Какие свойства живой материи должны быть отражены по вашему мнению в определении жизнь
Сущность жизни и свойства живого.
Уровни организации живого.
Цель занятия: Познакомиться с живыми системами. Изучить уровни организации живой материи.
Что такое жизнь?
Живые организмы по многим признакам отличаются от неживой природы.
Живые организмы имеют определенный химический состав (белки, нуклеиновые кислоты), но смесь этих веществ не является живой системой. Особенностью живых систем является способность синтезировать белки по программам, содержащимися в нуклеиновых кислотах.
Каждый организм можно считать живым, если он имеет определенную структуру и выполняет определенные функции.
Классическое определение жизни дал Ф. Энгельс: «Жизнь, есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой, причем с прекращением этого обмена веществ прекращается и жизнь, что приводит к разложению белка».
Современным представлениям более соответствуют такие определения:
– живыми называются системы, имеющие в своём составе белки и нуклеиновые кислоты и способные сами синтезировать эти вещества;
– живыми называются системы, имеющие генотип, записанный в нуклеиновых кислотах.
Самый общий подход к поиску определения жизни связан с термодинамическими свойствами живых систем. Прежде всего это связано с тем, что живые организмы являются диссипативными структурами (от лат. dissipatio – рассеивание), увеличивающими собственную упорядоченность за счёт роста неупорядоченности окружающей среды.
Жизнь – это поддержание и воспроизводство характерных высокоупорядоченных структур, которое совершенствуется в ходе эволюции и осуществляется в соответствии с внутренней программой благодаря внешним источникам вещества и энергии.
Субстрат жизни – это комплекс сложных биополимеров белков и нуклеиновых кислот, а жизнь есть их совместная функция.
Свойства живой материи.
1. Определенный химический состав.
Живые организмы состоят из тех же химических элементов, что и объекты неживой природы, однако соотношение этих элементов различно. Основными элементами живых существ являются С, О, Н и N.
2. Клеточное строение.
Все живые организмы, кроме вирусов, имеют клеточное строение.
3. Обмен веществ и энергозависимость.
Живые организмы являются открытыми системами, они зависят от поступления в них веществ и энергии из внешней среды.
4. Саморегуляция.
Живые организмы обладают способностью поддерживать постоянство своего химического состава и интенсивность обменных процессов.
5. Раздражимость и психические функции.
Живые организмы проявляют раздражимость, то есть способность отвечать на определенные внешние воздействия специфическими реакциями.
6. Наследственность.
Живые организмы способны передавать признаки свойства из поколения в поколение с помощью носителей информации – молекул ДНК и РНК.
7. Изменчивость.
Живые организмы способны приобретать новые признаки и свойства.
8. Самовоспроизведение (репродукция).
Живые организмы способны размножаться – воспроизводить себе подобных.
9. Индивидуальное развитие.
Онтогенез– развитие организма от момента зарождения до смерти. Развитие сопрвождается ростом.
10. Эволюционное развитие.
Филогенез– развитие жизни на Земле с момента её возникновения до настоящего времени.
11. Ритмичность.
Живые организмы проявляют ритмичность жизнедеятельности (суточную, сезонную и др.), что связано с особенностями среды обитания.
12. Целостность и дискретность.
С одной стороны, вся живая материя целостна, определенным образом организована и подчиняется общим законам; с другой стороны, любая биологическая система состоит из обособленных, хотя и взаимосвязанных элементов.
13. Иерархичность.
Начиная от биополимеров (нуклеиновых кислот, белков) до биосферы в целом все живое находится в определенной соподчиненности. Функционирование биологических систем – менее сложном уровне делает возможным существование более сложного уровня.
Уровни организации живой природы.
Все живые организмы произошли из неживой природы, постепенно усложняясь в ходе эволюции и естественного отбора и затем разделились по способу питания на автотрофов и гетеротрофов. Однако в сходных условиях окружающей среды дальнейшее развитие растений и животных шло параллельно, и поэтому в строении тела живых организмов можно проследить гомологические ряды.
Все организмы – живые системы, имеющие сходные черты строения и жизнедеятельности; у них сходный генетический код, химический состав, строение молекул, клеток, однотипное строение тела на одинаковых уровнях организации. Это единство живых организмов даёт возможность построить общую систему уровней организации живой материи от молекулярного до биосферного.
Уровень организации живой материи – это функциональное место биологической структуры определенной степени сложности в общей иерархии живого. Выделяют следующие уровни (табл. 1).
Таблица 1 – Уровни организации живой природы
Уровень
Эмергентные свойства
Науки, занимающиеся этими вопросами
Молекулярный
(молекула белка)
Обладает характерной информацией, способностью к выполнению опреде-ленных функций в клетке.
Биохимия, цитология, биофизика
Клеточный
(клетка)
Обладает основными свойствами живых систем: способностью к обмену ве-ществ, размножению и т. д. У однок-леточных обладает свойствами организ-ма, у многоклеточных служит для вы-полнения определенной функции.
Биохимия, цитология,
биофизика
Органно – тканевый
(нейронная сеть)
Управляет клеточной жизнедеятель-ностью (делением, обменом веществ, функциональной активностью). Способ-на к обработке информации и выполне-нию определенных кибернетических функций.
Анатомия, морфология, гистология
Организменный
(особь)
Явяется единицей естественного отбора (как целое гибнет или выживает и разм-ножается). Обладает индивидуальностью, возникающей в результате онтогенеза.
Анатомия, морфология, физиология, генетика
Популяционный
(популяция)
Обладает потенциальным бессмертием и способностью к эволюции. Характери-зуется определенной половозрастной, пространственной, генетической, иерар-хической структурой.
Экология, эволюционное
учение
Биогеоценоти-ческий (биогеоценоз)
Способен к развитию (сукцессии), осу-ществляет частично замкнутый кругово-рот веществ.
Экология
Биосферный
(биосфера)
Осуществляет замкнутые биогеохими-ческие циклы (с учетом обмена вещест-вом с космосом и земными недрами). Регулирует некоторые свойства плане-ты, обладает способностью к биос-ферной эволюции.
Экология, учение о биосфере, геохимия
Задание для самостоятельной работы.
1. Какие свойства живой материи должны быть отражены, по вашему мнению, в определении понятия «жизнь»?
2. Почему трудно дать однозначное определение понятия «жизнь»? Попробуйте сформулировать собственное определение.
3. Дополните недостающие смысловые характеристики:
Упорядоченность__________________и___________________
Целостность_______________________и___________________
Рост_______________________________и__________________
__________________________________и энергии
__________________________________и гомеостаз.
4. Проиллюстрируйте на примерах такие свойства живой материи, как:
а) Дискретность и целостность…
б) Рост и развитие…
в) Обмен веществ и энергии…
5. Раскройте смысл утверждения: «Одним из важнейших свойств живых существ является способность к саморегуляции».
6. Установите соответствие между группами и их представителями:
Объекты Группы
1. Молекула А. Живая природа
2. Клетка
3. Дерево
4. Млекопитающие Б. Неживая природа
6. Повареная соль
7. Лед
8. Камень
9. Мел
10. Корень ландыша
7. Самовоспроизведение – это одно из важнейших свойств живой материи. Почему возникают различия между родителями и потомками?
8. Соедините стрелками соответствующие друг другу элементы левого и правого столбика.
9. Какие формы существования живой материи называются структурными уровнями организации жизни? Приведите примеры таких форм.
10. Заполните правую колонку таблицы 2.
Таблица 2 – Уровни организации живой материи
Биологический объект
Уровень организации
Молекулы белка
Корень
Вода
Нуклеиновая кислота
Растение
Животное
Древесина
Сосновый бор
Популяция зайцев
11. По аналогии с представленным примером в столбце 1 дополните таблицу 3.
Таблица 3 – Уровни организации живой природы
Уровни организации
Примеры
1
2
3
4
Молекулярно – генетический
Молекула АТФ
Клеточный
Нервная клетка
Тканевый
Нервный узел
Органный
Мозг
Организменный
Рыба
Популяционно – видовой
Стая рыб
Биогеоценотический
Коралловый риф
Биосферный
Биосфера Земли
12. Все уровни организации жизни рассматриваются как ступени, на которых происходит её усложнение и проявление ее новых форм. Перечислите примеры таких усложнений при переходе:
а) от молекулярного уровня – к клеточному.
13. Разгадайте кроссворд.
Вопросы.
1. Механизм, в результате которого сохраняется относительное постоянство внутренней среды организма.
2. Ответная реакция на внешние и внутренние воздействия на организм.
3. Преемственность поколений обеспечивает … .
4. Форма движения высшей материи по сравнению с физическими формами сущестования.
5. Единая структурно – функциональная единица живой материи.
6. Способность наследственной информации к изменениям.
7. Важнейшее свойство всех живых организмов, в основе которого лежит информация о строении и функциях любого живого организма.
8. Особь, индивид, самостоятельно взаимодействующий со средой обитания.
9. Системы, устойчивые лишь при условии непрерывного поступления в них энергии и вещества из окружающей среды.
Вопросы.
1. Высшая форма организации живой материи, объединяющая все экосистемы планеты.
2. Уровень, на котором изучают взаимоотношения организмов и среды обитания.
3. Совокупность особей одного вида, обладающих общим генофондом и занимающих определённую территорию.
4. Основная структурная и функ-циональная единица живых организмов.
5. Начальный уровень организации живого, который обладает всеми свойствами живого.
6. Уровень, представленный как одноклеточными, так и многоклеточными организмами, на котором изучается организм как единое целое.
7. Оболочка Земли, развивающаяся под воздействием живых организмов.
8. Совокупность живых организмов и среды обитания, связанных между собой обменом веществ, энергии и информации.
9. Уровень, представленный органическими и неорганическими молекулами, входящими в состав живых систем, а также в разнообразные комплексы.
Вопросы для повторения.
1. Какие химические элементы наиболее широко распространены в неживой природе?
2. Из каких химических элементов состоят живые организмы?
3. Чем отличаются обменные процессы в неживой природе от обмена веществ у живых организмов?
4. Что такое самовоспроизведение (репродукция) живых организмов? Что лежит в его основе?
5. Каково значение наследственности в поддержании жизни на Земле?
6. Что такое развитие?
7. Какие формы развития вы знаете?
8. В чем сущность онтогенеза и филогенеза? Что такое раздражимость?
9. Назовите формы раздражимости?
10. Какое значение для приспособления к условиям существования имеет раздражимость?
11. Приведите примеры дискретности как принципа организации живых систем для поддержания их целостности.
12. Приведите примеры саморегуляции физиологических процессов в организме.
13. В чем значение ритмичности процессов жизнедеятельности?
14. Объясните, почему живые организмы являются открытыми системами?
15. Дайте определение жизни.
Источник
Вспомните!
1. Каково происхождение названия науки биологии?
Биология – греч. βιολογία; от др.-греч. βίος — жизнь + λόγος — учение, наука
2. Что вам известно о свойствах и сущности жизни?
– Химический состав
– Обмен веществ и энергии
– Гомеостаз
– Самовоспроизведение
– Рост и развитие
– Открытость
– Дискретность
– Раздражимость
Вопросы для повторения и задания
1. Что такое жизнь? Попытайтесь дать своё определение.
Жизнь как явление природы — величайшая загадка, которую человечество пытается решить уже многие тысячи лет.
Жизнь – это определенный набор химических элементов, образующих основные органические вещества – белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты, которые поддерживают основные свойства организмов.
2. Назовите основные свойства живой материи.
– Единство элементного химического состава
– Единство биохимического состава
– Дискретность и целостность
– Метаболизм
– Саморегуляция
– Открытость
– Размножение
– Наследственность и изменчивость
– Рост и развитие
– Филогенез
– Разражимость и движение
– Ритмичность
3. Объясните, в чём, по вашему мнению, заключаются принципиальные различия обмена веществами в неживой природе и у живых организмов.
Обмен веществом и энергией с окружающей средой: живые существа питаются, на этом основан пластический и энергетический обмен, поддерживают постоянство внутренней среды — гомеостаз и выделяют продукты жизнедеятельности в окружающую среду. При небиологическом круговороте веществ они просто переносятся с одного места на другое или меняется их агрегатное состояние: например, смыв почвы, превращение воды в пар или лед.
4. Каким образом связаны наследственность, изменчивость и репродукция в обеспечении жизни на Земле?
Репродукция или размножение — это способность организмов воспроизводить себе подобных. В основе воспроизведения лежат реакции матричного синтеза, т. е. образование новых молекул и структур на основе информации, заложенной в последовательности нуклеотидов ДНК. Это свойство обеспечивает непрерывность жизни и преемственность поколений. Наследственность — способность организмов передавать свои признаки, свойства и особенности развития из поколения в поколение. Основой наследственности является относительное постоянство строения молекул ДНК. Изменчивость — свойство, противоположное наследственности; способность живых организмов приобретать новые признаки, отличные от качеств других особей того же или другого вида. Изменчивость, обусловленная изменениями наследственных задатков — генов, создаёт разнообразный материал для естественного отбора, т. е. отбора особей, наиболее приспособленных к конкретным условиям существования в природе. Это приводит к появлению новых форм жизни, новых видов организмов.
5. Дайте определение понятия «развитие». Какие формы развития вы знаете?
Развитие – это преобразование организмов с течением времени, переход из одного состояния в другой более качественный.
– Индивидуальное развитие, или онтогенез, — развитие живого организма от зарождения до момента смерти. В процессе онтогенеза постепенно и последовательно проявляются индивидуальные свойства организма. В основе этого лежит поэтапная реализация наследственных программ. Индивидуальное развитие обычно сопровождается ростом.
– Историческое развитие, или филогенез, — необратимое направленное развитие живой природы, сопровождающееся образованием новых видов и прогрессивным усложнением жизни.
6. Вспомните из курса биологии животных, чем отличаются прямое и непрямое развитие.
Непрямое развитие — развитие, при котором из яйцевых оболочек появляется особь, внешне, образом жизни и питания непохожая на взрослые организмы и неспособная к размножению. Зрелости достигает в результате одного или нескольких превращений (метаморфозов). Выделяют два типа непрямого развития: с полным и неполным метаморфозом. При неполном метаморфозе в развитии отсутствует какая-либо стадия. При полном метаморфозе наблюдаются стадии: выходящая из яйцевых оболочек личинка, куколка, взрослая особь (имаго).
Прямое развитие — развитие, при котором особь, вышедшая из яйцевых оболочек, отличается от взрослого организма только размерами и ведёт тот же образ жизни, что и взрослые особи.
7. Что такое раздражимость? Каково значение избирательной реакции организмов для их приспособления к условиям существования?
Раздражимость — это способность организма избирательно реагировать на внешние и внутренние воздействия, т. е. воспринимать раздражение и отвечать определённым образом. Ответную реакцию организма на раздражение, осуществляемую при участии нервной системы, называют рефлексом. Организмы, у которых отсутствует нервная система, отвечают на воздействие изменением характера движения или роста, например, листья растений поворачиваются к свету. Избирательность означает способность определенным образом реагировать на опреде¬ленные стимулы. Она является необходимым свойством всякого нормального поведения. В результате в одних условиях организмы ре¬ализуют пищевые рефлексы, а в других — брачное, родительское, оборонительное и мно¬гие другие типы поведения.
8. В чём значение ритмичности процессов жизнедеятельности? Приведите примеры ритмических процессов в растительном и животном мире.
Суточные и сезонные ритмы направлены на приспособление организмов к меняющимся условиям существования. Наиболее известным ритмическим процессом в природе является чередование периодов сна и бодрствования. Некоторые отдельные свойства, рассмотренные нами, могут встречаться и в неживой природе — сталактиты растут, вода в реке движется, чередуются приливы и отливы. Но в совокупности все перечисленные свойства характерны только для живых организмов.
Подумайте! Вспомните!
1. Почему существует множество определений понятия «жизнь», но нет ни одного краткого и общепризнанного?
Так как определение понятию «жизнь» можно давать с разных точек зрения, например, с биологической, социальной, духовной, физической, химической, и т.д. общепризнанного понятия нет, так как все стороны определения важны в равной степени, и писывают процессы и явления, протекающие в жизни.
2. Объясните, как вы понимаете фразу: «Свойства системы не являются простой совокупностью свойств частей, её составляющих». Приведите примеры, доказывающие правильность этой фразы.
Все свойства системы тесно связаны между собой, что обеспечивает целостность живого. Любая биологическая система состоит из отдельных взаимодействующих частей (молекулы, органоиды, клетки, ткани, организмы, виды и т. д.), которые вместе образуют структурно-функциональное единство. Причём свойства целой системы не являются простой совокупностью свойств частей, её составляющих.
3. Вспомните материал курса «Человек и его здоровье» и назовите системы человека, которые обеспечивают гомеостаз. Какие структуры образуют эти системы?
Гомеостаз (от греч. «homoios» — подобный, одинаковый и «stasis» — состояние) — относительное динамическое постоянство состава и свойств внутренней среды и устойчивость основных физиологических функций организма человека, животных и растений. Постоянство обеспечивается нейрогуморальными, гормональными, барьерными и выделительными механизмами. Например, выравнивание артериального давления осуществляется следующим образом: изменение давления крови воспринимается барорецепторами сосудов, сигнал о нём передаётся в сосудистые центры, изменение состояния которых ведёт к изменению тонуса сосудов и сердечной деятельности; одновременно раздражаются хеморецепторы сосудов, включающие систему нейрогуморальной регуляции, и кровяное давление возвращается к норме.
4. Приведите примеры увеличения численности объектов в неживой природе и объясните, почему эти процессы нельзя назвать размножением.
Увеличение количества осадков, рост кристаллов. При небиологическом круговороте веществ они просто переносятся с одного места на другое или меняется их агрегатное состояние: например, смыв почвы, превращение воды в пар или лед. Назвать размножение нельзя, так нет специальных структур для размножения – спор, гамет, клеток, частей органов и т.д.
Источник