Особенности биологического уровня организации материи

Лекция № 9
ОСОБЕННОСТИ БИОЛОГИЧЕСКОГО УРОВНЯ ОРГАНИЗАЦИИ
МАТЕРИИ
Целью биологии является познание феномена жизни. Можно выделить
3
направления
биологии:
традиционное
или
описательно-
натуралистическое (Аристотель, Теофраст, Леонардо да Винчи, Р. Гук, А.В.
Левенгук, К. Линней, Ж. Кювье, Э. Геккель и др.), физико-химическое, или
молекулярно-генетическое (Л. Пастер, Г. Мендель, И.И. Мечников, И.М.
Сеченов, И.П. Павлов, Д. Уотсон, Ф. Крик и др.), эволюционное (Ж.-Б.
Ламарк, Ч. Дарвин, И.И. Шмальгаузен, Н.И. Вавилов, Э. Майр, К.М.
Завадский, А.Н. Северцов и др.).
Иерархическая
организация
природных
биологических
систем:
биополимеры – органеллы – клетки – ткани – органы – организмы –
популяции – виды.
Свойства живого: клеточное строение, единство химического состава,
обмен веществ и энергии, воспроизведение, рост, развитие, наследственность,
изменчивость, раздражимость, ритмичность, гомеостаз, самоорганизация,
целостность и дискретность.
Цитология – наука о клетке. Современная клеточная теория. Клетка –
основная единица строения и развития всех живых организмов, наименьшая
единица живого. Клетки всех организмов сходны по своему строению,
химическому составу, основным проявлениям жизнедеятельности и обмену
веществ. Размножение клеток происходит путем их деления, и каждая клетка
образуется в результате деления исходной (материнской) клетки. В сложных
многоклеточных организмах клетки специализированы по выполняемой ими
функции и образуют ткани; из тканей состоят органы, которые подчинены
нервным и гуморальным системам регуляции. Прокариоты (бактерии, синезеленые водоросли) и эукариоты (растения, грибы и животные). Особая
неклеточная форма жизни - вирусы.
Химический состав живого. Элементы-органогены (O, C, H, N, S, P),
макроэлементы (Ca, K, Na, Mg и др.), микроэлементы (I, Mn, Zn и др.), их
основная роль в живом. Уникальные особенности атома углерода – главного
элемента живого: способность связываться друг с другом с образованием
разнообразных структур, являющихся несущей основой органических
молекул; способность связываться с другими атомами близких радиусов
(кислородом, азотом, серой) с образованием менее прочных связей
функциональных
(возникновение
химическую
активность
групп),
органических
которые
обусловливают
соединений;
способность
к
образованию двойных, тройных связей – другая причина химической
активности; функциональные группы (если их не менее двух в молекуле) и
кратные
связи
обусловливают
способность
к
образованию
высокомолекулярных соединений; возможность существования в виде
асимметричного (хирального) центра – одна из причин хиральности молекул
живого.
Роль воды для живых организмов: высокая полярность молекул воды и
как
следствие – ее химическая активность и высокая растворяющая
способность; высокие теплоемкость, теплота испарения и теплота плавления
– основа поддержания температурного гомеостаза живых организмов и
регулирования климата планеты; аномальная плотность в твердом состоянии
– причина существования жизни в замерзающих водоемах; высокое
поверхностное
натяжение
–
жизнь
на
поверхности
гидросферы,
передвижение растворов по сосудам растений.
Особенности органических биополимеров как высокомолекулярных
соединений – высокая молекулярная масса, способность образовывать
надмолекулярные структуры, разнообразие строения и свойств. Белки.
Полимеры состоят из многих мономерных звеньев – остатков аминокислот.
Структура белка: первичная, вторичная, третичная, четвертичная. Функции
белков:
ферментативная,
строительная,
транспортная,
регуляторная,
защитная, двигательная, рецепторная, энергетическая. Углеводы и их
функции: энергетическая, запасающая, структурная, рецепторная. Липиды и
их функции: энергетическая, строительная, регуляторная, запасающая,
защитная. Нуклеиновые кислоты. ДНК, РНК – полимеры, мономерами которых
являются нуклеотиды.
Обмен веществ (метаболизм). Обеспечение клетки строительным
материалом
–
пластический
обмен,
обеспечение
клетки
энергией
–
энергетический обмен. Постоянный обмен веществ и энергии. Автотрофы и
гетеротрофы. Аэробы и анаэробы.
Размножение и индивидуальное развитие организмов. Две основные
формы размножения – половое и бесполое. При половом размножении
происходит смена поколений и развитие организмов при образовании
специализированных половых клеток. При бесполом размножении новая особь
появляется из неспециализированных клеток тела (соматических, неполовых).
При бесполом размножении процесс деления клеток называется митозом.
Дочерние клетки получают генетический материал, идентичный материнскому.
Половые клетки делятся путем мейоза, который происходит с уменьшением
числа хромосом. Половое размножение дает генетическое преимущество по
сравнению с бесполым размножением. Происходят комбинации генов,
принадлежащих обоим родителям. Поскольку рекомбинация генов происходит
в каждом поколении, то это дает значительно более богатый материал для
эволюции, чем мутационный процесс. Онтогенез – индивидуальное развитие
организма с момента оплодотворения до смерти. Эмбриональный (до
рождения) и постэмбриональный периоды. Постэмбриональный период
развития начинается в момент рождения или выхода организма из яйцевых
оболочек.
Специфика живого заключается в том, что ни один из перечисленных
признаков не является самым главным, определяющим для того, чтобы
систему можно назвать целостной живой системой. Только наличие всех
этих признаков вместе взятых позволяет провести границу между живым и
неживым в природе.