Свойства живого, Биология

• 2. Сущность жизни и свойства живого
• Вспомните!
• Каково происхождение названия науки биологии?
• Что вам известно о свойствах и сущности жизни?

Сущность жизни.

Что такое жизнь, основной объект изучения биологии? Где та грань, которая отделяет живое от неживого, распределяет по разным категориям гору и растущее на ней дерево, реку и живущую в ней рыбу? Жизнь как явление природы – величайшая загадка, которую человечество пытается решить уже многие тысячи лет.

В IV в. до н. э. великий греческий учёный Аристотель предположил, что живое становится живым благодаря специальной силе, которая заставляет семя прорастать, рыбу плыть, птицу откладывать яйца.

Спустя два с лишним тысячелетия, в начале XIX в., немецкий естествоиспытатель Готфрид Рейнхольд Тревиранус ввёл понятие vis vitalis – «жизненная сила».

Этот термин дал название философскому направлению – витализму.

С развитием органической химии многие учёные пытались объяснить отличия живого от неживого с помощью химических формул.

Именно к этому периоду относится классическое определение жизни, данное Фридрихом Энгельсом: «Жизнь есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой, причём с прекращением этого обмена веществ прекращается и жизнь, что приводит к разложению белка».

1. На протяжении XX в. делалось много попыток дать максимально полное и корректное определение сущности жизни:
2. – совокупность специфических физико-химических процессов;
3. – особая форма существования материи;
4. – активное, идущее с затратой полученной извне энергии, поддержание и воспроизведение специфической структуры;
5. – процесс обмена веществ;
6. – самовоспроизводящийся процесс, который прекращается с разрушением определённой структуры организации.
7. Существование этих и многих других определений демонстрирует, как сложно дать однозначное определение жизни.

Российский академик Владимир Александрович Энгельгардт считал, что «именно в способности живого создавать порядок из теплового движения молекул состоит наиболее глубокое, коренное отличие живого от неживого». В неживой природе энергия рассеивается, что приводит к снижению упорядоченности, т. е. к возрастанию энтропии.

В самом общем смысле жизнь можно определить как активное, идущее с затратой полученной извне энергии, поддержание и самовоспроизведение специфической структуры, обязательными компонентами которой являются белки и нуклеиновые кислоты.

Свойства живого. Не придя к единому универсальному определению, учёные договорились характеризовать жизнь целым комплексом свойств и признаков, совокупность которых позволяет определить ту самую границу, которая отделяет живое от неживого.

Рассмотрим основные свойства живой материи.

Единство элементного химического состава. В состав живого входят те же элементы, что и в состав неживой природы, но в других количественных соотношениях; при этом примерно 98 % приходится на углерод, водород, кислород и азот.

Единство биохимического состава. В состав всех живых организмов обязательно входят белки, липиды, углеводы и нуклеиновые кислоты.

Единство структурной организации. Единицей строения, жизнедеятельности, размножения, индивидуального развития является клетка; вне клетки жизни нет.

Дискретность и целостность. Любая биологическая система состоит из отдельных взаимодействующих частей (молекулы, органоиды, клетки, ткани, организмы, виды и т. д.), которые вместе образуют структурно-функциональное единство. Причём свойства целой системы не являются простой совокупностью свойств частей, её составляющих.

Обмен веществ и энергии (метаболизм).

Обмен веществ и энергии состоит из двух взаимосвязанных процессов: ассимиляции (пластического обмена) – синтеза органических веществ в организме (за счёт внешних источников энергии – света, пищи) и диссимиляции (энергетического обмена) – процесса распада сложных органических веществ с выделением энергии, которая затем расходуется организмом.

Саморегуляция. Любые живые организмы обитают в постоянно изменяющихся условиях окружающей среды. Благодаря способности к саморегуляции в процессе метаболизма сохраняются относительное постоянство химического состава и интенсивность течения физиологических процессов, т. е. поддерживается гомеостаз.

Открытость. Все живые системы являются открытыми, потому что в процессе их жизнедеятельности между ними и окружающей средой происходит постоянный обмен веществом и энергией (рис. 3).

Размножение. Размножение – это способность организмов воспроизводить себе подобных. В основе воспроизведения лежат реакции матричного синтеза, т. е. образование новых молекул и структур на основе информации, заложенной в последовательности нуклеотидов ДНК. Это свойство обеспечивает непрерывность жизни и преемственность поколений.

Рис. 3. Закрытая (А) и открытая (Б) системы

Наследственность и изменчивость. Наследственность – способность организмов передавать свои признаки, свойства и особенности развития из поколения в поколение. Основой наследственности является относительное постоянство строения молекул ДНК.

Изменчивость – свойство, противоположное наследственности; способность живых организмов приобретать новые признаки, отличные от качеств других особей того же или другого вида.

Изменчивость, обусловленная изменениями наследственных задатков – генов, создаёт разнообразный материал для естественного отбора, т. е. отбора особей, наиболее приспособленных к конкретным условиям существования в природе.

Это приводит к появлению новых форм жизни, новых видов организмов.

Рост и развитие. Индивидуальное развитие, или онтогенез, – развитие живого организма от зарождения до момента смерти. В процессе онтогенеза постепенно и последовательно проявляются индивидуальные свойства организма. В основе этого лежит поэтапная реализация наследственных программ. Индивидуальное развитие обычно сопровождается ростом.

Историческое развитие, или филогенез, – необратимое направленное развитие живой природы, сопровождающееся образованием новых видов и прогрессивным усложнением жизни.

Раздражимость и движение. Раздражимость – это способность организма избирательно реагировать на внешние и внутренние воздействия, т. е. воспринимать раздражение и отвечать определённым образом. Ответную реакцию организма на раздражение, осуществляемую при участии нервной системы, называют рефлексом.

Организмы, у которых отсутствует нервная система, отвечают на воздействие изменением характера движения или роста, например листья растений поворачиваются к свету.

Ритмичность. Суточные и сезонные ритмы направлены на приспособление организмов к меняющимся условиям существования. Наиболее известным ритмическим процессом в природе является чередование периодов сна и бодрствования.

Некоторые отдельные свойства, рассмотренные нами, могут встречаться и в неживой природе – сталактиты растут, вода в реке движется, чередуются приливы и отливы. Но в совокупности все перечисленные свойства характерны только для живых организмов.

Вопросы для повторения и задания

1. Что такое жизнь? Попытайтесь дать своё определение.

2. Назовите основные свойства живой материи.

3. Объясните, в чём, по вашему мнению, заключаются принципиальные различия обмена веществами в неживой природе и у живых организмов.

4. Каким образом связаны наследственность, изменчивость и репродукция в обеспечении жизни на Земле?

5. Дайте определение понятия «развитие». Какие формы развития вы знаете?

6. Вспомните из курса биологии животных, чем отличаются прямое и непрямое развитие.

7. Что такое раздражимость? Каково значение избирательной реакции организмов для их приспособления к условиям существования?

8. В чём значение ритмичности процессов жизнедеятельности? Приведите примеры ритмических процессов в растительном и животном мире.

Подумайте! Выполните!

1. Почему существует множество определений понятия «жизнь», но нет ни одного краткого и общепризнанного?

2. Объясните, как вы понимаете фразу: «Свойства системы не являются простой совокупностью свойств частей, её составляющих». Приведите примеры, доказывающие правильность этой фразы.

3. Вспомните материал курса «Человек и его здоровье» и назовите системы человека, которые обеспечивают гомеостаз. Какие структуры образуют эти системы?

4. Приведите примеры увеличения численности объектов в неживой природе и объясните, почему эти процессы нельзя назвать размножением.

Работа с компьютером

Обратитесь к электронному приложению. Изучите материал и выполните задания.

Повторите и вспомните!

Растения

Движения растений. Органам высших растений свойственны направленные ростовые движения (изгибы), вызванные односторонним воздействием различных факторов среды (света, влажности, земного притяжения и др.). Такие типы движений называют тропизмами. В их основе лежит явление раздражимости.

Обычно тропизмы возникают в растущих частях растений за счёт более быстрого роста клеток на одной стороне листа, стебля или корня. Разная скорость роста связана с асимметричным распределением растительных гормонов (фитогормонов), в первую очередь гормона роста (ауксина).

Движение, направленное в сторону раздражителя, называют положительным тропизмом, в противоположную сторону – отрицательным. В зависимости от природы раздражителей различают разные виды тропизмов.

Например, рост побега по направлению к источнику света является положительным фототропизмом, рост корня в направлении центра Земли – положительным геотропизмом, а рост побега – отрицательным геотропизмом.

Животные

Движения животных. Простейшие обладают раздражимостью, они реагируют на свет, температуру, химические вещества, механические воздействия и т. д. Воздействие раздражителей простейшие воспринимают с помощью специальных рецепторов, расположенных в мембранах.

Ответом на раздражение у простейших обычно служит движение – таксис. Если организмы перемещаются по направлению к действующему фактору, например к свету, говорят о положительном таксисе (фототаксисе). Движение в противоположном направлении называют отрицательным таксисом.

Человек

Рефлекс. Путь, по которому проходит нервный импульс во время рефлекторной реакции, называют рефлекторной дугой. С точки зрения анатомии рефлекторная дуга – это цепочка нервных клеток.

Начинается рефлекторная дуга с чувствительной структуры – рецептора, воспринимающего определённое раздражение (механическое или световое, звуковое или температурное и т. д.). Вторую часть дуги составляют структуры, передающие сигнал в центральную нервную систему.

И наконец, управляющий сигнал из центральной нервной системы должен достичь рабочего органа (мышцы или железы). Пришедший нервный импульс изменит состояние органа, например мышца сократится.

Все рефлексы подразделяют на соматические, которые заканчиваются сокращением скелетных мышц, и вегетативные, в результате которых изменяется работа внутренних органов.

Иногда соматические рефлексы называют двигательными, тем самым подчёркивая, что ответной реакцией в данном случае будет некое движение, видимое глазом.

Например, коленный рефлекс, чья рефлекторная дуга образована всего двумя нейронами, является типичным примером двигательных рефлексов.

Вся деятельность человека складывается из рефлексов разной степени сложности: врождённых безусловных реакций и условных рефлексов, которые формируются в течение жизни.

Сон. Ежесуточные изменения физиологических показателей организма человека называют околосуточными или циркадианными (от лат. circa – около, dies – день) ритмами. Одним из наиболее ярко выраженных околосуточных ритмов является чередование сна и бодрствования.

Исследования спящих людей с помощью электрофизиологических методик показали, что сон человека состоит из циклов, повторяющихся с периодом 60–90 минут. Каждый цикл включает две фазы (стадии): медленноволновой (медленный) сон и быстроволновой (быстрый) сон. Сразу после засыпания развивается медленный сон.

В течение медленного сна происходит торможение большинства отделов центральной нервной системы, снижается активность систем органов, дыхание становится редким, частота сердцебиения и давление снижаются, кожа розовеет. На электроэнцефалограмме (ЭЭГ) в это время видны редкие волны большой амплитуды.

В конце цикла фаза медленного сна на 10–20 минут сменяется фазой быстрого сна. На ЭЭГ появляется быстрая низкоамплитудная активность, сходная с той, которая регистрируется у человека в период бодрствования. Дыхание становится нерегулярным, увеличивается давление и частота сердцебиения, сокращается мимическая мускулатура, двигаются пальцы рук.

Фазу быстрого сна ещё называют парадоксальным сном или фазой быстрых движений глаз. Во время этой стадии видно, как у спящего под сомкнутыми веками быстро и хаотично движутся глазные яблоки.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Свойства живых организмов

☰

Выделение общих свойств живых организмов позволят однозначно отличать живое от неживого. Точного определения, что такое жизнь или живой организм, нет, поэтому живое идентифицируют по комплексу его свойств, или признаков.

В отличие от тел неживой природы, живые организмы отличаются сложностью строения и функциональности. Но если рассматривать каждое свойство отдельно, то некоторые из них в той или иной форме можно наблюдать в неживой природе. Например, расти могут и кристаллы. Поэтому так важна совокупность свойств живых организмов.

На первый взгляд наблюдаемое многообразие организмов создает трудности для выявления их общих свойств и признаков. Однако по мере исторического развития биологических наук становились очевидными многие общие закономерности жизни, наблюдаемые у совершенно разных групп организмов.

Кроме ниже перечисленных свойств живого, также часто выделяют единство химического состава (схожесть у всех организмов и отличие соотношений элементов между живым и неживым), дискретность (организмы состоят из клеток, виды из отдельных особей и т. п.), участие в процессе эволюции, взаимодействие организмов между собой, подвижность, ритмичность и др.

Однозначного перечня признаков живого нет, отчасти это вопрос философский. Нередко, выделяя одно свойство, второе становится его следствием. Есть признаки живого, состоящие из ряда других. Кроме того, свойства живого тесно взаимосвязаны между собой, и эта взаимозависимость в совокупности дает такое уникальное явление природы как жизнь.

Обмен веществ – основное свойство живого

Все живые организмы осуществляют обмен веществ с окружающей средой: определенные вещества поступают в организм из среды, другие — выделяются в среду из организма. Это характеризует организм как открытую систему (также поток через систему энергии и информации). Наличие избирательного обмена веществ свидетельствует о том, что организм жив.

Обмен веществ в самом организме включает два противоположных, но взаимосвязанных и сбалансированных процесса — ассимиляцию (анаболизм) и диссимиляцию (катаболизм). Каждый из них состоит из многочисленных химических реакций, объединенных и упорядоченных в циклы и цепи превращения одних веществ в другие.

В результате ассимиляции образуются и обновляются структуры организма за счет синтеза необходимых сложных органических веществ из более простых органических, а также неорганических веществ. В результате диссимиляции происходит расщепление органических веществ, при этом образуются необходимые организму для ассимиляции более простые вещества, а также в молекулах АТФ запасается энергия.

Обмен веществ требует притока веществ извне, а ряд продуктов диссимиляции не находят применения в организме и должны из него удаляться.

Все живые организмы так или иначе питаются. Пища служит источником необходимых веществ и энергии. Растения питаются за счет процесса фотосинтеза. Животные и грибы поглощают органические вещества других организмов, после чего расщепляют их на более простые компоненты, из которых синтезируют свои вещества.

Для живых организмов свойственно выделение ряда веществ (у животных это в основном продукты расщепления белков — азотистые соединения), представляющих собой конечные продукты обмена веществ.

Пример ассимиляционного процесса — это синтез белка из аминокислот. Пример диссимиляции — окисление органического вещества при участии кислорода, в результате чего образуются углекислый газ (CO2) и вода, которые выводятся из организма (вода может использоваться).

Для осуществления процессов жизнедеятельности организмам необходим приток энергии. В гетеротрофные организмы она поступает вместе с пищей, то есть обмен веществ и поток энергии у них связаны. При расщеплении питательных веществ энергия высвобождается, запасается в других веществах, часть рассеивается в виде тепла.

Растения являются автотрофами и получают первоначальную энергию от Солнца (они улавливают его излучение). Эта энергия идет на синтез первичных органических веществ (в коих она и запасается) из неорганических.

Это не значит, что в растениях не протекают химические реакции распада (диссимиляции) органических веществ для получения энергии. Однако растения не получают извне органику посредством питания.

Она у них полностью «своя».

Энергия идет на поддержку упорядоченности, структурированности живых организмов, что важно для протекания многочисленных химических реакций в них. Противостояние энтропии — важное свойство живого.

Дыхание — это характерный для живых организмов процесс, в результате которого происходит расщепление высокоэнергетических соединений. Высвобождаемая при этом энергия запасается в АТФ.

В неживой природе (когда процессы пущены на самотек) структурированность систем рано или поздно утрачивается. При этом устанавливается то или иное равновесие (например, горячее тело отдает тепло другим, температура тел выравнивается).

Чем меньше упорядоченность, тем больше энтропия. Если система закрыта и в ней протекают процессы, которые не уравновешивают друг друга, то энтропия увеличивается (второй закон термодинамики).

Живые организмы обладают свойством уменьшать энтропию путем поддержания внутренней структуры за счет притока энергии из вне.

Наследственность и изменчивость как свойство живого

В основе самообновления структур живых организмов, а также размножения (самовоспроизведения) организмов лежит наследственность, которая связана с особенностями молекул ДНК.

При этом в ДНК могут появляться изменения, которые приводят к изменчивости организмов и обеспечивают возможность процесса эволюции.

Таким образом, живые организмы обладают генетической (биологической) информацией, что также можно обозначить как основной и исключительный признак живого.

Несмотря на способность к самообновлению, она у организмов не вечна. Продолжительность жизни особи ограничена. Однако живое остается бессмертным благодаря процессу размножения, которое может быть как половым, так и бесполым. При этом происходит наследование признаков родителей путем передачи ими потомкам своей ДНК.

Биологическая информация записана с помощью особого генетического кода, который универсален для всех организмов на Земле, что может говорить о единстве происхождения живого.

Генетический код хранится и реализуется в биологических полимерах: ДНК, РНК, белках. Такие сложные молекулы также являются особенностью живого.

Информация, хранимая в ДНК, при переносе на белки выражается для живых организмов в таких их свойствах как генотип и фенотип. Все организмы обладают ими.

Рост и развитие — свойства живых организмов

Рост и развитие — это свойства живых организмов, реализуемые в процессе их онтогенеза (индивидуального развития). Рост — это увеличение размеров и массы тела с сохранением общего плана строения.

В процессе развития организм меняется, он приобретает новые признаки и функциональность, другие — могут быть утеряны. То есть в результате развития возникает новое качественное состояние.

У живых организмов обычно рост сопровождается развитием (или развитие ростом). Развитие направлено и необратимо.

Кроме индивидуального развития выделяют историческое развитие жизни на Земле, которое сопровождается образованием новых видов и усложнением жизненных форм.

Хотя рост можно наблюдать и в неживой природе (например, у кристаллов или пещерных сталагмитов), его механизм у живых организмов иной.

В неживой природе рост осуществляется за счет простого присоединения вещества к наружной поверхности. Живые организмы растут за счет питательных веществ, поступающих внутрь.

При этом у них увеличиваются не столько сами клетки, сколько возрастает их количество.

Раздражимость и саморегуляция

Живые организмы обладают свойством в определенных пределах изменять свое состояние в зависимости от условий как внешней, так и внутренней среды. В процессе эволюции у видов выработались различные способы регистрации параметров среды (среди прочего посредством органов чувств) и ответной реакции на разные раздражители.

Раздражимость живых организмов избирательна, то есть они реагируют только на то, что важно для сохранения их жизни.

Раздражимость лежит в основе саморегуляции организма, которая, в свою очередь, имеет приспособительное значение. Так при повышении температуры тела у млекопитающих расширяются кровеносные сосуды, отдавая в окружающую среду тепло в большем количестве. В результате температура животного нормализуется.

У высших животных многие реакции на внешние раздражители зависят от достаточно сложного поведения.

plustilino © 2019. All Rights Reserved

Определение жизни. Основные свойства живых организмов

«Жизнь – есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой… с прекращением обмена веществ прекращается и жизнь…» (Ф. Энгельс)

Достижения биологии нашего времени позволили вскрыть новые черты, характерные для живых организмов, и на этом основании дать более подробное определение понятия «жизнь». Одно из таких определений принадлежит ученому М.В. Волькенштейну:

«Живые тела, существующие на Земле, представляют собой открытые саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы, построенные из биополимеров – белков и нуклеиновых кислот».

Современное определение: «Жизнь – это макромолекулярная открытая система, которой свойственны иерархическая организация, способность к самовоспроизведению, самосохранению и саморегуляции, обмен веществ, тонко регулируемый поток энергии». Жизнь существует в форме открытых систем. Это означает, что любая живая форма постоянно обменивается с окружающей средой веществом, энергией и информацией.

Основные признаки живых организмов:

А) Единство химического состава. В состав живых организмов входят те же химические элементы, что и в объекты не живой природы. В живых организмах 98% химического состава приходится на четыре элемента: углерод, кислород, азот и водород.

Б) Обмен веществ и энергии – это использование внешних источников энергии в виде пищи, света и др. Основу обмена веществ составляют взаимосвязанные процессы ассимиляции, т. е. процессы синтеза веществ в организме, и диссимиляции, в результате которых сложные вещества и соединения распадаются на простые и выделяется энергия, необходимая для реакций биосинтеза.

В) Самовоспроизведение. В основе самовоспроизведения лежит образование новых молекул и структур, которое обусловлено информацией, заложенной в нуклеиновой кислоте ДНК. Самовоспроизведение тесно связано с явлением наследственности: любое живое существо рождает себе подобных.

Г) Наследственность заключается в способности организмов передавать свои признаки, свойства и особенности развития из поколения в поколение. Она обусловлена относительной стабильностью, т. е. постоянством строения ДНК.

Д) Изменчивость – это приобретение организмами новых признаков и свойств. В основе наследственной изменчивости лежат изменения биологических матриц – молекул ДНК. Изменчивость приводит к появлению новых форм жизни, новых видов живых организмов.

Е) Способность к росту и развитию – свойство организма увеличиваться в размерах и массе с сохранением общих черт строения. Рост сопровождается развитием. В результате развития возникает новое качественное состояние объекта.

Ж) Раздражимость – это свойство выражается реакциями живых организмов на внешнее воздействие. Благодаря раздражимости организмы избирательно реагируют на условия окружающей среды.

З) Дискретность – всеобщее свойство материи. Любая биологическая система состоит из отдельных, тем не менее, взаимодействующих частей, образующих структурно-функциональное единство.

Общие свойства живых организмов (Таблица)

Справочная таблица содержит основные общие свойства живых организмов, такие как движение, рост, наследственность, изменчивость, развитие, размножение, обмен веществ и другие, их описание и характеристика.

Живое тело — открытая саморегулирующаяся и самовоспроизводящаяся система, построенная из биополимеров — белков и нуклеиновых кислот (М. В. Волькенштейн, 1965). Первые живые тела возникли при взаимодействии коацерватов и нуклеиновых кислот; их называют пробионтами.

Таблица общих свойств живых организмов

Свойства живых организмов	Характеристика
Единство химического элементарного состава	В состав живого входят те же элементы, что и в состав неживой природы, но в других количественных соотношениях. В живых организмах 98% химического состава приходится на четыре элемента: углерод, кислород, азот и водород, которые образуют крупные органические молекулы – белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты.
Единство биохимического состава	Все живые организмы состоят в основном из белков, липидов, углеводов и нуклеиновых кислот.
Единый принцип структурной организации	Клеточное строение всех живых организмов. Единицей строения, жизнедеятельности, размножения, индивидуального развития является клетка; вне клетки жизни нет.
Движение	Перемещение организма или частей организма в пространстве (у растений движение к свету – фототропизм)
Обмен веществ и энергии	Процесс который состоит из двух взаимосвязанных процессов: ассимиляции — синтеза органических веществ в организме (за счет внешних источников энергии — света, цищи) и диссимиляции — процесса распада сложных органических веществ с выделением энергии, которая затем расходуется организмом. Все живые организмы способны к обмену веществ с окружающей средой, поглощая из нее вещества, необходимые организму и выделяя продукты жизнедеятельности. Питание – поглощение и усвоение питательных веществ. Дыхание – поглощение кислорода и выделение углекислого газа. Выделение – удаление из организма побочных продуктов обмена веществ. Именно обмен веществ и обеспечивает относительное постоянство химического состава организмов.
Открытость	Живые системы являются открытыми, поскольку в ходе метаболиза через них проходят потоки веществ и энергии.
Рост	Увеличение размеров и массы тела, сопровождающееся развитием
Развитие	Необратимое направленное изменение объектов живой природы, сопровождается количественным и качественным изменением объекта (особи). Индивидуальное развитие – онтогенез, историческое развитие – филогенез
Размножение (самовоспроизведение)	Воспроизведение себе подобных. Половое и бесполое размножение. В основе лежит информация, заложенная в ДНК.
Наследственность	Способность организмов передавать свои признаки, свойства и функции следующим поколениям. Обусловлена наличием единого генетического кода.
Изменчивость	Способность организмов приобретать новые признаки и свойства, основой которой являются изменения строения молекул ДНК.
Раздражимость	Способность отдельных клеток, тканей и организмов изменять свое состояние, реагируя на воздействие внешних и внутренних раздражителей, условия внешней среды.
Саморегуляция	Способность организмов поддерживать постоянство своего химического состава и функций (например: постоянство температуры тела), в непрерывно меняющихся условиях окружающей среды – гомеостаз
Дискретность	Любая биологическая система состоит из отдельных взаимодействующих частей, которые вместе образуют структурно-функциональное единство.

_______________

Источник информации:  Биология: Справочник для старшеклассников и поступающих в вузы/ Т.Л.Богданова —М.: 2012.

Урок 3: Сущность жизни

• План урока:
• Сущность жизни и свойства живого
• Уровни организации живой материи

Сущность жизни и свойства живого

Многие столетия ученые пытались постичь сущность жизни и дать ей определение. Однако, многие понятия просто сводились к перечислению основных свойств живых организмов. Наиболее полное определение сущности жизни дал Фридрих Энгельс в 19 веке.

При внимательном изучении данного определения можно выявить два основных признака жизни:

1. Все тела имеют белковую природу;
2. Для живых организмов характерен обмен веществ с внешней средой.

Однако в настоящее время было сделано много открытий в биологии, поэтомупонимание сущности жизни значительно расширилось. Рассмотрим определение, которое появилось в современной науке.

В данном определении прослеживаются отличия от понимания сущности жизни в 19 веке. Фридрих Энгельс утверждал, что все тела имеют белковое происхождение.

В современной науке известно, что молекулы какого-либо одного соединения не могут быть носителями жизни, а в состав живых существ входит целый комплекс органических и неорганических соединений.

Данные вещества определяют химический состав организмов. Познакомимся с ним на рисунке.

Нужно обратить внимание, что всякое существо является сложной системой, обладающее определенными свойствами, отличающими их от неживой материи. Познакомимся с ними подробнее.

1. Одним из свойств всего живого считается обмен веществ. Даже Фридрих Энгельс в своем понимании сущности жизни указывал на обмен веществ как признак живого. Данное свойство является одним из условий существования жизни. Организмы в ходе обмена используют вещества и энергию среды обитания, а затем возвращают в биосферу продукты распада, а также энергию в форме тепла. Обмен веществ или метаболизм состоит из двух взаимосвязанных процессов: анаболизма и катаболизма. Познакомимся с ними на схеме.

Все реакции обмена веществ тесно переплетаются между собой, а также представляют две стороны единого процесса. Со временем в живом организме этот непрерывный обмен веществ и энергии угасает. С прекращением этого процесса не происходит питания и выделения, соответственно заканчивается и существование самого организма – он умирает.

Таким образом, реакции обмена веществ способствуют поддержанию постоянства химического состава организма и обеспечивают протекание всех процессов жизнедеятельности.

1. Достаточно важным свойством всего живого является саморегуляция. Этот признак организмы выработали в процессе длительной эволюции. Заключается оно в способности сохранять состав и признаки на относительно постоянном уровне независимо от условий среды. Саморегуляция обеспечивает поддержания постоянства внутренней среды живого организма, получившее название гомеостаза.

Рассмотрим механизм саморегуляции на примере колебания уровня глюкозы в крови человека.

Таким образом, многочисленные биохимические реакции осуществляются по принципу авторегуляции: недостаток поступления каких-либо питательных веществ мобилизует внутренние ресурсы организма, а избыток вызывает запасание этих веществ. Благодаря саморегуляции в живых организмах все химические компоненты поддерживаются на постоянном уровне.

1. Способность к самовоспроизведению или размножению является одним из обязательных свойств живых организмов.

Любой вид на Земле состоит из особей, которые рано или поздно перестают существовать. Самовоспроизведение живых организмов поддерживает длительное существование вида, а также всей биосферы в целом.

Оно приводит к увеличению численности особей вида и способствует его расселению. Причем если животные способны расселяться самостоятельно, то растения не могут, так как для них не свойственно движение.

Соответственно, размножение способствует царству растения расселиться на значительные территории и не исчезнуть с лица Земли.

1. При самовоспроизведении значительную роль играют такие свойства живого как наследственность и изменчивость.

Наследственность считается главным механизмом передачи информации о признаках, свойствах и функциях живых существ из поколения в поколение.

Носителем наследственной информации является ДНК, которая перед делением клетки удваивается. В результате дочерние клетки получают точную копию материнской ДНК, а вместе с ней ту же наследственную информацию, которая находится в генетическом коде.

Однако сходство родителей и потомков никогда не бывает полным. Так проявляется еще одно свойство живых организмов – изменчивость. Она противоположна наследственности и связана с появлением признаков, отличающих дочерний организм от материнского. К примеру, у одного вида божьих коровок может быть различная окраска, которая является следствием изменчивости живых организмов.

Мы уже рассмотрели механизм передачи наследственности. Так откуда же появляются новые, несвойственные организму признаки. Удвоенная молекула ДНК не всегда похожа наматеринскую. Поэтому небольшие сбои при копировании дают новую наследственную информацию, следствием этого является появление других свойств, часто полезных в изменяющихся условиях.

Благодаря наследственности и изменчивости все живое на планете шло по пути эволюции, приобретая полезные признаки и адаптируясь к внешней среде.

1. Для любого живого существа характерны развитие и рост. Организмы, возникающие вследствие размножения, наследуют не готовые качества, а только генетическую информацию и вероятность формирования конкретных признаков. Данная наследственная информация реализуется в процессе индивидуального развития живого существа.

При развитии организма происходит увеличение его количественных показателей – роста. Причем рост живых организмов это неотъемлемый признак онтогенеза, который хорошо прослеживается на рисунке.

Помимо онтогенеза все живое на Земле проходит процесс исторического развития – филогенез. Результатом данного процесса является многообразие существ на планете.

1. Всякий живой организм может отвечать на воздействие внешней среды, проявляющейся в какой-либо ответной реакции, получившей название раздражимость.

Благодаря такому свойству как раздражимость достигается уравновешивание живых существ с внешней средой, то есть они избирательно откликаются на внешнее влияние и активно приспосабливаются к окружающим условиям.

Уровни организации живой материи

Вся живая материя нашей планеты представлена отдельными особями, состоящими из определенных частей различных уровней – молекул, клеток, тканей, органов. Каждый организм считается частью всевозможных биологических систем – популяций, биоценозов, биосферы в целом.

На каждом уровне организации живой материи проявляются свои качественные особенности жизни. Остановимся подробнее на каждом уровне.

1. Начальным уровнем организации живой материи считается молекулярный. Он представлен молекулами органических веществ – белков, углеводов, липидов. Помимо этого молекулярный уровень живой материи включает аденозинфосфорные кислоты, которые являются источником энергии. Наследственная информация заключена в молекулах ДНК, а ее реализация осуществляется при участии молекул РНК.

Молекулы участвуют в росте и развитии организма, хранении и передачи наследственной информации, в обмене веществ и преобразовании энергии. Это является важной характеристикой молекулярного уровня организации живой материи.

1. Клеточный уровень организации считается первым, на котором проявляются признаки живой материи. Элементарной единицей всех существ является клетка. Соответственно клеточное строение характерно для всей живой материи на планете. Растительные и животные особи состоят из клеток, которые имеют черты сходства и различия.

Наиболее примитивные существа находятся только на клеточном уровне живой материи. Одна клетка в данном случае представляет собой организм, функционирующий как единое целое.

Очень интересно, что в истории нашей планеты был такой период, когда вся живая материя находилась на клеточном уровне организации. Такие существа являлись составными частями популяций, биоценозов, а также биосферы.

1. Организменный уровень организации живой материи представлен великим множеством существ. В настоящее время на Земле обитает более миллиона видов животных и около полумиллиона видов высших растений.

Элементарной единицей организменного уровня живой материи считается особь как отдельный организм с индивидуальными особенностями. Вне особей в природе жизнь не существует.

На данном уровне протекают процессы онтогенеза, организм функционирует как единая система, осуществляя саморегуляцию и поддерживая гомеостаз. Однако, для любого существа наступает момент прекращения работы всех процессов жизнедеятельности, следствием является биологическая смерть организма.

1. Популяционно-видовой уровень живой материи принципиально отличается от организменного. Во-первых, элементарной единицей данного уровня считается популяция, которая представляет собой совокупность особей определенного вида.

Во-вторых, организм на определенном этапе умирает, его продолжительность жизни заложена генетически. Популяция может развиваться довольно долго при подходящих условиях.

Помимо этого можно выделить ряд свойств характерных для популяционно-видового уровня живой материи. Познакомимся с ними на рисунке.

Популяция постоянно изменяется во времени, то есть участвует в эволюционном процессе. Данная единица является составной частью биогеоценозов.

1. Экосистемный уровень организации живой материи включает в себя совокупность популяций различных видов, находящихся в непрерывном взаимодействии друг с другом, а также с внешней средой.

Во всякой экосистеме постоянно происходит круговорот веществ, а также энергии, обусловленный жизнедеятельностью организмов. Все экосистемы планеты составляют биосферу.

1. Высшим уровнем организации является биосферный, который объединяет всю живую материю на планете. В биосфере выделяют несколько типов веществ, которые взаимосвязаны друг с другом.

Все процессы глобального масштаба протекают на биосферном уровне живой материи. Для предотвращения экологического кризиса важно знать механизм этих процессов и влияние деятельности человека на них.

Целостное представление о жизни можно получить только при комплексном изучении явлений, протекающих на всех уровнях.