Какое свойство организмов обеспечивает преемственность жизни на земле обмен
Печатать книгу
- Вспомните, по каким признакам можно отличить живой организм от объекта неживой природы. Как размножаются животные, растения?
- Как вы думаете? Какие свойстваявляются общими для всех живых организмов?
- Вы узнаете о разнообразии общих свойств живых организмов, по которым они отличаются от объектов неживой природы.
| Сайт: | Профильное обучение |
| Курс: | Биология. 10 класс |
| Книга: | § 1. Общие свойства живых организмов |
| Напечатано:: | Гость |
| Дата: | Пятница, 11 Декабрь 2020, 04:41 |
Преамбула
Как вам уже известно, живая природа на Земле очень разнообразна и состоит из биологических систем разных уровней организации. Одним из уровней организации жизни является организменный уровень. С разнообразием организмов вы уже познакомились при изучении биологии в 7-м и 8-м классах и знаете, что они могут быть одноклеточные, колониальные или многоклеточные. Несмотря на разнообразие структурной организации, живым организмам присущи общие свойства.
Единство химического состава
В живых организмах содержатся те же химические элементы, что и в телах неживой природы, но их соотношение сильно различается. У всех живых организмов тело построено из одинаковых органических веществ: белков, жиров, углеводов и нуклеиновых кислот. Их молекулы состоят из четырех основных элементов — углерода, водорода, кислорода и азота, на долю которых приходится 98 % всех химических элементов организма. Из неорганических веществ обязательным компонентом является вода (30—80 % общей массы тела). Минеральные соли в водных растворах диссоциируют на катионы металлов (Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Fe2+, Cu2+) и анионы кислотных остатков (I–, F–, Cl–, ), выполняющие жизненно важные функции.
Клеточное строение
Клетка является структурно-функциональной единицей всего живого. Клетки разных организмов имеют сходное строение. Снаружи они покрыты цитоплазматической мембраной, поверх которой может быть клеточная стенка (растения, грибы, некоторые протисты, бактерии). Содержимое клеток представлено цитоплазмой, содержащей органоиды и ядро (у бактерий — хромосому). Клетки большинства многоклеточных организмов в зависимости от функции, строения и происхождения объединяются в ткани и органы.
Обмен веществ и энергии
Живой организм — открытая устойчивая система, через которую проходят потоки веществ и энергии. Определенные вещества и энергия поступают в организм из среды (питание, дыхание), другие — выделяются из организма в среду (выделение). В самом организме обмен веществ и энергии включает два противоположных, но взаимосвязанных процесса. Это синтез сложных веществ из простых с поглощением энергии и расщепление сложных веществ до более простых с выделением энергии. Оба эти процесса в организме сбалансированы между собой и обеспечивают относительное постоянство его химического состава.
Саморегуляция
Способность живых организмов поддерживать потоянство химического состава и физиологических процессов в непрерывно изменяющихся условиях внешней среды называется саморегуляцией. У животных саморегуляция осуществляется благодаря деятельности нервной и гуморальной систем. Сигналом для включения той или иной регуляторной системы может быть изменение в организме показателей температуры, кровяного давления, количества воды, энергии, скорости обменных процессов. Только живые организмы могут сохранять постоянными показатели внутренней среды при изменении факторов внешней среды. Так, у теплокровных животных существуют многочисленные механизмы поддержания на постоянном уровне температуры тела вне зависимости от температуры окружающей среды. Гормоны инсулин и глюкагон обеспечивают постоянный уровень глюкозы в крови человека независимо от количества углеводов, поступающих с пищей.
У растений отсутствует нервная система, поэтому гормональная регуляция у них является важнейшим фактором саморегуляции и управления ростом и развитием. Она осуществляется с помощью фитогормонов — низкомолекулярных органических веществ с высокой физиологической активностью. Водный баланс у растений поддерживается путем транспирации.
*Подвижность
Все живое может изменять свое положение в пространстве, то есть обладает способностью к движению. Это более очевидно у животных, которые умеют летать, ходить, ползать или бегать. У растений подвижность менее заметна. Но у них можно наблюдать движение цитоплазмы внутри клеток и даже движение целых органов (соцветий, листовых пластинок) вслед за перемещением солнца, хотя и с малой скоростью. Иногда движение настолько медленное, что его трудно увидеть невооруженным глазом.
*Раздражимость
Все живые организмы способны реагировать на изменение внешней или внутренней среды. Любое изменение условий внешней или внутренней среды представляет собой раздражитель по отношению к конкретному организму, а его ответная реакция является проявлением раздражимости. Раздражимость живых организмов избирательна, то есть они реагируют только на то, что важно для сохранения их жизни. Скорость реагирования может сильно варьировать в зависимости от вида организма. Реакции многоклеточных животных на раздражители, осуществляемые и контролируемые центральной нервной системой, называются рефлексами. Организмы, не имеющие нервной системы, лишены рефлексов, и их реакции выражаются в изменении характера движения (таксисы) или роста (тропизмы). В процессе эволюции у разных видов выработались различные способы восприятия раздражителей и типы ответной реакции на них.
Размножение
Любой вид в природе состоит из особей, существование каждой из которых ограничено во времени. Рано или поздно жизнь отдельно взятой особи прекратится, но вид не перестанет существовать. Выживание вида обеспечивается появлением потомства путем бесполого или полового размножения существующих особей (родителей). Размножение — свойство организмов воспроизводить себе подобных с сохранением главных признаков вида (см. рис.). Благодаря размножению обеспечивается непрерывность и преемственность жизни на Земле. В основе размножения лежит самовоспроизведение новых молекул и структур, обусловленное наследственной информацией, которая находится в хромосомах родительских клеток. Самовоспроизведение тесно связано с явлением наследственности. Если новый организм развивается на основе набора хромосом, идентичного набору одной родительской особи (бесполое размножение), он будет ее полной копией. У организма, содержащего хромосомы двух родителей разного пола (половое размножение), помимо признаков обоих родителей, могут появляться новые признаки как следствие образования новой комбинации наследственной информации. Например, у кареглазых родителей может появиться ребенок с голубыми глазами.
*Наследственность и изменчивость
Если сравнить родителей и их потомков, то можно заметить сходство между ними по ряду признаков. Любой живой организм рождает себе подобных. Способность живых организмов передавать определенные признаки и свойства из поколения в поколение называется наследственностью. Закономерности наследственности изучает генетика. Ученые, изучавшие наследственность, установили, что признаки определяются материальными структурами наследственности, расположенными в хромосомах, которые передаются от родителей к потомкам. Информация в них записана с помощью особого генетического кода, который универсален для всех организмов на Земле, что свидетельствует о единстве происхождения жизни.
В ходе размножения у потомков сохраняются свойства и признаки исходного материнского организма. Однако размножение — это не простая способность к самокопированию, поскольку у потомков имеются и отличительные признаки. Способность живых организмов приобретать новые признаки и свойства в процессе индивидуального развития называется изменчивостью. В основе наследственной изменчивости лежат изменения в биологических матрицах наследственности — хромосомах. Изменчивость дает разнообразный материал для отбора организмов, наиболее приспособленных к конкретным условиям существования, что, в свою очередь, приводит к появлению новых видов живых организмов.
Рост и развитие
Рост и развитие — это свойства организмов, реализуемые в процессе их жизни. Рост — количественное увеличение размеров и массы тела путем деления клеток, сопровождающее развитие организма или его частей. Развитие —это необратимые качественные изменения в строении и функциональной активности организма. Следует различать индивидуальное и историческое развитие видов. В процессе индивидуального развития организмы данного вида постепенно и последовательно изменяются в течение своей жизни. Они приобретают новые признаки и свойства, а прежние могут быть утеряны. В результате индивидуального развития возникает новое качественное состояние организмов.
В отличие от индивидуального развития историческое развитие вида сопровождается образованием новых видов и усложнением жизненных форм. В результате исторического развития возникло все видовое многообразие жизни на Земле.
*Адаптация к условиям существования
Живые организмы способны приспосабливаться к условиям окружающей среды путем приобретения специфических приспособлений (адаптаций) в ходе исторического развития. Например, длинная шея у жирафа позволяет ему добывать пищу там, где ее никто из других видов наземных копытных млекопитающих не может достать, а способность хамелеона изменять окраску покровов тела в соответствии с фоном среды позволяет ему становиться менее заметным и избегать поедания хищниками. Организмы, не обладающие необходимыми адаптациями к условиям среды, вымирают.
*Повторим главное. Несмотря на разнообразие структурной организации живых организмов, им присущи общие свойства. Для всех организмов характерно единство химического состава — тело построено из белков, жиров, углеводов и нуклеиновых кислот. Клетка является структурно-функциональной единицей всего живого. Живой организм — открытая устойчивая система (в ней протекает обмен веществ и энергии), способная к саморегуляции, размножению, росту и развитию, адаптации к условиям среды. Для организма также характерны такие свойства, как подвижность, раздражимость, наследственность и изменчивость.
Проверим знания
Ключевые вопросы
1. Какие органические вещества являются основными компонентами тела живых организмов?
2. Что является структурно-функциональной единицей организмов?
*3. Какое свойство организмов обеспечивает постоянство существования жизни на Земле?
*4. Почему свойства и признаки родителей проявляются у потомков?
*5. Чем можно объяснить, что у одних и тех же родителей появляются потомки с разными признаками?
Сложные вопросы
1. Какие свойства живых организмов позволят сохраниться жизни на Земле в случае резкого потепления климата? Ответ обоснуйте.
2. Как вы думаете, может ли быть развитие без роста организма и наоборот? Ответ аргументируйте конкретными примерами.
*3. Что означает выражение «организм — открытая система»? Можно ли считать открытой системой объект неживой природы? Почему?
*4. В чем заключается индивидуальное и историческое развитие организмов? Приведите примеры.
*Индивидуальное домашнее задание.Проведите наблюдение за живыми организмами в окружающей природе (в лесу, парке, на лугу и др.). Сравните их с неживыми объектами. Найдите различия между ними. Установите общие свойства у живых организмов.
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