Організм як біологічна система: особливості, функції та коротка теорія

У зв’язку з соціалізацією людини її біологічна роль поступово втрачає значимість. Відбувається це не через досягнення людьми найвищих рівнів розвитку, а з внаслідок усвідомленого віддалення від свого фактичного «фундаменту» (біосфери), що дала людині можливість розвиватися і побудувати сучасне суспільство. Але організм як біологічна система не може існувати поза біосфери, і тому повинен розглядатися тільки разом з нею.

Популяція і суспільство

Будь-яке суспільство – це самостійно регульована популяція, сучасний аналог розумною біологічної системи (БС) в рамках біосфери. І людина – це насамперед продукт еволюції БС, а не результат соціального розвитку суспільства, що вдруге. Строго кажучи, суспільство – це якийсь приватний приклад популяції, яка також є БС, розташована лише на один рівень вище живого організму.

З точки зору біології цей термін характеризує вбудовану в живу оболонку планети систему органів і тканин, має свої механізми впливу на місця проживання і захисні реакції. Розглядаючи організм як біологічну систему, легко виділити основні механізми його життєдіяльності, адаптації і регуляції своїх функцій. І в рамках цієї публікації організм людини буде розглянуто як цілісна система з точки зору її критеріїв.

Термінологія

Система – велика сукупність деяких взаємозалежних елементів, що утворюють певну цілісність (структуру), претерпевшую тривалу еволюцію в ході свого формування.

Біологічні системи – неподільні сукупності взаємопов’язаних елементів, що створюють живу оболонку планети, що входять до її складу, грають надзвичайно важливу роль в її існуванні. Приклади біологічних систем: клітина, організм, макромолекули, органели, тканини, органи, популяції.

Організм – складно організована самостійно регульована й активно функціонуюча система, яка складається з органів і тканин або представлена однією біологічною системою, що утворює один об’єкт живої природи. Організм активно взаємодіє з біологічними системами вищого порядку (з популяцією і біосферою).

Регулювання – це упорядкування, підпорядкування суворим правилам, створення умов для їх виконання і здійснення контролю. У контексті людського організму термін слід розглянути як процес нормалізації организменных функцій.

Універсальне будова

Щоб розглянути організм людини як біологічну систему (БС), слід виділити її основні властивості і співвіднести їх. Отже, головна властивість БС – це їх будова: всі вони складаються з органічних молекул та біополімерів. Примітно, що в БС представлені також неорганічні речовини, які є атрибутами неживої природи. Проте вони не є формотворчими для біологічної молекули, органели, клітини чи організму, а лише вбудовуються у ці системи.

Упорядкованість

Висока ступінь упорядкованості – друге властивість систем. Так звана ієрархічність дуже важлива для функціонування біосфери з тієї причини, що вся її структура побудована за принципом ускладнення простого і комбінування елементарного. Тобто більш складні компоненти живої оболонки землі (біологічні системи) складаються з більш дрібних, розташованих нижче в ієрархії.

Дивіться також:  Ступінь квадрат - способи написання в Ворді

Приватним прикладом є еволюція життя від макромолекули до органічного полімеру, а потім до органели і субклеточной структури, з яких пізніше формується тканина, орган та організм. Як цілісна біологічна система така ієрархічна структура дозволяє формувати всі рівні живої природи і відстежувати взаємодію між ними.

Цілісність і дискретність

Одним з найважливіших властивостей будь БС є її одночасна цілісність і дискретність (частковість, компонентность). Це означає, що будь-який живий організм – біологічна система, цілісна сукупність, сформована з автономних компонентів. Самі автономні компоненти – це також живі системи, лише розташовані нижче в ієрархії. Вони можуть існувати автономно, але в рамках організму підпорядковуються його регуляторних механізмів і утворюють цілісну структуру.

Приклади одночасної цілісності і дискретності можна знайти в будь-яких системах різних рівнів. Наприклад, цитоплазматична мембрана як цілісна структура володіє гідрофобністю і ліпофільністю, плинністю і виборчої проникністю. Вона складається з макромолекул ліпопротеїдів, які забезпечують тільки ліпофільність і гідрофобність, і глікопротеїдів, що відповідають за виборчу проникність.

Це є демонстрацією того, як сукупність дискретних властивостей компонентів біологічної системи забезпечує функції більш складною вищестоящої структури. Прикладом також є цілісна органелла, що складається з мембрани і групи ферментів, що успадкувала їх дискретні якості. Або клітка, яка здатна реалізовувати всі функції своїх складових компонентів (органел). Організм людини як єдина біологічна система також підпорядковується такої залежності, так як демонструє загальні якості, які є приватними для дискретних елементів.

Обмін енергією

Дана властивість біологічної системи також універсально і простежується на кожному ієрархічному рівні, починаючи від макромолекули і закінчуючи біосферою. На кожному конкретному рівні воно має різні прояви. Наприклад, на рівні макромолекул і доклеточных структур обмін енергією означає зміну просторової будови і електронної густини під дією рН, електричного поля або температури. На рівні клітини обмін енергією слід розглядати як метаболізм, сукупність процесів клітинного дихання, окислення жирів і вуглеводів, синтезу і запасания макроергічних сполук, видалення продуктів обміну назовні клітини.

Обмін речовин організму

Організм людини як біологічна система, також обмінюється енергією з навколишнім світом і трансформує її. Наприклад, енергія хімічних зв’язків вуглеводних і жирових молекул ефективно використовується в клітинах організму для синтезу макроергів, з яких органел легше витягти енергію для своєї життєдіяльності. У цій демонстрації має місце трансформація енергії і її накопичення в макроэргах, а також реалізація шляхом гідролізу фосфатних хімічних зв’язків АТФ.

Дивіться також:  Кращі цитати Вільяма Шекспіра

Самостійна регулювання

Дана характеристика біологічних систем означає здатність збільшувати або зменшувати свою функціональну активність в залежності від досягнення яких-небудь станів. Наприклад, якщо бактеріальна клітина відчуває голодування, то вона або рухається в бік джерела живлення, або формує спору (форму, яка дозволить підтримувати життєдіяльність до покращення умов проживання). Якщо говорити коротко, організм як біологічна система має складну багаторівневу систему регуляції своїх функцій. Вона складається з:

  • доклеточной (регуляція функцій окремих клітинних органел, приміром, рибосом, ядра, лізосом, мітохондрій);
  • клітинної (регулювання функцій клітини в залежності від зовнішніх і внутрішніх факторів);
  • тканинна регулювання (контроль швидкості росту і розмноження клітин тканини під дією зовнішніх факторів);
  • органна регулювання (формування механізмів активації та інгібування функцій окремих органів);
  • системна (нервова або гуморальна регуляція функцій вищестоящими органами).

Людський організм як саморегулююча біологічна система має два головних регуляторних механізму. Це древніший в еволюційному плані гуморальний механізм і більш сучасний – нервовий. Це багаторівневі комплекси, здатні регулювати швидкість обміну речовин, температуру, рН біологічних рідин і гомеостаз, здатність захищатися від небезпек або забезпечувати агресію, реалізують емоції і вищу нервову діяльність.

Рівні гуморальної регуляції

Гуморальна регуляція – це процес прискорення (або сповільнення) біологічних процесів в органелах, клітинах, тканинах або органах під дією хімічних речовин. І в залежності від розташування їх «мішені» виділяють клітинну, місцеву (тканинну), органну і организменную регуляцію. Прикладом клітинної регуляції є вплив ядра на швидкість біосинтезу білка.

Тканинна регуляція – це виділення клітиною хімічних речовин (місцевих медіаторів), спрямованих на пригнічення або посилення функцій оточуючих клітин. Приміром, клітинна популяція, відчуває кисневе голодування, виділяє фактори ангіогенезу, які викликають зростання кровоносних судин у напрямку до них (у збіднені ділянки). Також прикладом тканинної регуляції є виділення речовин (кейлонов), здатних пригнічувати швидкість розмноження клітин у певному місці.

Цей механізм, на відміну від попереднього, є прикладом негативного зворотного зв’язку. Він характеризується як активна дія клітинної популяції, покликаний придушувати будь-який процес у біологічній тканині.

Вища гуморальна регуляція

Людський організм, як єдина біологічна система, що саморозвивається є еволюційним вінцем, реалізували вищу гуморальний регуляцію. Вона стала можливою завдяки розвитку залоз внутрішньої секреції, здатних виділяти гормональні субстанції. Гормонами називаються специфічні хімічні речовини, які виділяються залозами внутрішньої секреції безпосередньо у кров і впливають на органи-мішені, розташовані на великій відстані від місця синтезу.

Вища гуморальна регуляція також є ієрархічною системою, головним органом якої є гіпофіз. Його функції регулюються неврологічної структурою (гіпоталамусом), що розташовується вище інших у регуляторної ієрархії організму. Під дією нервових імпульсів гіпоталамус, гіпофіз секретує три групи гормонів. Вони потрапляють у кров і переносяться нею до органів мішенях.

Дивіться також:  Чому арабські цифри називають арабськими: історія

У тропных гормонів гіпофіза мішенню є нижча гормональна залоза, яка під дією цих речовин виділяє свої медіатори, що безпосередньо впливають на функції органів і тканин.

Нервова регуляція

Регуляція функцій організму людини головним чином реалізується за допомогою нервової системи. Вона керує також і гуморальної системою, роблячи її своїм структурним компонентом, здатних більш гнучко впливати на функції організму. При цьому нервова система також є багаторівневою. У людини вона має найскладніше розвиток, хоча і далі надзвичайно повільно вдосконалюється і видозмінюється.

На даному етапі вона характеризується наявністю функцій, відповідальних за вищу нервову діяльність: пам’ять, увагу, емоційність, інтелект. І, мабуть, одним з головних властивостей нервової системи є здатність працювати з аналізаторами: зоровим, слуховим, нюховим та іншими. Вона дозволяє запам’ятати їх сигнали, відтворювати їх в пам’яті і синтезувати на їх основі нову інформацію, формуючи також і чуттєвий досвід на рівні лімбічної системи.

Рівні нервової регуляції

Людський організм, як єдина біологічна система має кілька рівнів нервової регуляції. Їх зручніше розглядати з градаційною схемою від нижчих рівнів до вищих. Нижче інших розташовується вегетативна (симпатична і парасимпатична) нервова система здійснює регуляцію своїх функцій незалежно від вищих центрів нервової діяльності.

Вона функціонує за рахунок ядра блукаючого нерва і мозкового шару надниркових залоз. Примітно, що найнижчий рівень нервової регуляції розташований максимально близько до гуморальної системи. Це знову демонструє одночасну і дискретність і цілісність організму як біологічної системи. Строго кажучи, нервова система, що передає свої сигнали під дією ацетилхоліну і електричного струму. Тобто вона на половину складається з гуморальної системи передачі інформації, що спостерігається в синапсах.

Вища нервова діяльність

Вище вегетативної нервової системи розташовується соматична, яка складається із спинного мозку, нервів, стовбура, білого і сірого речовини головного мозку, його базальних ядер, лімбічної системи та інших важливих структур. Саме вона відповідає за вищу нервову діяльність, роботу з аналізаторами органів почуттів, систематизацію інформації в корі, її синтез і розвиток мовної комунікації. Зрештою, саме цей комплекс біологічних структур організму відповідальний за можливу соціалізацію людини і досягнення нинішнього рівня розвитку. Але без низькорівневих структур їх поява було б неможливим, як виключається і існування людини поза звичного середовища проживання.