Вторник, 06 Декабря 2022, 10:11

Биология в лицее

 Сайт учителей биологии МБОУ Лицей № 2 г. Воронежа, РФ               

                               Site biology teachers lyceum № 2 Voronezh city, Russian Federation 









Вы вошли как Гость | Группа "Гости"Приветствую Вас Гость | RSS | Главная | Критерии живых систем | Мой профиль | Регистрация | Выход | Вход

Критерии живых систем (Основные свойства жизни)

Понятие биосистемы. По современным представлениям, живая материя существует в форме живых систем — биосистем. Вспомним, что системой называют целостное образование, созданное множеством закономерно связанных друг с другом элементов, выполняющих особые функции.

Живыми системами, или биосистемами, являются клетки и организмы, виды и популяции, биогеоценозы и биосфера (всеобщая, глобальная биосистема). В этих разных по сложности биосистемах жизнь проявляется целым рядом общих свойств живой материи.

Свойства жизни. В биологии с давних пор свойства живого традиционно рассматриваются на примере таких биосистем, как организм.

Все живые существа (как одноклеточные, так и многоклеточные) обладают следующими отличительными свойствами: обменом веществ, раздражимостью, подвижностью, способностью к росту и развитию, размножением (самовоспроизведением), передачей свойств от поколения к поколению, упорядоченностью в структуре и функциях, целостностью и дискретностью (обособленностью), энергозависимостью от внешней среды. Живым существам также свойственна специфичность взаимоотношений между собой и со средой, что обеспечивает им подвижное равновесие (динамическую устойчивость) существования в природе. Эти свойства считаются универсальными, так как характерны для всех организмов. Некоторые из названных свойств также могут быть и в неживой природе, однако все вместе они характерны только для живого.

Рассмотрим подробнее признаки и свойства, отличающие живые системы от объектов неживой природы, и основные характеристики процессов жизнедеятельности, выделяющие живое вещество в особую форму существования материи.

Особенности химического состава. В состав живых организмов входят те же химические элементы, что и в объекты неживой природы. Однако соотношение различных элементов в живом и неживом неодинаково. Элементный состав неживой природы, наряду с кислородом, представлен в основном кремнием, железом, магнием, алюминием и т. д. В живых организмах 98% химического состава приходится на четыре элемента — углерод, кислород, азот и водород. В живых телах эти элементы участвуют в образовании сложных органических молекул, распространение которых в неживой природе принципиально иное как по количеству, так и по существу. Подавляющее большинство органических молекул окружающей среды представляют собой продукты жизнедеятельности организмов.

В живом веществе органические молекулы подразделяются на несколько основных групп, характеризующихся определёнными специфическими функциями и в большинстве своём представляющих собой биологические полимеры. Во-первых, это нуклеиновые кислоты ДНК и РНК, свойства которых обеспечивают хранение, передачу и реализацию наследственной информации, т. е. явления наследственности и изменчивости, а также метаболизм и самовоспроизведение. Во-вторых, это белки основные структурные компоненты клеток и межклеточного вещества, регуляторы морфофизиологических процессов и биологические катализаторы. В-третьих, углеводы и жиры — структурные компоненты биологических мембран и клеточных стенок, главные источники энергии, необходимой для обеспечения процессов жизнедеятельности. И наконец, огромная группа так называемых «малых молекул», принимающих участие в многочисленных и многообразных процессах обмена веществ метаболизма в живых организмах. Это, например, витамины, органические кислоты и др.

Единый принцип структурной организации. Все живые организмы, к какой бы систематической группе они ни относились, имеют клеточное строение. Клетка является единой структурно-функциональной единицей, а также единицей развития всех обитателей Земли. Различают не имеющие ядра прокариотические (от лат. proперед и греч. carion орех, ядро ореха) и имеющие ядро эукариотические (от греч. au — хорошо и карион) клетки.

Метаболизм. Все живые организмы способны к обмену веществами с окружающей средой, поглощая из неё органические и неорганические молекулы, необходимые для питания, и выделяя продукты, образующиеся постоянно в процессах жизнедеятельности.
 
В неживой (минеральной, или неорганической) природе присутствует обмен веществами, однако эти процессы имеют физическую подоплёку —  перенос вещества или изменение его агрегатного состояния.
 
В то же время для живых организмов обмен выходит на качественноиной уровень — это химические превращения. В круговороте органических веществ самыми существенными стали реакции их синтеза и распада.
 
Живые организмы поглощают из окружающей среды различные вещества. Вследствие целого ряда сложных химических преобразований молекулы из окружающей среды уподобляются веществам живого организма, и из них строится его тело. Эти процессы называют ассимиляцией или пластическим обменом.
 
Другая сторона обмена веществ — процессы диссимиляции, в результате которых сложные органические соединения распадаются на простые, при этом утрачивается их сходство с характерными для организма молекулами и выделяется энергия, необходимая для реакций биосинтеза. Поэтому диссимиляцию называют энергетическим обменом.
 
Обмен веществ и превращение энергии на уровне организма
 
Обмен веществ, наряду с процессами саморегуляции, обеспечивает гомеостаз организма (от греч. homoios — подобный, одинаковый и stasis — неподвижность, состояние), т. е. относительную неизменность химического состава и строения всех частей организма и, как следствие, постоянство их функционирования в непрерывно меняющихся условиях окружающей среды

Репродукция, или самовоспроизведение, реализуется на всех уровнях организации живой материи. Благодаря репродукции не только целые организмы, но и клетки, органеллы клеток (митохондрии, пластиды и др.) после деления сходны со своими предшественниками. Из одной молекулы ДНК при её удвоении образуются две дочерние молекулы, полностью повторяющие по последовательности нуклеотидов исходную.

На организменном уровне самовоспроизведение, или репродукция, проявляется в виде бесполого или полового размножения особей. При размножении живых организмов потомство обычно похоже на родителей: кошки рожают котят, собаки — щенят, из семян тополя опять вырастает тополь. Деление одноклеточного организма амёбы приводит к образованию двух амёб, полностью схожих с материнской клеткой.

Таким образом, размножение это свойство организмов воспроизводить себе подобных существ. В основе самовоспроизведения на всех уровнях организации лежат реакции матричного синтеза, т. е. образование новых молекул и структур на основе информации, заложенной в последовательности нуклеотидов ДНК. Следовательно, самовоспроизведение — одно из основных свойств живого, тесно связанное с явлением наследственности.
 
Наследственность заключается в способности организмов передавать свои признаки, свойства и особенности развития из поколения в поколение. Признаком называют любую особенность строения на самых различных уровнях организации живой материи, а под свойствами
понимают функциональные особенности, в основе которых лежат конкретные структуры. Наследственность обусловлена специфической организацией наследственного вещества (наследственного аппарата) генетическим кодом. Под генетическим кодом понимают такую организацию молекул ДНК и иРНК, при которой последовательность нуклеотидов в них определяет порядок аминокислот в белковой молекуле. Явление наследтвенности обеспечивается стабильностью молекул ДНК и воспроизведением её химического строения (редупликацией) с высочайшей точностью. Наследственность реализует материальную преемственность (поток информации) между организмами в ряду поколений любого вида.
 
Изменчивость. Под изменчивостью понимают способность живых организмов приобретать новые признаки и свойства в результате изменений структуры наследственного материала, возникновения новых комбинаций генов или влияния на их развитие факторов окружающей среды.
 
Изменчивость выглядит как противоположность наследственности, но вместе с тем оба эти свойства тесно связаны, так как изменяются наследственные задатки— гены, определяющие развитие тех или иных признаков. Если бы репродукция молекул ДНК всегда происходила с абсолютной точностью, то при размножении организмов осуществлялась бы преемственность только существовавших прежде признаков. В этом случае приспособление видов к меняющимся условиям среды оказалось бы невозможным.
 
Изменчивость создаёт разнообразный материал для естественного отбора, т. е. отбора наиболее приспособленных особей к конкретным условиям существования в природных условиях. А это, в свою очередь, приводит к появлению новых форм жизни, новых видов организмов.

Способность к росту и развитию. Рост — это увеличение массы и размеров особи за счет приращения массы и числа клеток. Развитие — это необратимый, закономерно направленный процесс качественных изменений организма с момента его рождения до смерти. Различают индивидуальное развитие организмов, или онтогенез (греч. ontos — «сущее»; genesis — «происхождение»), и историческое развитие — эволюцию. Эволюция — это необратимое преобразование живой природы, сопровождающееся появлением новых видов, приспособленных к новым условиям внешней среды.

Раздражимость — это специфические ответные реакции организмов на изменения окружающей среды. Отвечая на воздействие факторов среды активной реакцией раздражимости, организмы взаимодействуют со средой и приспосабливаются к ней, что помогает им выжить. Проявления раздражимости могут быть разные: подвижность животных при добывании пищи, при защите от неблагоприятных условий, при опасности; ориентированные ростовые движения (тропизмы) у растений и грибов к свету, в поисках минерального питания и т. д.

Энергозависимость. Все организмы нуждаются в энергии для осуществления процессов жизнедеятельности, для движения, поддержания своей упорядоченности, для размножения. В большинстве случаев организмы для этого используют энергию   Солнца:   одни   непосредственно — это автотрофы (зеленые растения и цианобактерии), другие — опосредованно, в виде органических веществ потребляемой пищи, это гетеротрофы (животные, грибы, бактерии и вирусы). На этом основании все живые системы считаются открытыми системами, устойчиво существующими в условиях непрерывного притока вещества и энергии из внешней среды и удаления части их после использования биосистемой во внешнюю среду.

Дискретность (лат. discretus — «разделенный», «обособленный») и целостность. Все организмы относительно обособлены друг от друга и представляют хорошо различаемые отдельные особи, популяции, виды и другие биосистемы. Дискретность — это прерывистость строения любой живой системы, то есть возможность её подразделения на отдельные составляющие. Целостность — это структурно-функциональное единство живой системы, отдельные элементы которой функционируют как единое целое. 

Ритмичность — это периодически повторяющиеся изменения интенсивности и характера биологических процессов и явлений.

Ритмичность в живой природе: А - короткие биологические ритмы; Б - суточные, месячные и годовые ритмы; В - многолетние ритмы

В основе ритмичности лежат биологические ритмы, которые могут иметь период, соответствующий солнечным суткам (24 ч), лунным суткам (12,4 или 24,8 ч), лунному месяцу (29,53 сут) и астрономическому году.

Специфичность взаимоотношений организмов со средой. Организмы живут в условиях определенной среды. Поэтому они взаимодействуют не только между собой, но и со средой, из которой получают все необходимое им для жизни. Распространение живых существ обычно ограничивается рядом абиотических и биотических факторов (свет, температура, пища, вода, хищники, паразиты). Все организмы отыскивают благоприятную среду и приспосабливают ее к своим жизненным потребностям (роют норы, строят гнезда, делают запруды, создают затенение, удерживают влагу в почве и т. д.). Благодаря совокупности морфофизиологических, поведенческих, популяционных и других особенностей каждого вида и специфичности образа жизни организмов, выработавшихся в процессе эволюции, обеспечивается приспособленность (адаптация) организмов к существованию в определенных условиях внешней среды.

Организмы в процессе своего существования производят огромное по значимости средообразующее действие. Например, дождевые черви участвуют в образовании почвы и повышают ее плодородие; растения обогащают атмосферу кислородом, обеспечивают снегозадержание, регулируют уровень грунтовых вод, создают необходимые условия для своего существования и для поселения организмов других видов. Таким образом, живые существа зависят от среды, приспосабливаются к существованию в ней. В то же время сама среда изменяется благодаря жизнедеятельности организмов.

Живое характеризуется также определенными ритмами протекания процессов жизнедеятельности в зависимости от суточной и сезонной динамики изменений погодно-климатических условий на Земле.

Все эти критерии в их совокупности, характерные только для живой природы, позволяют четко отделить живое от неживого мира.

Уникальность жизни заключается в том, что она возникла на самой Земле в результате длительных геохимических превращений (этап химической эволюции в истории нашей планеты). Однажды возникнув, жизнь из примитивных одноклеточных живых существ в ходе длительного исторического развития (этап биологической эволюции) достигла высокой степени сложности и обрела удивительно большое разнообразие своих форм.

Таким образом, жизнь — это особая форма движения материи, выражающаяся в совокупном взаимодействии универсальных свойств организмов.

Как видим, в современное понимание жизни наряду с традиционными ее характеристиками (обмен веществ, рост, развитие, размножение, наследственность, раздражимость и др.) включаются и такие свойства, как упорядоченность, дискретность, динамическая устойчивость. При этом, характеризуя явление жизнь, следует учитывать ее разнообразие и многокачественность, поскольку она представлена на нашей планете биосистемами различной сложности — от молекулярного и клеточного уровней организации до надорганизменных (биогеоценотического и биосферного).

< Предыдущая страница "Уровни организации живой материи"

Следующая страница "Методы биологических исследований" >

Меню сайта

Календарь

«  Декабрь 2022  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
   1234
567891011
12131415161718
19202122232425
262728293031

Статистика


Онлайн всего: 13
Гостей: 13
Пользователей: 0

Наш опрос

Как часто вы посещаете сайт "Биология в лицее"?
Всего ответов: 11364

Мини-чат



Поиск