Какие свойства живой материи должны быть отражены 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
“Биология. Общая биология. Базовый уровень. 10-11 классы”. В.И. Сивоглазов
Вопрос 1. Что такое жизнь? Попытайтесь дать свое определение.
Жизнь — это активное поддержание и воспроизведение определенной структуры, которая обязательно включает белки, нуклеиновые кислоты и представляет собой открытую систему. Понятие открытой системы, в свою очередь, означает способность к обмену веществами и энергией с окружающей средой.Важнейший признак живых систем — использование внешних источников энергии в виде пищи, солнечного света и др. Живые объекты способны воспринимать действие внешних факторов, отвечая на них определённым действием. Живые организмы способны к размножению, т. е. к воспроизведению себе подобных по типу обмена веществ и энергии, а также принципиальным чертам структурнофункциональной организации. Все организмы способны передавать особенности своей структуры, поведения, биологических свойств по наследству своему потомству, это происходит благодаря наличию у них особого свойства – биологической информации. Эта информация содержится в особом веществе – ДНК. Использование биологической информации составляет ещё одно свойство живых форм. Воплощение информации в структуру живого объекта происходит в процессе характерного для живых форм индивидуального развития, в ходе которого наблюдается и такое свойство, как способность к росту. Совокупность свойств, перечисленных выше, обнаруживается в отдельных живых объектах (особях). Есть также свойства, распространяющиеся на область жизни в целом. Они отражают универсальные принципы её существования во времени и пространстве. Одно из таких свойств – включенность организмов в процесс эволюции. Благодаря этому жизнь как особое явление материального мира сохраняется на протяжении вот уже 3 млрд. лет. Второе такое свойство – существование отдельных организмов лишь во взаимодействии с другими в составе особых сообществ – биоценозов. В зависимости от подходов, используемых авторами, существуют общие, сущностные, описательные формулировки. Всеобщим является определение жизни как особой формы движения материи, которая возникла на определённом этапе её развития. Важное в практическом отношении следствие из этого определения заключается в наделении живых объектов специфическими качествами, не сводимыми к закономерностям физики и химии. В сущностных определениях жизни на первый план выдвигаются отдельные свойства живых объектов. Жизнь определили как «питание, рост и одряхление» (Аристотель), «стойкое единообразие процессов при различии внешних влияний» (Тревиранус), «совокупность функций, сопротивляющихся смерти» (Биша), «химическую функцию» (Лавуазье), «сложный химический процесс» (И. П. Павлов), систему по достижению низкоэнтрорийных состояний. «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». На современном уровне знаний это классическое определение жизни дополнено представлением об исключительной значимости нуклеиновых кислот — молекул, которые содержат генетическую информацию, позволяющую организмам самовозобновляться и самовоспроизводиться (размножаться). Классическое определение жизни дано Ф. Энгельсом. Он пишет:
«Живые тела, существующие на Земле, представляют собой открытые, саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы, построенные из биополимеров — белков и нуклеиновых кислот». При этом понятие «открытая система» подразумевает отмеченный еще Ф. Энгельсом обмен веществами и энергией с окружающей средой (питание, дыхание, выделение); понятие «саморегуляция» — способность к поддержанию постоянства химического состава, структуры и свойств. Важным условием успешной саморегуляции является раздражимость — способность организма реагировать на информацию, поступающую из внешнего мира.
Вопрос 2. Перечислите основные свойства живой материи.
Выделяют следующие основные свойства живой материи:
• единство элементного химического состава;
• единство биохимического состава;
• единство структурной организации;
• дискретность и целостность;
• обмен веществ и энергии;
• способность к саморегуляции;
• открытость;
• размножение;
• наследственность и изменчивость;
• рост и развитие;
• раздражимость и движение;
• ритмичность.
Вопрос 3. Объясните, в чем, по вашему мнению, заключаются принципиальные различия обмена веществами в неживой природе и у живых организмов.
В отличие от неживой природы, живые организмы способны накапливать необходимые вещества, а также энергию в форме особых химических соединений (АТФ). Кроме того, живые организмы способны трансформировать химические вещества и превращать простые соединения в более сложные при помощи ферментов (часто с затратой энергии). Так, например, из мономера глюкозы синтезируются полимеры крахмал, гликоген, целлюлоза. Живые организмы обладают способностью копировать наследственный материал. Такое копирование тоже является примером преобразования простых веществ (отдельных нуклеотидов) в более сложные (нуклеиновые кислоты). Специальный комплекс ферментов способен создать новую полинуклеотидную цепь по образцу материнской. Живой организм в отличие от неживой природы представляет собой энергетически открытую систему, т. е. активно организует поступление энергии за счёт обмена веществ с окружающей средой. Главное отличие обмена веществ в живой природе – возможность осуществлять реакции синтеза
высокомолекулярных соединений (белков, жиров, углеводов, нуклеиновых кислот) и их распада. первым увидел живые клетки в усовершенствованный микроскоп с увеличением в 150—300 раз.
Вопрос 4. Каким образом связаны наследственность, изменчивость и репродукция в обеспечении жизни на Земле?
Способность живых организмов к репродукции (размножению) обеспечивает непрерывность жизни на Земле и преемственность поколений. Воспроизведение базируется на реакциях матричного синтеза, идущих на основе молекул ДНК. Постоянство строения ДНК обеспечивает наследственность — способность организмов передавать свои признаки, свойства и особенности развития из поколения в поколение. Изменчивость — это свойство, противоположное наследственности. Она определяется как способность организмов существовать в различных формах, меняя свои признаки. Изменчивость создает разнообразный материал для естественного отбора, который приводит к возникновению новых проявлений жизни и новых биологических видов.
Вопрос 5. Дайте определение понятия «развитие». Какие формы развития вы знаете?
Развитие — это изменение строения и физиологии организма с течением времени. Принято выделять две основные формы развития — онтогенез и филогенез.
Онтогенез (индивидуальное развитие) — это развитие живого организма от зарождения до момента смерти. Обычно онтогенез сопровождается ростом.
Филогенез (историческое развитие) — необратимо направленное развитие живой природы, сопровождающееся образованием новых видов и, как правило, прогрессивным усложнением жизни.
Источник