uabooks.top

Idézzétek fel az élet keletkezéséről szóló hipotéziseket! Mi a populáció, az ökoszisztéma, az anyagkörforgás? Milyen vegyületeket nevezünk fermentumoknak (enzimeknek)? Milyen tulajdonságaik vannak? Mi a mikroevolúció, a fajképződés és a makroevolúció?

A biológiai rendszerek szerveződési szintjei és kölcsönhatása egymással. Már tanultuk, hogy az élő anyagnak több szerveződési szintje van az egyszerűtől az összetettig, amelyek fokozatosan alakultak ki az élő anyag evolúciója során (2.1. ábra).

Az evolúció - az élő természet fejlődésének folyamata, amely során megváltozott a populációk génkészlete, új fajok és különböző rangú rendszertani egységek jöttek létre, ugyanakkor egyes régebbi fajok kihaltak, mert képtelenek voltak alkalmazkodni az egyes ökoszisztémákban és az egész bioszférában végbement változásokhoz.

Pontosan nem tudjuk, hogyan jött létre az élet a bolygónkon. Az élet keletkezésének abiogén hipotézise szerint (idézzétek fel, mi az alapja ennek a hipotézisnek!), az első szerves vegyületek a szervetlenekből jöttek létre. Modern tudományban ismert az RNS-világ hipotézise. Ezt a hipotézist először C. Woese állította fel, később L. Orgel és W. Gilbert fejlesztette tovább (2.2. ábra).

Az RNS-világ hipotézisének az alapja, hogy az RNS-molekulák képesek nemcsak az örökletes információt őrizni, de enzim funkciót is el tudnak látni. A katalitikus funkcióval rendelkező RNS-molekulákat ribozimoknak nevezzük. Ezek képesek biztosítani a saját molekulájuk vagy más RNS-molekulák felbomlását, részt vesznek a fehérje molekulák peptid-kötéseinek létrehozásában. A bolygónk bizonyos korszakában az RNS-molekulák felhalmozódásának következtében létrejöhetett az RNS-, a DNS- és a fehérje-molekulák asszociációja. Az élet keletkezésének korai szakaszaiban, a Földön az RNS-molekulák önállóan létezhettek az önmegkettőző és katalitikus tulajdonságaik következtében. Új mutációk kiválthatják olyan RNS-molekulák megjelenését, amelyek képesek katalizálni bizonyos fe-

hérje-molekulák bioszintézisét. A DNS-molekulák megjelenése biztosította az örökletes információ „tárolását". Ugyanakkor az RNS-molekulák megőrizték a szintézis során a kapcsolattartó szerepet a DNS- és a fehérje-molekulák között.

Az RNS-világ - az élet keletkezésének és fejlődésének hipotetikus szakasza a bolygónkon, amely kapcsolatban áll azzal, hogy az örökletes információ tárolása, és az elsődleges kémiai reakciók katalizálása RNS-molekulák csoportjai által történt.

• Tehát, a bolygónkon az első biológiai rendszerek az RNS-molekulák lehettek, majd később a DNS és a fehérjék. így jött létre az élő anyag molekuláris szerveződési szintje (lásd 2.1. ábra). Ez alkotja az összes többi összetettebb szintet. A molekuláris szinten léteznek az olyan elementáris biológiai rendszerek, mint a

sejtnélküli életformák: vírusok, viroidok. A molekuláris szinten történnek a biokémiai folyamatok és az energiaátalakulás a biológiai rendszerekben, illetve ezen a szinten van kódolva, tárolva, ezen a szinten változik és realizálódik az örökletes információ.

2.2. ábra. Az RNS-világ hipotézisét kidolgozó tudósok: 1. Carl Richard Woese (1928-2012) amerikai mikrobiológus; 2. Leslie Eleazer Orgel (1927-2007) brit kémikus; 3. Walter Gilbert (született 1932-ben) amerikai fizikus, biokémikus, molekuláris biológus, kémiai Nobel-díjas tudós.

Biológiai rendszernek nevezzük az olyan egységet, amely egymással kapcsolatban álló és kölcsönhatásra képes élő rendszerekből áll.

Az RNS-, DNS- és a fehérje-molekulák elsődleges asszociációi elkülönülhettek a külső környezettől biológiai membránok segítségével. így jöhettek létre az első sejtek. (Érdemes megjegyezni, hogy kísérleti úton ez a bolygónkon nagy valószínűséggel lezajlott evolúciós lépést nem sikerült még igazolni.) Ugyanígy jött létre a következő összetettebb sejtszerveződési szint is (lásd: 2.1. ábra). Már tudjátok, hogy a sejt olyan összetett biológiai rendszer, amelyik képes önállóan működni, megújítani és reprodukálni önmagát. Az egysejtű organizmusok esetében egyetlen sejt működik teljes integrált szervezetként (2.3. ábra).

2.3. ábra. Példák egysejtű organizmusokra: 1 - baktériumsejt (Yersinia pestis); 2-а zöld-moszat Chlamydimonas; 3 - egysejtű, heterotróf eukarióta organizmus - a papucsállatka;

4-а penészgomba Mucor (több sejtmaggal rendelkező elágazó sejtje van)

A sejt az élő anyag felépítésének, működésének és fejlődésének alapegysége.

Az evolúció során a prokariotáktól az eukariotákig a sejt összetettebbé vált. Létrejöttek a soksejtű organizmusok (egyes cianobaktériumok, a növények, az állatok, a gombák többsége), így jött létre az élő anyag szervezett szerveződési szintje (lásd: 2.1. ábra). Sok többsejtű szervezetben az egyedfejlődés során a sejtek specia-

lizálódnak mind felépítésükben, mind pedig funkciójukban (differenciálódnak), gyakran szöveteket alkotnak. A szövetekből szervek jönnek létre. A különböző szervek hatással vannak egymásra az anyagcsere és az energia átalakulás folyamatában, létrehozva a szervrendszereket. A tökéletes szabályozó rendszerek biztosítják a soksejtű szervezetek, mint egységes integrált biológiai rendszerek, működését. Mivel az egysejtű élőlények esetében a szervezet szerveződési szintje a sejt, a sejt felépítése összetettebb, mint az állati vagy növényi szövetek sejtjeié. (Magyarázzátok meg, miért!)

Minden szervezet bizonyos biológiai fajhoz tartozik. Egy faj szervezetei hasonló felépítéssel, életműködéssel és környezeti igényekkel rendelkeznek, képesek termékeny utódokat létrehozni. Egy faj egyedei csoportosulásokban, populációkban élnek, amelyek az adott faj elterjedési területének - areájának - egy részét foglalják el (2. 4. ábra).

A populáció nem csupán a faj strukturális funkcionális egysége, de az evolúció alapegysége is. Nem különálló egyedek vagy teljes fajok, hanem populációk fejlődnek tovább az evolúció során.

A bolygónkat benépesítő különböző fajok populációi formálják az élő anyag faji szerveződési szintjét (2.1. ábra). Ennek sajátossága az örökletes információ szabad cseréje egy bizonyos faj képviselői között, és azok átadása utódaiknak. A különálló populációk izolációja új fajok létrejöttének teremti meg az előfeltételeit.

A faj populációk összessége (ritkán fordul elő, hogy egy faj egyetlen populációval rendelkezik; az ilyen fajok általában sérülékenyek, és a kihalás veszélyezteti őket).

A különböző fajok populációi, amelyek azonos területet foglalnak el, kölcsönös kapcsolatban vannak egymással és az élettelen természet tényezőivel, alkotják a faj feletti biológiai rendszert - az ökoszisztémát.

Az ökoszisztémákat, amelyek a létfeltételek terén homogén területet foglalnak magukba biogeocönózisoknak nevezzük. Ezek egységes stabil biológiai rendszerek, amelyek képesek az önreprodukcióra, alapjuk bizonyos típusú növényi csoportosulások - fitocianózisok (például: a kovilovi sztyepp, tölgyes-gyertyános erdő, tőzegláp).

Az ökoszisztémák alkotják az élő anyag ökoszisztéma szerveződési szintjét (2.1. ábra). Erre jellemző az energiaáramlás a különböző fajok populáció között, illetve a biogeocönózis élő és élettelen részei közötti állandó anyagcsere, vagyis az anyagkörforgás. Az energiaáramlás és az anyagkörforgás egyesítik a biogeocönózisok (ökoszisztémák) különböző részeit egyetlen egységes önszabá-

lyozó, faj feletti biológiai rendszerré. A bolygónkon létező ökoszisztémák összessége alkotja a bioszférát - a Föld burkainak szervezetek által benépesített részét (2.1. ábra).

• Az élő anyag bioszféra szerveződési szintje globális mértékű anyagkörforgalommal és energiaáramlással jellemezhető, amelyek biztosítják bolygónk egyetlen globális ökoszisztémájának, vagyis a bioszférának a működését.

Az élő anyag különböző szerveződési szintjei nem léteznek egymástól elkülönítve, hanem szoros kölcsönhatás van köztük: az élő anyag alsóbb szintjei alkotják a magasabbrendűeket, amelyek nélkülük nem tudnának működni.

Kulcsszavak és fogalmak

az élő anyag szerveződési szintjei, ribozimok.

1. Mivel magyarázhatóak az élő anyag változatos szerveződési szintjei? 2. Miben nyilvánul meg az élő anyag különböző szerveződési szintjei közötti kölcsönhatás? 3. Hozzatok fel példákat a különböző szerveződési szintű biológiai rendszerekre a molekuláristól a bioszféráig! 4. Mi közös és mi eltérő a különböző ökoszisztémák és a bioszféra, mint a bolygók globális ökoszisztémája között?

Ismeretes, hogy az élet fejlődése során a bolygónkon a fajok száma folyamatosan nőtt, azzal a feltétellel, hogy a fajok jelentős része kihalt. Hogyan lehet magyarázni ezt a tendenciát?

Tankönyv 10. osztálya számára Biológia és ökológia Osztapcsenko, Bálán,  Kompanec, Ruskovszkij