- •Раздел 3. Биосфера и человек
- •3.1. Состав, строение и границы биосферы
- •3.2. Круговорот основных биогенных элементов
- •3.2.1. Круговорот углерода
- •3.2.2. Круговорот кислорода
- •3.2.3. Круговорот азота
- •3.2.4. Круговорот фосфора
- •3.2.5. Круговорот серы
- •3.2.6. Круговорот воды
- •3.3. Техносфера, ноосфера
- •3.4. Современная гипотеза происхождения человека
- •3.5. Организм и среда обитания
- •3.5.1. Химический состав клетки
- •Органические соединения
- •3.5.2. Обмен веществ и энергии
- •Мутации могут быть связаны с изменениями во внешней среде! Фотосинтез.
- •Углеводы, получившиеся в процессе фотосинтеза, используются далее как исходный материал для синтеза других органических соединений.
- •Суммарное уравнение реакции:
- •Среда обитания и условия существования
3.5. Организм и среда обитания
Жизнь – активное поддержание и самовоспроизведение специфической структуры, идущее с затратой полученной извне энергии.
Жизнь на Земле существует в виде отдельных организмов, и независимо от строения и размеров, организмы всегда обособлены от окружающей их среды, при этом постоянно находятся во взаимодействии с ней.
Для живого характерны следующие свойства:
-
Самовоспроизведение.
-
Целостность и дискретность.
-
Рост и развитие.
-
Обмен веществ и энергии.
-
Наследственность и изменчивость.
-
Раздражимость.
-
Движение.
-
Внутренняя регуляция.
Главные отличия живых организмов – способность к саморегуляции (сохранению строения, состава и свойств) и способность к самовоспроизведению (многократному повторению своих характеристик в поколениях)
По определению акад. М.В. Волькенштейна
«Живые тела, существующие на Земле, представляют собой открытые, саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы, построенные из биополимеров – белков и нуклеиновых кислот»
Клетка – основная структурно-функциональная единица всех живых организмов, элементарная живая система. Клетка может существовать как отдельный организм (бактерии, простейшие, некоторые водоросли и грибы), так и в составе тканей многоклеточных организмов.
Вирусы – неклеточная форма жизни.
Клетки растений и животных принципиально одинаковы (рис. 3.8).
Рисунок
3.8 - Комбинированная схема строения
животной (а)
и растительной (б)
клетки: 1
– оболочка, 2 – наружная клеточная
мембрана, 3 – ядро, 4 – хроматин, 5 –
ядрышко, 6 – ондоплазматическая сеть
(гладкая и гранулярная), 7 – митохондрии,
8 – хлоропласты, 9 – аппарат Гольджи,
10
– лизосома, 11 – клеточный центр, 12 –
рибосомы, 13 – вакуоль, 14 - цитоплазма
3.5.1. Химический состав клетки
Неорганические соединения
1. Вода 70 – 80 %
2. Неорганические вещества 1,0 – 1,5 %
Органические соединения
-
Белки 10 – 20 %
-
Углеводы 0,2 – 2,0 %
-
Липиды (жиры) 1,0 – 5,0 %
-
Нуклеиновые кислоты 1,0 – 2,0 %
-
АТФ (аденозин-три-фосфорная кислота) 0,1 – 0,5 %
и другие низкомолекулярные органические вещества
Из числа существующих на Земле химических элементов всеми необходимыми свойствами для того, чтобы быть структурными компонентами живого вещества, обладают только соединения углерода.
Причина – уникальная способность углерода создавать углерод-углеродные связи, составлять полимерные цепи и кольца, содержащие как одинарные, так и кратные углерод-углеродные химические связи. Это позволяет образовывать большое количество разнообразных органических соединений.
Подобным свойством образовывать химические связи с самим собой могут сера S и кремний Si. Но на их основе построение живого вещества невозможно!
Биогенные элементы – химические элементы, постоянно входящие в состав организмов и необходимые им для жизнедеятельности.
В составе живого вещества > 70 хим. элементов. Больше всего в клетках (~ 98% по массе) кислорода О2, водорода Н2, углерода С.
Универсальные хим. элементы, т.е. присутствующие в клетках всех организмов – азот N, кальций Са, калий К, фосфор Р, магний Mg, сера S, хлор Cl, натрий Na.
Микроэлементами называют хим. элементы необходимые для жизнедеятельности клеток и содержащиеся в малых количествах (обычно < 0,001%).
К ним относятся металлы (алюминий Al, железо Fe, медь Cu, марганец Mn, цинк Zn, милибден Mo, кобальт Co, никель Ni, цирконий Sr и др.) и неметаллы (йод I, селен Se, бром Br, фтор F, мышьяк As, бор B и др.). Всего более 30 химических элементов.
В живых клетках обнаруживают следы практически всех элементов, присутствующих в окружающей среде (ОС).