Что относится к живой материи
Общая биология
Информативные ответы на все вопросы курса «Общая биология» в соответствии с Государственным стандартом.
Оглавление
Приведённый ознакомительный фрагмент книги Общая биология предоставлен нашим книжным партнёром — компанией ЛитРес.
2. Жизнь. Свойства живой материи
Жизнь — это макромолекулярная открытая система, которой свойственны иерархическая организация, способность к самовоспроизведению, самосохранению и саморегуляции, обмен веществ, тонко регулируемый поток энергии.
Свойства живых структур:
1) самообновление. Основу обмена веществ составляют сбалансированные и четко взаимосвязанные процессы ассимиляции (анаболизм, синтез, образование новых веществ) и диссимиляции (катаболизм, распад);
2) самовоспроизведение. В связи с этим живые структуры постоянно воспроизводятся и обновляются, не теряя при этом сходства с предыдущими поколениями. Нуклеиновые кислоты способны хранить, передавать и воспроизводить наследственную информацию, а также реализовывать ее через синтез белков. Информация, хранимая на ДНК, переносится на молекулу белка с помощью молекул РНК;
3) саморегуляция. Базируется на совокупности потоков вещества, энергии и информации через живой организм;
4) раздражимость. Связана с передачей информации извне в любую биологическую систему и отражает реакцию этой системы на внешний раздражитель. Благодаря раздражимости живые организмы способны избирательно реагировать на условия внешней среды и извлекать из нее только необходимое для своего существования;
5) поддержание гомеостаза — относительного динамического постоянства внутренней среды организма, физико-химических параметров существования системы;
6) структурная организация — упорядоченность, живой системы, обнаруживается при исследовании — биогеоценозов;
7) адаптация — способность живого организма постоянно приспосабливаться к изменяющимся условиям существования в окружающей среде;
8) репродукция (воспроизведение). Так как жизнь существует в виде отдельных живых системы, а существование каждой такой системы строго ограничено во времени, поддержание жизни на Земле связано с репродукцией живых систем;
9) наследственность. Обеспечивает преемственность между поколениями организмов (на основе потоков информации). Благодаря наследственности из поколения в поколение передаются признаки, которые обеспечивают приспособление к среде обитания;
10) изменчивость — за счет изменчивости живая система приобретает признаки, ранее ей несвойственные. В первую очередьизменчивостьсвязанасошиб-ками при репродукции: изменения в структуре нуклеиновых кислот приводят к появлению новой наследственной информации;
11) индивидуальное развитие (процесс онтогенеза) — воплощение исходной генетической информации, заложенной в структуре молекул ДНК, в рабочие структуры организма. В ходе этого процесса проявляется такое свойство, как способность к росту, что выражается в увеличении массы тела и его размеров;
12) филогенетическое развитие. Базируется на прогрессивном размножении, наследственности, борьбе за существование и отборе. В результате эволюции появилось, огромное количество видов;
13) дискретность (прерывистость) и в то же время целостность. Жизнь представлена совокупностью отдельных организмов, или особей. Каждый организм, в свою очередь, также дискретен, поскольку состоит из совокупности органов, тканей и клеток.
Что относится к живой природе: признаки живых организмов и их классификация
Содержание:
Наша планета Земля уникальна тем, что среди миллиардов других планет нашей галактики (не говоря уже о Солнечной системе) на ней есть жизнь. Возникновение жизни и живой природы на Земле все еще величайшая научная загадка, ученые могут лишь строить гипотезы о том, как впервые появилась жизнь. Вместе с тем изучение этой самой жизни, то есть живой природы, то чем занимается наука биология, дает нам множество полезных знаний. Как впрочем, и изучение природы неживой, а вот чем отличается живая природа от неживой, что именно относится к живой природе и по каким признакам, об этом поговорим в нашей статье.
Что относится к живой природе
Для начала дадим определение того, что такое просто природа. Так вот природа – это окружающая среда, которая образовалась и функционирует без вмешательства человека, и в ней органично соседствуют, как неживые тела, так и живые существа.
В свою очередь к живой природе относится:
Признаки
Все представители живой природы имеют ряд общих признаков, который и отличает их от объектов природы неживой. Что же это за признаки? Давайте разберем:
Все живые организмы:
Аксиомой является то, что все живое дышит, а дыхание – основа жизни. У людей и животных для этого служат легкие, у рыб есть жабры, растения имеют специальные клетки, поглощающие углекислый газ, даже простейшие одноклеточные организмы, вроде амебы дышат при помощи цитоплазмы.
Живое не может существовать без питания, растениям необходимо вода и почвенные удобрения, животные и насекомые питаются либо травой, либо другими животными и насекомыми, ну а человек, пожалуй, обладает самым разнообразным в мире рационом питания.
Многие живые организмы имеют свои комфортные условия обитания, так теплолюбивая пальма не приживется в наших умеренных широтах, зимние холода для нее будут непереносимы. Но тут уже множество исключений, главным из которых будет сам человек, способный жить, как в тропических лесах, так и в арктической тундре. А некоторые виды бактерий могут жить и вовсе в самых неожиданных местах, например в жерле вулканов.
Отличие от неживой природы
Выдающийся украинский ученый В. И. Вернадский в свое время дал определение, что живое вещество это множество организмов, участвующих в разных биохимических процессах, независимо от их систематической принадлежности. На протяжении своего жизненного цикла они формируют сложные химические элементы, а после смерти возвращаются в лоно природы, тем самым питая ее.
Среди отличительных признаков живой и неживой природы, можно выделит для живой следующие:
В то время как неживое:
Что относится к неживой природе
Своими функциями неживые объекты диаметрально противоположны живым, у них нет способности к рождению, размножению, питанию, дыханию, росту, также они не стареют и не умирают.
Примеры объектов неживой природы:
Впрочем, некоторые тела неживой природы обладают определенными функциями живых организмов. Например, те же звезды, будучи объектами неживой природы, тем не менее, рождаются, растут, стареют и наконец умирают, то есть также имеют свой жизненный цикл.
Среди свойств объектов неживой природы можно отметить следующие:
Классификация живой природы
Биология делит все живые организмы на царства, типы, классы и виды. Научная отрасль биологии, которая занимается этой классификацией, называется систематикой.
Так схематически выглядит классификация всех живых организмов.
То есть на глобальном уровне есть клеточные организмы, состоящие из клеток (одной или многих) и вирусы, которые клеток не имеют.
Далее клеточные организмы в свою очередь делятся на прокариоты и эукариоты, чем же они отличаются? Прокариоты – это клетки, не имеющие ядра, такие клетки имеют бактерии, все остальные организмы за исключением бактерий состоят из клеток с ядром – эукариотов.
И на последнем уровне нашей систематики животного мира располагаются царства: вирусов, бактерий, грибов, растений, животных. Человек, который является венцом эволюции, тем не менее, согласно биологической систематике относится к царству животных.
Остановимся подробнее на некоторых царствах живой природы.
Микроорганизмы
Ученые считают, что первыми живыми существами на нашей планете были именно микроорганизмы. Все эти бактерии, микробы, простейшие одноклеточные инфузории и амебы существовали задолго до появления первых животных, рыб, птиц, насекомых, существуют они и по наш день. Фактически это самая долгоживущая форма жизни.
Также микроорганизмы являются самой распространенной формой жизни на нашей планете, их можно встретить в любой экосистеме, даже в холодных льдах Антарктиды живут свои микробы и бактерии. Живя в самых разных условиях, они обладают просто фантастической выживаемостью, так некоторых формы микроорганизмов способны жить даже в космическом вакууме.
Из-за малых размеров они невидимы для нас, чтобы их разглядеть, необходим микроскоп. Излишне говорить, что микроорганизмы могут быть как полезными, так и вредными. Вредные вирусы являются возбудителями многих болезней у человека и животных, в то время как полезные микробы наоборот способствуют исцелению, благодаря тому, что на своем микро-уровне они борются со своими вредными собратьями.
Растительный мир
Растение играют просто таки огромную роль в жизни всего сущего, ведь именно они выделяют кислород в процессе фотосинтеза. Растения – важная часть биосферы Земли, помимо этого они приносят большую пользу человеку и животным, являясь источником пищи, из растений делаются многие лекарства. И разумеется растения для людей творческий – источник вдохновения.
Животный мир
На нашей планете великое разнообразие различных животных. Причем в широком смысле к животному царству относятся птицы, рыбы, насекомые, рептилии, и разумеется млекопитающие, к которыми в свою очередь относимся, мы, люди.
В зоологии, подразделе биологии, изучающей животных, есть обширная система классификации «братьев наших меньших». Так их могут разделять по:
Животный мир планеты.
Жизненный цикл
В отличие от объектов неживой природы все живые существа имеют определенные биоритмы, определяющие их развитие.
Жизненный цикл протекает приблизительно одинаково:
Так схематически выглядит круговорот веществ в природе.
Связь живой и неживой природы
Объекты неживой природы все-таки появились раньше, поэтому они имеют первичное значение для возникновения жизни. Ведь не будь Солнца, воздуха, воды, твердой поверхности, без всего этого возникновение жизни на нашей планете было бы попросту невозможным. А значит, все виды природы, как живой, так и неживой тесно взаимосвязаны.
В принципе мы уже пересчитали 4 основных элемента, без которых была бы невозможной жизнь, это:
В свою очередь, живые существа оказывают существенное влияние на неживую природу. К примеру, жители водоемов, рек и морей способствуют поддержанию химического склада воды. После смерти гниющие растения и животные питают почву необходимыми элементами. Как видите, в природе все взаимосвязано и каждый ее элемент является важной и незаменимой частью этой сложной системы. Важно, чтобы это понимали люди, в последнее время нарушающие природный баланс, загрязняя воздух и водоемы, вырубая леса, а потом удивляясь закономерным наводнениям. Если человек будет жить в гармонии с природой, она отблагодарит его чистым воздухом, натуральными продуктами и крепким здоровьем.
Мир живой материи.
Всё в Природе подчинено общим Законам, и в этом смысле между неживой и живой материей не существует границ, материя сама по себе является формой жизни (из определения). Это подтверждается однородностью их геометрических структур (см. гл. 3.2). Поэтому рис. 4 из главы 3.2 для живой материи может быть представлен в несколько ином виде, но также в возрастании по уровням.
(Рисунок не отображается.)
Также как и для неживой материи началом живой материи служит «тёмная энергия» космоса, или точнее – началом материи является энергия частиц нулевого первого и второго уровня, с последующим образованием химических элементов.
Тройка химических элементов неживой материи ВОДОРОД, УГЛЕРОД и КИСЛОРОД, которые образуют сложные химические соединения, являются основой живой материи и играют важную роль на всех последующих уровнях. Даже по названию они выделяются в особую тройственную группу и составляют 98% массы клеток живых организмов.
ВОДОРОД (от др.греч. ὕδωρ – «вода» и γεννάω – «рождаю», т.е. «рождающий воду», лат. hydrogenium; 1-ый элемент таблицы Менделеева. (Википедия). Но и по-русски это звучит как «рождающий воду»);
Р’ОДЪ (Всевышний словянский Бог)– созидание (созидающий) во множестве формы (жизни).
Водород – созидающий (рождающий) связующее звено между двумя системами (начальное звено между живой и не живой метерией).
УГЛЕРОД (сл. Старчевского, м. оуголъ – уголь; др.рус. угълъ; лат. сarboneum; 6-ой элемент таблицы Менделеева, обозначается символом «С»).
Угълъ – взаимодействие в движении, создающее в процессе действия соприкосающихся объёмов (новое) творение.
КИСЛОРОД (л. Старчевского, кыслъ – пр. кислый, горький; кыселъ (кысълъ) – м. кисель, пр. кислый; кыслота – ж. остриё, острота, лезвие; кыселина – ж. кислятина; др.греч. ὀξύς – «кислый» и γεννάω – «рождаю»; лат. oxygenium; фр. oxygène – порождающий кислоту; 8-ой элемент таблицы Менделеева, обозначается символом «О»);
Кысълъ – объём (увеличивающийся) от соединения потоков соприкосающихся объёмов.
Другие элементы в составе живой клетки и организмов выполняют также важную, но дополнительную роль, их содержание колеблется от нескольких процентов до микродолей процента: N – азот (2-3%), Са – кальций (0,04-2%), Р – фосфор (0,2 – 1%), К – калий (0,15-0,4%), S – сера (0.15-0,2%), микроэлементами представлены: хлор, натрий, магний (играет важную роль практически во всех обменных процессах), кремний (основной структурный элемент, обеспечивающий четкость и слаженность управления работой всех органов со стороны нервной системы), ванадий, германий, йод (входит в состав тироксина, гормона щитовидной железы), кобальт (витамин В12), марганец, никель, рутений, селен, фтор (зубная эмаль), железо, медь, хром, цинк, молибден (участвует в связывании атмосферного азота), бор (влияет на ростковые процессы у растений) – эти элементы выполняют дополняющую функцию, подобно легирующим химическим элементам в составе сплава железо-углерод.
Функции ультрамикроэлементов – золота, серебра, ртути,селена, мышьяка, платины, цезия, берилия, радия и урана исследователями до конца не изучены. Но в целом наличие в клетках большинства химических элементов (за исключением радиоактивных) говорит о том, что во-первых, живая и неживая материи неразрывно связаны, как общая форма жизни, а во-вторых, с возрастанием числа элементов, участвующих в работе клетки, возрастает уровень организации живого организма и взаимозависимость его отдельных органов по какой-то программе, заложенной самой Природой изначально.
(Вся приводимая информация взята из различных доступных источников в интернете.)
Белки (протеи́ны, полипепти́ды).
Функции белков в клетках живых организмов разнообразны. Так, белки-ферменты катализируют протекание биохимических реакций и играют важную роль в обмене веществ. Некоторые белки выполняют структурную или механическую функцию, образуя цитоскелет, поддерживающий форму клеток. Также белки играют ключевую роль в сигнальных системах клеток, при иммунном ответе и в клеточном цикле.
Первые трёхмерные структуры белков гемоглобина и миоглобина были получены методом дифракции ренгеновских лучей.
Кератины – семейство фибриллярных белков, обладающих механической прочностью, которая среди материалов биологического происхождения уступает лишь хитину. Согласно новой номенклатуре кератинов, в это семейство входят также цитокератины, образующие наиболее прочные элементы внутриклеточного цитоскелета эпителиальных клеток.
Жиры – основной энергоноситель и резервный источник тепла и воды в организме. Их содержание доходит до 12% от общей массы тела (выше – патология). С химической точки зрения жиры – это триглицери́ды, триацилглицериды, органические вещества, продукты этерификации карбоновых кислот и трёхатомного спирта глицерина, одноосновных жирных кислот (входят в класс липидов). В живых организмах жиры (липиды) выполняют важные структурные, энергетические и другие жизненно важные функции в составе мембранных образований клетки и в субклеточных органеллах.
Углеводы – источник быстрой энергии для обогрева организма и экстренного запуска обменных процессов. В теле человека их содержится не более 1%. Наша пищеварительная система разрушает те из них, что способна переварить, до глюкозы, которая затем поступает в кровь.
Липи́ды (от др.греч. λίπος – жир) – обширная группа природных органических соединений, включающая жиры и жироподобные вещества. Молекулы простых липидов состоят из спирта и жирных кислот, сложных – из спирта, высокомолекулярных жирных кислот и других компонентов. Содержатся во всех живых клетках. Будучи одним из основных компонентов биологических мембран, липиды влияют на проницаемость клеток и активность многих ферментов, участвуют в передаче нервного импульса, в мышечном сокращении, создании межклеточных контактов, в иммунохимических процессах. Также липиды образуют энергетический резерв организма, участвуют в создании водоотталкивающих и термоизоляционных покровов, защищают различные органы от механических воздействий и др.
Основную группу простых липидов составляют триглицериды, или жиры. К простым липидам относятся также воски и воскоподобные вещества. В состав молекул сложных липидов могут входить белки (липопротеиды), углеводы (гликолипиды), производные фосфорной кислоты (фосфолипиды).
Клетчатка – это не что иное, как растительные волокна. Клетчатка – это разновидность углеводов, которую организм человека неспособен переварить, но она способствует очищению кишечно-пищеварительного тракта. В чём отличие растительных клеток от животных? Общими являются план строения, химические процессы и состав, деление и генетический код. В то же время они принципиально отличаются способом питания.
Основной атрибут живой материи – генетическая информация, используемая для репликации.
Реплика́ция (от лат. replicatio – возобновление) – процесс создания двух дочерних молекул ДНК на основе родительской молекулы ДНК. Репликацию ДНК осуществляет сложный комплекс, состоящий из 15–20 (структура икосаэдра) различных белков-ферментов, называемый реплисомой. С помощью специальных ферментов двойная спираль материнской ДНК расплетается на две нити, на каждой образовавшейся нити достраивается вторая нить, образуя две идентичных дочерних молекулы ДНК, которые затем скручиваются в отдельные спирали. В ходе последующего деления материнской клетки каждая дочерняя клетка получает по одной копии молекулы ДНК, которая является идентичной ДНК исходной материнской клетки. Этот процесс обеспечивает точную передачу генетической информации из поколения в поколение.
Генети́ческая информа́ция – информация о строении белков, закодированная с помощью последовательности нуклеотидов – генетического кода – в генах (особых функциональных участках молекул ДНК или РНК).
ДНК состоит из двух спирально закрученных полимерных цепей, мономерами которых служат четыре нуклеотида (пространственная геометрическая фигура – тетраэдр), состоящие из пятиуглеродного сахара (2-дезоксирибозы), фосфатной группы и одного из четырёх азотистых оснований: аденозин, цитизин, гуанозин и тимидин.
После открытия нуклеиновых кислот в качестве носителя наследственной информации определение гена изменилось, и ген стали определять как участок ДНК (у некоторых вирусов – участок РНК), задающий последовательность полипептида либо функциональной РНК.
Ген (др.греч. γένος – род) – в классической генетике – наследственный фактор, который несёт информацию об определённом признаке или функции организма, и который является структурной и функциональной единицей наследственности.
По мере накопления сведений о строении и работе генов определение понятия «ген» продолжало изменяться, однако в настоящее время не существует универсального определения гена, которое удовлетворило бы всех исследователей. Одно из современных определений гена звучит следующим образом:
ген представляет собой последовательность ДНК, составляющие сегменты которой не обязательно должны быть физически смежными. Эта последовательность ДНК содержит информацию об одном или нескольких продуктах в виде белка или РНК. Продукты гена функционируют в составе генетических регуляторных сетей, результат работы которых реализуется на уровне фенотипа.
Генетическая информация у подавляющего большинства организмов закодирована в длинных молекулах ДНК. Азотистое основание связано гликозидной связью с пятиуглеродным (пентозным) сахаром в 1′-положении. Остовом цепей ДНК служит чередующаяся последовательность пентозных сахаров и фосфатов, фосфатные группы присоединяются к сахару в 5′- и 3′-положениях.
По мнению исследователя Джени Нидерхайзер, ДНК человека задает тональность не только физическому облику:
«Наши результаты доказывают, что существуют генетические влияния на формирование морали и нравственности. Это не означает, что если биологические родители были добродетельны, то такими же вырастут и их дети, независимо от того, кто и в каких условиях их воспитывал. Но это значит, что дети наследуют склонность вести себя определенным образом, и данная предрасположенность не должна игнорироваться».
Последнее предположение интересно тем, что возможно отвечает на фантастические вопросы.
Если материя сама по себе является носителем жизни и в различных точках Вселенной жизнь развивается по одним и тем же законам, тогда и разумные существа проходят одинаковые стадии развития, а достигнув высокого уровня, должны были бы стремиться контактировать? О присутствии инопланетян на Земле, как бы, уже известно давно (древние наскальные рисунки и наблюдаемые НЛО), но без научных комментариев.
Не являются ли условия формирования человека на Земле некоей средой, формирующей между людьми взаимную вражду и ненависть, в отличие от других планет Вселенной, где человеческие отношения строятся на другой морали и нравственности? Не это ли является причиной отсутствия контактов?
Но наблюдение и изучение непонятных «разумных» существ на Земле для других цивилизаций должно быть крайне интересно.
Эти вопросы, наверное, слишком высокого порядка. Возможно ли, человеку ответить на более простые вопросы:
На каком уровне в цепочке образования сложных «углеродоорганических белково-нуклеиново-водных» соединений проявляется свойство живой материи?
Что служит толчком в оживлении неживой материи?
Что служит сохранению и передаче информации в иммунохимических и наследственных процессах?
Возможно, эту функцию выполняют частицы нейтрино (кванты информационного поля), свойства которых весьма необычны (см. гл. 3.2. стр. 250). Если это так, то название «божья частица» больше подходит не «бозону Хигса» (гравитону), а нейтрино, источником которых является РА-Солнце (изначальная энергия, божественная энергия) и вёзды Вселенной.
Законы Природы очень мудры и потому современному человеку они до конца не постижимы. Духовное начало в этом постижении отдано на откуп (в буквальном смысле) религиозным догматикам, наука в этом ограничивается только признанием того, что нечто необъяснимое в Мире всё же существует и, уступая в аргументации клерикалам, признают существование некоего божественного начала. А возможно так оно и есть, если правильно понимать значение слова Бог (см. сл. 5).
Человек может проникнуть в Законы Природы только до определённого уровня – он не «Царь Природы», а только её не самая совершенная частичка, и как «думающая частичка» он пробует познать многомерное пространство, но только на уровне предположений. Когда предположения становятся догмами, тогда процесс познания останавливается.