ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 16.03.2024
Просмотров: 20
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Тема 1
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЖИЗНИ
Ф.Энгельс: «Жизнь – это способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой, причем с прекращением этого обмена веществ прекращается и жизнь, что приводит к разложению белка».
М.В. Волькенштейн: «Живые тела, существующие на Земле, представляют собой открытые саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы, построенные из биополимеров – белков и нуклеиновых кислот».
Жизнь можно определить также как активное, идущее с затратой полученной извне энергии поддержание и самовоспроизведение специфической структуры.
Уровни организации живой материи
| Уровень | Структурные единицы | Биологические явления |
| 1. Молекулярно-генетический | Гены1, молекулы | Репликация ДНК, генетические рекомбинации, репарация2, транскрипция3, трансляция4. Превращение энергии солнечного света в энергию химических связей с последующей трансформацией ее в другие виды энергии. |
| 2. Субклеточный | Вирусы внутри клетки-хозяина, Полуавтономные органоиды клетки | Воспроизведение составных комполнентов вириона внутри клетки-хозяина; воспроизведение полуавтономных клеточных органоидов (митохондрии, пластиды) |
3. Клеточный | Клетка | Клетка - наименьшая структурная и функциональная единица, а также единица размножения и развития всех живых организмов, обитающих на Земле. Свободноживущих неклеточных форм жизни не существует. На этом уровне происходят ассимиляция (анаболизм, пластический обмен), диссимиляция (катаболизм, энергетический обмен), самовоспроизведение (различные способы деления клетки). |
4. Тканевой | Ткань | Ткань представляет собой совокупность сходных по строению и происхождению клеток, выполняющих общую функцию и объединенных общими механизмами регуляции (нервная регуляция, гуморальная регуляция и др.). Ткань выполняет специфические функции, составляющие часть процессов по обеспечению жизнедеятельности организма. |
5. Органный | Орган | Орган – часть многоклеточной особи, имеющая определенное строение и расположение, состоящая из закономерно сложенного комплекса тканей и выполняющая конкретную функцию или тесно взаимосвязанную группу функций. У большинства животных орган – это структурно-функциональное объединение нескольких типов тканей. |
6. Системно-органный | Системы органов | Органы, сходные по строению, функциям и развитию, объединяются в системы органов, которые выполняют специфические функции, составляющие часть процессов по обеспечению жизнедеятельности организма. |
7. Организменный | Организм, особь | Элементарной единицей организменного уровня служит особь, которая представляет собой целостную систему органов (совокупность систем органов), находящихся во взаимосвязи и функционирующих как единое целое. Неделимая единица жизни, самостоятельно существующая во внешней среде система. Строгая дифференцировка взаимозависимых частей. Все процессы жизнедеятельности. Онтогенез. |
| 8. Популяционно-видовой | Вид, популяция | Вид - группа особей, обладающих общим происхождением, наследственным сходством морфологических, физиологических и биохимических особенностей, способных свободно скрещиваться и давать плодовитое потомство; приспособленных к определенным условиям среды и занимающих в природе определнную территорию – ареал. Совокупность организмов одного и того же вида, объединенных общим местом обитания, создает популяцию как систему надорганизменного порядка. Популяция – единица эволюции. В этой системе осуществляются простейшие, элементарные эволюционные преобразования. Обмен генетической информацией при свободном скрещивании (панмиксии). Сохранение и изменение генетического состава. |
| 9. Биогеоценотический | Биогеоценоз | Биогеоценоз – исторически сложившийся комплекс взаимосвязанных популяций разных видов, обитающих на определенной территории с более или менее однородными условиями существования. Взаимодействие популяций различных вилов в пределах экосистемы. |
| 10. Биосферный | Биосфера | Биосфера – самая крупная экосистема Земли, охватывающая все явления жизни на нашей планете. На этом уровне происходит круговорот веществ и превращение энергии, связанные с жизнедеятельностью всех живых организмов. Это самый высокий уровень организации живого на нашей планете. Круговорот веществ и поток энергии. |
Таким образом, живая природа представляет собой сложно организованную иерархическую систему.
Основные свойства живых систем (отличия живого от неживого)
1. Специфичность и единство химического состава. Все живые организмы построены в основном из четырех крупных групп сложных органических молекул – биологических полимеров: нуклеиновых кислот (ДНК, РНК), белков (эти соединения синтезируются только в биосистемах по матричному принципу), а также полисахаридов, и липидов.
2. Клеточное строение. Все живое состоит из клеток. Вне клетки нет жизни.
3. Обмен веществ и энергии (метаболизм) - совокупность протекающих в живых организмах химических превращений, обеспечивающих все проявления их жизнедеятельности. Обмен веществ состоит из двух взаимосвязанных и сбалансированных процессов в организме – диссимиляции и ассимиляции .
Диссимиляция (катаболизм, энергетический обмен) - расщепление органических молекул до более простых органических или неорганических соединений с одновременным выделением энергии, которая либо рассеивается в виде тепла, либо идет на построение макроэргических связей АТФ.
Ассимиляция (анаболизм, пластический обмен) – совокупность процессов синтеза сложных органических веществ из простых органических или неорганических с затратой энергии, источником которой служат макроэргические связи АТФ. Образовавшиеся сложные молекулы включаются в структуры клеток и обеспечивают их функции.
4. Связь с окружающей средой потоком веществ и энергии (БС – открытые системы). Все живые организмы способны к обмену веществ с окружающей средой, поглощая из нее необходимые вещества и выделяя продукты жизнедеятельности.
5. Самовоспроизведение. В основе самовоспроизведения лежат реакции матричного синтеза, т.е. образование новых молекул и структур, которое обусловлено информацией, заложенной в ДНК. Из одной молекулы ДНК при репликации образуются две дочерние молекулы, полностью повторяющие исходную.
6. Размножение (репродукция) (лат. re– возобновление и productio– производство). На молекулярном уровне репродукция осуществляется на основе матричного синтеза. Размножение клеток происходит прямым (амитоз) или непрямым (митоз) делением. Жизнь существует в виде отдельных (дискретных) биологических систем (организмов), которые сменяются в ряде поколений. Преемственность жизни связана с размножением, благодаря которому вид не исчезает и продолжает существовать.
7. Наследственность – это свойство организмов передавать свои признаки, свойства и особенности развития из поколения в поколение. Она осуществляется путем передачи при размножении генетической информации в виде молекул нуклеиновых кислот (ДНК, РНК). В основе наследственности лежит матричный принцип репликации и синтеза молекул нуклеиновых кислот.
8. Изменчивость – свойство всех живых организмов изменять свои признаки либо в ряду поколений, либо в одном поколении в зависимости от условий среды. Может быть обусловлена нарушением копирования в процессе матричного синтеза генетических программ (мутации – изменение молекул ДНК), или действием условий существования организма (модификации). Способность передавать из поколения в поколение изменения наследственного материала лежит в основе выработки адаптаций к среде, эволюционного развития живой природы.
9. Рост и развитие.
Рост - увеличение объема, массы биосистемы за счет анаболических процессов, а в многоклеточных организмах – и за счет увеличения числа клеток. Рост всегда сопровождается развитием, которое обусловлено генетической программой, заложенной в ДНК. Живые существа растут за счет питательных веществ, которые поступают извне. У животных в период роста происходит дифференцировка – формирование специализированных клеток, тканей и органов. Дифференцировка, в свою очередь, лежит в основе развития.
Развитие - необратимое направленное закономерное изменение объектов живой и неживой природы, в результате которого возникает новое качественное состояние биологической системы. Развитие живой формы существования материи представлено онтогенезом (индивидуальным развитием организмов)
, и филогенезом (историческим развитием видов). Филогенез, или эволюция в целом, - это необратимое и направленное развитие живой природы, сопровождающееся образованием новых видов и прогрессивным усложнением жизни. Результатом эволюции является все многообразие живых организмов на Земле.
9. Саморегуляция. Для существования живого в меняющихся условиях окружающей среды необходимо внутреннее регулирование – саморегуляция различных процессов. Гомеостаз (греч. homoios подобный, stasis – состояние) – способность живых организмов, обитающих в непрерывно меняющихся условиях окружающей среды, поддерживать постоянство химического состава и интенсивность течения физиологических процессов. Саморегуляция основана на принципе обратной связи: сигналом для включения того или иного регулируемого процесса может быть изменение состояния какой-либо системы, изменение концентрации веществ и т.д. В клетке такие системы построены на химических принципах (процессы обмена веществ регулируются на основе биологического катализа), а в животном многоклеточном организме – на основе гуморальной и нервной регуляции, в сообществах организмов – в зависимости от разнообразия внутри- и межвидовых взаимодействий.
10. Раздражимость – способность живых клеток, тканей или целого организма адекватно реагировать на внешние или внутренние воздействия – раздражители. Выражается в сдвигах обмена веществ, электрического потенциала, состоянии протоплазмы. У высокоорганизованных животных воздействие раздражителей может вызвать проведение нервного импульса, сокращение мышцы, выделение секрета железистой тканью. Раздражимость лежит в основе приспособлений организмов к изменяющимся условиям среды. Наиболее яркой формой проявления раздражимости является движение. У растений это тропизмы ( ростовые движения), у примитивных животных – таксисы. Реакции многоклеточных на раздражение осуществляются с помощью нервной системы и называются рефлексами. Сочетание раздражитель – реакция могут накапливаться в виде опыта, т.е. научения и памяти, и (по крайней мере, у животных) использоваться в последующей деятельности.
11. Смерть – прекращение жизнедеятельности организма, гибель его как обособленной целостной системы. Смерть биологически оправдана, так как отмирание одних дает возможность существования другим.
12. Дискретность
(лат. discretus – прерывистый, разделенный) и целостность – всеобщие свойства материи. Любая биологическая система (организм, вид, биогеоценоз) состоит из отдельных, но, тем не менее, взаимодействующих между собой частей, образующих структурно-функциональное единство. Живые системы резко отличаются от неживых объектов своей исключительной сложностью и высокой структурной и функциональной упорядоченностью. Например, составные части организма – клетки, ткани и органы – в сумме еще не представляют собой целостный организм. Лишь соединение их в порядке, исторически сложившемся в процессе эволюции, и их взаимодействие образуют целостную систему – организм, которому присущи определенные свойства.
13. Иерархичность. Все живое на Земле характеризуется иерархичностью (соподчиненностью) структурной организации. Структурная сложность живого начинается с гигантских полимерных молекул и продолжается на уровне клеток многоклеточных организмов и надорганизменных сообществ. Иерархия (гр. хиерос – священный, + архе – власть) – 1) расположение частей и элементов целого в порядке от высшего к низшему или в обратном порядке (от низшего к высшему); 2) вхождение и функциональное соподчинение систем Вселенной, при которых меньшие – субсистемы составляют большие системы, которые сами являющиеся субсистемами более крупных систем. Функционирование биологических систем на менее сложном уровне является необходимой предпосылкой осуществления свойств живого на более высоком уровне (например, самовоспроизведение на уровне многоклеточного организма невозможно без репликации молекул ДНК, деления клеток).
14. Ритмичность – периодическое изменение интенсивности физиологических функций с различными периодами колебания (от секунд до годов). Например, сон и бодрствование, сезонные изменения и др. Ритмичность обеспечивает согласование функций организма с окружающей средой.
15. Энергозависимость. Живые тела представляют собой открытые для поступления энергии системы, т.е. динамические системы, устойчивые лишь при условии непрерывного доступа к ним энергии и материи извне. Живые организмы существуют до тех пор, пока в них поступает энергия и материя из окружающей среды.
16. Живые системы обладают отрицательной энтропией