2. Клетка – фундаментальная структурно-функциональная единица живых организмов (гл. II)

Основным «кирпичиком», из которых строится живая материя, служит клетка – структурно-функциональная единица многоклеточных живых организмов. В клетке происходят все процессы, отличающие живую материю от неживой. Характерными чертами клеток является исключительное изящество и экономичность протекающих в них процессов, а также удивительное единство принципов функционирования.

Клетки разделяются на две основные группы: прокариотические (от лат.pro – вместо и греч.káryon – ядро) (безъядерные) и эукариотические (от греч.éu – полностью), содержащие ядро. Эукариотические клетки, из которых состоят многоклеточные животные, в том числе и человек, и растения, являются «социальными» организмами: они существуют благодаря кооперированию и организации.

Принято считать, что все существующие на земле организмы и составляющие их клетки произошли эволюционным способом из одной материнской клетки путем случайной вариации генетической информации, передаваемой новым поколениям, и отбора генетических изменений, способствующих наибольшей устойчивости и приспособленности живых организмов к окружающим условиям. Разнообразие клеток по размерам, форме, функциям определило эволюцию всего живого в столь различных направлениях.

3. Степень организации

Живые организмы являются высшей формой организации материи в природе. Поскольку переход от более простых к более сложным системам всегда сопровождается появлением новых свойств и возможностей, то живая материя, отличающаяся высокой степенью внутренней организации со строго определенными функциями у каждой составной части, неизбежно приобретает качественные отличия от неживых форм существования материи.

4. Состав и структура основных компонентов живой материи (гл. III)

Высокий уровень функциональной организации живой материи обеспечивается участием особых биополимеров – белков и нуклеиновых кислот (дезоксирибонуклеиновых – ДНК и рибонуклеиновых – РНК).

Каждый биополимер характеризуется определенной последовательностью разнотипных мономерных звеньев (компонентов). В качестве мономеров у белков используются двадцать различных аминокислот, называемых «волшебными», а у нуклеиновых кислот – четыре различных мононуклеотида. Кроме того, каждый индивидуальный биополимер может иметь практически бесконечное число различных конформаций. Однако, в результате невалентных взаимодействий, в которых участвуют как фрагменты остова полимера, так и боковые радикалы, в живых организмах существенным оказывается лишь ограниченное число конформаций. Поэтому каждый биополимер обладает и уникальной последовательностью чередования мономерных звеньев и уникальной пространственной структурой.

Важность приведенных выше свойств биологических молекул, подчеркивается определением, данным М. В. Волькенштейном: «Живые тела, существующие на Земле, представляют собой открытые, саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы, построенные из биополимеров – белков и нуклеиновых кислот».

Фундаментальную роль в обеспечении жизнедеятельности живых организмов играет способность молекул белков и нуклеиновых кислот к распознаванию строго определенных партнеров при образовании комплексов. Эта способность обеспечивается наличием у биополимеров набора функциональных групп, взаимодействующих исключительно с адекватным набором групп в узнаваемой молекуле.

Определяющее значение, как в формировании уникальной структуры биополимеров, так и в высокоспецифичном отборе партнеров имеют невалентные взаимодействия (Ван-дер-ваальса, электростатические, гидрофобные и водородные связи). Значительно бóльшая, по сравнению с неживой материей и во многом определяющая, роль таких взаимодействий является отличительной чертой организации и функционирования живой материи.

Нековалентные взаимодействия лежат в основе способности биополимеров к направленным конформационным переходам, что является необходимым условием функционирования живых систем.