Сущность жизни

Сущность жизни

Живые существа обладают следующими признаками: способностью к воспроизводству. клеточным строением, вещественным строением (белки, углеводы, липиды и нуклеиновые кислоты), способностью к росту и развитию, раздражимостью, наследственностью, изменчивостью и приспособляемостью к среде обитания. Переходной формой между живым и неживым являются вирусы вне клеток. Вирусы могут размножаться, лишь проникая в клетки организма – хозяина.

К важным свойствам живых систем относятся: компактность. способность организовать порядок в организме. умение обмениваться с окружающей средой веществом, энергией и информацией. Живые системы обладают прошлым. свойством наследственности и изменчивости, способностью к избыточному воспроизводству потомства, что ведет к естественному отбору. Живое имеет способность к индивидуальному, историческому развитию и эволюционному развитию. Кроме того, они способны на воспроизведении себе подобных, а также раздражимостью и подвижностью.

Энгельс дал следующее определение живого: «жизнь – это способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой, причем с прекращением этого обмена, прекращается и жизнь, что приводит к разложению белка».

Сущность живого только с позиции материальности объяснить невозможно, необходимо учесть духовную сущность. По всей вероятности, объяснение сущности жизни связано с вопросами происхождения жизни. О происхождении жизни имеются в основном пять теории. 1) теория самопроизвольного зарождения (витализм); 2) теория стационарного состояния (жизнь существовала всегда); 3) теория панспермии (жизнь перенесена из космоса); 4) теория божественного творения (креационизм) и 5) теория биохимической эволюции (материализм).

Согласно теории витализма (лат. виталис — жизненный) жизнь возникала неоднократно из неживого вещества, так считал Аристотель и многие другие. В середине XIX века французский ученый Луи Пастер экспериментально доказал невозможность самопроизвольного зарождения жизни. Отрицание самозарождения жизни Луи Пастером не противоречит самозарождению жизни в условиях восстановительной среды первобытной Земли, т.е. в условиях отсутствие кислорода.

Согласно теории стационарного состояния. Земля существовала вечно и жизнь на ней была также вечна, с разнообразными изначальными видами живых. Палеонтологи разрушили эту точку зрения, сравнивая ископаемые и современные виды животных.

В 1865 году немецкий ученный Г. Рихтер выдвинул гипотезу панспермии. согласно которой жизнь вечно существует в космосе и переносится с одной планеты на другую. Согласно его гипотезе, жизнь перенесена на Землю из космоса при помощи метеоритов или с космической пылью.

Согласно креационистической идеи, жизнь возникла в результате божественного творения. Эта точка зрения не доказывается, она основана на вере людей («Я верю, значит, так есть»). В библии написано, что этот мир создан Богом за 6 дней. До первого дня были созданы Земля и космос. В первый день Бог сказал: «Да будет свет» и свет стал видимым. Во второй день он создал атмосферу вокруг Земли. В третий день он создал сушу и на ней растения. В четвертый день он создал Луну и Солнце. В пятый день он создал живые организмы в воде и птиц над Землей. В шестой день он создал домашних и диких животных по роду их, и человека по своему подобию. Современная наука доказала несостоятельность креационистической идеи.

Согласно биохимической эволюции. жизнь возникла в результате биохимической эволюции материи. Эта гипотеза получила наибольшее признание среди ученых мира. В рамках этой гипотезы советский академик, биохимик А. И. Опарин в 1924 году. и независимо от него английский биолог и генетик Дж. С. Холдейн в 1929 году разработали теорию происхождения жизни. Поэтому теория происхождения жизни называется теорией Опарина–Холдейна.

Земля в период возникновения жизни. Планета Земля находится в «золотой середине » 150 млн. км от Солнца. Температура меняется в течение года от «минус» 40 0 С до +40 0 С. Атмосфера первобытной Земли в те времена носила восстановительный характер, так как в ней отсутствовал кислород. В условиях первобытной Земли водород, углерод, кислород, азот и фосфор имели возможность реагировать между собой и образовывать простейшие органические соединения.

Постепенно на поверхности Земли в больших количествах накапливались органические соединения. Простые молекулы усложнялись, происходила полимеризация, и образовывались белки, углеводы, липиды и нуклеиновые кислоты. Возможность такого синтеза была доказана А. М. Бутлеровым. который из формальдегида получил сахар. В 1953 году американский генетик С. Миллер экспериментально доказал возможность абиогенного синтеза биополимеров. В 1963 году И. Эльпинер абиогенно синтезировал 20 «живых» аминокислот. В этом же году Д. Оро абиогенно получил аденин, гуанин, пиримидин, рибозу и дезоксирибозу, а С. Поннамперум синтезировал нуклеотидов.

Органические молекулы могли образовать тонкую пленку на поверхности воды, под действием ветра и водных потоков они накапливались у берегов водоемов, образуя толстые слои. По некоторым расчетам около 4 миллиардов лет назад на поверхности воды концентрация органических соединений была равной 1%. Поэтому А. И. Опарин назвал мировой океан «первичным (органическим)бульоном ». Отсутствие в атмосферекислорода было, вероятно, необходимым условием возникновения жизни.

Вопросы для самоконтроля

1. Какими признаками обладают живые существа?

2. Как размножаются вирусы?

3. Какими важными свойствами обладают живые системы?

4. Какими способностями обладают живые системы?

5. Какое определение дал Энгельс живому?

6. Сколько существует теории о происхождении жизни?

7. Как объясняет теория витализм, возникновения жизни на Земле?

8. Как объясняет теория стационарного состояния, возникновения жизни на Земле?

9. Как объясняет теория панспермизм, возникновения жизни на Земле?

10. Как объясняет теория креационизм, возникновения жизни на Земле?

11. Как объясняет теория биохимической эволюции, возникновения жизни на Земле?

12. Какую теорию возникновения жизни на Земле разрушили палеонтологи?

13. Кто и когда выдвинул теория панспермизма?

14. Что написано в библии о вопросе, возникновения жизни?

15. Какая теория, возникновения жизни, получила наибольшее признание?

16. Кто в 1924 г. разработал биохимическую (материалистическую) теорию возникновения жизни?

17. На каком расстоянии находится Земля от Солнца?

18. Какой характер носила атмосфера первобытной Земли?

19. Какое вещество получил из формальдегида русский ученый Бутлеров?

20. Кто и когда экспериментально доказал возможность абиогенного синтеза биополимеров?

21. Кто и когда абиогенно синтезировал 20 «живых» аминокислот?

22. Кто и когда абиогенно получил аденин, гуанин, пиримидин, рибозу и дезоксирибозу?

23. Кто впервые синтезировал нуклеотидов?

24. Сколько процентов было органических соединений на поверхности воды около 4 млрд. лет назад?

25. Кто назвал мирового океана первичным (органическим) бульоном?

188.123.231.15 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам.

Сущность жизни

Многочисленные определения сущности жизни можно свести к двум основным.

  1. Согласно первому, жизнь определяется субстратом, носителем ее свойств (например, белком).
  2. Согласно второму, жизнь рассматривается как совокупность специфических физико-химических процессов.

Классическое определение Ф. Энгельса:

«Жизнь — есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой. с прекращением обмена веществ прекращается и жизнь. »

можно отнести к первой категории, так как Ф. Энгельс имел в виду не собственно белки, а структуры, содержащие белки. Сам по себе белок — полимер, состоящий из аминокислотных остатков, — может быть синтезирован химическим путем и никаких признаков жизни вне организма не проявляет. С другой стороны, обмен веществ не может служить единственным критерием жизни. Определение жизни, как процесса обмена веществ, высказанное Энгельсом более 100 лет назад, не потеряло значения, однако оно дополняется организационной, информационной и эволюционной трактовкой.

В самом общем смысле жизнь определяется как активное, идущее с затратой полученной извне энергии, поддержание и самовоспроизведение специфической структуры. Современное определение жизни не сводится только к физико-химическим закономерностям. Осуществляемый на основе обмена веществ матричный синтез и вытекающая из него биологическая эволюция несвойственны неживой природе, по сравнению с которой жизнь — форма движения материи более высокого уровня.

В явлении жизни наблюдается качественно новый этап развития мировой материн. Возникнув на баз неорганического мира, жизнь имеет чисто материальную природу. Это показывает, что привлечение к анализу природы жизни достижений физики, химии и математики исключительно велико. Вместе с тем специфика явлений жизни требует, чтобы при ее изучении в качестве ведущих были использованы специфические биологические методы: описательный, сравнительный, экспериментальный, статистический, моделирование. Достижения биологии нашего времени позволили вскрыть новые черты, характерные для живых организмов, и на этом основании дать более подробное определение понятия «жизнь*-. Одно из таких определений принадлежит ученому М. В. Волькенштейну:

«Живые тела, существующие на Земле, представляют собой открытые саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы, построенные из биополимеров — белков и нуклеиновых кислот».

57. СУЩНОСТЬ ЖИЗНИ, УРОВНИ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИВОГО

По современным научным представлениям жизнь – это процесс существования сложных биологических систем, состоящих из огромных органических молекул и способных к самовоспроизводству и поддерживанию своего существования в результате обмена энергией и веществом с окружающей средой.

Как клетка, так и организм в целом представлены совокупностью упорядоченно взаимодействующих структур (органелл, клеток, тканей, органов), т. е. являются системами.

Живые организмы обладают признаками, отличающими их от неживой материи. Но среди них практически нет ни одного, который был бы присущ исключительно живому. Для описания жизни рассмотрим универсальные свойства живых организмов:

обмен веществ и энергии. Все живые организмы извлекают, преобразуют и используют энергию окружающей среды и возвращают энергию окружающей среды, возвращают в биосферу преобразованную энергию (тепло, продукты распада);

размножение (самовоспроизведение). Это обязательное и важнейшее свойство живых организмов. Длительное существование вида, преемственность между родителями и потомками – все это обеспечивается размножением;

развитие. Под этим подразумевают необратимый, закономерно направленный процесс тесно взаимосвязанных количественных (рост, увеличение, число клеток) и качественных (созревание, старение) изменений особи с момента рождения до ее смерти;

раздражимость (возбудимость). Свойство организмов реагировать на воздействия окружающей среды (раздражители) активной реакцией, которая помогает им выжить, называется раздражительностью;

акторегуляцию (саморегуляция). Это способность живого организма сохранить свой состав и свойства на относительно постоянном уровне независимо от меняющихся условий среды. Кроме этого, для живых систем характерна высокая степень организации. Различают несколько структурно-функциональных уровней организации живой материи.

На молекулярном уровне рассматривается роль химических соединений, важных для поддержания жизнедеятельности организма (белков, жиров, углеводов).

На клеточном уровне изучается структурная организация клетки и физиолого-биохимические и структурно-функциональные связи между клетками в различных тканях и органах.

На тканевом и органном уровне изучаются те явления и процессы, которые происходят в особи, а также механизмы функционирования органов как систем, приспособленные изменения и поведение организмов в различных экономических условиях.

Популяционно-видовой уровень отличается от других уровней тем, что популяция при оптимальных условиях среды обитания способна развиваться неограниченно долго. Это принципиально отличается от продолжительности жизни живого организма, так как он умирает, исчерпав возможности своего развития, которые заложены в генетической информации.

Экосистемный (биосферно-биогенетический) уровень рассматривает взаимоотношения организма и среды, а также закономерности протекания энергетических круговоротов и тех процессов, которые протекают в экосистемах.

Сущность жизни

Сущность жизниСущность жизниСущность жизниСущность жизни

Учебник соответствует базовому уровню Федерального компонента государственного стандарта общего образования по биологии и рекомендован Министерством образования и науки РФ.

Учебник адресован учащимся 10—11 классов и завершает линию Н. И. Сонина. Однако особенности изложения материала позволяют использовать его на завершающем этапе изучения биологии после учебников всех существующих линий.

Книга: Биология. Общая биология. Базовый уровень. Учебник для 10–11 класс

1.2. Сущность жизни и свойства живого

1.2. Сущность жизни и свойства живого

Каково происхождение названия науки биологии?

Что вам известно о свойствах и сущности жизни?

Сущность жизни. Что такое жизнь, основной объект изучения биологии? Где та грань, которая отделяет живое от неживого, распределяет по разным категориям гору и растущее на ней дерево, реку и живущую в ней рыбу? Жизнь как явление природы – величайшая загадка, которую человечество пытается решить уже многие тысячи лет.

В IV в. до н. э. великий греческий ученый Аристотель предположил, что живое становится живым благодаря специальной силе, которая заставляет семя прорастать, рыбу плыть, птицу откладывать яйца. Спустя два с лишним тысячелетия в начале XIX в. немецкий естествоиспытатель Готфрид Рейнхольд Тревиранус ввел понятие «vis vitalis» – жизненная сила. Этот термин дал название философскому направлению – витализму.

С развитием органической химии многие ученые пытались объяснить отличия живого от неживого с помощью химических формул. Именно к этому периоду относится классическое определение Фридриха Энгельса: «Жизнь есть 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».

На протяжении XX в. делалось много попыток дать максимально полное и корректное определение сущности жизни:

– совокупность специфических физико-химических процессов;

– особая форма существования материи;

– активное, идущее с затратой полученной извне энергии поддержание и воспроизведение специфической структуры;

– процесс обмена веществ;

– самовоспроизводящийся процесс, который прекращается с разрушением определенной структуры организации.

Существование этих и многих других определений демонстрирует, как сложно дать однозначное определение жизни.

Российский академик Владимир Александрович Энгельгард считал, что «именно в способности живого создавать порядок из теплового движения молекул состоит наиболее глубокое, коренное отличие живого от неживого». В неживой природе энергия рассеивается, что приводит к снижению упорядоченности, т. е. к возрастанию энтропии.

В самом общем смысле жизнь можно определить как активное, идущее с затратой полученной извне энергии поддержание и самовоспроизведение специфической структуры, обязательными компонентами которой являются белки и нуклеиновые кислоты.

Свойства живого. Не придя к единому универсальному определению, ученые договорились характеризовать жизнь целым комплексом свойств и признаков, совокупность которых позволяет определить ту самую границу, которая отделяет живое от неживого.

Рассмотрим основные свойства живой материи.

Единство элементного химического состава. В состав живого входят те же элементы, что и в состав неживой природы, но в других количественных соотношениях; при этом примерно 98 % приходится на углерод, водород, кислород и азот.

Единство биохимического состава. Все живые организмы состоят в основном из белков, липидов, углеводов и нуклеиновых кислот.

Единство структурной организации. Единицей строения, жизнедеятельности, размножения, индивидуального развития является клетка; вне клетки жизни нет.

Дискретность и целостность. Любая биологическая система состоит из отдельных взаимодействующих частей (молекулы, органоиды, клетки, ткани, организмы, виды и т. д.), которые вместе образуют структурно-функциональное единство.

Обмен веществ и энергии (метаболизм). Обмен веществ состоит из двух взаимосвязанных процессов: ассимиляции (пластического обмена ) – синтеза органических веществ в организме (за счет внешних источников энергии – света, пищи) и диссимиляции (энергетического обмена ) – процесса распада сложных органических веществ с выделением энергии, которая затем расходуется организмом.

Саморегуляция. Любые живые организмы обитают в постоянно изменяющихся условиях окружающей среды. Благодаря способности к саморегуляции в процессе метаболизма сохраняются относительное постоянство химического состава и интенсивность течения физиологических процессов, т. е. поддерживается гомеостаз.

Открытость. Все живые системы являются открытыми, потому что в процессе их жизнедеятельности между ними и окружающей средой происходит постоянный обмен веществом и энергией (рис. 1).

Размножение. Размножение – это способность организмов воспроизводить себе подобных. В основе воспроизведения лежат реакции матричного синтеза, т. е. образование новых молекул и структур на основе информации, заложенной в последовательности нуклеотидов ДНК. Это свойство обеспечивает непрерывность жизни и преемственность поколений.

Наследственность и изменчивость. Наследственность – способность организмов передавать свои признаки, свойства и особенности развития из поколения в поколение. Основой наследственности является относительное постоянство строения молекул ДНК.

Сущность жизни

Рис. 1. Закрытая (А) и открытая (Б) системы

Изменчивость – свойство, противоположное наследственности; способность живых организмов существовать в различных формах, т. е. приобретать новые признаки, отличные от качеств других особей того же вида. Изменчивость, обусловленная изменениями наследственных задатков – генов, создает разнообразный материал для естественного отбора, т. е. отбора особей, наиболее приспособленных к конкретным условиям существования в природе. Это приводит к появлению новых форм жизни, новых видов организмов.

Рост и развитие. Индивидуальное развитие, или онтогенез, – развитие живого организма от зарождения до момента смерти. В процессе онтогенеза постепенно и последовательно проявляются индивидуальные свойства организма. В основе этого лежит поэтапная реализация наследственных программ. Индивидуальное развитие обычно сопровождается ростом.

Историческое развитие, или филогенез, – необратимое направленное развитие живой природы, сопровождающееся образованием новых видов и прогрессивным усложнением жизни.

Раздражимость и движение. Раздражимость – это способность организма избирательно реагировать на внешние и внутренние воздействия, т. е. воспринимать раздражение и отвечать определенным образом. Ответная реакция организма на раздражение, осуществляемая при участии нервной системы, называется рефлексом.

Организмы, у которых отсутствует нервная система, отвечают на воздействие изменением характера движения или роста, например листья растений поворачиваются к свету.

Ритмичность. Суточные и сезонные ритмы направлены на приспособление организмов к меняющимся условиям существования. Наиболее известным ритмическим процессом в природе является чередование периодов сна и бодрствования.

Некоторые отдельные свойства, рассмотренные нами, могут встречаться и в неживой природе – сталактиты растут, вода в реке движется, чередуются приливы и отливы. Но в совокупности все перечисленные свойства характерны только для живых организмов.

Вопросы для повторения и задания

1. Что такое жизнь? Попытайтесь дать свое определение.

2. Перечислите основные свойства живой материи.

3. Объясните, в чем, по вашему мнению, заключаются принципиальные различия обмена веществами в неживой природе и у живых организмов.

4. Каким образом связаны наследственность, изменчивость и репродукция в обеспечении жизни на Земле?

5. Дайте определение понятия «развитие». Какие формы развития вы знаете?

6. Что такое раздражимость? Каково значение избирательной реакции организмов для их приспособления к условиям существования?

7. В чем значение ритмичности процессов жизнедеятельности?

Глава V сущность жизни, свойства и уровни организации живого

Вопрос о сущности жизни является одним из давних вопросов в биологии, поскольку интерес к нему восходит еще к античным векам. Дававшиеся в разные времена определения жизни не могли быть исчерпывающими из-за отсутствия достаточных данных. Лишь развитие молекулярной биологии привело к новому пониманию сущности жизни, определению свойств живого и вычленению уровней организации, живого.

§11 Сущность и субстрат жизни

Всеобщим методологическим подходом к пониманию сущности жизни в настоящее время является понимание жизни в качестве процесса, конечным результатом которого является самообновление, проявляющееся в самовоспроизведении. Все живое происходит только из живого, а всякая организация, присущая живому, возникает только из другой подобной организации. Следовательно, сущность жизни заключается в ее самовоспроизведении, в основе которого лежит координация физических и химических явлений и которое обеспечивается передачей генетической информации от поколений к поколениям. Именно эта информация обеспечивает самовоспроизведение и саморегуляцию живых существ. Поэтому жизнь — это качественно особая форма существования материи, связанная с воспроизведением. Явления жизни представляют собой форму движения материи, высшей по сравнению с физической и химической формами его существования.

Живое построено из тех же химических элементов, что и неживое (кислород, водород, углерод, азот, сера, фосфор, натрий, калий, кальций и другие элементы). В клетках они находятся в виде органических соединений. Однако организация и форма существования живого имеет специфические особенности, отличающие живое от предметов неживой природы.

В качестве субстрата жизни внимание привлекают нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК) и белки. Нуклеиновые кислоты — это сложные химические соединения, содержащие углерод, кислород, водород, азот и фосфор. ДНК является генетическим материалом клеток, определяет химическую специфичность генов. Под контролем ДНК идет синтез белков, в котором участвуют РНК.

Белки — это также сложные химические соединения, содержащие углерод, кислород, водород, азот, серу, фосфор. Молекулы белков характеризуются большими размерами, чрезвычайным разнообразием, которое создается аминокислотами, соединенными в полипептидных цепях в разном порядке. Большинство клеточных белков представлено ферментами. Они выступают также в роли структурных компонентов клетки. Каждая клетка содержит сотни разных белков, причем клетки того или иного типа обладают белками, свойственными только им. Поэтому содержимое клеток каждого типа характеризуется определенным белковым составом.

Ни нуклеиновые кислоты, ни белки в отдельности не являются субстратами жизни. В настоящее время считают, что субстратом жизни являются нуклеопротеиды. Они входят в состав ядра и цитоплазмы клеток животных и растений. Из них построены хроматин (хромосомы) и рибосомы. Они обнаружены на протяжении всего органического мира — от вирусов до человека. Можно сказать, что нет живых систем, не содержащих нуклеопротеидов. Однако важно подчеркнуть, что нуклеопротеиды являются субстратом жизни лишь тогда, когда они находятся в клетке, функционируют и взаимодействуют там. Вне клеток (после выделения из клеток) они являются обычными химическими соединениями. Следовательно, жизнь есть, главным образом, функция взаимодействия нуклеиновых кислот и белков, а живым является то, что содержит самовоспроизводящую молекулярную систему в виде механизма воспроизводства нуклеиновых кислот и белков.

В отличие от живого различают понятие «мертвое», под которым понимают совокупность некогда существовавших организмов, утративших механизм синтеза нуклеиновых кислот и белков, т. е. способность к молекулярному воспроизведению. Например, «мертвым» является известняк, образованный из остатков живших когда-то организмов.

Наконец, следует различать «неживое», т. е. ту часть материи, которая имеет неорганическое (абиотическое) происхождение и ничем не связана в своем образовании и строении с живыми организмами. Например, «неживым» является известняк, образованный из неорганических вулканических известняковых отложений. Неживая материя в отличие от живого не способна поддерживать свою структурную организацию и использовать для этих целей внешнюю энергию.

Обсуждая молекулы, рассматриваемые в качестве субстрата жизни, нельзя не отметить, что они подвергаются непрерывным превращениям во времени и пространстве. Достаточно сказать, что ферменты могут превратить любой субстрат в продукт реакции в исключительно короткое время. Поэтому определение нуклеопротеидов в качестве субстрата жизни означает признание последнего в качестве очень подвижной системы.

Как живое, так и неживое построены из молекул, которые изначально являются неживыми. Тем не менее живое резко отличается от неживого. Причины этого глубокого различия определяются свойствами живого, а молекулы, содержащиеся в живых системах, называют биомолекулами.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *