3. Определение жизни. Фундаментальные свойства живого. Информационные потоки жизни, их роль в проявлении свойств живого

Жизнь — активная форма существования материи, в некотором смысле высшая по сравнению с её физической и химической формами существования; совокупность физических и химических процессов, протекающих в клетке, позволяющих осуществлять обмен веществ и её деление.

Фундаментальные свойства живого:

1) Самообновление - связано с потоком вещества и энергии. Основу обмена веществ составляют сбалансированные и четко взаимосвязанные процессы ассимиляции и диссимиляции. В результате ассимиляции происходят обновление структур организма и образование новых его частей (клеток, тканей, частей органов). Диссимиляция определяет расщепле¬ние органических соединений, обеспечивает клетку пластиче¬ским веществом и энергией.

2) Самовоспроизведение - обеспечивает преемственность между сменяющимися генерациями биологических систем. Это свойство связано с потоками информации, заложенной в структуре нуклеиновых кислот.

3) саморегуляция - базируется на совокупности потоков вещества, энергии и информации через живой организм;

4) раздражимость - связана с передачей информации извне в любую биологическую систему и отражает реакцию этой системы на внешний раздражитель. Благодаря раздражимости живые организмы способны избирательно реагировать на условия внешней среды и извлекать из нее только необходи¬мое для своего существования.

5) поддержание гомеостаза (от гр. homoios — «подобный, одинаковый» и stasis — «неподвижность, состояние») — отно¬сительного динамического постоянства внутренней среды ор¬ганизма, физико-химических параметров существования системы;

6) структурная организация — определенная упорядочен¬ность, стройность живой системы. Обнаруживается при на¬следовании не только отдельных живых организмом, но и их совокупностей в связи с окружающей средой биогеоценозов;

7) адаптация — способность живого организма постоянно приспосабливаться к изменяющимся условиям существовании в окружающей среде. В ее основе лежат раздражимость и ха¬рактерные для нее адекватные ответные реакции;

8) репродукция (воспроизведение). Так как жизнь существу¬ет в виде отдельных (дискретных) живых системы (например, клеток), а существование каждой такой системы строго огра¬ничено во времени, поддержание жизни на 'Земле связано с ре¬продукцией живых систем. На молекулярном уровне воспроиз¬ведение осуществляется благодаря матричному синтезу, новые молекулы образуются по программе, заложенной в структуре (матрице) ранее существовавших молекул;

9) наследственность - обеспечивает преемственность между поколениями организмов (на основе потоков информации).

10) изменчивость — свойство, противоположное наследствен¬ности. За счет изменчивости живая система приобретает приз¬наки, ранее ей несвойственные. В первую очередь измен¬чивость связана с ошибками при репродукции: изменения в структуре нуклеиновых кислот приводят к появлению новой наследственной информации. Появляются новые признаки и свойства. Если они полезны для организма в данной среде обитания, то они подхватываются и закрепляются естествен¬ным отбором. Создаются новые формы и виды. Таким образом, изменчивость создает предпосылки для видообразования и эво¬люции;

11) индивидуальное развитие (процесс онтогенеза) — воплоще¬ние исходной генетической информации, заложенной в структу¬ре молекул ДНК (т. е. в генотипе), в рабочие структуры орга¬низма. В ходе этого процесса проявляется такое свойство, как способность к росту, что выражается в увеличении массы тела и его размеров.

12) филогенетическое развитие (закономерности его установ¬лены Ч.Р.Дарвином). Базируется на прогрессивном размно¬жении, наследственности, борьбе за существование и отборе. В результате эволюции появилось, огромное количество ви¬дов. Прогрессивная эволюция прошла ряд ступеней. Это доклеточные, одноклеточные и многоклеточные организмы вплоть до человека.

При этом онтогенез человека повторяет филогенез (т. е. индиви¬дуальное развитие проходит те же этапы, что и эволюционный процесс);

13) дискретность (прерывистость) и в то же время целост¬ность. Жизнь представлена совокупностью отдельных организ¬мов, или особей. Каждый организм, в свою очередь, также дискретен, поскольку состоит из совокупности органов, тка¬ней и клеток. Каждая клетка состоит из органелл, но в то же время автономна. Наследственная информация осуществляет¬ся генами, но ни один ген в отдельности не может определять развитие того или иного признака.

Благодаря наличию потока информации клетка приобретает структуру, отвечающую критериям живого, поддерживает ее во времени, передает в ряду поколений. В этом потоке участвуют ядро, макромолекулы, переносящие информацию в цитоплазму (мРНК), цитоплазматический аппарат транскрипции (рибосомы и полисомы, тРНК, ферменты активации аминокислот). Позже полипептиды, синтезированные на полисомах, приобретают третичную и четвертичную структуру, и используется в качестве катализаторов или структурных белков. Также функционируют геномы митохондрий, а в зеленых растениях — и хлоропластов.

4. Эволюционно-обусловленные уровни организации живого. Упорядоченность живых систем. Понятия компартментации и дискретности, их проявление на всех уровнях организации жизни. Уровни организации жизни, элементарная единица и элементарное явление.

Уровни организации живой материи

1. Молекулярный – это уровень сложных органических веществ – белков и нуклеиновых кислот. На этом уровне происходят химические реакции обмена веществ (гликолиз, кроссинговер и т.п.), но молекулы сами по себе еще не могут считаться живыми.

2. Клеточный. На этом уровне возникает жизнь, потому что клетка – минимальная единица, обладающая всеми свойствами живого.

3. Органно-тканевой – характерен только для многоклеточных организмов.

4. Организменный – за счет нервно-гуморальной регуляции и обмена веществ на этом уровне осуществляется гомеостаз, т.е. сохранение постоянства внутренней среды организма.

5. Популяционно-видовой. На этом уровне происходит эволюция, т.е. изменение организмов, связанное с приспособлением их к среде обитания под действием естественного отбора. Наименьшей единицей эволюции является популяция.

6. Биогеоцентический (совокупность популяций разных видов, связанных между собой и окружающей неживой природой). На этом уровне происходит

круговорот веществ и превращение энергии, а так же

саморегуляция, за счет которой поддерживается устойчивость экосистем и биогеоценозов.

7. Биосферный. На этом уровне происходит

глобальный круговорот веществ и превращение энергии, а так же

взаимодействие живого и неживого вещества планеты.

Элементарная единица – это структура, закономерные изменения которой, обозначаемые как элементарные явления, составляют на соответствующем уровне содержание эволюционного процесса.

1) Элементарной единицей на молекулярно-генетическом уровне служит ген – фрагмент молекулы нуклеиновой кислоты, в котором записан определенный в качественном и количественном отношении объем биологической информации.

2) Биологическая информация молекул ДНК непосредственно в процессах жизнедеятельности не участвует. В действующую форму она переходит в процессе биосинтеза белка, который происходит при наличии специальных структур, субстратов и энергии. Указанный процесс осуществляется нам клеточном уровне организации живой природы, элементарной единицей которого служит клетка.

3) Элементарной единицей организменного уровня служит особь, которая рассматривается в развитии от момента зарождения до прекращения существования в качестве живой системы, что позволяет назвать этот уровень также онтогенетическим.

4) Элементарной единицей популяционно-видового уровня служит популяция – совокупность особей одного вида. Объединение особей в популяцию происходит на основе общности генофонда.

5) Особи одного вида населяют территорию с известными абиотическими показателями (климат, химизм почв, гидрологические условия) и взаимодействуют с организмами других видов. В процессе совместного исторического развития организмов разных систематических групп образуются динамичные, устойчивые во времени сообщества – биогеоценозы, которые служат элементарными единицами биогеоценотического уровня.

Упорядоченность содержимого эукариотической клетки и происходящих в ней процессов достигается путем компартментации, то есть разделения ее объема на компартменты или «ячейки», различающиеся по химическому, прежде всего, ферментному составу.

Компартментация обеспечивает пространственное разделение и/или обособление веществ и процессов в клетке. Понятие компартмента распространяется на целую органеллу (митохондрия) или ее часть (внутренняя мембрана митохондрии или ограничиваемое ею пространство). Иногда в качестве самостоятельного компартмента выделяют клеточное ядро.

Дискретность это латинское слово обозначающее прерывистость, разделение. Дискретность это общее свойство материи. Применительно к живым организмам этот термин означает, что любая биологическая система (от организма до биосферы) состоит из отдельных изолированных, т. е. обособленных в пространстве, но в то же время тесно связанных и взаимодействующих между собой частей, которые образуют структурно-функциональное единство. Так любой биологический вид состоит из отдельных особей, тело живого организма состоит из отдельных органов и т. д. Дискретность строения материи- основа ее упорядоченности. Она позволяет самообновляться организму без прекращения его функций, а на над видовом уровне дает возможность эволюционирования. P.S. Дискретность, вообще, где бы ни было, означает конечность и кратность. К примеру, набор генов - дискретен. Число комбинаций генов - дискретно.