Свойства и уровни организации живых систем

а) Определение сущности жизни по Энгельсу

Жизнь - это 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.

б) Современные представления о сущности жизни. Жизнь как форма существования открытых, саморегулирующихся систем

Жизнь – это способ взаимодействия белковых тел и нуклеиновых кислот, существенным моментном которого является постоянный обмен веществ с окружающей их средой, причем с прекращением обмена веществ прекращается и жизнь, что приводит к разложению белка и нуклеиновых кислот.

в) Основные свойства живых систем и их содержание

1. Единство химического состава. В состав живых организмов входят те же элементы, что и в объекты неживой природы. Однако соотношение их различно. Неживая материя состоит в основном из кислорода, кремния, железа, алюминия и т.д., живая на 98% (по химическому составу) состоит из C,O,H,N(биогенные элементы).

2. Обмен веществ и энергии:

а) Ассимиляция (пластический обмен) – совокупность процессов синтеза, в основе которой лежит усвоение организмом веществ и образование из них свойственных ему органических соединений.

б) Диссимиляция (энергетический обмен) – процесс расщепления органических соединений с целью обеспечения различных сторон жизнедеятельности необходимыми веществами и энергией.

3. Самовоспроизведение (репродукция) – способность организмов воспроизводить себе подобных.

4. Наследственность – свойство живых организмов передавать наследственную информацию о своих признаках и особенностях развития последующему поколению.

5. Изменчивость – свойство живых организмов, заключающееся в изменении наследственных задатков или в изменении их проявления в процессе развития организма.

6. Рост и развитие. Рост – это просто увеличение массы клеток и их количества, а вот развитие – это направленное необратимое изменение объектов природы, при котором возникает новое качественное состояние, меняется состав или структура объекта.

7. Раздражимость – способность организмов реагировать на внешние воздействия.

8. Саморегуляция – способность живых организмов в непрерывно меняющихся условиях внешней среды поддерживать постоянство своей структуры и функций. На уровне организма регуляция осуществляется через деятельность нервной и эндокринной систем. На молекулярном уровне существуют механизмы позитивного и негативного контроля синтеза белков и активности ферментов.

г) Уровни организации жизни

1) Молекулярно-генетический

2) Субклеточный

3) Клеточный

4) Тканевой

5) Органный

6) Системный

7) Организменный

8) Популяционный

9) Видовой,

10) Биоценотический

11) Биогеоценотический (живые и неживые)

12) Биосферный

д) Элементарные единицы уровней организации жизни и их характеристика

Элементарной единицей на молекулярно-генетическом уровне служит ген — фрагмент молекулы нуклеиновой кислоты, в котором записан определенный в качественном и количественном отношении объем генетической информации. Элементарное явление заключается прежде всего в процессе конвариантной редупликации, или самовоспроизведении, с возможностью некоторых изменений в содержании закодированной в гене информации.

Клетка, служащая элементарной структурой клеточного уровня. Элементарное явление представлено реакциями клеточного метаболизма, составляющими основу потоков энергии, веществ и информации.

Элементарной единицей организменного уровня является особь в ее развитии от момента зарождения до прекращения существования в качестве живой системы, что позволяет также назвать этот уровень онтогенетическим. Закономерные изменения организма в индивидуальном развитии составляют элементарное явление данного уровня.

Элементарной единицей популяционно-видового уровня служит популяция — совокупность особей одного вида. Объединение особей в популяцию происходит благодаря общности генофонда, используемого в процессе полового размножения для создания генотипов особей следующего поколения. Организмы одного вида населяют территорию с известными абиотическими показателями и взаимодействуют с организмами других видов.

В процессе совместного исторического развития на определенной территории организмов разных систематических групп образуются динамичные, устойчивые во времени сообщества — биогеоценозы, которые служат элементарной единицей биогеоценотического (экосистемного) уровня. Элементарное явление на рассматриваемом уровне представлено потоками энергии и круговоротами веществ. Ведущая роль в этих круговоротах и потоках принадлежит живым организмам. Биогеоценоз — это открытая в вещественном и энергетическом плане система.

Биогеоценозы, различаясь по видовому составу и характеристикам абиотической своей части, объединены на планете в единый комплекс — область распространения жизни, или биосферу.

Клеточная теория

а) История формирования представления о клетке и её строении

1665 год - Гук описал строение пробки, на тонких срезах которой он нашёл правильно расположенные пустоты. Эти пустоты Гук назвал «порами, или клетками»;

1670-е годы — Мальпиги и Грю описали в разных органах растений «мешочки, или пузырьки» и показали широкое распространение у растений клеточного строения.

1677 г. – Левенгукк зарисовал сперматозоиды;

1680 г. – Левенгукк открыл одноклеточные организмы;

1683 г. – Левенгук описал бактерии (т.ж. открыл эритроциты, описал дрожжи, простейших, чешуйки эпидермиса кожи);

1802 г. – Ламарк ввел термин «Биология»;

1825 г. – Пуркинье открыл протоплазму, в 1839 – термин;

В 1831 г. - Броун описал ядро и высказал предположение, что оно является постоянной составной частью растительной клетки;

1838-1839 гг. – Шлейден и Шванн сформулировали клеточную теорию;

1858 г. – Вирхов добавил в клеточную теорию еще одно положение;

1858 г. – Дарвин заложил основы теории эволюции;

1865 г. – Мендель, Морган (1910-1916 гг.), Уотс открыл фундаментальные законы наследственности;

1898 г. – Гольджи обнаружил сетчатые структуры вокруг ядра в нервных клетках (аппарат Гольджи);

1928 г. Гриффитс провел эксперимент, доказывающий, что бактерии способны передавать генетическую информацию по механизму трансформации;

1944 г. – Эвери установил природу трансформирующего агента – нуклеиновая кислота;

1953 г. – Уотсон и Крик – описали строение ДНК;

1954 г. – Уилкинс и Франклин обнаружили, что молекула ДНК представляет форму двойной спирали;

1961 г. – Жакоб и Мано создали концепцию оперона;

1972 г.– Сингер и Николсон представили жидкостно-мозаичную модель мембраны.

б) Основные положения и этапы развития клеточной теории (Шлейдена и Швана)

1838-1839 гг. – Шлейден и Шванн сформулировали клеточную теорию - 2 положения:

1) клетка является элементарной структурно-функциональной единицей живых организмов;

2) клетки растений и животных схожи по своему строению и выполняемым функциям.

в) Развитие клеточной теории в работах Вирхова

1858 г. – Вирхов добавил в клеточную теорию еще одно положение:

3) клетка возникает путем деления материнской клетки.

4) клетки входят в состав многоклеточного организма, который представляет собой совокупность взаимосвязанных между собой клеток.

г) Современное состояние клеточной теории. Мировоззренческое значение клеточной теории

3 главных современных положения:

· Клетка – биологическая единица всех живых организмов. Жизнь в ее структурном, функциональном и генетическом отношении обеспечивается только клеткой;

· Клетка возникает путем деления предшествующей клетки;

· Клетки входят в состав многоклеточных организмов, для которых характерен принцип целостности и системной организации.

д) Типы клеточной организации и их характеристика

а) прокариоты:

- возникли 3,5-3,7 млрд. лет назад;

-По форме: одноклеточные

- ДНК: маленькая, кольцевая, нет интронов, разлагается в цитоплазме.

- отсутствуют мембранные органоиды и клеточные включения;

- представители: бактерии, сине-зелёные водоросли.

б) эукариоты:

- возникли 1,2-1,5 млрд. лет назад;

-По форме: одноклеточные, многоклеточные