Свойства характерные живых организмов. Свойства живых организмов

Понятие биосистемы. По современным представлениям, живая материя существует в форме живых систем — биосистем . Вспомним, что системой называют целостное образование, созданное множеством закономерно связанных друг с другом элементов, выполняющих особые функции.

Живыми системами, или биосистемами, являются клетки и организмы, виды и популяции, биогеоценозы и биосфера (всеобщая, глобальная биосистема). В этих разных по сложности биосистемах жизнь проявляется целым рядом общих свойств живой материи.

Свойства жизни. В биологии с давних пор свойства живого традиционно рассматриваются на примере таких биосистем, как организм.

Все живые существа (как одноклеточные, так и многоклеточные) обладают следующими отличительными свойствами: обменом веществ, раздражимостью, подвижностью, способностью к росту и развитию, размножением (самовоспроизведением), передачей свойств от поколения к поколению, упорядоченностью в структуре и функциях, целостностью и дискретностью (обособленностью), энергозависимостью от внешней среды. Живым существам также свойственна специфичность взаимоотношений между собой и со средой, что обеспечивает им подвижное равновесие (динамическую устойчивость) существования в природе. Эти свойства считаются универсальными, так как характерны для всех организмов. Некоторые из названных свойств также могут быть и в неживой природе, однако все вместе они характерны только для живого. Охарактеризуем кратко эти свойства.

Единство химического состава. Живые организмы состоят из тех же химических элементов, что и тела неживой природы, однако соотношение этих элементов характерно только для живого. В живых системах около 98 % химического состава приходится на четыре химических элемента (углерод, кислород, азот и водород ), входящие в состав органических веществ, а в общей массе веществ тела основную долю составляет вода (не менее 70—85 %).

Единство структурной организации. Единицей строения, жизнедеятельности, размножения и индивидуального развития является клетка . Вне клетки жизнь не обнаружена.

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. Обмен веществ и поток энергии реализует связь организма с внешней средой, что является условием его жизни.

Размножение (самовоспроизведение) — это важнейшее свойство жизни, суть которого образно выразил еще Луи Пастер: «Все живое происходит только от живого». Жизнь, однажды возникнув путем самозарождения, с тех пор дает начало только живому. В основе этого свойства лежит уникальная способность к самовоспроизведению основных управляющих систем организма: хромосом, ДНК, генов. В этой связи наследственность как механизм самовоспроизведения является уникальным свойством только живых существ. Иногда воспроизведение живых организмов происходит с внесением изменений, возникших путем мутаций. Такие изменения, обусловливающие появление изменчивости , могут дать некоторые отклонения от исходного состояния и разнообразие при размножении.

Способность к росту и развитию. Рост — это увеличение массы и размеров особи за счет приращения массы и числа клеток. Развитие — это необратимый, закономерно направленный процесс качественных изменений организма с момента его рождения до смерти. Различают индивидуальное развитие организмов, или онтогенез (греч. ontos — «сущее»; genesis — «происхождение»), и историческое развитие — эволюцию. Эволюция — это необратимое преобразование живой природы, сопровождающееся появлением новых видов, приспособленных к новым условиям внешней среды.

Наследственность — свойство живых организмов обеспечивать материальную и функциональную преемственность между поколениями, а также обусловливать специфический характер индивидуального развития в определённых условиях внешней среды.

Это свойство осуществляется в процессе передачи материальных единиц наследственности — генов, ответственных за формирование признаков и свойств организма.

Изменчивость — свойство живых организмов существовать в различных формах. Изменчивость может реализоваться у отдельных организмов или клеток в ходе индивидуального развития или в пределах группы организмов в ряду поколений при половом или бесполом размножении.

Раздражимость — это специфические ответные реакции организмов на изменения окружающей среды. Отвечая на воздействие факторов среды активной реакцией раздражимости, организмы взаимодействуют со средой и приспосабливаются к ней, что помогает им выжить. Проявления раздражимости могут быть разные: подвижность животных при добывании пищи, при защите от неблагоприятных условий, при опасности; ориентированные ростовые движения (тропизмы) у растений и грибов к свету, в поисках минерального питания и т. д.

Энергозависимость. Все организмы нуждаются в энергии для осуществления процессов жизнедеятельности, для движения, поддержания своей упорядоченности, для размножения. 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). На этом основании все живые системы считаются открытыми системами , устойчиво существующими в условиях непрерывного притока вещества и энергии из внешней среды и удаления части их после использования биосистемой во внешнюю среду.

Дискретность (лат. discretus — «разделенный», «обособленный») и целостность . Все организмы относительно обособлены друг от друга и представляют хорошо различаемые отдельные особи, популяции, виды и другие биосистемы. Дискретность — это прерывистость строения любой живой системы, то есть возможность её подразделения на отдельные составляющие. Целостность — это структурно-функциональное единство живой системы, отдельные элементы которой функционируют как единое целое.

Ритмичность — это периодически повторяющиеся изменения интенсивности и характера биологических процессов и явлений.

В основе ритмичности лежат биологические ритмы, которые могут иметь период, соответствующий солнечным суткам (24 ч), лунным суткам (12,4 или 24,8 ч), лунному месяцу (29,53 сут) и астрономическому году.

Организмы в процессе своего существования производят огромное по значимости средообразующее действие. Например, дождевые черви участвуют в образовании почвы и повышают ее плодородие; растения обогащают атмосферу кислородом, обеспечивают снегозадержание, регулируют уровень грунтовых вод, создают необходимые условия для своего существования и для поселения организмов других видов. Таким образом, живые существа зависят от среды, приспосабливаются к существованию в ней. В то же время сама среда изменяется благодаря жизнедеятельности организмов.

Живое характеризуется также определенными ритмами протекания процессов жизнедеятельности в зависимости от суточной и сезонной динамики изменений погодно-климатических условий на Земле.

Все эти критерии в их совокупности, характерные только для живой природы, позволяют четко отделить живое от неживого мира.

Уникальность жизни заключается в том, что она возникла на самой Земле в результате длительных геохимических превращений (этап химической эволюции в истории нашей планеты). Однажды возникнув, жизнь из примитивных одноклеточных живых существ в ходе длительного исторического развития (этап биологической эволюции) достигла высокой степени сложности и обрела удивительно большое разнообразие своих форм.

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

Как видим, в современное понимание жизни наряду с традиционными ее характеристиками (обмен веществ, рост, развитие, размножение, наследственность, раздражимость и др.) включаются и такие свойства, как упорядоченность, дискретность, динамическая устойчивость. При этом, характеризуя явление жизнь, следует учитывать ее разнообразие и многокачественность, поскольку она представлена на нашей планете биосистемами различной сложности — от молекулярного и клеточного уровней организации до надорганизменных (биогеоценотического и биосферного).

Таки образом, жизнь – это одна из форм существования материи. Живому характерен рядом свойств, которые отличают их от неживого.

Любая живая система обладает тремя фундаментальными свойствами: самообновление, самовоспроизведение и саморегуляция.

Самообновление – способность организмов постоянно обновлять структурные элементы – молекулы, ферменты, органоиды, клетки – путем замены «износившихся», выполнивших свои функции (форменные элементы крови, клетки эпидермиса кожи и т. д.). При этом организмы используют вещества и энергию, которые поступают в клетки (поток вещества и энергии ). Самообновление обеспечивают обмен веществ и энергии , реакции матричного синтеза , дискретность .

Самовоспроизведение – способность живых организмов производить себе подобных с сохранением у потомков строения и функций родительских форм. При размножении живых организмов потомство обычно похоже на родителей: кошки рожают котят, собаки - щенков. Из семян одуванчика опять вырастет одуванчик. Размножение и обеспечивает свойство самовоспроизведения. Процесс самовоспроизведения осуществляется практически на всех уровнях организации. Благодаря репродукции не только целые организмы, но и клетки, органоиды клеток (митохондрии, пластиды) после деления сходны со своими предшественниками. Из одной молекулы ДНК при ее удвоении образуются две дочерние молекулы, полностью повторяющие исходную. В основе самовоспроизведения лежат реакции матричного синтеза , т. е. образование новых молекул и структур на основе информации (поток информации ), заложенной в последовательности нуклеотидов ДНК. Следовательно, самовоспроизведение тесно связано с явлением наследственности .

Саморегуляция – способность организмов в непрерывно меняющихся условиях окружающей среды поддерживать постоянство своего химического состава и интенсивность течения физиологических процессов (гомеостаз ) на основе потока вещества, энергии и информации. При этом недостаток поступления питательных веществ мобилизует внутренние ресурсы организма, а избыток вызывает запасание этих веществ. Саморегуляция осуществляется разными путями благодаря деятельности регуляторных систем – нервной и эндокринной – и основана на принципе обратных связей : сигналом для включения той или иной системы может быть изменение концентрации какого-либо вещества или состояния какой-либо системы. Так, повышение концентрации глюкозы в крови приводит к усилению выработки гормона поджелудочной железы инсулина, уменьшающего содержание этого сахара в крови; снижение уровня глюкозы в крови замедляет выделение гормона в кровяное русло. Уменьшение числа клеток в ткани (при пилинге, дермабразии кожи, в результате травмы) вызывает усиленное размножение оставшихся клеток; восстановление нормального количества клеток дает сигнал о прекращении интенсивного клеточного деления).

Из других свойства, характерных для живого, некоторые в той или иной мере похожи на процессы, протекающие в неживой природе.

Единство химического состава. Живые организмы достаточно четко отграничены от неживого своим химическим составом (нуклеиновые кислоты, белки, углеводы, жиры и т. д.). Живые существа состоят из тех же элементов, что и объекты неживой природы. Но они образуют в организме сложные молекулы, в неживой природе не встречающиеся. Кроме того, различны и соотношения этих элементов в живом и неживом. Если элементарный состав неживой природы наряду с кислородом представлен кремнием, железом, магнием, алюминием и т. д., то в живых организмах 98% химического состава приходится только на четыре элемента – углерод, азот, водород и кислород.

Обмен веществ и энергии . Это общее свойство всего живого представляет собой совокупность всех химических превращений, происходящих в организме и обеспечивающих сохранение и воспроизведение жизни. Организм потребляет из окружающей среды вещества и энергию, использует их для обеспечения химических реакций, а затем возвращает в среду эквивалентное количество энергии и вещества, но уже в другой форме. Организм – открытая система, находящаяся в стационарном состоянии: скорость поступления веществ и энергии из среды уравновешивается скоростью переноса веществ и энергии из системы. Обмен веществ и энергии обеспечивает постоянство химического состава и строения всех частей организма и, как следствие, постоянство их функционирования в непрерывно меняющихся условиях окружающей среды. Другие признаки – рост, раздражимость, наследственность, изменчивость, размножение – все это результат обмена веществ и его проявление.

Наследственность . Заключается в способности организмов передавать свои признаки, свойства и особенности развития из поколения в поколение. Она обусловлена стабильностью, т. е. постоянством строения молекул ДНК.

Изменчивость . Это свойство как бы противоположно наследственности, но вместе с тем тесно связано с ней, так как при этом изменяются гены, определяющие развитие тех или иных признаков. Если бы репродукция матриц – молекул ДНК – всегда происходила с абсолютной точностью, то при размножении организмов осуществлялась бы преемственность только существовавших прежде признаков, и приспособление видов к меняющимся условиям среды оказалось бы невозможным. Следовательно, изменчивость – это способность организмов приобретать новые признаки и свойства, в основе которой лежат изменения молекул ДНК. Таким образом, самоудвоение молекул ДНК делает возможным не только сохранение у потомков наследственных особенностей родителей, но и отклонение от них, т. е. изменчивость, в результате которой организмы приобретают новые признаки и свойства. Изменчивость создает разнообразный материал для естественного отбора, т. е. отбора наиболее приспособленных особей к конкретным условиям существования в природных условиях, что, в свою очередь, приводит к появлению новых форм жизни, новых видов организмов.

Рост и развитие . Новый организм возникает из особо устроенных половых клеток и реализует полученную наследственную информацию в ходе роста и развития. Развитие – необратимое направленное закономерное изменение объектов живой и неживой природы. В результате развития возникает новое качественное состояние объекта, вследствие которого изменяется его состав или структура. Развитие живых организмов представлено онтогенезом (индивидуальным развитием) и филогенезом (историческим развитием) . На протяжении онтогенеза постепенно и последовательно проявляются индивидуальные свойства организма (проявление цвета глаз, способность держать голову, сидеть, ходить, появление зубов и т. д. у детей). Развитие сопровождается ростом – процессом увеличения количества клеток и накоплением массы внеклеточных образований в результате обмена веществ. Независимо от способа размножения (бесполое или половое) все дочерние особи образующиеся из одной зиготы, споры, почки или клетки, получают по наследству только генетическую информацию, т. е. возможность проявлять те или иные признаки и свойства. В процессе развития возникает специфическая структурная организация индивида, а увеличение его массы обусловлено репродукцией макромолекул, элементарных структур клеток и самих клеток. При смене многочисленных поколений происходит изменение видов, или филогенез (эволюция) – это необратимое и направленное развитие живой природы, сопровождающееся образованием новых видов и прогрессивным усложнением жизни.

Раздражимость . В процессе эволюции у организмов выработалось свойство избирательно реагировать на воздействия внешней среды – раздражимость. Всякое изменение условий среды, окружающих организм, представляет собой по отношению к организму раздражение , а его реакция на внешние раздражители служит показателем его чувствительности и проявлением раздражимости. Наиболее яркой формой проявления раздражимости является движение . У растений – это тропизмы и настии , у протист – таксисы ; реакции многоклеточных организмов - рефлексы , осуществляющиеся посредством нервной системы.

Дискретность и целостность . Дискретность – это всеобщее свойство материи: каждый атом состоит из элементарных частиц, атомы образуют молекулу. Простые молекулы входят в состав сложных соединений или кристаллов и т. д.. Живые системы резко отличаются от неживых объектов своей исключительной сложностью и высокой структурной и функциональной упорядоченностью. В то же время отдельный организм, или иная биологическая система (вид, биогеоценоз и др.), дискретен и целостен, т. е. состоит из отдельных изолированных (обособленных и отграниченных в пространстве), но в тем не менее тесно связанных и взаимодействующих между собой частей, образующих функциональное единство. Любой вид организмов включает отдельные особи. Тело высокоорганизованной особи образует пространственно отграниченные органы, которые, в свою очередь, состоят из отдельных клеток. Энергетический аппарат клетки представлен митохондриями, аппарат синтеза белка – рибосомами и т. д. вплоть до макромолекул (белки, нуклеиновые кислоты и т. д.), каждая из которых может выполнять свою функцию, лишь будучи пространственно изолированной от других. Дискретность строения организма – основа его структурной упорядоченночти, она создает возможность постоянного самообновления его путем замены «износившихся» структурных элементов без прекращения выполняемой функции. Дискретность вида определяет возможность его эволюции путем гибели или устранения из размножения неприспособленных особей и сохранения индивидов с полезными для выживания признаками.

2. Понятие «конституция». Конституциональные признаки. Соматотип. Конституциональные схемы. Практическое значение учения о конституции.

3.Аномалии индивидуального развития. Типы врожденных пороков развития. Причины и профилактика врожденных пороков развития. Недоношенные дети и проблемы дефектологии.

Тема 3. Обмен веществ организма и его нарушения. Гомеостаз. Восстановление функций.

1. Основные закономерности деятельности организма как целого: нейрогуморальная регуляция, саморегуляция, гомеостаз. Биологическая надёжность и принципы ее обеспечения.

2. Понятие о компенсации, ее механизмы. Стадии развития компенсаторно-приспособительных реакций. Декомпенсация.

3. Понятие о реактивности и резистентности. Виды реактивности. Значение реактивности в патологии.

Тема 4. Учение о болезнях

1. Понятие «болезнь». Признаки болезни. Классификации болезней.

2. Понятие «этиология». Причины и условия возникновения болезней. Этиологические факторы внешней среды. Пути внедрения болезнетворных факторов в организм и пути их распространения в организме.

3. Объективные и субъективные признаки болезней. Симптомы и синдромы.

4. Понятие «патогенез». Понятие о патологическом процессе и патологическом состоянии. Патологическое состояние как причина возникновения дефектов.

5. Периоды болезни. Исходы болезней. Понятие об осложнениях и рецидивах болезней. Факторы, влияющие на развитие болезни.

6. Мкб и мкф: цель, концепция.

Тема 5. Воспаление и опухоли

1.Понятие «воспаление». Причины воспаления. Местные и общие признаки воспаления. Виды воспаления.

3. Понятие об опухоли. Общая характеристика опухолей. Строение опухолей. Опухоли как причина возникновения дефектов психики, слуха, зрения, речи.

Тема 6. Высшая Нервная Деятельность

2.Функциональные системы п.К. Анохина. Принцип гетерохронности развития. Внутрисистемная и межсистемная гетерохрония.

3. Учение и.П. Павлова об условном и безусловном рефлексе. Сравнительная характеристика условного и безусловного рефлекса. Факторы, необходимые для формирования условного рефлекса.

4. Безусловное торможение. Сущность внешнего и запредельного торможения. Условное торможение, его виды.

5.Первая и вторая сигнальные системы. Эволюционное значение второй сигнальной системы. Условно-рефлекторная природа второй сигнальной системы.

Тема 7. Эндокринная система

2. Гипофиз, строение и функциональные особенности. Гормоны гипофиза. Гипофункция и гиперфункция гипофиза. Гипофизарная регуляция ростовых процессов и ее нарушение.

3. Эпифиз, физиология и патофизиология

5. Околощитовидные железы, физиология и патофизиология.

6. Вилочковая железа, ее функции. Вилочковая железа как эндокринный орган, ее изменение в онтогенезе.

7. Надпочечники. Физиологическое действие гормонов мозгового и коркового слоя. Роль гормонов надпочечников в стрессовых ситуациях и процессе адаптации. Патофизиология надпочечников.

8. Поджелудочная железа. Островковый аппарат поджелудочной железы. Физиология и патофизиология поджелудочной железы.

Тема 8. Система крови

1. Понятие о внутренней среде организма, ее значение. Морфологический и биохимический состав крови, ее физико-химические свойства. Сдвиги физико-химических показателей крови и ее состава.

2. Эритроциты, их функциональное значение. Группы крови. Понятие о резус-факторе.

3. Анемия, ее виды. Гемолитическая болезнь как причина нарушений психики, речи и двигательных расстройств.

4. Лейкоциты, их функциональное значение. Виды лейкоцитов и лейкоцитарная формула. Понятие о лейкоцитозе и лейкопении

5. Тромбоциты, их функциональное значение. Процесс свертывания крови. Свертывающая и противосвертывающая системы крови.

Тема 9. Иммунитет

2. Понятие об иммунодефиците. Врожденный и приобретенный иммунодефицит. Иммунодефицитные состояния.

3. Понятие об аллергии. Аллергены. Механизмы аллергических реакций. Аллергические заболевания и их профилактика.

Тема 10. Сердечно-сосудистая система

2. Фазы сердечных сокращений. Систолический и минутный объемы крови.

3. Свойства сердечной мышцы. Электрокардиография. Характеристика зубцов и отрезков электрокардиограммы.

4. Проводящая система сердца. Понятие об аритмии и экстрасистолии. Регуляция деятельности сердца.

5. Пороки сердца. Причины и профилактика врожденных и приобретенных пороков сердца.

6. Местные расстройства кровообращения. Артериальная и венозная гиперемия, ишемия, тромбоз, эмболия: сущность процессов, проявления и последствия для организма.

Тема 11. Дыхательная система

2. Понятие о гипоксии. Виды гипоксии. Структурно-функциональные нарушения при гипоксии.

3. Компенсаторно-приспособительные реакции организма при гипоксии

4. Проявления нарушений внешнего дыхания. Изменение частоты, глубины и периодичности дыхательных движений.

4. Газовый ацидоз обусловливает:

2. Причины нарушения системы пищеварения. Нарушения аппетита. Нарушения секреторной и моторной функции пищеварительного тракта.

Характеристика расстройств секреторной функции желудка:

В результате нарушений моторики желудка возможно развитие синдрома раннего насыщения, изжоги, тошноты, рвоты и демпинг-синдрома.

3. Жировой и углеводный обмен, регуляция.

4. Обмен воды и минеральных веществ, регуляции

5. Патология белкового обмена. Понятие об атрофии и дистрофии.

6. Патология углеводного обмена.

7. Патология жирового обмена. Ожирение, его виды, профилактика.

8. Патология водно-солевого обмена

Тема 14. Терморегуляция

2. Понятие о гипо- и гипертермии, стадии развития

3. Лихорадка, ее причины. Стадии лихорадки. Значение лихорадки

Тема 15. Выделительная система

1. Общая схема системы мочеобразования и мочевыделения. Нефрон – основная структурная и функциональная единица почек. Мочеобразование, его фазы.

2. Основные причины нарушения системы мочеобразования. Почечная недостаточность

1. Общая схема системы мочеобразования и мочевыделения. Нефрон – основная структурная и функциональная единица почек. Мочеобразование, его фазы.

2. Основные причины нарушения системы мочеобразования. Почечная недостаточность.

Тема 16. Опорно-двигательный аппарат. Мышечная система

2. Мышечная система. Основные группы мышц человека. Статическая и динамическая работа мышц. Роль мышечных движений в развитии организма. Понятие об осанке. Профилактика нарушений осанки

3. Патология опорно-двигательного аппарата. Деформации черепа, позвоночника, конечностей. Профилактика нарушений.

Лекции

БИОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА

Введение.

1. Предмет биологии. Определение жизни. Признаки живой материи.

2. Общие свойства живых организмов.

3. Понятие гомеостаза.

4. Характеристика уровней организации живой природы.

5. Живой организм как система.

1. Предмет биологии. Определение жизни. Признаки живой материи.

Биология (от греч. bios-жизнь, logos-понятие, уче­ние) - наука, изучающая живые организмы. Развитие этой науки шло по пути изучения элементарнейших форм существования материи. Это относится и к живой, и к неживой природе. При таком подходе законы живого пытаются познать, изучая вместо единого целого отдельные его части, т.е. изучают элементарные акты жизнедеятельности организмов с применением законов физики, химии и т.д. При другом подходе «жизнь» рассматривают как совершенно особенное и уникальное явление, которое нельзя объяснить только действием законов физики и химии. Т.о. основ­ная задача биологии как науки состоит в том, чтобы истолковать все явления живой природы, исходя из научных законов, не забывая при этом, что целому организму присущи свойства, в корне отличающие­ся от свойств частей, его составляющих. Нейро­физиолог может описать работу отдельного нейро­на языком физики и химии, но сам феномен со­знания так описать нельзя. Сознание возникает в результате коллективной работы и одновременного изменения электрохимического состояния мил­лионов нервных клеток, однако мы до сих пор не имеем реального представления о том, как возникает мысль и каковы ее химические основы. Итак, мы вынуждены признать, что не можем дать строгого определения, что же такое жизнь, и не можем сказать, как и когда она возникла. Все, что мы можем, - это перечислить и описать специфические признаки живой материи , которые присущи всем живым существам и отличают их от неживой материи:

1) Единство химического состава. В живых организмах 98% химического состава приходится на 4 элемента: углерод, кислород, азот и водород.

2) Раздражимость. Все живые существа способны реагировать на из­менение внешней и внутренней среды, что помогает им выжить. Например, кровеносные сосуды кожи млекопитающих при повышении температуры тела расширяются, рассеивая избыточное тепло и тем самым снова восстанавливая оптимальную темпе­ратуру тела. А зеленое растение, которое стоит на подоконнике и освещается только с одной стороны, тянется к свету, потому что для фотосинтеза нужна определенная освещенность.

3) Движение (подвижность). Животные отличаются от растений способностью перемещаться из одного места в другое, т. е. спо­собностью к движению. Животным необходимо двигаться, чтобы добывать пищу. Для растений подвижность необязательна: растения способны са­ми создавать питательные вещества из простейших соединений, доступных почти повсюду. Но и у растений можно наблюдать движения внутри кле­ток и даже движения целых органов, хотя и с меньшей, чем у животных, скоростью. Могут дви­гаться и некоторые бактерии, и одноклеточные водоросли.

4) Обмен веществ и энергии. Все живые организмы способны к обмену веществ с окружающей средой, поглощая из нее вещества, необходимые организму и выделяя продукты жизнедеятельности. Питание, дыхание, выделение – разновидности обмена веществ.

Питание. Пища нужна всем живым существам. Они использу­ют ее как источник энергии и веществ, необходимых для роста и других процессов жизнедеятельности. Растения и животные различаются главным обра­зом по тому, как они добывают пищу. Почти все растения способны к фотосинтезу, т. е. они сами создают питательные вещества, используя энергию света. Фотосинтез - одна из форм автотрофного пи­тания. Животные и грибы питаются по-иному: они используют органическое вещество других организ­мов, расщепляя с помощью ферментов это органи­ческое вещество и усваивая продукты расщепления. Такое питание называют гетеротрофным. Гетеротрофами являются многие бактерии, хотя некото­рые из них автотрофны.

Дыхание. Для всех процессов жизнедеятельности нужна энер­гия. Поэтому основная масса питательных веществ, получаемых в результате автотрофного или гетеро­трофного питания, используется в качестве источни­ка энергии. Энергия высвобождается в процессе дыхания при расщеплении некоторых высокоэнерге­тических соединений. Высвобождаемая энергия за­пасается в молекулах аденозинтрифосфата (АТФ), который обнаружен во всех живых клетках.

Выделение. Выделение, или экскреция, - это выведение из орга­низма конечных продуктов обмена веществ. Такие ядовитые «шлаки» возникают, например, в процессе дыхания, и их надо обязательно удалять. Животные потребляют очень много белков, и, поскольку белки не запасаются, их необходимо расщепить, а затем вывести из организма. Поэтому у животных вы­деление сводится в основном к экскреции азотистых веществ. Еще одной из форм экскреции можно считать выведение из организма свинца, радио­активной пыли, алкоголя и массы других вредных для здоровья веществ.

5) Рост. Объекты неживой природы (например, кристалл или сталагмит) растут, присоединяя новое вещество к наружной поверхности. Живые существа растут изнутри за счет питательных веществ, которые орга­низм получает в процессе автотрофного или гетеро­трофного питания. В результате ассимиляции этих веществ образуется новая живая протоплазма. Рост живых существ сопровождается развитием – необратимым количественным и качественным изменением.

6) Размножение. Продолжительность жизни у каждого организма ограничена, однако все живое «бессмертно», т.к. живые организмы оставляют после смерти себе подобных. Вы­живание вида обеспечивается сохранением главных признаков родителей у потомства, возникшего пу­тем бесполого или полового размножения. Закодированная наследственная информация, которая передается от одного поко­ления к другому, содержится в молекулах нуклеиновых кислот: ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты) и РНК (рибонуклеиновой кислоты).

7) Наследственность – способность организмов передавать свои признаки и функции следующим поколениям.

8) Изменчивость – способность организмов приобретать новые признаки и свойства.

9) Саморегуляция . Выражается в способности организмов поддерживать постоянство своего химического состава и функций в системе (например, постоянство температуры тела), физиологических процессов в непрерывно меняющихся условиях окружающей среды. В отличие от живой материи мертвое органи­ческое вещество легко разрушается под действием механических и химических факторов окружающей среды. Живые существа обладают встроенной си­стемой саморегуляции, которая поддерживает про­цессы жизнедеятельности и препятствует неуправля­емому распаду структур и веществ и бесцельному выделению энергии.

Эти главные признаки живого более или менее выражены у любого организма и служат единственным показателем того, жив он или мертв. Не следует, однако, забывать, что все эти при­знаки - лишь наблюдаемые проявления главного свойства живой материи (протоплазмы) – ее спо­собности извлекать, превращать и использовать энергию извне. К тому же протоплазма способна не только поддерживать, но и увеличивать свои энер­гетические запасы.

2. Общие свойства живых организмов.

Итак, объектом биологических исследований является живой организм. Вне зависимости от уровня организации все живые организмы в процессе эво­люции воплотили в себе, в отличие от неорганического мира, ряд качест­венно новых свойств.

1) Земля как планета сформировалась около 4,5 млрд лет назад. Живые организмы в их самой примитивной форме появились около 0,5- 1 млрд лет назад. Следовательно, они были вынуждены «вписать­ся» в окружающие их явления неорганического мира - закон всемирного тяготения, газовую среду, температуру, электромагнитный фон и др.

2) Среда, в которую вписались живые организмы, представляет собой прочно связанную совокупность яв­лений физического мира, определяемую прежде всего соотношением пла­нет, и в первую очередь Земли и Солнца. Среди этих явлений есть эпизодические - атмосферные осадки, зем­летрясения, и явления, периодически повторяющиеся,- смена времен года, приливы и отливы океанов, восходы и заходы солнца и др. Живые организмы отразили их в своей организации. Особенно важны­ми для жизнедеятельности оказались периодически повторяющиеся воз­действия.

3) Живые организмы не только вписались во внешний мир, но и изолировали себя от него при помощи специальных барьеров. Структурно-функциональная единица барьеров - мембрана клетки - универсальна. Она примерно одинакова и у яйцеклетки морского ежа, и у нейрона головного мозга человека. Мембраны позволили первым живым организмам, с одной сторо­ны, обособиться от водной среды, в которой они возникли, а с другой - ак­тивно взаимодействовать с ней с целью удовлетворения своих потребностей.

Таким образом, организм можно определить как физико-химиче­скую систему, существующую в окружающей среде в стационарном состоянии. Именно эта способность живых систем сохранять стационарное состояние в условиях непрерывно меняющейся среды и обуслов­ливает их выживание. Для обеспечения стационар­ного состояния у всех организмов - от морфологи­чески самых простых до наиболее сложных - вы­работались разнообразные анатомические, физио­логические и поведенческие приспособления, слу­жащие одной цели – сохранению постоянства внутренней среды.

3. Понятие гомеостаза.

Впервые мысль о том, что постоянство внутрен­ней среды обеспечивает оптимальные условия для жизни и размножения организмов, была высказана в 1857 г. французским физиологом Клодом Бернаром. На протяжении всей его научной деятельности Клода Бернара поражала способность организмов регулировать и поддерживать в достаточно узких границах такие физиологические параметры, как температура тела или содержание в нем воды. Это представление о саморегуляции как основе физиоло­гической стабильности было сформулировано Клодом Бернаром в виде ставшего классическим утверждения: «Постоянство внутренней среды является обязательным условием свободной жизни». Для определения механизмов, под­держивающих такое постоянство, был введен термин гомеостаз (от греч. homoios -тот же; stasis -стояние). Вместе с тем постоянство внутренней среды организма – условное понятие, так как во всем организме непрерывно протекает бесчисленное множество различных процессов. Состояние организма непрерывно меняется, меняются и оптимальные значения жизненно важных показателей. Так, например, в обычном состоянии артериальное давление поддерживается на уровне 120/80. Это значение несколько снижается во время ночного сна, при быстром же беге, напротив, значительно увеличивается. Такие изменения – не отрицание гомеостаза, т.к. для каждого функционального состояния оптимальные значения артериального давления различны. Иногда для более точного определения явления гомеостаза используют термин « гомеокинез ».

Современная наука делит всю природу на живую и неживую. На первый взгляд, это деление может показаться простым, но иногда довольно трудно решить, является ли определенный действительно живым или нет. Всем известно, что основные свойства, признаки живого - это рост и размножение. Большинство ученых используют семь жизненных процессов или признаков живых организмов, которые отличают их от неживой природы.

Что характерно для всех живых существ

Все живые существа:

• Состоят из клеток.
• Имеют разные уровни клеточной организации. Ткань - группа клеток, выполняющих общую функцию. Орган - группа тканей, выполняющих общую функцию. Система органов - группа органов, выполняющих общую функцию. Организм - любое живое существо в комплексе.
• Используют энергию Земли и Солнца, которая им необходима для жизни и роста.
• Реагируют на окружающую среду. Поведение - это сложный комплекс реакций.
• Растут. Деление клеток - это упорядоченное образование новых клеток, которые растут до определенного размера, а затем делятся.
• Размножаются. Размножение не играет существенной роли для выживания отдельных организмов, но оно важно для выживания всего вида. Все живые существа размножаются одним из следующих способов: бесполое (производство потомства без использования гамет), половое (производство потомства путем соединения половых клеток).
• Адаптируются и приспосабливаются к условиям окружающей среды.

Основные признаки живых организмов

• Движение. Все живое может двигаться и менять свое положение. Это более очевидно на примере животных, которые умеют ходить и бегать, и менее очевидно у растений, части которых могут двигаться, чтобы отследить движение солнца. Иногда движение может быть настолько медленным, что его очень трудно увидеть.

• Дыхание - это химическая реакция, которая происходит внутри клетки. Это процесс высвобождения энергии из пищевых веществ во всех живых клетках.
• Чувствительность - способность обнаруживать изменения в окружающей среде. Все живые существа способны реагировать на такие раздражители, как свет, температура, вода, гравитация и так далее.

• Рост. Все живые существа растут. Постоянное увеличение количества клеток и размеров тела называется ростом.
• Размножение - способность воспроизводить и передавать генетическую информацию своему потомству.

• Экскреция - избавление от отходов и токсинов. В результате многих химических реакций, протекающих в клетках, необходимо избавляться от продуктов обмена, которые могут отравить клетки.
• Питание - потребление и использование питательных веществ (белки, углеводы и жиры), необходимых для роста, восстановления тканей и получения энергии. У разных видов живых существ это происходит по-разному.

Все живые существа состоят из клеток

Каковы основные признаки Первым из того, что делает живые организмы уникальными, является то, что все они состоят из клеток, которые считаются строительными блоками жизни. Клетки удивительны, несмотря на свой небольшой размер, они могут работать вместе, формируя такие большие структуры тела, как ткани и органы. Клетки также являются специализированными - например, клетки печени находятся в одноименном органе, а клетки мозга функционируют только в голове.

Некоторые организмы сделаны из всего лишь одной клетки, например, многие бактерии, в то время как другие состоят из триллионов клеток, например, человек. являются очень сложными существами, имеющими невероятную клеточную организацию. Эта организация начинает свой путь с ДНК и простирается на весь организм.

Размножение

Основные признаки живого (биология описывает это даже в школьном курсе) включают в себя также такое понятие, как размножение. Каким образом все живые организмы попадают на Землю? Они появляются не из воздуха, а путем размножения. Существует два основных способа производства потомства. Первое - это известное всем половое размножение. Это когда организмы производят потомство путем объединения своих гамет. Люди и многие животные попадают в эту категорию.

Другим типом размножения является бесполое: организмы производят потомство без гаметы. В отличие от полового размножения, где потомство имеет разный генетический состав, не такой, как у любого из родителей, бесполый способ дает потомство, генетически идентичное своему родителю.

Рост и развитие

Основные признаки живого предполагают также рост и развитие. Когда потомство появляется на свет, оно не остается таким навсегда. Отличным примером может стать сам человек. В процессе роста люди меняются, и чем больше времени проходит, тем сильнее эти отличия заметны. Если сравнить взрослого человека и малыша, которым он когда-то пришел в этот мир, то различия просто колоссальные. Организмы растут и развиваются на протяжении всей жизни, но эти два термина (рост и развитие) не означают одно и тоже.

Рост - это когда меняется размер, от маленького к большому. Например, с возрастом растут все органы живого организма: пальцы, глаза, сердце и так далее. Развитие подразумевает возможность изменения или трансформации. Этот процесс начинается еще до рождения, когда появляетсясь первая клетка.

Энергия

Рост, развитие, клеточные процессы и даже размножение могут происходить только в том случае, если живые организмы принимают и могут использовать энергию, что также входит в основные признаки живого существа. Все жизненные энергии, в конечном счете, идут от солнца, и эта сила дает энергию всему на Земле. Многие живые организмы, такие как растения и некоторые водоросли, используют солнце, чтобы произвести свои собственные продукты питания.

Процесс преобразования солнечного света в химическую энергию называется фотосинтезом, а организмы, которые могут его производить, называются автотрофами. Тем не менее, многие организмы не могут создавать себе пищу самостоятельно, и поэтому им приходится питаться другими живыми организмами для получения энергии и питательных веществ. Организмы, которые питаются другими организмами, называются гетеротрофами.

Ответная реакция

Перечисляя основные признаки живой природы, важно отметить тот факт, что всем живым организмам присуща способность реагировать определенным образом на различные стимулы окружающей среды. Это означает, что любые изменения в окружающей среде запускают определенные реакции в организме. Например, такое как венерина мухоловка, захлопнет свои кровожадные лепестки довольно быстро, если туда приземлится ничего не подозревающая муха. Если есть такая возможность, черепаха выйдет погреться на солнышке, а не останется в тени. Когда человек слышит урчание у себя в животе, то он пойдет к холодильнику, чтобы сделать бутерброд, и так далее.

Раздражители могут быть внешними (вне организма человека) или внутренними (внутри тела), и они помогают живым организмам сохранять равновесие. Они представлены в виде различных органов чувств в организме, таких как: зрение, вкус, обоняние и осязание. Скорость реагирования может варьироваться в зависимости от организма.

Гомеостаз

Основные признаки живых организмов включают в себя регуляцию которая называется гомеостазом. Например, регуляция температуры очень важна для всех живых существ, потому что температура тела влияет на такой важный процесс, как метаболизм. Когда телу становится слишком холодно, эти процессы замедляются, и организм может погибнуть. Противоположное происходит, если организм перегревается, процессы ускоряются, и все это приводит к тем же губительным последствиям.

Что общего имеют живые существа? Они должны иметь все основные признаки живого организма. Например, облако может увеличиваться в размерах и перемещаться из одного места в другое, но это не живой организм, так как оно не обладает всеми приведенными выше характеристиками.

ВИДЕОУРОК

Биологическая система

– целостная система компонентов, выполняющих определенную функцию в живых системах. К биологическим системам относятся сложные системы разного уровня организации: биологические макромолекулы, субклеточные органеллы, клетки, органы, организмы, популяции.

Признаки биологических систем

– критерии, отличающие биологические системы от объектов неживой природы:

1. Единство химического состава. В состав живых организмов входят те же химические элементы, что и в объекты неживой природы. Однако соотношение различных элементов в живом и неживом неодинаково. В неживой природе самыми распространенными элементами являются кремний, железо, магний, алюминий, кислород. В живых же организмах 98% элементарного (атомного) состава приходится на долю всего четырех элементов: углерода, кислорода, азота и водорода.

2. Обмен веществ. К обмену веществ с окружающей средой способны все живые организмы. Они поглощают из среды элементы питания и выделяют продукты жизнедеятельности. В неживой природе также существует обмен веществами, однако при небиологическом круговороте они просто переносятся с одного места на другое или меняют свое агрегатное состояние: например, смыв почвы, превращение воды в пар или лед и др. У живых же организмов обмен веществ имеет качественно иной уровень. В круговороте органических веществ самыми существенными являются процессы синтеза и распада (ассимиляция и диссимиляция – см. дальше), в результате которых сложные вещества распадаются на более простые и выделяется энергия, необходимая для реакций синтеза новых сложных веществ.
Обмен веществ обеспечивает относительное постоянство химического состава всех частей организма и как следствие – постоянство их функционирования в непрерывно меняющихся условиях окружающей среды.

3. Самовоспроизведение (репродукция, размножение) – свойство организмов воспроизводить себе подобных. Процесс самовоспроизведения осуществляется практически на всех уровнях жизни. Существование каждой отдельно взятой биологической системы ограничено во времени, поэтому поддержание жизни связано с самовоспроизведением. В основе самовоспроизведения лежит образование новых молекул и структур, обусловленное информацией, заложенной в нуклеиновой кислоте – ДНК, которая находится в родительских клетках.

4. Наследственность – способность организмов передавать свои признаки, свойства и особенности развития из поколения в поколение. Наследственность обеспечивается стабильностью ДНК и воспроизведением ее химического строения с высокой точностью. Материальными структурами наследственности, передаваемыми от родителей потомкам, являются хромосомы и гены.

5. Изменчивость – способность организмов приобретать новые признаки и свойства; в ее основе лежат изменения материальных структур наследственности. Это свойство как бы противоположно наследственности, но вместе с тем тесно связано с ней. Изменчивость поставляет разнообразный материал для отбора особей, наиболее приспособленных к конкретным условиям существования, что, в свою очередь, приводит к появлению новых форм жизни, новых видов организмов.

6. Рост и развитие. Способность к развитию – всеобщее свойство материи. Под развитием понимают необратимое направленное закономерное изменение объектов живой и неживой природы. В результате развития возникает новое качественное состояние объекта, изменяется его состав или структура. Развитие живой формы материи представлено индивидуальным развитием (онтогенезом) и историческим развитием (филогенезом). Филогенез всего органического мира называют эволюцией.
На протяжении онтогенеза постепенно и последовательно проявляются индивидуальные свойства организмов. В основе этого лежит поэтапная реализация наследственных программ. Индивидуальное развитие часто сопровождается ростом – увеличением линейных размеров и массы всей особи и ее отдельных органов за счет увеличения размеров и количества клеток.
Историческое развитие сопровождается образование новых видов и прогрессивным усложнением жизни. В результате эволюции возникло все многообразие живых организмов на Земле.

7. Раздражимость – это специфические избирательные ответные реакции организмов на изменения окружающей среды. Всякое изменение окружающих организм условий представляет собой по отношению к нему раздражение, а его ответная реакция является проявлением раздражимости. Отвечая на воздействия факторов среды, организмы взаимодействуют с ней и приспосабливаются к ней, что помогает им выжить.
Реакции многоклеточных животных на раздражители, осуществляемые и контролируемые центральной нервной системой, называются рефлексами. Организмы, не имеющие нервной системы, лишены рефлексов, и их реакции выражаются в изменении характера движения (таксисы) или роста (тропизмы).

8. Дискретность (от лат. discretus – разделенный). Любая биологическая система состоит из отдельных изолированных, то есть обособленных или отграниченных в пространстве, но тем не менее, тесно связанных и взаимодействующих между собой частей, образующих структурно-функциональное единство. Так, любая особь состоит из отдельных клеток с их особыми свойствами, а в клетках также дискретно представлены органоиды и другие внутриклеточные образования.
Дискретность строения организма – основа его структурной упорядоченности. Она создает возможность постоянного самообновления системы путем замены износившихся структурных элементов без прекращения функционирования всей системы в целом.

9. Саморегуляция (авторегуляция) – способность живых организмов поддерживать постоянство своего химического состава и интенсивность физиологических процессов (гомеостаз). Саморегуляция осуществляется благодаря деятельности нервной, эндокринной и некоторых других регуляторных систем. Сигналом для включения той или иной регуляторной системы может быть изменение концентрации какого-либо вещества или состояния какой-либо системы.

10. Ритмичность – свойство, присущее как живой, так и неживой природе. Оно обусловлено различными космическими и планетарными причинами: вращением Земли вокруг Солнца и вокруг своей оси, фазами Луны и т.д.
Ритмичность проявляется в периодических изменениях интенсивности физиологических функций и формообразовательных процессов через определенные равные промежутки времени. Хорошо известны суточные ритмы сна и бодрствования у человека, сезонные ритмы активности и спячки у некоторых млекопитающих и многие другие. Ритмичность направлена на согласование функций организма с периодически меняющимися условиями жизни.

11. Энергозависимость. Биологические системы являются «открытыми» для поступления энергии. Под «открытыми» понимают динамические, т.е. не находящиеся в состоянии покоя системы, устойчивые лишь при условии непрерывного доступа к ним веществ и энергии извне. Живые организмы существуют до тех пор, пока в них поступают из окружающей среды энергия и вещества в виде пищи. В большинстве случаев организмы используют энергию Солнца: одни непосредственно – этофотоавтотрофы (зеленые растения и цианобактерии), другие опосредованно, в виде органических веществ потребляемой пищи, – это гетеротрофы (животные, грибы и бактерии).

Вариант 1.

1! Из клеток состоят:

а) растения

б) грибы

в) люди

г) горные породы

а) воды

б) любых веществ

в) веществ, необходимых для роста

г) веществ, необходимых для жизни

а) дыхания

б) выделения

в) питания

г) движения

а) люди

б) животные

в) грибы

г) растения

б) животные растут всю жизнь

в) животные двигаются всю жизнь

а) семя превратилось в растение

б) щенок вырос в собаку

г) маленькое дерево стало большим

Тест № 1 по теме: «Основные свойства живого»

Вариант 2.

а) кошки

б) рябины

в) змеи

г) телевизора

а) энергию для жизни

б) вещества для «строительства» тела

г) только вещества, необходимые для роста

а) дыханием

б) реакцией

в) движением

г) раздражимостью

а) все живые организмы состоят из клеток

б) растения питаются готовыми органическими веществами

в) все живые организмы размножаются

а) им нужно больше пищи

б) им нужно больше энергии

в) они должны свою пищу поймать или найти

г) они состоят из клеток и размножаются

Тест № 1 по теме: «Основные свойства живого»

Вариант 3.

1! Из невидимых глазом клеток построены:

а) Луна

б) ваши родители

в) кочан капусты

г) деревянная скамейка

2!* Живые организмы получают энергию благодаря:

а) питанию

б) движению

в) дыханию

г) выделению

3! Двигаться могут:

а) микробы

б) растения

в) животные

г) только листья растений

4! Найдите ошибочные утверждения:

а) бактерии состоят из одной клетки

б) животные растут всю жизнь

в) животные двигаются все время

г) растения выделяют кислород

5! Выделение помогает организму избавиться от:

а) лишних питательных веществ

б) ядовитых веществ

в) непереваренных веществ

г) лишней энергии

6. Найдите верные утверждения:

а) если двигается, то живое

б) дышат только животные

в) к выделению отходов способны только животные

г) если размножается, то живое

Тест № 1 по теме: «Основные свойства живого»

Вариант 4.

1! Из клеток состоят:

а) горные породы

б) растения

в) люди

г) грибы

2! Питание – это поступление в организм:

а) веществ, необходимых для жизни

б) веществ, необходимых для роста

в) любых веществ

г) воды

3. Ядовитые, ненужные и лишние вещества организмы удаляют с помощью:

а) выделения

б) дыхания

в) питания

г) движения

4! В течение всей жизни растут:

а) грибы

б) животные

в) люди

г) деревья

5! Найдите верные утверждения:

а) бактерии состоят из одной клетки

б) растения выделяют кислород

в) дышат только грибы

г) животные растут всю жизнь

6! О развитии можно говорить, если:

а) маленькое дерево стало большим

б) семя превратилось в растение

в) листья повернулись к свету

г) щенок вырос в собаку

Тест № 1 по теме: «Основные свойства живого»

Вариант 5.

1! Внутри много маленьких клеток у:

а) окуня

б) рябины

в) телевизора

г) змеи

2! Благодаря пище живые организмы получают:

а) только вещества, необходимые для роста

б) энергию для жизни

в) вещества для «ремонта» тела

г) вещества для «строительства» тела

3!* Ответные действия называют:

а) реакцией

б) движением

в) раздражимостью

г) дыханием

4! Найдите верные утверждения:

а) растения питаются готовыми органическими веществами

б) все живые организмы размножаются

в) все живые организмы состоят из клеток

г) основной источник кислорода на Земле – растения

5. Животные больше двигаются чем растения потому, что:

а) им нужно больше пищи

б) они должны свою пищу поймать или найти

в) они состоят из клеток и размножаются

г) им нужно больше энергии