лекции биология / Жизнь

2

Жизнь. Определение жизни.

«Жизнь – есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней средой, причем с прекращением этого обмена веществ прекращается и жизнь, что приводит к разложению белка». Энгельс, «Диалектика природы», 1894 год.

«Жизнь – есть форма существования высокоорганизованных неравновесных, открытых систем, в структуре которых решающую роль играют белки и нуклеиновые кислоты; эти системы способны к обмену веществ, самовоспроизведению путем передачи наследственной информации и изменчивости на основе мутаций.»- Волькенштейн М.В., 1989.

Жизнь – активное, идущее с затратой полученной извне энергии, поддержание и самовоспроизведение специфических структур, состоящих из биополимеров.

Критерии живого:

1. Сложность и высокая степень организации живых систем. Выражается в пространственной компактности – это значит, что высокая организация материи умещается в очень маленьком объеме, – например, строение многоклеточного организма (клетки→ ткани → органы → системы органов →организм).

2. Обмен веществ и энергии. Для живых организмов характерна совокупность процессов дыхания, питания, выделения, посредством которых они получают из внешней среды необходимые вещества и энергию, преобразуют и накапливают ее в организме, выделяя в окружающую среду продукты своей жизнедеятельности.

3. Единство химического состава. В состав живых организмов входят те же элементы, что и в объекты неживой природы, однако соотношение элементов для живого отличается. На 98% это органогены – углерод, кислород, азот, водород. Единство химического состава обеспечивает свойство универсальности. Например, универсальность углерода как материала для скелета биологических молекул. Вода – универсальный растворитель для живых систем. Нуклеиновые кислоты – стабильные хранители наследственной информации. Белки являются катализаторами и регуляторами процессов в живых системах. Макроэргические фосфаты универсальные аккумуляторы энергии.

4. Дискретность – живые тела состоят из отдельных, обособленных, но связанных и взаимодействующих между собой частей (системы органов, органы, ткани, клетки, органоиды), образующих структурно – функциональное целое – организм. Организм входит в надбиологические системы – популяции, экосистемы, биосферу – также построенные по типу дискретности, но взаимосвязанные структурно и функционально.

5. Раздражимость – свойство живого избирательно реагировать на воздействие среды, закрепленное эволюционно. Реакция организмов на воздействия служит показателем его чувствительности.

6. Рост – это увеличение в размерах и массе с сохранением общих черт строения. Рост организма сопровождается увеличением размера клеток, или увеличением число самих клеток. Часто эти процессы происходят одновременно.

7. Самовоспроизведение = репродукция способность передавать наследственную информация и является самым характерным признаком живого. Осуществляется на всех уровнях жизни (репликация ДНК, деление митохондрий, хлоропластов, бесполое и половое размножение организмов, воспроизводство популяций и экосистем).

8. Развитие – необратимое и направленное закономерное изменение объектов живой природы. Развитие представлено онтогенезом (индивидуальное развитие организмов) и филогенезом (историческое развитие органического мира). В процессе онтогенеза постепенно и последовательно проявляются индивидуальные свойства организма, и осуществляется его рост. Результатом филогенеза является общее прогрессивное усложнение жизни, все многообразие живых организмов на Земле и обеспечивается эволюционная непрерывность жизни.

9. Эволюционная непрерывность – Жизнь есть процесс, начинающийся от некоторого простого уровня и спонтанно усложняющийся в результате последовательных событий, которые называются эволюцией.

10. Саморегуляция – поддержание постоянства внутренней среды организма при изменении внешних условий. Регулируется температура тела, давление, насыщенность газами, концентрация веществ и т.д. Явление саморегуляции осуществляется не только на уровне всего организма, но и клетки. За счет деятельности всех живых организмов осуществляется саморегуляция биосферы в целом.

11. Энергетическая экономичность. КПД живых систем значительно превышает КПД машин, созданных человеком.

12. Приспособленность живых существ к среде обитания. Это целесообразность организмов, их соответствие среде обитания, адаптации.

Функции и свойства живого вещества.

Живое тело – открытая саморегулирующаяся и самовоспроизводящаяся система, построенная из биополимеров – белков, жиров, углеводов и нуклеиновых кислот. Первые живые тела возникли при взаимодействии коацерватов и нуклеиновых кислот. Их называют пробионтами.

Свойства живого:

1. Единство элементарного химического состава.

2. Единство биохимического состава – все живые организмы состоят из биополимеров – белков, липидов, углеводов, нуклеиновых кислот.

3. Единство структурной организации – единицей строения, жизнедеятельности, размножения, индивидуального развития является клетка. Вне клетки жизни нет.

4. Обмен веществ и энергии (метаболизм), состоящий из двух взаимосвязанных процессов: ассимиляции (синтез органических веществ в организме за счет внешнего источника энергии – света, пищи) и диссимиляции (процесс распада сложных органических веществ с выделением энергии, которая затем расходуется организмом). Именно обмен веществ и обеспечивает относительное постоянство химического состава организма.

5. Открытость – живые системы являются открытыми, поскольку в ходе метаболизма через них проходят потоки веществ и энергии.

6. Саморегуляция – необходима для поддержания гомеостаза.

7. Самовоспроизведение – в основе лежит информация, заложенная в ДНК.

8. Наследственность – способность передавать свои признаки и свойства последующим поколениям. Основой этого является относительное постоянство молекулы ДНК.

9. Изменчивость – способность приобретать новые признаки и свойства, основой которых является изменение строения молекулы ДНК.

10. Способность к росту и развитию как индивидуальному, так и историческому.

11. Раздражимость - свойство, избирательно реагировать на изменяющиеся условия внешней среды.

12. Дискретность – любая биологическая система состоит из отдельных, обособленных, но взаимодействующих частей, которые вместе образуют структурно – функциональное единство более высокого организационного уровня.

13. Иерархичность – соподчиненность.

На основании свойств живого вещества можно говорить о функциях:

• рост и развитие;

• выработка адаптаций к среде обитания;

• движение (у растений –тропизмы, ростовые движения, у простейших – таксисы, у высших животных – рефлексы).

• Геохимические функции:

• (газовая (биогенная миграция газов в результате фотосинтеза и азотфиксации);

• концентрационная (аккумуляция в своих телах живыми организмами химических элементов, рассеянных во внешней среде;

• окислительно-восстановительная (превращение веществ, содержащих атомы с переменной валентностью (железо, марганец); биохимическая (процессы, протекающие в живых организмах)

• Самообновление

• Самовоспроизведение

• Развитие.