Тема 17. Особенности биологического уровня организации материи

Жизнь – самоподдержание, самовоспроизведение и саморазвитие больших открытых систем, элементарно состоящих из сложных органических молекул, происходящее в результате обмена веществ внутри этих молекул и между ними, а одновременно с внешней средой на основе затраты получаемой извне энергии и информации.

Живые системы – открытые системы, для которых характерны рост, размножение, распространение, целостность (согласованное протекание множества биохимических реакций в процессе жизнедеятельности), открытость (обмен веществ и энергией с внешней средой), дискретность (носителями жизни являются конкретные живые системы).

Вода – устойчивое в обычных условиях химическое соединение водорода и кислорода, существующее в жидком, твердом и газообразном состояниях. Свойства воды играют важнейшую роль для живых организмов: 1) высокая растворяющая способность – условие для протекания процессов жизнедеятельности; 2) высокая химическая активность воды обеспечивает процессы передвижения питательных веществ и продуктов обмена; 3) высокие теплоемкость, теплота испарения и теплота плавления – основа поддержания температурного гомеостаза живых организмов и регулирования температуры на земном шаре; 4) аномальная плотность воды в твердом состоянии (плотность льда ниже плотности жидкой воды) – причина сохранения различных форм жизни в замерзающих водоемах; 5) высокое поверхностное натяжение – жизнь на поверхности гидросферы, передвижение растворов по сосудам растений.

Углерод – химический элемент, важнейшая составляющая органических веществ. Атом углерода – главный элемент живого, обладающий уникальными особенностям: ▪ способность атомов углерода связываться друг с другом различными способами с образованием разнообразных структур, являющихся несущей основой органических молекул; ▪ способность образовывать лабильные, относительно непрочные связи с кислородом, азотом, серой, фосфором – основа химической активности органических молекул; ▪ способность образовывать высокомолекулярные соединения – основа образования надмолекулярных структур, которые определяют функциональную активность биополимеров.

Ферментативный катализ – биокатализ, ускорение химических реакций под влиянием ферментов. В основе жизнедеятельности лежат многочисленные химические реакции расщепления питательных веществ, синтеза необходимых организму химических соединений и трансформации их энергии в энергию физиологических процессов (работа мышц, почек, нервная деятельность и т.п.). Все эти реакции не могли бы происходить с необходимой для живых организмов скоростью, если бы в ходе эволюции не возникли механизмы их ускорения с помощью ФК. Специфические свойства ФК: чрезвычайно высокие избирательность и скорость ферментативных реакций, главные причины чего – комплементарность фермента и реагента, высокомолекулярный характер фермента.

Гомеостаз – относительно динамическое постоянство состава и свойств внутренней среды живой системы.

Уровни организации живой материи – важнейшие структурные уровни организации живой природы, выделяемые по специфическим дискретным структурам и отражающие критерий масштабности мира живой природы: 1) молекулярно-генетический уровень – уровень белков, нуклеиновых кислот; элементарной единицей уровня являются гены; 2) организменный – уровень отдельных биологических особей (одноклеточных и многоклеточных); 3) популяционно-видовой – надорганизменный уровень жизни, связанный с объединением особей в различные биосистемы.

Иерархическая организация живого – включает в себя иерархическую организацию природных биологических систем (биополимеры – органеллы – клетки – ткани – органы – организмы – популяции – виды) и иерархическую организацию природных экологических систем (особь – популяция – биоценоз – биогеоценоз – экосистемы более высокого ранга (саванна, тайга, океан) – биосфера).

Биополимеры – высокомолекулярные природные соединения, являющиеся структурной основой всех живых организмов и играющие определяющую роль в процессах жизнедеятельности; к ним относятся белки, нуклеиновые кислоты и полисахариды; известны также смешанные Б. Особенностями органических биополимеров являются высокая молекулярная масса, способность образовывать пространственные и надмолекулярные структуры, разнообразие строения и свойств. Структура биополимера включает в себя первичную структуру белка (является носителем конкретной биологической информации); комплементарность цепей вторичной структуры ДНК (обеспечивает хранение и передачу наследственной информации); надмолекулярную структуру белка (определяет специфические биологические функции белковой молекулы).

Органогенные элементы – макроэлементы кислород, углерод, водород и азот, из которых преимущественно построены органические вещества.

Клетка – элементарная живая система, единица живого, основа строения и жизнедеятельности всех животных и растений. Клетки существуют как самостоятельные организмы и в составе многоклеточных организмов. В каждой клетке различают две основные части: ядро и цитоплазму.

Ткань – в биологии – система клеток, сходных по происхождению, строению и функциям. В состав тканей входят также тканевая жидкость и продукты жизнедеятельности клеток.

Орган – часть многоклеточной особи выполняющая самостоятельно или в составе системы органов конкретную функцию или тесно взаимосвязанную группу функций, имеющая определенное строение и состоящая из закономерно сложенного комплекса тканей.

Организм – живое существо, реальный носитель жизни, характеризующийся всеми ее свойствами.

Популяция – совокупность особей одного вида, населяющих определенную территорию, свободно скрещивающихся между со­бой и частично или полностью изолированных от других особей своего вида; П. – элементарная единица в современной теории эволюции.

Вид – качественно обособленная форма живого вещества, основная единица эволюционного процесса. Вид – совокупность популяций особей, способных к скрещиванию с образованием плодовитого потомства, населяющих определенный ареал, обладающих рядом общих морфо- и физиологических признаков и типов взаимоотношений с абиотической и биотической средой и отделенных от других таких же групп особей отсутствием гибридных форм.

Особь – элементарная, неделимая единица живого; наименьшая единица биологического вида; О. характеризуется строгой взаимозависимостью непосредственно соприкасающихся функциональных частей; отделение любой функциональной части ведет к потере целостности и гибели особи.

Биоценоз – сообщество организмов разных видов, населяющих определенную территорию; биоценозы состоят из нескольких по­пуляций.

Биогеоценоз (экосистема) – взаимообусловленный комплекс живых и абиотических (неживых) компонентов, связанных меж­ду собой обменом веществом и энергией; представляет собой продукт совместного исторического развития многих видов растений и животных, в ходе которого виды приспосабливались друг к другу и к окружающей среде; вся совокупность биогеоценозов планеты образует биосферу Земли.

Биосфера – это живое вещество планеты (совокупность всех живых организмов планеты, включая человека) и преобразованная им окружающая среда; биосфера – это живые организмы Земли и то пространство, на котором они обитают.