Уровни организации живой материи и ее свойства

3. Уровни организации живой материи и ее свойства

Выделяют несколько уровней организации живой материи:

Молекулярный – на этом уровне обеспечиваются все важнейшие процессы жизнедеятельности организма (обмен веществ, сохранение энергии и т.п.);

Клеточный – клетка является структурной и функциональной единицей всего живого;

Тканевой – совокупность сходных по строению клеток, которые объединены общими функциями;

Органный. Органы – это структурно-функциональное объединение нескольких видов тканей.

Организменный имеет два уровня: одноклеточный и многоклеточный, представляющий собой целостную систему органов, специализирующихся на выполнении различных функций.

Популяция – совокупность организмов одного вида, объединенная общим местом обитания.

Биогеоценоз – совокупность организмов разных видов и различной сложности со всеми факторами среды обитания; взаимообусловленный комплекс живых и косных компонентов.

Биосфера – система высшего порядка, охватывает все явления жизни на нашей планете. На этом уровне происходят превращение веществ, круговорот веществ и превращение энергии.

Свойства живой материи:

Единство химического состава. В состав живого организма входят те же элементы, что и в состав неживой природы, однако соотношение их разное. В живом организме 97% химического состава приходится на углерод, водород, кислород, азот, фосфор, серу. В неживой природе широкое распространение имеют кремний, железо, магний, натрий.

Обмен веществ (метаболизм). В неживой природе также существует обмен веществами, однако они просто переносятся с одного места на другое или меняется их агрегатное состояние (например, смыв почвы, превращение воды в пар или лед).

Размножение – способность к самовоспроизведению.

Наследственность – способность передавать свои признаки, особенности развития из поколения в поколение. Она обусловлена ДНК.

Изменчивость – способность организмов приобретать новые признаки. Она создает разнообразный материал для естественного отбора. Связана с наследственностью.

Рост и развитие.

Раздражимость – активная реакция организма на внешнее воздействие.

Ритмичность – повторение одного и того же состояния через определенные промежутки времени. Обусловлено различными космическими или планетарными системами.

Относительная энергозависимость. Живые организмы существуют только до тех пор, пока в них поступает энергия в виде пищи; прямо или косвенно они используют энергию Солнца.

Гомеостаз – саморегуляция, самоподдержание организма; способность сохранять стационарное состояние и выживать в условиях непрерывно меняющейся среды.

Противостояние энтропийным процесса (негэнтропийность)..

4. Клеточная теория. Единство органического мира

Представление о структурных уровнях организации живой материи сформировалось под влиянием клеточной теории строения живых тел. Клетка - это единица живого, мельчайшая система, которая обладает всеми свойствами живого и является носителем генетической информации.

В 1839 г. Т. Шванн и М.Я. Шлейден создали клеточную теорию. Ее основные положения:

·        Клетки – основные элементы жизни, мельчайшие единицы, которые можно еще считать живыми.

·        Все организмы состоят из одной или многих клеток, сходных по строению. Это является свидетельством единства происхождения и развития всего живого.

 Современная клеточная теория дополняет эти положения следующими:

·        Жизнь обеспечивается только клеткой.

·        Новые клетки могут возникать из предсуществующих путем их деления.

·        Целостность и системная организация многоклеточных организмов обеспечивается взаимодействием клеток.

Исследования в области цитологии показали, что клетки имеют общие свойства и в строении, и в функциях. Они реализуют обмен веществ, саморегуляцию своего состояния, передают наследственную информацию. Клетки существуют и как отдельные организмы (одноклеточные), и в составе многоклеточных организмов. Они имеют разный срок существования. Жизненный цикл клетки оканчивается делением или гибелью. Размеры клеток также очень разнообразны. Клетки образуют ткани, несколько типов тканей образуют органы. Однако в природе встречаются организмы, не имеющие клеточной структуры. Это вирусы.

Клетки делятся на два типа: безъядерные и ядерные. Безъядерные клетки называются прокариоты (бактерии, сине-зеленые водоросли) и исторически являются предшественниками вполне развитых, имеющих ядро клеток, появившихся около 3 млрд. лет тому назад, - эукариотов. Прокариоты имеют в своем составе нити молекул нуклеиновых кислот, которые выполняют функцию управления. Только расположены они в цитоплазме, а не в ядре. Безъядерные клетки выполняют все функции, свойственные типичным клеткам. У эукариотов нити управления внутриклеточным обменом находятся в ядре клетки, в очень длинных цепях молекул нуклеиновых кислот (ДНК, РНК), исходной структурной единицей которых является ген. Это природное кибернетическое устройство, которое содержит инструкцию, информацию, коды, определяющие характер деятельности клетки по обмену веществ и самовоспроизводству. Гены обеспечивают важнейшие функции жизнедеятельности и клетки, и организма в целом.

Важнейшими свойствами клетки, обеспечивающими ее главные функции, являются метаболизм (обмен веществ) и гомеостаз (сохранение стабильности условий внутренней среды клетки).

Поток информации в клетке обеспечивается нуклеиновыми кислотами. Существует два типа нуклеиновых кислот: ДНК и РНК. ДНК входит в состав ядра, в состав хромосом. Хромосомы – материальная основа наследственности, представляющая собой ряд линейно сцепленных генов. Каждый ген отвечает за какой-то элементарный признак, поэтому наследственность дискретна. Поток веществ и информации в клетке нуждается, а энергии; процессы, обеспечивающие энергетические потребности клетки составляют поток энергии. Поток энергии в клетке регулируется законами биоэнергетики В. Скулачёва. В качестве источников клеточной энергии используются простые сахара (глюкоза), процессы дыхания (образуются углекислый газ и вода) и брожения (образуются спирт или молочная кислота). Большую роль в биоэнергетике клетки играют фотосинтез и хемосинтез.

Основные понятия темы:

Витализм – объяснение специфики жизни наличием в организмах особой «жизненной силы».

Редукционизм – сведение процессов жизнедеятельности к совокупности определенных химических реакций.

Композиционизм – признание межорганизменных связей основной причиной функционирования явлений жизни.

Функционализм – такой подход к определению живого, согласно которому природа и структура живого могут различаться, сходство же будет проявляться только в функциях.

Голобиоз – методологический подход к объяснению происхождения жизни, признающий первичность структур типа клеточной, способных к элементарному обмену веществ при участии ферментов и из которых появляются нуклеиновые кислоты, кодирующие генетическую информацию.

Генобиоз – методологический подход к объяснению происхождения жизни, признающий первичность молекулярной системы («макромолекулы») со свойствами генетического кода.

Жизнь – высшая из природных форм движения материи, для которой характерны самообновление, саморегуляция, самовоспроизведение разноуровневых открытых систем, вещественную основу которых составляют белки, нуклеиновые кислоты и фосфорорганические соединения.

Гомеостаз – самоподдержание организма, способность сохранять стабильное состояние в любых ситуациях.

Клетка – единица живого, мельчайшая система, обладающая всеми свойствами живого и являющаяся носителем генетической информации.

Вирусы – организмы, не имеющие клеточной структуры.

Прокариоты – безъядерные клетки.

Эукариоты – клетки, имеющие ядра.

Ген – элементарная единица наследственности.

Хромосомы – материальная основа наследственности, представляющая собой ряд линейно сцепленных генов.

Тема 14. Генетика и эволюция