nel processo di evoluzione degli organismi viventi, ha avuto luogo l'evoluzione dei metodi di riproduzione. Pertanto, nelle numerose e diverse specie di organismi viventi attualmente esistenti, troviamo diverse forme di riproduzione. Molti tipi di organismi combinano diversi metodi di riproduzione. È necessario distinguere due tipi fondamentalmente diversi di riproduzione degli organismi: asessuale (tipo di riproduzione primario e più antico) e sessuale. Nel processo di riproduzione asessuata, si forma un nuovo individuo da una o un gruppo di cellule (in multicellulari) dell'organismo madre. In tutte le forme di riproduzione asessuata, la prole ha un genotipo (insieme di geni) identico a quello materno. Di conseguenza, tutta la progenie di un organismo materno risulta essere geneticamente omogenea e gli individui figli hanno lo stesso insieme di tratti. Nella riproduzione sessuale, un nuovo individuo si sviluppa da uno zigote formato dalla fusione di due cellule germinali specializzate (processo di fecondazione) prodotte da due organismi parentali. Il nucleo nello zigote contiene un insieme ibrido di cromosomi, che si forma come risultato dell'unione di insiemi di cromosomi di nuclei di gameti fusi. Nel nucleo dello zigote si crea così una nuova combinazione di inclinazioni ereditarie (geni), portata in egual modo da entrambi i genitori. E l'organismo figlio che si sviluppa dallo zigote avrà una nuova combinazione di caratteristiche. In altre parole, durante la riproduzione sessuale, si verifica l'attuazione di una forma combinata di variabilità ereditaria degli organismi, che assicura l'adattamento delle specie alle mutevoli condizioni ambientali ed è un fattore essenziale nell'evoluzione. Questo è un vantaggio significativo della riproduzione sessuale rispetto alla riproduzione asessuata. La capacità degli organismi viventi di auto-riprodursi si basa sulla proprietà unica degli acidi nucleici di riprodursi e sul fenomeno della sintesi della matrice, che è alla base della formazione di molecole di acido nucleico e proteine. L'autoriproduzione a livello molecolare determina sia l'attuazione del metabolismo nelle cellule che l'autoriproduzione delle cellule stesse. La divisione cellulare (auto-riproduzione delle cellule) è alla base dello sviluppo individuale degli organismi multicellulari e della riproduzione di tutti gli organismi. La riproduzione degli organismi garantisce l'autoriproduzione di tutte le specie che abitano la Terra, che a sua volta determina l'esistenza delle biogeocenosi e della biosfera.

Ereditarietà e variabilità

L'ereditarietà fornisce la continuità materiale (il flusso di informazioni genetiche) tra le generazioni di organismi. È strettamente correlato alla riproduzione a livello molecolare, subcellulare e cellulare. Le informazioni genetiche che determinano la diversità dei tratti ereditari sono crittografate nella struttura molecolare del DNA (per alcuni virus, nell'RNA). I geni codificano informazioni sulla struttura delle proteine ​​sintetizzate, enzimatiche e strutturali. Il codice genetico è un sistema di "registrazione" di informazioni sulla sequenza di amminoacidi nelle proteine ​​sintetizzate utilizzando la sequenza di nucleotidi nella molecola di DNA. La totalità di tutti i geni di un organismo è chiamata genotipo e la totalità dei tratti è chiamata fenotipo. Il fenotipo dipende sia dal genotipo che dai fattori dell'ambiente interno ed esterno che influenzano l'attività dei geni e determinano i processi regolari. L'archiviazione e la trasmissione delle informazioni ereditarie viene effettuata in tutti gli organismi con l'aiuto degli acidi nucleici, il codice genetico è lo stesso per tutti gli esseri viventi sulla Terra, ad es. è universale. A causa dell'ereditarietà, i tratti vengono trasmessi di generazione in generazione che garantiscono l'adattabilità degli organismi al loro ambiente. Se durante la riproduzione degli organismi si manifestasse solo la continuità dei segni e delle proprietà esistenti, sullo sfondo delle mutevoli condizioni ambientali, l'esistenza degli organismi sarebbe impossibile, poiché una condizione necessaria per la vita degli organismi è la loro adattabilità alle condizioni ambientali. La variabilità si manifesta nella diversità degli organismi appartenenti alla stessa specie. La variabilità può essere realizzata nei singoli organismi nel corso del loro sviluppo individuale o all'interno di un gruppo di organismi in una serie di generazioni durante la riproduzione. Esistono due forme principali di variabilità, che differiscono per i meccanismi di occorrenza, la natura del cambiamento delle caratteristiche e, infine, il loro significato per l'esistenza degli organismi viventi: genotipico (ereditario) e modificazione (non ereditaria). La variabilità genotipica è associata a un cambiamento nel genotipo e porta a un cambiamento nel fenotipo. La base della variabilità genotipica possono essere le mutazioni (variabilità mutazionale) o nuove combinazioni di geni che si verificano durante la fecondazione durante la riproduzione sessuale. Nella forma mutazionale, i cambiamenti sono associati principalmente a errori nella replicazione degli acidi nucleici. Così, l'emergere di nuovi geni che portano nuove informazioni genetiche; compaiono nuovi segni. E se i nuovi segni emergenti sono utili all'organismo in condizioni specifiche, allora vengono "catturati" e "fissati" dalla selezione naturale. Pertanto, l'adattabilità degli organismi alle condizioni ambientali, la diversità degli organismi si basano sulla variabilità ereditaria (genotipica) e vengono creati i prerequisiti per un'evoluzione positiva. Con la variabilità non ereditaria (modifica), i cambiamenti nel fenotipo si verificano sotto l'influenza di fattori ambientali e non sono associati a un cambiamento nel genotipo. Le modificazioni (cambiamenti nei tratti con variabilità della modifica) si verificano all'interno dell'intervallo normale della reazione, che è sotto il controllo del genotipo. Le modifiche non vengono trasmesse alle generazioni future. Il valore della variabilità della modifica sta nel fatto che garantisce l'adattabilità dell'organismo ai fattori ambientali durante la sua vita.

Sviluppo individuale degli organismi

Tutti gli organismi viventi sono caratterizzati dal processo di sviluppo individuale - ontogenesi. Tradizionalmente, l'ontogenesi è intesa come il processo di sviluppo individuale di un organismo multicellulare (formato a seguito della riproduzione sessuale) dal momento della formazione di uno zigote alla morte naturale di un individuo. A causa della divisione dello zigote e delle successive generazioni di cellule, si forma un organismo multicellulare, costituito da un numero enorme di diversi tipi di cellule, vari tessuti e organi. Lo sviluppo di un organismo si basa sul "programma genetico" (incorporato nei geni dei cromosomi dello zigote) e si svolge in condizioni ambientali specifiche che influiscono in modo significativo sul processo di implementazione dell'informazione genetica durante l'esistenza individuale di un individuo. Sul fasi iniziali sviluppo individuale, si verifica una crescita intensiva (aumento della massa e delle dimensioni), a causa della riproduzione di molecole, cellule e altre strutture, e differenziazione, ad es. comparsa di differenze nella struttura e complicazione delle funzioni. In tutte le fasi dell'ontogenesi, vari fattori ambientali (temperatura, gravità, pressione, composizione del cibo in termini di contenuto di elementi chimici e vitamine, vari agenti fisici e chimici) hanno un'influenza normativa significativa sullo sviluppo dell'organismo. Lo studio del ruolo di questi fattori nel processo di sviluppo individuale degli animali e dell'uomo è di grande importanza pratica, che aumenta con l'intensificarsi dell'impatto antropico sulla natura. In vari campi della biologia, medicina, medicina veterinaria e altre scienze, la ricerca è ampiamente svolta per studiare i processi di sviluppo normale e patologico degli organismi, per chiarire i modelli di ontogenesi.

Irritabilità

Una proprietà integrale degli organismi e di tutti i sistemi viventi è l'irritabilità: la capacità di percepire stimoli esterni o interni (impatto) e di rispondervi adeguatamente. Negli organismi, l'irritabilità è accompagnata da un complesso di cambiamenti, espressi in cambiamenti nel metabolismo, potenziale elettrico sulle membrane cellulari, parametri fisico-chimici nel citoplasma delle cellule, nelle reazioni motorie e gli animali altamente organizzati sono caratterizzati da cambiamenti nel loro comportamento.

4. dogma centrale biologia molecolare - una regola che generalizza l'implementazione delle informazioni genetiche osservate in natura: le informazioni vengono trasmesse da acidi nucleici a scoiattolo ma non nella direzione opposta. La regola è stata formulata Francesco Cricco in 1958 anno e allineato con i dati accumulati da quel momento in 1970 anno. Trasferimento di informazioni genetiche da DNA a RNA e da RNA a scoiattoloè universale per tutti gli organismi cellulari senza eccezioni; è alla base della biosintesi delle macromolecole. La replicazione del genoma corrisponde alla transizione informativa DNA → DNA. In natura esistono anche transizioni RNA → RNA e RNA → DNA (ad esempio in alcuni virus), oltre a un cambiamento conformazioni proteine ​​trasferite da molecola a molecola.

Modi universali di trasferimento dell'informazione biologica

Negli organismi viventi esistono tre tipi di eterogenei, cioè costituiti da diversi monomeri polimerici: DNA, RNA e proteine. Il trasferimento di informazioni tra di loro può essere effettuato in 3 x 3 = 9 modi. Il dogma centrale divide questi 9 tipi di trasferimento di informazioni in tre gruppi:

Generale: presente nella maggior parte degli organismi viventi;

Speciale - che si verifica come eccezione, in virus e a elementi mobili del genoma o in condizioni biologiche sperimentare;

Sconosciuto - non trovato.

Replicazione del DNA (DNA → DNA)

Il DNA è il modo principale in cui le informazioni vengono trasmesse tra generazioni di organismi viventi, quindi l'esatta duplicazione (replica) del DNA è molto importante. La replicazione è effettuata da un complesso di proteine ​​che si distendono cromatina, quindi una doppia elica. Successivamente, la DNA polimerasi e le sue proteine ​​associate costruiscono una copia identica su ciascuno dei due filamenti.

Trascrizione (DNA → RNA)

La trascrizione è un processo biologico, a seguito del quale le informazioni contenute in un segmento di DNA vengono copiate su una molecola sintetizzata. RNA messaggero. Viene eseguita la trascrizione fattori di trascrizione e RNA polimerasi. A cellula eucariotica la trascrizione primaria (pre-mRNA) viene spesso modificata. Questo processo è chiamato giunzione.

Traduzione (RNA → proteine)

Viene letto l'mRNA maturo ribosomi durante il processo di traduzione. A procariotico Nelle cellule, il processo di trascrizione e traduzione non è separato nello spazio e questi processi sono coniugati. A eucariotico sito di trascrizione nelle cellule nucleo cellulare separato dal sito di trasmissione ( citoplasma) membrana nucleare, quindi mRNA trasportato dal nucleo nel citoplasma. L'mRNA viene letto dal ribosoma sotto forma di tre nucleotide"parole". complessi fattori di iniziazione e fattori di allungamento erogare amminoacilato trasferire gli RNA al complesso mRNA-ribosoma.

5. trascrizione inversaè il processo di formazione di un doppio filamento DNA su una matrice a filamento singolo RNA. Questo processo è chiamato inversione trascrizione, poiché il trasferimento di informazioni genetiche in questo caso avviene nella direzione "inversa" rispetto alla trascrizione.

L'idea della trascrizione inversa era inizialmente molto impopolare, in quanto contraddittoria dogma centrale della biologia molecolare, che ha suggerito quel DNA trascritto all'RNA e oltre trasmissione in proteine. Trovato in retrovirus, Per esempio, HIV e nel caso retrotrasposoni.

trasduzione(da lat. trasduzione- movimento) - processo di trasferimento batterico DNA da una cella all'altra batteriofago. La trasduzione generale è utilizzata nella genetica batterica mappatura del genoma e design tensioni. Sia i fagi temperati che quelli virulenti sono in grado di trasduzione, questi ultimi, tuttavia, distruggono la popolazione batterica, quindi la trasduzione con il loro aiuto non ha di grande importanza sia in natura che nella ricerca.

Una molecola di DNA vettoriale è una molecola di DNA che funge da vettore. La molecola vettore deve avere una serie di caratteristiche:

Capacità di replicarsi autonomamente in una cellula ospite (solitamente batterica o lievito)

La presenza di un marker selezionabile

Disponibilità di comodi siti di restrizione

I vettori più comuni sono i plasmidi batterici.

Biosfera e uomo, la struttura della biosfera.

Biosfera - il guscio della Terra, abitato da organismi viventi, sotto la loro influenza e occupato dai prodotti della loro attività vitale; "film della vita"; ecosistema globale della Terra.

I confini della biosfera:

Limite superiore nell'atmosfera: 15-20 km. È definito strato di ozono, ritardando le radiazioni ultraviolette a onde corte, dannose per gli organismi viventi.

· Limite inferiore nella litosfera: 3,5-7,5 km. È determinato dalla temperatura di transizione dell'acqua in vapore e dalla temperatura di denaturazione delle proteine, tuttavia, in generale, la diffusione degli organismi viventi è limitata a una profondità di diversi metri.

· Il confine tra l'atmosfera e la litosfera nell'idrosfera: 10-11 km. Determinato dal fondo dell'Oceano Mondiale, compresi i sedimenti del fondo.

Anche l'uomo fa parte della biosfera, la sua attività supera molti processi naturali. Questa relazione costante è chiamata legge del boomerang, o legge feedback interazione uomo-biosfera.

Per correggere il comportamento umano in relazione alla natura, B. Commoner ha formulato quattro leggi che, dal punto di vista di Reimers

1 - tutto è connesso a tutto

2 - tutto deve andare da qualche parte

3 - la natura sa meglio

4 - nulla è dato gratuitamente

Struttura della biosfera:

· Materia vivente - la totalità dei corpi degli organismi viventi che abitano la Terra è unificata fisico-chimica, indipendentemente dalla loro affiliazione sistematica. La massa di materia vivente è relativamente piccola ed è stimata in 2,4 ... 3,6 1012 tonnellate (in peso a secco) ed è meno di un milionesimo dell'intera biosfera (circa 3 1018 tonnellate), che, a sua volta, è inferiore a uno millesimo della massa della Terra. Ma è una delle "forze geochimiche più potenti del nostro pianeta" perché gli organismi viventi non si limitano ad abitare la crosta terrestre ma trasforma la faccia della terra. Gli organismi viventi abitano superficie terrestre molto irregolare. La loro distribuzione dipende dalla latitudine geografica.

Sostanza biogenica - una sostanza creata ed elaborata da un organismo vivente. Durante l'evoluzione organica, gli organismi viventi sono passati attraverso i loro organi, tessuti, cellule e sangue mille volte sulla maggior parte dell'atmosfera, sull'intero volume degli oceani del mondo e su un'enorme massa di sostanze minerali. Questo ruolo geologico della materia vivente può essere immaginato dai depositi di carbone, petrolio, rocce carbonatiche, ecc.

Sostanza inerte - prodotti formati senza la partecipazione di organismi viventi.

· Sostanza bioinerte - una sostanza creata contemporaneamente da organismi viventi e processi inerti, che rappresentano i sistemi dinamicamente equilibrati di entrambi. Tali sono il suolo, il limo, la crosta da agenti atmosferici, ecc. Gli organismi svolgono un ruolo di primo piano in essi.

Sostanza in decadimento radioattivo.

· Atomi sparsi, creati continuamente da qualsiasi tipo di materia terrestre sotto l'influenza della radiazione cosmica.

Una sostanza di origine cosmica.

livelli di organizzazione della vita.

Livelli di organizzazione della vita - livelli gerarchicamente subordinati di organizzazione dei biosistemi, che riflettono i livelli della loro complessità. Molto spesso si distinguono sette livelli strutturali di base della vita: molecolare, cellulare, organo-tessuto, organismo, popolazione-specie, biogeocenotico e biosferico. In genere, ciascuno di questi livelli è un sistema di sottosistemi di livello inferiore e un sottosistema di un sistema di livello superiore.

1) Livello molecolare organizzazione della vita

È rappresentato da una varietà di molecole che si trovano in una cellula vivente (combinazione di molecole in complessi speciali, codifica e trasferimento di informazioni genetiche)

2) Livello di organizzazione della vita dei tessuti

Il livello tissutale è rappresentato da tessuti che uniscono cellule di una certa struttura, dimensione, posizione e funzioni simili. I tessuti sono sorti nel corso dello sviluppo storico insieme alla multicellularità. Negli animali si distinguono diversi tipi di tessuti (epiteliali, connettivi, muscolari, nervosi). Nelle piante si distinguono i tessuti meristematici, protettivi, di base e conduttivi. A questo livello si verifica la specializzazione cellulare.

3) Livello dell'organo dell'organizzazione della vita

Il livello dell'organo è rappresentato dagli organi degli organismi. Nei protozoi, la digestione, la respirazione, la circolazione delle sostanze, l'escrezione, il movimento e la riproduzione sono effettuati da vari organelli. Gli organismi più avanzati hanno sistemi di organi. Nelle piante e negli animali, gli organi si formano a causa di un diverso numero di tessuti.

4) Livello di organizzazione della vita organica (ontogenetica).

È rappresentato da organismi unicellulari e multicellulari di piante, animali, funghi e batteri.Una cellula è il principale componente strutturale di un organismo.

5) Livello di organizzazione della vita popolazione-specie

È rappresentato in natura da un'enorme varietà di specie e delle loro popolazioni.

6) Livello biogeocenotico di organizzazione della vita

È rappresentato da una varietà di biogeocenosi naturali e culturali in tutti gli ambienti di vita.

7) Livello biosferico di organizzazione della vita

È rappresentato dalla più alta forma globale di organizzazione dei biosistemi: la biosfera.

3. La prevalenza e il ruolo della materia vivente sul pianeta.

Gli organismi viventi, regolano la circolazione delle sostanze, fungono da potente fattore geologico che forma la superficie della Terra.

LIVELLI DI ORGANIZZAZIONE VIVENTE

Esistono livelli di organizzazione dei viventi molecolari, cellulari, tissutali, di organi, organismi, popolazioni, specie, biocenotici e globali (biosferici). A tutti questi livelli si manifestano tutte le proprietà caratteristiche degli esseri viventi. Ciascuno di questi livelli è caratterizzato da caratteristiche inerenti ad altri livelli, ma ogni livello ha le sue caratteristiche specifiche.

Livello molecolare. Questo livello è profondo nell'organizzazione dei viventi ed è rappresentato da molecole di acidi nucleici, proteine, carboidrati, lipidi e steroidi che si trovano nelle cellule e sono chiamate molecole biologiche. A questo livello vengono avviati e svolti i più importanti processi dell'attività vitale (codificazione e trasmissione delle informazioni ereditarie, respirazione, metabolismo e metabolismo energetico, variabilità, ecc.). La specificità fisica e chimica di questo livello sta nel fatto che la composizione dei viventi comprende un gran numero di elementi chimici, ma il grosso dei viventi è rappresentato da carbonio, ossigeno, idrogeno e azoto. Le molecole sono formate da un gruppo di atomi e da quest'ultimo si formano composti chimici complessi, che differiscono per struttura e funzione. La maggior parte di questi composti nelle cellule sono rappresentati da acidi nucleici e proteine, le cui macromolecole sono polimeri sintetizzati a seguito della formazione di monomeri e della combinazione di questi ultimi in un certo ordine. Inoltre, i monomeri delle macromolecole all'interno dello stesso composto hanno gli stessi gruppi chimici e sono collegati utilizzando legami chimici tra atomi, il loro non specifico

parti ical (aree). Tutte le macromolecole sono universali, poiché sono costruite secondo lo stesso piano, indipendentemente dalla loro specie. Essendo universali, sono allo stesso tempo unici, perché la loro struttura è unica. Ad esempio, la composizione dei nucleotidi del DNA comprende una base azotata delle quattro note (adenina, guanina, citosina o timina), per cui qualsiasi nucleotide è unico nella sua composizione. Anche la struttura secondaria delle molecole di DNA è unica.

La specificità biologica del livello molecolare è determinata dalla specificità funzionale delle molecole biologiche. Ad esempio, la specificità degli acidi nucleici risiede nel fatto che codificano l'informazione genetica per la sintesi proteica. Inoltre, questi processi vengono eseguiti come risultato delle stesse fasi del metabolismo. Ad esempio, la biosintesi di acidi nucleici, amminoacidi e proteine ​​segue un modello simile in tutti gli organismi. Anche l'ossidazione degli acidi grassi, la glicolisi e altre reazioni sono universali.

La specificità delle proteine ​​è determinata dalla sequenza specifica degli amminoacidi nelle loro molecole. Questa sequenza determina ulteriormente le proprietà biologiche specifiche delle proteine, poiché sono i principali elementi strutturali delle cellule, catalizzatori e regolatori delle reazioni nelle cellule. Carboidrati e lipidi sono le più importanti fonti di energia, mentre gli steroidi sono importanti per la regolazione di una serie di processi metabolici.

A livello molecolare, l'energia viene convertita - energia radiante in energia chimica immagazzinata nei carboidrati e altro composti chimici, un energia chimica carboidrati e altre molecole - in energia biologicamente disponibile, immagazzinata sotto forma di legami macroergici di ATP. Infine, qui l'energia dei legami fosfato macroergici viene convertita in lavoro: meccanico, elettrico, chimico, osmotico. I meccanismi di tutti i processi metabolici ed energetici sono universali.

Le molecole biologiche forniscono anche continuità tra le molecole e il livello successivo (cellulare), poiché sono il materiale da cui si formano le strutture supramolecolari. Il livello molecolare è l'"arena" delle reazioni chimiche che forniscono energia a livello cellulare.

Livello cellulare. Questo livello di organizzazione dei viventi è rappresentato da cellule che agiscono come organizzazioni indipendenti.

mov (batteri, protozoi, ecc.), nonché cellule di organismi multicellulari. La principale caratteristica specifica di questo livello è che la vita inizia da esso. Essendo capaci di vita, crescita e riproduzione, le cellule sono la principale forma di organizzazione della materia vivente, le unità elementari da cui sono costruiti tutti gli esseri viventi (procarioti ed eucarioti). Non ci sono differenze fondamentali nella struttura e nella funzione tra cellule vegetali e animali. Alcune differenze riguardano solo la struttura delle loro membrane e dei singoli organelli. Esistono notevoli differenze nella struttura tra le cellule procariotiche e le cellule eucariotiche, ma in termini funzionali queste differenze sono livellate, perché la regola "cellula da cellula" si applica ovunque.

La specificità del livello cellulare è determinata dalla specializzazione delle cellule, dall'esistenza delle cellule come unità specializzate di un organismo multicellulare. A livello cellulare, c'è una differenziazione e un ordinamento dei processi vitali nello spazio e nel tempo, che è associato al confinamento delle funzioni a diverse strutture subcellulari. Ad esempio, le cellule eucariotiche hanno sviluppato in modo significativo sistemi di membrana (membrana plasmatica, reticolo citoplasmatico, complesso lamellare) e organelli cellulari (nucleo, cromosomi, centrioli, mitocondri, plastidi, lisosomi, ribosomi). Le strutture a membrana sono l '"arena" dei più importanti processi vitali e la struttura a due strati del sistema a membrana aumenta significativamente l'area dell '"arena". Inoltre, le strutture della membrana forniscono la separazione spaziale di molte molecole biologiche nelle cellule e delle loro stato fisico consente il costante movimento diffuso di alcune delle molecole di proteine ​​e fosfolipidi in esse contenute. Pertanto, le membrane sono un sistema i cui componenti sono in movimento. Sono caratterizzati da vari riarrangiamenti, che determinano l'irritabilità delle cellule - la proprietà più importante dei viventi.

livello dei tessuti. Questo livello è rappresentato da tessuti che combinano cellule di una certa struttura, dimensione, posizione e funzioni simili. I tessuti sono sorti nel corso dello sviluppo storico insieme alla multicellularità. Negli organismi multicellulari, si formano durante l'ontogenesi come risultato della differenziazione cellulare. Negli animali si distinguono diversi tipi di tessuti (epiteliali, connettivi, muscolari, sanguigni, nervosi e riproduttivi). Le gare

le ombre distinguono i tessuti meristematici, protettivi, basici e conduttivi. A questo livello si verifica la specializzazione cellulare.

Livello d'organo. Rappresentato da organi di organismi. Nelle piante e negli animali, gli organi si formano a causa di un diverso numero di tessuti. Nei protozoi, la digestione, la respirazione, la circolazione delle sostanze, l'escrezione, il movimento e la riproduzione sono effettuati da vari organelli. Gli organismi più avanzati hanno sistemi di organi. I vertebrati sono caratterizzati dalla cefalizzazione, che consiste nella concentrazione dei centri nervosi e degli organi sensoriali più importanti nella testa.

Livello di organismo. Questo livello è rappresentato dagli organismi stessi: organismi unicellulari e multicellulari di natura vegetale e animale. Una caratteristica specifica del livello organismico è che a questo livello avviene la decodifica e l'implementazione dell'informazione genetica, la creazione di caratteristiche strutturali e funzionali inerenti agli organismi di una data specie.

livello di specie. Questo livello è determinato dalle specie vegetali e animali. Attualmente ci sono circa 500 mila specie vegetali e circa 1,5 milioni di specie animali, i cui rappresentanti sono caratterizzati da un'ampia varietà di habitat e occupano diverse nicchie ecologiche. Una specie è anche un'unità di classificazione degli esseri viventi.

livello di popolazione. Piante e animali non esistono isolati; sono uniti in popolazioni caratterizzate da un certo pool genetico. All'interno della stessa specie possono esserci da una a molte migliaia di popolazioni. Nelle popolazioni vengono effettuate trasformazioni evolutive elementari, si sta sviluppando una nuova forma adattativa.

Livello biocenotico.È rappresentato da biocenosi - comunità di organismi di specie diverse. In tali comunità, organismi di specie diverse dipendono in una certa misura l'uno dall'altro. Nel corso dello sviluppo storico si sono sviluppate le biogeocenosi (ecosistemi), che sono sistemi costituiti da comunità interdipendenti di organismi e fattori ambientali abiotici. Gli ecosistemi sono caratterizzati da un equilibrio fluido tra organismi e fattori abiotici. A quel livello si svolgono i cicli materiale-energia associati all'attività vitale degli organismi.

Livello globale (biosferico). Questo livello è la forma più alta di organizzazione dei viventi (sistemi viventi). È rappresentato dalla biosfera. A questo livello, tutti i cicli materia-energia sono uniti in un unico gigantesco ciclo biosferico di sostanze ed energia.

Fra diversi livelli organizzazione del vivente c'è un'unità dialettica. Il vivente è organizzato secondo il tipo di organizzazione sistemica, la cui base è la gerarchia dei sistemi. Il passaggio da un livello all'altro è associato alla conservazione dei meccanismi funzionali operanti ai livelli precedenti, ed è accompagnato dalla comparsa di una struttura e funzioni di nuovo tipo, nonché da un'interazione caratterizzata da nuove caratteristiche, ovvero un appare una nuova qualità.