СУЩНОСТЬ ЖИВОГО

1. Что такое биология?

2. Чем живое отличается от неживого?

Обычное определение биологии как «науки о живой природе» имеет смысл лишь в том случае, если мы представляем себе, что такое жизнь.

На первый взгляд все кажется просто. Даже маленький ребенок скажет, что камень неживой, а кошка живая. На самом деле дать определение жизни очень сложно.

Во второй половине XIX в. Ф. Энгельс, обобщив естественнонаучные знания своего времени, дал самое известное определение жизни: «Жизнь есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их природой, причем с прекращением этого обмена веществ прекращается и жизнь, что приводит к разложению белков».

Последующие открытия в биологии показали, что данное определение не раскрывает всей сущности живого.

Попытки современных ученых дать полное определение жизни также не увенчались успехом. Дело в том, что живые организмы обладают рядом признаков, отсутствующих у большинства неживых систем, но среди этих признаков нет ни одного такого, который был бы присущ только живому. Например, для живых организмов характерен рост, но ведь и кристаллы растут! Поэтому проще всего дать определение живому, перечислив основные свойства живого.

3. Какие свойства живого вы знаете?

Критерии живого

Структурные

Функциональные

1. Единство химического состава

1. Энергозависимость (открытость)

2. Клеточное строение

2. Обмен веществ и энергии

3. Самовоспроизведение (размножение)

4. Саморегуляция

5. Рост и развитие

6. Раздражимость

7. Дискретность

8. Наследственность и изменчивость

СТРУКТУРНЫЕ КРИТЕРИИ

1. Единство химического состава.

Живые организмы «построены» из тех же химических элементов, что и объекты неживой природы. Однако соотношение их в живом и неживом различно. Живые организмы на 98% состоят из четырех элементов – углерода, кислорода, азота и водорода, которые участвуют в образовании сложных органических молекул: белков, жиров, углеводов, нуклеиновых кислот.

2. Клеточное строение.

Все живые организмы имеют клеточное строение. Клетка является единой структурно-функциональной единицей, а также единицей развития всех живых организмов на Земле. Исключением являются вирусы, которые проявляют свойства живого, находясь в клетке хозяина. Вне клетки жизни нет.

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ КРИТЕРИИ

1. Энергозависимость (открытость).

Все живые организмы представляют собой «открытые системы», т. е. для осуществления процессов жизнедеятельности нуждаются в поступлении энергии извне. В большинстве случаев организмы для этого используют энергию Солнца: одни непосредственно – это автотрофы (зеленые растения и цианобактерии), другие – опосредованно, в виде органических веществ потребляемой пищи, это гетеротрофы (животные, грибы, бактерии и вирусы). Таким образом, живые организмы существуют до тех пор, пока в них поступают энергия (солнечная или химическая) и  питательные вещества извне.

2. Обмен веществ и энергии.

Все живые организмы способны к обмену веществ с  окружающей средой: из нее они получают вещества, необходимые для жизни, а в нее выделяют продукты жизнедеятельности. Обмен веществ и энергии – это совокупность химических реакций, обеспечивающих поступление в организм из внешней среды энергии и химических соединений, их превращения в организме и удаление из организма в окружающую среду в виде преобразованной энергии и продуктов жизнедеятельности.

3. Самовоспроизведение (размножение).

Размножение – это воспроизведение себе подобных. Новые организмы – от бактерии до человека – возникают только в результате бесполого или полового размножения.

4. Саморегуляция.

Любой живой организм подвергается воздействию непрерывно меняющихся условий окружающей среды. В то же время, благодаря механизмам саморегуляции сохраняется относительное постоянство внутренней среды организма, т.е. поддерживается постоянство химического состава (гомеостаз).

5. Рост и развитие.

У каждого живого организма развитие связано с реализацией наследственной программы и обычно сопровождается увеличением его массы. Последнее происходит за счет образования новых молекул, элементарных клеточных структур и самих клеток. Развитие характерно не только для отдельного организма, но и для живой природы в целом. В результате исторического развития, или эволюции, появилось все многообразие живых организмов на нашей планете.

6. Раздражимость.

Это ответная реакция живых организмов на воздействие внешних или внутренних раздражителей. У одних организмов реакции проявляются быстро, например, животные убегают, нападают, прячутся, сжимаются и т. д., у других – медленно, например, растения поворачивают листья к свету.

7. Дискретность.

Все организмы относительно обособлены друг от друга и представляют хорошо различимые отдельные особи, популяции, виды и другие биосистемы.

8. Наследственность и изменчивость.

Наследственность – способность организмов передавать свои признаки, свойства и особенности развития из поколения в поколение. Информация о том, каким должен быть организм, закодирована в его генетическом материале – генах и хромосомах. Хотя потомки похожи на родителей, двух совершенно одинаковых организмов не существует. Это объясняется тем, что в генетическом материале происходят случайные изменения, приводящие к появлению у организма новых признаков и свойств. Изменчивость создает разнообразный материал для отбора наиболее приспособленных к конкретным условиям особей, а это, в свою очередь, приводит к появлению новых видов организмов.

Таким образом, жизнь – это особая форма движения материи, выражающаяся в совокупном взаимодействии универсальных свойств организмов.

УРОВНИ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИВОГО

1. Что такое биология?

(Наука о живой природе)

2. Что собой представляет мир живой природы?

(Совокупность биосистем различной сложности)

3. Что такое биосистема?

(Это живая система, состоящая из взаимодействующих элементов, образующих единое целое)

В зависимости от сложности строения биосистем и особенностей проявления свойств живого выделяют уровни организации живой материи. Уровень организации – это форма существования живой материи. Выделяют следующие уровни организации биосистем.

МОЛЕКУЛЯРНЫЙ УРОВЕНЬ

Представлен молекулами органических веществ – белков, нуклеиновых кислот, углеводов, липидов, находящихся в клетках и получивших название биологических молекул.

Структура. Молекулы неорганических и органических соединений, молекулярные комплексы химических соединений.

Процессы. Окислительно-восстановительные реакции синтеза и распада веществ (обмен веществ и энергии); регулирование реакций с помощью ферментов; биосинтез, фотосинтез; копирование ДНК, кодирование и передача генетической информации. Все эти процессы происходят только в живой клетке.

Роль в природе. Происходит включение всевозможных химических элементов Земли в различные химические соединения, участвующие в обменных процессах.

КЛЕТОЧНЫЙ УРОВЕНЬ

Представлен свободно живущими клетками и клетками, входящими в многоклеточные организмы.

Структура. Комплексы молекул химических соединений и органоиды клетки.

Процессы. Передача наследственной информации от клетки к клетке; вовлечение химических элементов Земли и энергии Солнца в биосистемы; обмен веществ (метаболизм).

Роль в природе. Это первый, начальный уровень организации живого, который обладает всеми свойствами живого. Клетка является основной элементарной структурной и функциональной единицей всего живого.

ОРГАНИЗМЕННЫЙ УРОВЕНЬ

Представлен одноклеточными и многоклеточными организмами растений, животных, грибов, бактерий и человека.

Структура. Клетки, ткани, органы и системы органов с их уникальными жизненно важными функциями. Взаимодействие этих структурных элементов в их совокупности обеспечивает структурную и функциональную целостность биосистемы данного уровня жизни.

Процессы. Обмен веществ и энергии, характеризующиеся согласованной деятельностью различных систем органов организма; способность поддерживать постоянство внутренней среды (гомеостаз); развертывание и реализация наследственной информации, оплодотворение и воспроизводство потомства, а также проверка жизнеспособности каждого генотипа в условиях внешней среды; существование посредством индивидуального развития (онтогенеза).

Роль в природе. Появление первичной дискретной, самостоятельной и свободноживущей живой единицы. Появление процессов, выражающих сущность жизни. Индивидуальное развитие особи – процесс реализации наследственной информации. Оценка естественным отбором жизнеспособности особи. Двунаправленность жизни на организменном уровне. Организм как выразитель свойств популяций и видов. Образование в биосфере особой среды жизни – биотической.

ПОПУЛЯЦИОННО-ВИДОВОЙ УРОВЕНЬ

Представлен популяциями видов и принципиально отличается от организменного. Продолжительность жизни любого организма определена генетически, популяция же при оптимальных условиях среды способна существовать неограниченно долго.

Структура. Группы родственных особей, объединенных определенным генофондом и специфическим взаимодействием с окружающей средой.

Процессы. Свободное скрещивание и создание многообразия генотипов и нового генофонда, осуществление микроэволюции и выработка адаптаций (приспособительных свойств организмов в изменяющихся внешних условиях), видообразование, увеличение биоразнообразия.

Роль в природе. Благодаря процессам, совершающимся на популяционно-видовом уровне, идет непрерывное наполнение царств живой природы новыми видами.

ЭКОСИСТЕМНЫЙ (БИОГЕОЦЕНОТИЧЕСКИЙ) УРОВЕНЬ

Представлен разнообразием естественных и культурных биогеоценозов во всех средах жизни.

Структура. Биотоп и биоценоз.

Процессы. Круговорот веществ и поток энергии, подвижное равновесие между живым населением и абиотической средой, обеспечение живого населения условиями обитания и ресурсами (пищей и убежищем).

Роль в природе. Создание благоприятных условий для существования огромного разнообразия взаимодействующих видов и поддержание непрерывного круговорота веществ.

БИОСФЕРНЫЙ УРОВЕНЬ

Представлен высшей формой организации биосистем – биосферой.

Структура. Биогеоценозы и человек как житель биосферы, или (по В.И. Вернадскому) живое, косное и биогенное вещество

Процессы. Активное взаимодействие живого и неживого (косного) вещества планеты; биологический круговорот веществ и поток энергии; деятельность человека.

Роль в природе. Обеспечение многообразия форм жизни на Земле.

1. Докажите, что всем живым системам, независимо от уровня организации, присущи общие черты, а сами системы находятся в непрерывном взаимодействии.

(При всей специфичности биосистем разных уровней, для них можно выделить ряд общих свойств. Назовем некоторые из них. Определенный состав и упорядоченность. Все биосистемы характеризуются высокой упорядоченностью, которая может поддерживаться только благодаря протекающим в них процессам. В состав всех биосистем, лежащих выше молекулярного уровня, входят определенные органические вещества, некоторые неорганические соединения, а также большое количество воды. Упорядоченность клетки проявляется в том, что для нее характерен определенный набор клеточных компонентов, а упорядоченность биогеоценоза – в том, что в его состав входят определенные функциональные группы организмов и связанная с ними неживая среда).

2. Покажите на примерах, что на каждом уровне организации живой материи возникает определенное новое качество.

(Демографическая структура популяции отсутствует на уровне отдельного организма, а феномен человеческого сознания отсутствует на уровне отдельных структур мозга. Феномен жизни возникает на клеточном уровне, а феномен потенциального бессмертия – на популяционном. Специфика биогеоценотического уровня связана с составом его компонентов и круговоротом веществ (сопровождающимся потоками энергии и информации), а биосферного уровня – с замкнутостью круговоротов веществ).

Используемые источники:

1. Биология: 10 класс: учебник для учащихся общеобразовательных учреждений / И.Н. Пономарева, О.А. Корнилова, Т.Е. Лощилина; под ред. проф. И.Н. Пономаревой. – М.: Вентана-Граф, 2010.

2. Сущность жизни и свойства живого. Реферат (режим доступа: http://www.coolreferat.com/)

7