Prelegerea № 2 Caracteristicile generale ale celor vii
1 Trăsături distinctive ale materiei vii
1.1 Alimentarea. Alimentarea este necesară pentru toate organismele vii, deoarece servește ca sursă de energie și alte substanțe necesare pentru viață. Plantele și animalele diferă în principal în modul în care produc hrana.
Aproape toate plantele sunt capabile de fotosinteză, adică ei înșiși formează substanțele necesare, folosind energia luminii. Fotosinteza este una dintre formele de nutriție autotrofică:
6CO + 6H OCHO + 60
Animalele și cele mai multe microorganisme consumă diferit: folosesc o substanță organică gata preparată, adică substanța altor organisme. Această substanță sunt scindate cu ajutorul enzimelor și formează substanțe ale corpului lor. Un astfel de aliment se numește heterotrofic.
1.2 Respirația. Acesta este procesul de oxidare a substanțelor organice cu eliberarea de energie (ATP se găsește în toate celulele vii).
C H O + 6O 6CO + 6H O + Q (kJ)
Energia este necesară pentru toate procesele de viață, astfel încât majoritatea substanțelor nutritive sunt folosite ca sursă de energie. În procesul de respirație, energia este eliberată atunci când sunt împrăștiați anumiți compuși de mare energie.
Datorită acestor două procese - nutriție și respirație - organismul își menține integritatea, adică ordonarea tuturor proceselor care au loc în acest organism.
1.3 Iritabilitate. Toate ființele vii sunt capabile să reacționeze la schimbările din mediul extern și intern. De exemplu, în frig, vasele de sânge înguste (pielea de gâscă) și la temperaturi ridicate se extind, ducând la eliberarea excesului de căldură în atmosferă. Plantele se întind spre lumină (fotosinteza), iar animalele reacționează la pericol - un arici, o broască țestoasă.
Iritabilitatea este o proprietate universală a celor vii. Acesta a fost dezvoltat în procesul de evoluție și ajută organismul viu să supraviețuiască în condițiile schimbate ale mediului extern.
1.4 Mobilitatea. Animalele diferă de plante prin capacitatea de a se deplasa în spațiu dintr-un loc în altul, adică se pot muta. Animalele trebuie să se mute pentru a-și lua mâncarea.
Pentru plante, mobilitatea nu este necesară, deoarece ei înșiși pot să sintetizeze substanțele nutritive. Dar în plante există mișcare în interiorul celulelor și mișcarea organelor întregi (frunze de plante de interior, floarea-soarelui). Dar viteza acestei mișcări este mult mai mică decât la animale.
În acest sens, Academicianul Vernadsky a evidențiat două tipuri de mișcări:
1 mișcare activă - deplasarea la distanțe semnificative;
2 mișcare pasivă - mișcare în interiorul corpului.
1.5Vydelenie. Izolarea sau excreția este eliminarea produselor metabolice finale din organism. Animalele consumă o mulțime de substanțe proteice, astfel încât zgurii formați din proteine sunt compuși azotați.
1.6 Reproducere. Durata de viață a fiecărui organism este limitată, dar toate lucrurile vii sunt nemuritoare ca întreg. Supraviețuirea speciei este asigurată de conservarea principalelor semne ale părinților din descendenți, care au apărut ca urmare a reproducerii asexuate sau sexuale.
Există anumite mecanisme pentru transferul de informații ereditare de la o generație la alta, iar aceste mecanisme sunt aceleași pentru toate speciile. În această ereditate se manifestă. Dar descendenții, fiind asemenea părinților, diferă întotdeauna de ei într-un fel. Acesta este fenomenul variabilității, ale cărui legi de bază sunt, de asemenea, comune tuturor speciilor.
Informațiile ereditare în moleculele ADN și ARN sunt codificate.
1.7 Creștere. Obiectele de natură neînsuflețită, de exemplu, cristale sau stalactite, cresc prin atașarea unei noi substanțe la suprafața exterioară.
Organismele vii cresc din interior prin substanțele nutritive care intră în organism în procesul de nutriție. Ca urmare a asimilării acestor substanțe, se formează noi substanțe, o nouă protoplasmă vie.
Aceste șapte semne principale ale celor vii sunt exprimate mai mult sau mai puțin în orice organism și servesc drept singurul indicator dacă este viu sau mort.
Spre deosebire de materia vie, cei fără viață sub influența condițiilor externe sunt distruși.
2 Proprietățile organismelor vii
2.1 Metabolism. Toate organismele vii au capacitatea de a extrage, transforma și utiliza energia mediului fie sub formă de nutrienți, fie sub forma radiației solare. În mediul extern, ele returnează produsele de dezintegrare și energia transformată sub formă de căldură. Adică, organismele sunt capabile să schimbe materia și energia cu mediul.
Metabolismul este unul dintre criteriile esențiale ale vieții. Această proprietate se reflectă în definirea vieții, pe care F.Engels a formulat-o cu mai mult de o sută de ani în urmă:
„Viața are o modalitate de existență a organismelor de proteine, elementul esențial al care este schimbul constant de substanțe cu mediul înconjurător și cu încetarea acestui metabolism încetează și viața care duce la degradarea proteinelor.“
Această definiție include două prevederi importante:
A) viața este strâns legată de substanțele proteice;
B) o condiție indispensabilă a vieții este un metabolism constant, cu încetarea căruia viața încetează.
Metabolismul corpului proteic are două părți:
· Metabolismul plastic (anabolismul) este un set de reacții care asigură construcția unei celule și reînnoirea compoziției sale.
· Metabolismul energetic (catabolismul) este un set de reacții care furnizează celulei energie.
Anabolism + catabolism = metabolism (metabolism)
Substanțele care provin din mediul înconjurător ca rezultat al metabolismului plastic sunt transformate în substanțe ale unui organism dat, iar organismul organismului este construit din ele. Astfel, schimbul de plastic constă din două procese simultane: dizolvarea continuă a substanțelor - disimilarea și sinteza continuă a compușilor noi, adică asimilare. Procesele de disimilare și asimilare sunt una și nu există separat unele de altele. Ca rezultat al acestor procese, organismul viu se schimba tot timpul, dar in acelasi timp isi pastreaza structura specifica.
Pentru asimilare, adică formarea unei noi substanțe complexe, în plus față de "materiale de construcție" - o varietate de compuși chimici, de asemenea, este nevoie de energie. Această energie este dată, în primul rând, de procesele de dezintegrare, adică procesele de disimilare. În același timp, compușii organici complexi sunt descompuși în compuși simpli, care sunt oxidați până la produsele finale, în mod obișnuit până la dioxid de carbon și apă cu eliberare de energie. Toate acestea se întâmplă în procesul de metabolism energetic - catabolism.
Un organism viu are nevoie de energie nu numai pentru a crea noi substanțe corporale, ci și pentru diverse activități: activitatea mușchilor, a glandelor, celulelor nervoase etc. pentru animalele mai mari - pentru a menține o temperatură constantă a corpului.
Cu cât este mai mare sarcina asupra corpului și cu cât este consumată mai multă energie, cu atât trebuie să se furnizeze mai mulți nutrienți. Persoanele cu forță fizică gravă, sportivii cu încărcături grele au nevoie de alimentație sporită. Discrepanța dintre energia care intră sub formă de nutrienți și consumată de organism duce la creșterea în greutate și la boli.
Schimbul de substanțe asigură stabilitatea și constanța compoziției chimice a celulei și întregului organism și, în consecință, activitatea acestora.
Sistemele dinamice, în care reacțiile chimice curg continuu datorită substanțelor și energiei provenite din exterior, iar produsele de dezintegrare sunt retrase, se numesc sisteme deschise.
Un organism viu este un sistem deschis; există atât timp cât primește alimente, precum și energie din mediul extern și sunt alocate unele produse de schimb.
Organismele vii au un sistem de auto-reglementare încorporat care susține procesele de viață și previne dezintegrarea dezintegrării structurilor și eliberarea de energie. Acest lucru este strâns legat de procesul de metabolizare.
Abilitatea sistemelor biologice de a rezista schimbărilor și de a menține o constanță dinamică a compoziției și a proprietăților se numește homeostază
Homeostaza este constanta relativa dinamica a compozitiei si proprietatilor mediului intern si a stabilitatii functiilor fiziologice de baza ale organismului.
Disting: a) o homeostazie fiziologică - abilitatea unui organism determinate genetic, a-și menține statutul de conditiile ambientale (la un mamifer - capacitatea de a menține constanța presiunii osmotice în celule și pH-ul sângelui);
b) homeostaza de dezvoltare este o capacitate determinată genetic a organismului de a schimba reacțiile individuale astfel încât funcțiile organismului să rămână în general aceleași. (La om, atunci când un rinichi este îndepărtat, restul efectuează o dublă încărcare)
2.2 Abilitatea la autoproducere este a doua proprietate obligatorie a celor vii.
Durata de viață a tuturor sistemelor vii, de la structurile moleculare (viruși, prioni) la organisme multicelulare foarte organizate, este limitată.
Auto-reproducerea se desfășoară la toate nivelurile organizării materiei vii - de la macromolecule la organism. Datorită acestei proprietăți, structurile celulare, celulele și organismele sunt similare în structură cu predecesorii lor.
Baza de auto-reproducere este formarea de noi molecule și structuri, pe baza informațiilor încorporate în acidul nucleic al ADN-ului. Reproducerea propriu-zisă este strâns legată de fenomenul eredității: orice ființă vie dă naștere naturii sale.
Baza materială a programelor genetice este acizii nucleici: proteina ARN ADN
Proteina este un actuator funcțional care este reglat de acidul nucleic. Aceasta corespunde uneia dintre definițiile moderne ale vieții, dată în 1965 de M.V.Volkenshteynom om de știință sovietic: „Corpul viu existent în lume, sunt deschise de auto-reglare și sistem de auto-reproducere a construit din biopolimeri - proteine și acizi nucleici.“
2.3 Variabilitatea este o proprietate opusă eredității. Este asociat cu dobândirea de către organisme a unor noi caracteristici și proprietăți. În inima variabilității se află mutațiile - o încălcare a procesului de auto-reproducere a ADN-ului. Variabilitatea creează material pentru selecția naturală.
2.4 Proprietatea organismelor vii este capacitatea de dezvoltare istorică și de schimbare de la simplu la complex. Acest proces se numește evoluție. Ca urmare a evoluției, a apărut o întreagă varietate de organisme vii, adaptate la anumite condiții de existență.
Unii cercetători se referă, de asemenea, la proprietățile de bază ale organismelor vii: a) unitatea compoziției chimice (98% - C, N, O, H);
b) complexitatea și gradul înalt de organizare. și anume o structură internă complicată, dar în prezent există organisme vii formate de o moleculă - prioni - proteine.
2.5 Nivelurile de organizare a materiei vii
Pentru natura vie, diferite niveluri de organizare a structurilor sale sunt caracteristice, între care există o subordonare complexă.
Viața la toate nivelurile este studiată de ramurile relevante ale biologiei. De exemplu, virușii - virologie, plante - botanică etc.
În prezent, următoarele niveluri de organizare a materiei vii.
Cel mai mic, cel mai vechi nivel este molecular. sau nivelul structurilor moleculare.
Orice sistem de viață, chiar și cel mai complex, se manifestă la nivelul funcționării moleculelor biologice: acizi nucleici, proteine, polizaharide și alte substanțe organice. Din acest nivel, cele mai importante procese ale activității vitale a organismului încep: metabolismul, transformarea energiei, transferul informațiilor ereditare. La acest nivel, există o limită între cei vii și cei lipsiți de viață.
• Nivelul celulei. O celulă este o unitate structurală și funcțională, precum și o unitate de reproducere și dezvoltare a tuturor organismelor vii care trăiesc pe Pământ. Nu există forme non-celulare de viață, iar existența virușilor confirmă această regulă, deoarece acestea își pot manifesta proprietățile sistemelor vii numai în celule.
· Nivelul țesutului este caracteristic organismelor multicelulare. Fabric este o colecție de celule similare în structură, legate de performanța funcțiilor comune.
· Nivelul organic. În majoritatea organismelor vii, organul este o unitate structurală și funcțională a mai multor tipuri de țesuturi. De exemplu, pielea, ca organ, include epiteliul și țesutul conjunctiv, care împreună realizează o serie de funcții, dintre care cea mai importantă este cea protectoare.
· Uneori, nivelele de 3 și 4 sunt combinate într-un singur țesut de organe sau în nivelul întregului organism.
· Nivelul de organe. Organismele multicelulare reprezintă un întreg sistem de organe care sunt strict specializate în funcțiile efectuate. La procesele organismului la nivel studiat și fenomenele care au loc în specimen - mecanismele de lucru coordonate a organelor și sistemelor sale, precum și rolul diferitelor organe în funcțiile vitale ale corpului, modificări adaptive și comportamentul organismelor în condiții diferite de mediu.
· Nivelul speciilor populației. Totalitatea de organisme din aceeași specie, unite de un habitat comun, creează o populație ca sistem de ordin superorganism. În acest sistem se efectuează transformări simple evolutive.
· View - un set de indivizi din populațiile care au o similitudine ereditară a caracteristicilor morfologice, fiziologice și biochimice, încrucișa în mod liber și să dea urmași fertile, care sunt adaptate la condițiile specifice ale vieții și a naturii într-o anumită nișă - zonă.
• Populația (din populația latină - populație, populație) - este o colecție de indivizi dintr-o specie, ocupând mult timp un anumit spațiu și reprodus pentru un număr mare de generații.
· În cazul în care durata de viață a oricărui organism viu este determinată genetic, și ei vor muri în mod inevitabil, posibilitățile epuizate programate ale dezvoltării sale, populația este capabilă în condiții de mediu adecvate pentru a dezvolta un timp relativ lung. Ca urmare, sunt posibile modificări evolutive.
· 7 Nivelul biogeocenozelor.
· Biogeocenoza este o combinație de organisme de diferite tipuri și de complexitate diferită a organizației cu toți factorii din habitat. Ie este o comunitate de tot felul de ființe vii care locuiesc pe un anumit teritoriu sau zonă de apă. La acest nivel funcționează legile relațiilor interspecifice.
La acest nivel, se studiază relația dintre organism și mediul înconjurător, migrarea materiei vii, căile și modelele fluxului de circuite energetice etc.
· 8 biosferice. Acesta este cel mai înalt nivel de organizare a materiei vii de pe planeta noastră. Biosfera este o colecție de toate lucrurile vii care locuiesc pe Pământ.
· Astfel, natura vie este un sistem ierarhic complexificat. Legi caracteristice nivelurilor superioare de organizare a lumii vii nu exclude funcționarea legilor inerente la niveluri inferioare.
· Legile generale privind studiile de biologie care sunt caracteristice tuturor nivelurilor de organizare a vieții.
3 Terminologie biologică și unități de măsură
În biologie, există numeroase nume și termeni care identifică diferite specii și grupuri de plante și animale, structurile lor morfologice și mecanismele funcționale și relațiile dintre ele.
Pentru a asigura o acuratețe maximă și au terminologia ușor de înțeles pentru oamenii de știință din toate țările, biologi utilizate de obicei, acolo unde este posibil, cuvintele latine, și de a folosi limba latină sau rădăcini grecești, dând cuvântul o formă întreagă latinizat crearea de noi termeni.
În ceea ce privește unitățile de măsură, pentru acele dimensiuni și pentru acele cantități de materie cu care trebuie să ne ocupăm la nivel celular, avem nevoie de unitățile de măsură adecvate. În mod tipic, unitățile de lungime utilizate în biologie includ un micrometru (1 μm = 10 m și 10 mm), un nanometru (1 nm = 10 m și 10 mm)
Masa este exprimată în nanograme (1 ng = 10 g) sau picograme (1 pg = 10 g).
Sunt de asemenea folosite Dalton - o unitate de greutate moleculară egală cu masa atomului de hidrogen.