4) Клетка как структурная основа живых организмов

В работе «Микроскопические исследования о соответствии в структуре и росте животных и растений» (1839) Т. Шванн сформулировал основные положения клеточной теории, которые затем неоднократно дополнялись и уточнялись. Современная клеточная теория включает следующие положения: 1. Все живые организмы состоят из клеток. Клетка – структурная, функциональная единица живого, основная единица строения и развития всех живых организмов, наименьшая единица живого; 2. Клетки всех одноклеточных и многоклеточных организмов сходны (гомологичны) по своему строению, химическому составу, основным проявлениям жизнедеятельности и обмену веществ. 3. Размножение клеток происходит путём их деления, и каждая новая клетка образуется в результате деления исходной (материнской) клетки. 4. В сложных многоклеточных организмах клетки специализированы по выполняемым ими функциям и образуют ткани; из тканей состоят органы, которые тесно взаимосвязаны и подчинены нервным и гуморальным системам регуляции. 5. Клеточное строение организмов – свидетельство того, что все живые организмы имеют единое происхождение.

Главными свойствами этой системы являются: самовоспроизведение, постоянный обмен веществами и энергией с внешней средой, структурное обособление ее от внешней среды.

5. Информация и регулирование в биологических системах

Саморегуляция, свойство биологических систем автоматически устанавливать и поддерживать на определённом, относительно постоянном уровне те или иные физиологические или другие биологические показатели. При С. управляющие факторы не воздействуют на регулируемую систему извне, а возникают в ней самой. Процесс С. может носить циклический характер. Отклонение какого-либо жизненного фактора от константного уровня служит толчком к мобилизации аппаратов, восстанавливающих его. На разных уровнях организации живой материи — от молекулярного до надорганизменного — конкретные механизмы С. весьма разнообразны.

Примером С. на молекулярном уровне могут служить те ферментативные реакции, в которых конечный продукт влияет на активность фермента; в такой биохимической системе автоматически поддерживается определённая концентрация продукта реакции. Примеры С. на клеточном уровне: самосборка клеточных органелл из биологических макромолекул, самоорганизация разнородных клеток с образованием упорядоченных клеточных ассоциаций: поддержание определённого значения трансмембранного потенциала у возбудимых клеток и закономерная временная и пространственная последовательность ионных потоков при возбуждении клеточной мембраны. Процессы С. занимают важное место в явлениях клеточного деления и дифференцировки: так, у млекопитающих после удаления части печени оставшаяся часть, регенерируя, автоматически компенсирует потерю (пример С. на органном уровне). На организменном уровне хорошо изучены нервные, гуморальные и гормональные механизмы, посредством которых у млекопитающих животных и человека устанавливаются и поддерживаются на определённом уровне показатели внутренней среды — температура, кровяное и осмотическое давление, уровень сахара в крови и т. п. (см. Гомеостаз). Один из основных механизмов С. функций — нервная регуляция. Разнообразны проявления и механизмы С. надорганизменных систем — популяций (видовой уровень) и биоценозов (надвидовой уровень)— регуляция численности популяций, соотношения полов в них, старение и смерть биологических особей и т. д. Явлениям С. присущи общие закономерности, которые изучает кибернетика биологическая. В биологических системах обнаруживаются как регулирование по возмущению, так и по отклонению (2-й способ отличается от 1-го наличием обратной связи — от выходов системы к её регуляторам).