Особенности биологического уровня организации материи

Биология – система наук о живых системах.

Предмет изучения биологии – все проявления жизни: происхождение; строение и функции живых существ; распространение; функционирование природных сообществ; взаимосвязь живых существ и неживой природы и т.д.

Задачи биологии - раскрытии сущности жизни и изучение всех биологических закономерностей.

Жизнь – природная форма движения материи, характеризующаяся самообновлением, развитием, саморегуляцией и самовоспроизведением разноуровневых открытых систем. Вещественную основу жизни составляют белки, нуклеиновые кислоты и фосфорорганические соединения.

Признаки живых систем:

-Сложная упорядоченная структура.

- Открытость – поддержание собственной целостности и упорядоченности за счет энергии полученной из внешней среды в виде пищи, света и т.п. Через живые существа проходят потоки веществ и энергии, благодаря чему в системе осуществляется обмен веществ - метаболизм.

- Саморегуляция – свойство живых систем автоматически устанавливать и поддерживать на определенном уровне те или иные показатели системы.

- Самоорганизация – свойство живой системы приспособляться к изменяющимся условиям за счет изменения структуры своей системы управления. При самоорганизации управляющие факторы воздействуют на систему не извне, а возникают в ней самой в процессе переработки информации, которой живая система обменивается с внешней средой.

- Самовоспроизведение на основе генетического кода.

- Изменчивость - приобретение организмом новых наследственных или ненаследственных признаков и свойств.

- Приспособленность и приспособляемость к внешней среде.

Уровни организации живой материи.

Структуризация живой материи состоит в иерархической соподчиненности уровней. Это означает, что низшие уровни как единое целое входят в высшие. Выделение и изучение уровней организации в биологии ставит своей главной целью объяснение феномена жизни. В отличие от физики, где деление материи на структурные уровни условно (критериями здесь являются масса и размеры), в биологии уровни организации материи отличаются не размерами или сложностью, а закономерностями функционирования.

Молекулярно-генетический уровень. На этом уровне в наибольшей степени проявляется однообразие дискретных единиц живого. Основу всех животных, растений и вирусов составляют 20 аминокислот и 4 одинаковых оснований, входящих в состав молекул нуклеиновых кислот. У всех организмов биологическая энергия запасается в виде богатой энергией аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ). Наследственная информация у всех заложена в молекулах дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), способной к саморепродукции. Реализация наследственной информации осуществляется при участии молекул рибонуклеиновой кислоты (РНК).

Клеточный уровень. Клетка является основной самостоятельно функционирующей элементарной биологической единицей, характерной для всех живых организмов. У всех организмов только на клеточном уровне возможны биосинтез и реализация наследственной информации. Клеточный уровень у одноклеточных организмов совпадает с организменным.

Онтогенетический уровень. На организменном уровне проявляется чрезвычайно большое многообразие форм. Разнообразие организмов, относящихся к разным видам, а также в пределах одного вида, объясняется не разнообразием дискретных единиц низшего порядка (клеток, тканей, органов), а усложнением их комбинаций, обеспечивающих качественные особенности организмов. В настоящее время на Земле обитает более миллиона видов животных и около полумиллиона видов растений. Каждый вид состоит из отдельных индивидуумов (организмы, особи), имеющих свои отличительные черты. Онтогенез - индивидуальное развитие живого организма.

Популяционно-видовой уровень. Совокупность организмов одного вида, населяющих определенную территорию, составляет популяцию. Популяция – это надорганизменная живая система, которая является элементарной единицей эволюционного процесса. В ней начинаются процессы видообразования. Популяция входит в состав биоценозов.

Биоценотический уровень. Биогеоценозы – исторически сложившиеся устойчивые сообщества популяций различных видов, связанных между собой и окружающей средой обменом веществ, энергии и информации. Они являются элементарными системами, в которых осуществляется вещественно-энергетический круговорот, обусловленный жизнедеятельностью организмов.

Биосферный уровень. Совокупность биогеоценозов составляют биосферу и обуславливают все процессы, протекающие в ней.

Происхождение жизни

Креационизм. Согласно этой теории жизнь была создана сверхъестественным существом – Богом в определенное время. Этого взгляда придерживаются последователи почти всех религиозных учений.

Абиогенез - концепция, согласно которой жизнь может возникнуть из предшествующей неживой природы (однократно или неоднократно).

Концепция спонтанного самопроизвольного зарождения – утверждает неоднократность возникновения живого из неживого вещества.

Биогенез - концепция, согласно которой жизнь может возникнуть только из предшествующей жизни.

Концепция панспермии – отстаивает теорию космического заселения Земли, перенося проблему происхождения жизни в какое-то другое место Вселенной.

Эволюционная химия – (предбиология) наука о самоорганизации химических систем.

Функциональный подход к возникновению живого - сосредоточивает внимание на исследовании самих процессов самоорганизации предбиологических систем, на выявлении законов, которым подчиняются эти процессы, в том числе с позиций кибернетики.

Субстратный подход к возникновению живого - состоит в исследовании вещественной основы биологических систем. Результатом субстратного подхода к проблеме биогенеза является получение информации об отборе химических элементов и структур.

Отбор химических элементов – состоит в процессе, результатом которого является преимущественное использование в построении тел живых существ ( до 97, 4 %. ) шести основных элементов-органогенов ( С, Н, О, N, Р, S ).

Теория биохимической эволюции (Опарина-Холдейна) – изучает возможностьвозникновения живого в специфических условиях древней Земли в результате процессов, предбиологической эволюции, подчиняющимся физическим и химическим законам. Возникновение жизни рассматривается как уникальное единичное событие, имевшее место в условиях, которые для современной биоты непригодны.

Предбиотическая эволюция - химическая стадия биохимической эволюции, предшествующая собственно биологической эволюции, связанная с переходом от неорганической материи к органической, а затем к элементарным формам жизни.

Коацерваты (лат. сгусток, куча) – это комплексы гидрофильных по своей химической природе белков и молекул воды, обособленные от водной фазы. Опарин считал, что замена в этих комплексах водной оболочки на липидную и дальнейшая эволюция этих образований могла привести к образованию примитивных клеток.

Концепция голобиоза – один из подходов в решении вопроса о природе доклеточной структуры, согласно которой протобионт обладал белковой природой, метаболизмом и не имел наследственных структур.

Концепция генобиоза – рассматривает доклеточного предка как первичную информационную нуклеотидную систему, способную к самовоспроизведению.

Гиперциклы. С огласно гипотезе немецкого физико-химика М. Эйгена, процесс возникновения живых клеток тесно связан с взаимодействием нуклеотидов, являющихся материальными носителями информации, и протеинов (полипептидов), служащих катализаторами химических реакций. В процессе взаимодействия нуклеотиды под влиянием протеинов воспроизводят самих себя и передают информацию следующему за ними протеину, так что возникает замкнутая автокаталитическая цепь, названная гиперциклом.

Нуклеотиды – азотсодержащие элементы нуклеиновых кислот – цитозин, гуанин, тимин, аденин.

Генетический код – эволюционно возникший механизм, обеспечивающий реализацию наследственной информации, содержащейся в первичной структуре молекулы ДНК, в соответствующей структуре полипептида.

⇐ Предыдущая 1 23