Какие свойства живой материи должны быть отражены в понятии 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
Свойства живой материи полезно знать, поскольку это то, что касается каждого из нас. Причем непосредственно. Ведь человек – это и есть живая материя, которая наделена разумом. Впрочем, это неполное определение.
Понятие
Прежде чем начать перечислять свойства живой материи, стоит разобраться со значением термина. Неплохой вариант был предложен Михаилом Владимировичем Волькенштейном – советским биофизиком и химиком. Он говорил, что все живые тела, которые существуют на нашей планете, являются самовоспроизводящимися и саморегулирующимися системами. И их главная составляющая – это нуклеиновые кислоты и белки. Так что не только человек является живой материей. А ещё и птицы, морские обитатели, млекопитающие и т. д. Но человек – это высокоорганизованная живая материя, которую от всего остального отличают особые признаки, свойства. И вот им хотелось бы уделить больше внимания.
Химический состав
Это первая особенность, которую необходимо отметить вниманием. И простейшее формальное свойство, отличающее живую материю от неживой. У них совершенно разный молекулярный состав и структура. Все элементы, входящие в состав живой материи, могут образовывать соединения и вступать в реакции.
Организм человека и животного включает в себя воду, органические и неорганические вещества – кальций, магний, натрий, железо, цинк, водород, углерод, азот, калий, фосфор, селен, хром, кобальт и многое другое в тех или иных количествах. Простейший пример – белки и жиры. Они есть в организме человека, животных и даже растений. И они способны перевариваться, усваиваться, иссякать. Противоположный пример – нефть. Естественно, это неживая материя, представляющая собой коллоидную, а не биологическую систему. И состоит нефть из мицелл – полутвёрдых сгустков высокомолекулярных смол, карбенов и асфальтенов, которые не растворяются в жидких углеводородах.
Обмен веществ и саморегуляция
Это ещё одни специфические свойства живой материи. Обмен веществ, если выражаться простым языком, представляет собой набор химических реакций, которые возникают в организме для поддержания его жизни. А саморегуляция – это способность сохранять свою стабильность на том или ином уровне, отличающемся постоянством. И человек наиболее ярко проявляет её. Поскольку в случае с личностью саморегуляция осуществляется не только на биологическом уровне, но ещё на социологическом и психологическом.
И это всё естественно. Человек способен управлять своим психическим состоянием, воздействовать на себя при помощи слов и мысленных образов. Отдельно имеет место быть эмоциональная саморегуляция. Это способность человека реагировать на произошедшее так, как принято в социуме, сохраняя некую «гибкость». То есть он может допустить проявление спонтанных эмоций, но также у него получается скрывать их. Это уже нечто высшее, что является контролем собственных чувств.
Теоретический пример. Человеку, когда он ехал в автобусе домой, пришло СМС о том, что он выиграл в лотерею миллион рублей. Если он сохранил нейтральность и, только придя в квартиру, начал прыгать от радости и восторженно благодарить судьбу, можно говорить о том, что он владеет эмоциональной саморегуляцией.
Развитие и рост
Нельзя не отметить и эти свойства живой материи. В такой науке, как биология, ростом называется увеличение массы организма, которое происходит по причине увеличения неклеточных образований и размеров клеток. А развитие непосредственно связано с данным процессом. Порой даже два этих понятия употребляются, отождествляясь. Что логично, ведь те или иные стадии развития могут наступить лишь после того, как организм достигнет определённых размеров. При этом ничто из перечисленного невозможно без обмена веществ.
Изменчивость
Это то, чем сопровождается развитие и рост. Важно учитывать данный факт. Потому как расти может не только человек, растение или животное, но и сугроб или кристалл, например. А вот изменяться может лишь живая материя. Собственно говоря, этим и характеризуется эволюция. Вспомнить хотя бы ту же теорию Дарвина – яркий пример. Рост без изменений не является возможным, поскольку организм, развиваясь, приспосабливается к окружающей среде. Которая тоже меняется.
Этот же процесс включает в себя и раздражимость. Это способность каждой живой материи реагировать на окружающую среду. А также проявление жизненной деятельности всех биологических систем. Раздражимость является основным свойством любого живого организма, будь то травинка или человек. Минимальную величину раздражителя, кстати, принято называть порогом восприятия. И кстати, проявление этого свойство у многих организмов имеет кое-что общее. Например, цветок всегда «поворачивается» к солнцу. Человек, если ему холодно на улице, тоже постарается найти менее затененное место. И таких примеров – масса.
Размножение
Стоит отметить вниманием и данный фактор, рассказывая про основные свойства живой материи. Способность к самовоспроизведению (размножению) обеспечивает тому или иному виду относительное бессмертие. И сложно опровергнуть данное утверждение, поскольку мы – явный тому пример. Сейчас на Земле проживает около 7.3 млрд человек. А ведь ещё в октябре 1999-го было 6 миллиардов. За 17 лет население возросло на миллиард! Так что вид Homo sapiens будет существовать очень долго (если не вечно).
Правда, есть виды, которые уже вымерли, к превеликому сожалению. Например, квагга. Это непарнокопытное животное, которое считалось видом зебр. Квагги были приручены человеком и использовались для охраны стад. Последний представитель умер в 1883 году в Амстердамском зоопарке. Сегодня многие животные находятся на грани вымирания, и чтобы их исчезновения не произошло, они должны активно самовоспроизводиться, то есть осуществлять одну из функций живой материи.
О наследственности
Рассказывая про основные свойства живой материи, нельзя не отметить вниманием и этот аспект. То, каким будет организм, зависит от наследственности. А часть «заложена» в нём непосредственно. Простой пример – цвет глаз. Если у мужчины радужная оболочка голубая, как и у его жены, вероятность того, что у пары родится кареглазый малыш, стремится к нулю. У зелёного больше «шансов» – 1 %. Все остальные проценты отходят голубому цвету. Но, кстати, если оба родителя кареглазы, то вероятность распределяется иначе. 75 % – что у ребёнка будет такой же цвет. Но есть вероятность в 18.75 % появления на свет младенца с зелёными глазами. У голубого меньше всего шансов – 6.25 %. Впрочем, это другая тема, но принцип понятен. Наследственность – то, что входит в важнейшие свойства живой материи.
Об уровнях
Итак, исходя из всего вышеперечисленного можно понять, что представляет собой биологическая природа. Это сложно организованная система. И в ней есть уровни организации живой материи. Таблица состоит из нескольких пунктов-характеристик.
Итак, первое. Молекулярный уровень. Это то, о чём говорилось изначально. То есть проявление взаимодействия микромолекул, таких как полисахариды, нуклеиновые кислоты и т. д.
Второй уровень – клеточный. Как и любая форма жизни. Ведь клетка является не просто структурной, но и функциональной единицей размножения организмов.
Следующий уровень, на котором мы остановимся, – организменный. Ему предшествуют тканевый и органный. Тут принцип понятен. Организм – это живая система, состоящая из того или иного количества клеток. Взять, к примеру, планктон. Это одноклеточная водоросль. Но живой организм. Человек состоит примерно из 100 триллионов клеток. И он – тоже живой организм. Суть одна, состав разный. Это и доказывают уровни организации живой материи.
Таблица также содержит и другие понятия. Есть ещё популяционно-видовой уровень. В него входят совокупности особей, которые имеют единое происхождение и схожи по своей структуре и функциональной организации.
Последние уровни – биогеоценотический и биосферный. Они самые масштабные. К биогеоценотическому относятся организмы различной сложности и сфер обитания. А к биосферному – все совокупности и проявления жизни, существующие на нашей планете.
Психика
Это свойство высокоорганизованной живой материи. Данный аспект уже был оговорен ранее. Но теперь стоит уделить ему чуть больше внимания.
Почему психика свойственна лишь людям и животным? Потому что она подразумевает переживание ими эмоций и ощущений, а также наличие памяти и восприятия. Конечно, может, братья наши меньшие и не способны размышлять о смысле бытия, существовании Бога и предназначении нашей планеты. Но они ощущают боль, страх, спокойствие, усталость и многое другое – как и мы. То есть у них тоже получается отражать объективную реальность, взаимодействовать с ней.
Это свойство живой высокоорганизованной материи также включает в себя пресловутую раздражимость, чувствительность, поведение и сознание. И если первые три качества присущи как человеку, так и животному, то последним обладаем лишь мы. Во всяком случае, обратное пока что не доказано. Сознание представляет собой совокупность тех или иных образов (устойчивых или меняющихся), формирующихся в процессе жизни. Которые, собственно говоря, и образуют индивидуальное мировосприятие.
Дискретность
Или, говоря иными словами, то, что противопоставляется непрерывности и целостности. Дискретность является всеобщим свойством материи. И любой биологической системе она присуща. Поскольку абсолютно всё (будь то организм, популяция или даже клетка) состоит из множества частиц. Они раздельные, но между собой постоянно взаимодействуют. И образуют, таким образом, единую, целостную систему.
Понятие дискретности легко пояснить на примере того же человеческого тела. Оно состоит из множества органов, тканей, сухожилий, клеток, сосудов. Которые в совокупности и образуют наш организм. Без чего-то одного он не может полноценно существовать.
Негэнтропия
Данный аспект также включен в свойства живой материи. Кратко говоря, это то же самое, что и упорядоченность. Без которой не может существовать дискретности (если говорить о биологии). Здесь всё просто. Все живые системы создают порядок и образуют структуру. Опять-таки, яркий пример – наше кровообращение. Которое, к слову, обеспечивает пресловутый обмен веществ. Кровообращение – сложнейший процесс, происходящий по сердечно-сосудистой замкнутой системе. И этот процесс расписывается специалистами на несколько страниц. Он происходит постоянно, каждую секунду – человек (или любое другое создание) даже не задумывается об этом. Всё потому, что наш организм – живая система, которая образовала данную структуру, комплекс сложных процессов.
Мобильность
Это последнее, что хотелось бы отметить вниманием, рассказывая про основные фундаментальные свойства живой материи. Мобильность характерна для каждого существа. Она подразумевает способность передвигаться, которая необходима каждому. Тому же цветку – чтобы повернуться к солнцу. Благодаря мобильности каждое живое создание может найти себе пищу, выйти из неблагоприятно сложившейся ситуации, эволюционировать или найти пару для размножения (будь то львы, люди или птицы). Нельзя недооценивать двигательную функцию. Ведь она нужна не только организму в целом, но и его частям. Что и говорить, если даже наши органы и клетки проявляют определенную активность: кровь циркулирует, сердце бьётся, легкие сокращаются. И пресловутый планктон передвигается за счет крошечных жгутиков. Недаром ведь говорят, что движение – это жизнь. Данное утверждение верно, поскольку всё существующее на свете и называющееся живым находится в постоянном движении. Если задуматься, то можно понять: это действительно так.
Что ж, изучив, какие свойства присущи живой материи, можно сделать однозначный вывод. Всё перечисленное выше – связано тесным образом. Поскольку касается проявления и поддержания жизнедеятельности организма. Одно невозможно без другого. И лишь задумавшись над этой темой и соотнеся всё с реальными примерами, можно понять, насколько всё тщательно продумано природой.
Источник