Свойства живых организмов
Согласно современным представлениям, жизнь – это процесс существования сложных биологических систем, в состав которых входят большие биологические молекулы, способных к самовоспроизведению и поддержанию своего существования путём обмена веществ и энергии с окружающей средой.
Живым организмам присущ ряд признаков, которые у большинства неживых систем отсутствуют. Но среди этих признаков нет ни одного, который был бы лишь живому. Чтобы более точно описать жизнь необходимо назвать главные свойства живых организмов.
- Для живых организмов характерно высокоупорядоченное строение. Образующие их химические вещества имеют намного более сложное строение и уровень их организации более высокий, чем у веществ, образующих большинство неживых систем.
- Живые организмы энергию для поддержания и усиления своей высокой упорядоченности получают из окружающей среды. Солнечную энергию (прямо или косвенно) использует большинство живых организмов. В организме зелёных растений она используется для синтеза питательных веществ, которые употребляются как самими растениями, так и всеми другими живыми организмами на планете. Все организмы используют энергию, которая содержится в пище, для поддержания своей жизнедеятельности, роста и размножения.
- Живые организмы способны активно реагировать на влияния внешней среды. Если толкнуть животное, то, в большинстве случаев, оно активно реагирует на это: убегает, приближается или свёртывается. Реакции растений медленнее, но не менее активны: их стебли и листья поворачиваются в сторону поступления света, корни растут вниз. Это универсальная способность живых организмов – реагировать на раздражения извне.
- Живые организмы развиваются. Всё со временем изменяется, но особенно сложной упорядоченностью характеризуются изменения в живых организмах. Такие изменения можно называть развитием. Минеральные кристаллы растут путём прибавления подобных себе единиц. У растений же или животных развиваются новые побеги или новые органы, которые по структуре и химическому составу отличаются от тех, от которых они происходят.
- Все живые организмы размножаются. Новые организмы могут возникать лишь в результате размножения других таких же организмов.
- Необходимая каждому организму информация для того, чтобы жить, развиваться и размножаться, передаётся от каждого индивида к его потомкам. Содержится эта информация в генетическом материале (хромосомах, ДНК, РНК, генах). Генетический материал обусловливает возможные границы развития организма, его структур, его функции и реакции на факторы окружающей среды. Этот материал передаётся потомкам определённого организма, которые будут похожими на своих родителей. Однако, генетическая информация в некоторой мере изменяется, потому родители и потомки в большинстве случаев бывают похожими, но не идентичными.
- Живые организмы адаптированы к среде, в которой они существуют. Живые организмы (и их отдельные органы) хорошо соответствуют способу жизни. Особенности строения, функций и поведения определённого организма, которые отвечают его способу жизни, называются адаптациями.
Уровни организации, характерные для живой материи
Замечание 1
Различают несколько структурно-функциональных уровней организации живой материи: молекулярный, клеточный, тканевый, органный, организменный, популяционно-видовой и биосферно-биогеоценотический. Изучением законов, характерных для всех уровней организации жизни, занимается общая биология.
На молекулярном уровне исследуют, какую роль играют биологически важные молекулы (белков, нуклеиновых кислот, липидов, полисахаридов и т. п.) в росте и развитии организмов, сохранении и передаче наследственной информации, для обмена веществ и превращения энергии в живых клетках, другие явления.
На клеточном уровне предполагается изучение структурной организации клеток. Учение о клетке, или цитология, которая включает цитоморфологию, патофизиологию, цитогенетику и цитохимию, даёт возможность для установления физиолого-биохимических и структурно-функциональных связей между клетками в разных тканях и органах.
На тканевом и органном уровнях изучаются строение, функции , механизм действия, происхождение, эволюция и индивидуальное развитие тканей и органов животных и растений.
На организменном уровне изучают процессы и явления, которые происходят в организме особи (индивидуума), и механизмы слаженности в функционировании органов, жизнедеятельность организмов, приспособительные изменения и поведение организмов в различных условиях окружающей среды.
Популяционно-видовой уровень живого от организменного. Длительность жизни живого организма определена генетически, и они, исчерпав запрограмированные возможности своего развития, неизбежно умирают, а популяция способна при определённых условиях среды развиваться неограниченно долго. Динамика и состав популяции, то есть совокупность особей одного вида, которые имеют одинаковый генофонд и населяют определённую территорию с относительно постоянными условиями существования, изучаются генетикой, морфологией, фенологией, экологией и другими разделами биологии.
На самом высоком, биосферно-биогеоценотическом, или экосистемном, уровне изучают взаимоотношения организма со средой, миграция живого вещества, пути и закономерности течения кругооборотов веществ и потоков єнергии, другие процессы, происходящие в биогеоценозах (єкосистемах).
Постулатами теории биологической эволюции являются три свойства живых организмов - индивидуальная изменчивость, наследственность и борьба за существование.
Свойства:
Единство химического состава живых существ
Живые организмы образованы молекулами органических и неорганических веществ. Основную массу органических веществ клетки составляют белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты, АТФ и другие вещества. Неорганические вещества клетки - вода, минеральные соли и др. Молекулы органических веществ образуют органоиды клетки. Вода с растворенными в ней веществами составляет внутреннюю среду клетки.
В состав живых организмов входят те же химические элементы, что и в объекты неживой природы. Однако соотношение элементов в живом и неживом неодинаково. В живых организмах 98 % химического состава приходятся на четыре элемента: углерод, кислород, азот и водород.
Обмен веществ и энергии это общее свойство всего живого, которое лежит в основе поддержания жизни. Живые организмы способны поглощать определенные вещества из окружающей среды, преобразовывать их, получать энергию за счет этих преобразований и выделять ненужные остатки этих веществ обратно в окружающую среду. Обмен веществ (метаболизм) делится на пластический (запасание веществ) и энергетический (расщепление веществ). Для извлечения энергии вещества разлагаются, для ее запасания они синтезируются. Причем, синтез собственных веществ, из которых строятся тела живых организмов, тоже протекает с затратами энергии и является частью пластического обмена (анаболизма).
Как физиологическое понятие обмен веществ включает в себя несколько не связанных на первый взгляд процессов: питание и пищеварение у животных и фотосинтез у растений, дыхание и выделение (включая потоотделение) у млекопитающих. Именно в ходе этих процессов организмы обеспечивают себя не только необходимыми веществами, но и энергией. У человека, как вы знаете, обмен веществ и другие процессы контролируются нервной и эндокринной системами. Это основа следующего свойства живого.
Важный признак живых систем - использование внешних источников энергии в виде пищи, света и др . Через живые системы проходят потоки веществ и энергии, вот почему они открытые. Основу обмена веществ составляют взаимосвязанные и сбалансированные процессы ассимиляции, т.е. процессы синтеза веществ в организме, и диссимиляции, в результате которых сложные вещества и соединения распадаются на простые и выделяется энергия, необходимая для реакций биосинтеза. Обмен веществ обеспечивает относительное постоянство химического состава всех частей организма.
Существование каждой отдельно взятой биологической системы ограничено во времени; поддержание жизни связано с самовоспроизведением . Любой вид состоит из особей, каждая из которых рано или поздно перестанет существовать, но благодаря самовоспроизведению жизнь вида не прекращается. В основе самовоспроизведения лежит образование новых молекул и структур, которое обусловлено информацией, заложенной в нуклеиновой кислоте ДНК. Самовоспроизведение тесно связано с явлением наследственности: любое живое существо рождает себе подобных.
Наследственность заключается в способности организмов передавать свои признаки, свойства и особенности развития из поколения в поколение. Она обусловлена относительной стабильностью, т.е. постоянством строения молекул ДНК.
Саморегуляция - это способность живых систем автоматически устанавливать и поддерживать на определенном уровне свои показатели (физиологические и др.). Только живое может реагировать на изменения окружающей среды таким образом, что показатели внутренней среды остаются постоянными, не изменяются. Так, гормон инсулин понижает количество глюкозы в крови, если ее становится много, а глюкагон и адреналин повышают количество глюкозы при ее недостатке.
У теплокровных животных существуют многочисленные механизмы терморегуляции поддержания температуры тела на определенном постоянном уровне вне зависимости от температуры окружающей среды. Это интенсивное потоотделение и расширение капилляров кожи для охлаждения и их сужение для согревания.
В природных сообществах происходит саморегуляция численности растений и животных. Например, количество хищников находится в определенной зависимости от количества их жертв. Если хищников становится больше, то они поедают слишком много жертв и затем сами погибают от голода, давая таким образом возможность уцелевшим жертвам размножиться до нормального уровня.
Раздражимость - способность живых систем реагировать на внешние или внутренние воздействия (изменения). В организме человека раздражимость часто связана со свойством нервной, мышечной и железистой тканей осуществлять ответную реакцию в виде выработки нервного импульса, мышечного сокращения или секреции веществ (слюны, гормонов и т. д.). У живых организмов, лишенных нервной системы, раздражимость может проявляться в движениях. Так, амебы и другие простейшие покидают неблагоприятные растворы с высокой концентрацией соли. А растения изменяют положение побегов для максимального поглощения света (тянутся к свету).
Возбудимость - способность живых систем отвечать на действие раздражителя. А возбуждение конкретная ответная реакция, возникающая в итоге раздражения и возбудимости. Нервные, мышечные и железистые ткани относятся к возбудимым, а костная, например, I шт. Костные клетки не отвечают на воздействие изменением заряда мембраны, немедленным синтезом и выделением веществ или сокращением. Одной из завершенных реакций на раздражимость и возбудимость является движение в пространстве.
Движение способность к перемещению. Это тоже общее свойство живого, хотя, на первый взгляд, кажется, что некоторые организмы его лишены. В любой живой эукариотической клетке происходит движение цитоплазмы. Даже прикрепленные животные обычно способны к небольшим движениям. Растениям свойственны «ростовые» движения, которые осуществляются за счет увеличения числа или размеров клеток.
Размножение - общее свойство организмов, обеспечивающее непрерывность жизни в ряду поколений, т. е. исторически. Это не простая способность к самокопированию. В ходе размножения сохраняются свойства и признаки исходного материнского (предкового) организма. Но наряду с этим проявляется изменчивость.
Размножение клеток в многоклеточном организме лежит в основе их роста. Рост одноклеточных достигается за счет обмена веществ и увеличения объема цитоплазмы и количества органоидов.
Перечислите и охарактеризуйте общие свойства живых систем. Как проявляются различные свойства живого на различных уровнях организации?
1. Единство химического состава. Все живые организмы преимущественно состоят из органических молекул: нуклеиновых кислот, белков, жиров и углеводов.
2. Клеточный принцип организации. Клетка - это элементарная структурно-функциональная единица, а также единица развития любого живого организма. В природе нет более мелких систем, которым были бы присущи все без исключения свойства живого. Неклеточных форм жизни, за исключением вирусов и бактериофагов, не существует.
3. Метаболизм - обмен веществ с окружающей средой и преобразование молекул, обеспечивающие постоянство химического состава организма и строения всех его частей, т. е. поддержание гомеостаза, а следовательно, непрерывность его функционирования в постоянно меняющихся условиях внешней среды.
4. Репродукция (размножение)
- способность живых систем воспроизводить себе подобных. Осуществляется репродукция на всех уровнях организации живого:
- молекулярном (редупликация ДНК);
- субклеточном (удвоение пластид, центриолей, митохондрий в клетке);
- клеточном (деление клетки путем митоза);
- тканевом (поддержание постоянства клеточного состава за счет размножения отдельных - организменном:
а) бесполое размножение - увеличение численности и преемственность поколений осуществляются за счет митотического деления соматических клеток;
б) половое размножение - увеличение численности и преемственность поколений обеспечиваются половыми клетками - гаметами.
5. Наследственность - способность живых организмов передавать свои признаки, свойства и особенности развития из поколения в поколение.
6. Изменчивость - способность живых организмов приобретать новые признаки и свойства.
7. Развитие и рост. Развитие живой природы - эволюция - необратимое, направленное, закономерное изменение объектов живой природы, сопровождающееся приобретением адаптаций (приспособлений), возникновением новых видов и вымиранием прежде существовавших форм. Онтогенез - индивидуальное развитие организма с момента оплодотворения и образования зиготы до смерти; заключается в последовательной смене комплексов признаков и свойств (фенотипов), в основе которой лежит изменение активности генетических программ. У конкретных живых организмов развитие обычно сопровождается ростом - увеличением массы организма за счет репродукции структур на всех уровнях организации организма.
8. Раздражимость - это способность организма избирательно реагировать на внешнее воздействие. У многоклеточных животных реакция на внешнее раздражение реализуется посредством нервной системы и называется рефлексом. Организмы, не имеющие нервной системы, лишены и рефлексов. У них реакция на раздражение осуществляется в форме таксисов, тропизмов или настий. Таксисы - направленные движения организма в сторону раздражителя или от него (положительный и отрицательный таксис). Различают хемотаксис, фототаксис, термотаксис и др. Тропизмы - направленный рост частей растительного организма по отношению к раздражителю. Геотропизм - рост корневой системы растения по направлению к центру планеты; гелиотропизм - рост побеговой системы по направлению к солнцу, т. е. против силы тяжести. Настии - движения частей растения по отношению к раздражителю (движение листьев в течение светового дня в зависимости от положения солнца на небосводе; раскрытие и закрытие венчика цветка).
9. Дискретность (деление на части) - всеобщее свойство материи, характерное и для живых систем. Клетки состоят из отдельных органоидов, ткани - из клеток, органы - из тканей и т. д. Это свойство позволяет осуществить замену части без остановки функционирования системы в целом и возможность специализации различных частей на неодинаковых функциях.
10. Авторегуляция (саморегуляция) - способность живых организмов в непрерывно меняющихся условиях окружающей среды поддерживать постоянство своего химического состава, структуры и интенсивность физиологических процессов - гомеостаз. Саморегуляция обеспечивается деятельностью регуляторных систем: нервной, эндокринной, иммунной и др. В биологических системах надорганизменного уровня саморегуляция осуществляется на основе межорганизменных и межпопуляционных отношений.
Биология (от греческих слов bios - жизнь, logos - учение) - это наука, изучающая живые организмы и явления живой природы.
Предметом изучения биологии является многообразие живых организмов, населяющих Землю.
Свойства живой природы. Все живые организмы обладают рядом общих признаков и свойств, которые отличают их от тел неживой природы. Это особенности строения, обмен веществ, движение, рост, размножение, раздражимость, саморегуляция. Остановимся на каждом из перечисленных свойств живой материи.
Высокоупорядоченное строение. Живые организмы состоят из химических веществ, которые имеют более высокий уровень организации, чем вещества неживой природы. Все организмы имеют определенный план строения - клеточный или неклеточный (вирусы).
Обмен веществ и энергии - это совокупность процессов дыхания, питания, выделения, посредством которых организм получает из внешней среды необходимые ему вещества и энергию, преобразует и накапливает их в своем организме и выделяет в окружающую среду продукты жизнедеятельности.
Раздражимость - это ответная реакция организма на изменения окружающей среды, помогающая ему адаптироваться и выжить в изменяющихся условиях. При уколе иглой человек отдергивает руку, а гидра сжимается в комочек. Растения поворачиваются к свету, а амеба удаляется от кристаллика поваренной соли.
Рост и развитие. Живые организмы растут, увеличиваются в размерах, развиваются, изменяются благодаря поступлению питательных веществ.
Размножение - способность живого к самовоспроизведению. Размножение связано с явлением передачи наследственной информации и является самым характерным признаком живого. Жизнь любого организма ограничена, но в результате размножения живая материя «бессмертна».
Движение. Организмы способны к более или менее активному движению. Это один из ярких признаков живого. Движение происходит и внутри организма, и на уровне клетки.
Саморегуляция. Одним из самых характерных свойств живого является постоянство внутренней среды организма при изменяющихся внешних условиях. Регулируются температура тела, давление, насыщенность газами, концентрация веществ и т. д. Явление саморегуляции осуществляется не только на уровне всего организма, но и на уровне клетки. Кроме того, благодаря деятельности живых организмов саморегуляция присуща и биосфере в целом. Саморегуляция связана с такими свойствами живого, как наследственность и изменчивость.
Наследственность - это способность передавать признаки и свойства организма из поколения в поколение в процессе размножения.
Изменчивость - это способность организма изменять свои признаки при взаимодействии со средой.
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.
Загрузка...