Тема 3.07. Особенности биологического уровня организации материи

Системность живого - живая природа, также как и неживая, представляет собой систему систем; основными системами живого, образующими различные уровни организации, в настоящее время признаются: 1) вирусы — системы, состоящие в основном из двух взаимодействующих компонентов: молекул нуклеиновой кислоты и молекул белка; 2) клетки — системы, состоящие из ядра, цитоплазмы и оболочки; каждая из этих подсистем, в свою очередь, состоит из особенных элементов; 3) многоклеточные системы (организмы, популяции одноклеточных); 4) виды, популяции — системы организмов одного типа; 5) биоценозы — системы, объединяющие организмы различных видов; 6) биогеоценоз — система, объединяющая организмы поверхности Земли; 7) биосфера — система живой материи на Земле.

Иерархическая организация живого: клетка – единица живого - совокупность признаков живого начинает обнаруживаться только на клеточном уровне, поэтому именно клетка является наименьшей единицей всего “живого”.

Иерархическая организация живого:

популяция - совокупность особей одного вида, населяющая некоторую территорию, относительно изолированная от других и обладающая определенным генофондом;

вид, - качественно обособленная форма живого, общность родственных между собой индивидов, известные признаки которых, остающиеся относительно неизменнымиЮ совпадают;

биоценоз– взаимосвязанная совокупность растений, грибов,животных и микроорганизмов, населяющих участок средыс более или менее однородными условиями жизни;

биогеоценоз– биоценоз вместе с биотопом, определенными отношениями организмов между собой и приспособленностью к окружающей их среде;

биосфера– область существования и распространения жизни на Земле.

Химический состав живого: атом углерода – главный элемент живого, его уникальные особенности – никакой другой химический элемент, кроме углерода, не может создавать стабильные молекулы со столь разнообразными конфигурациями и размерами и с таким многообразием функциональных групп.

Химический состав живого: вода, ее роль в живых организмах - сильные фотохимические повреждения значительно осложнили бы выживание биомолекул из – за их нестабильности на свету, нестабильность исчезает в присутствии воды. Таким образом, азотистые основания первых молекул ДНК смогли сохраниться в водной среде и дать начало более сложным формам жизни.

Химический состав живого: особенности органических биополимеров – высокая молекулярная масса, способность образовывать надмолекулярные структуры - белки - сложные органические соединения (биополимеры), состоящие из углерода, водорода, кислорода и азота (иногда серы), мономерами которых являются аминокислоты. Молекулы белков имеют вид длинных цепей, которые состоят из 50-1500 аминокислот, соединенных прочной ковалентной азот-углеродной связью, называемой пептидной связью (- СО - NH -). Такая структура (полипептидная цепочка) называется первичной структурой белка. Структура молекулы белка, имеющая вид закрученной в спираль цепочки, называется вторичной. В результате дальнейшей укладки спирали возникает третичная структура. В живой клетке полипептидные цепочки приобретают вторичную и третичную структуру. При объединении нескольких белковых молекул, имеющих третичную структуру, возникает четвертичная структура белка. Белки вместе с нуклеиновыми кислотами создают материальную основу всего видового многообразия животного мира. На их долю приходится 50-80% сухой массы клетки.Функции белков в организме:

• с т р у к т у р н а я(строительная) функция : белки входят в состав клеточных мембран и органелл клетки, из белков состоят стенки кровеносных сосудов, хрящи, сухожилия высших животных.

• д в и г а т е л ь н а яфункция - присуща особым сократительным белкам, которые обусловливают сокращение мускулатуры, перемещение хромосом при делении клетки, движение органов растений и т.д.

• т р а н с п о р т в е щ е с т в- белки связывают и переносят с током крови многие химические соединения (гемоглобин, переносящий кислород в крови, миоглобин - в мышцах и др.)

• з а щ и т н а яфункция - при проникновении в клетку чужеродных тел вырабатываются особые белки - иммуноглобулины (антитела), которые нейтрализуют чужеродные тела и осуществляют иммунологическую защиту организма

• с и г н а л ь н а яфункция - в поверхностную мембрану клетки встроены белки, способные изменять третичную структуру в ответ на действие факторов внешней среды - прием сигналов из внешней среды и передача команд в клетку

• р е г у л я т о р н а яфункция - свойственна белкам-гормонам, оказывающим влияние на обмен веществ: поддержание постоянных концентраций веществ в крови (например, инсулин снижает содержание сахара), рост, размножение и т.д.

• к а т а л и т и ч е с к а яфункция - регулирование биохимических процессов белками-ферментами

• э н е р г е т и ч е с к а яфункция - белки являются энергетическим материалом: при их расщеплении выделяется определенное количество энергии.

Асимметричность (хиральность) молекул живого – диссимметрия , отсутствие зеркальной симметрии у молекул живой природы, приводящее к вращению ими плоскости поляризации проходящего через них плоско поляризованного света (явление оптической активности).

Открытость живых систем – такие системы способны к свободному обмену веществом с окружающей средой.

Обмен веществ и энергии – метаболизм –совокупность процессов ассимиляции и диссимиляции в растениях, животных и микроорганизмах.

Самовоспроизведение - воспроизводить себе подобных (репродуцировать);

Гомеостаз – состояние подвижного динамического равновесия природной системы, направленное на максимальное ограничение воздействий внешних и внутренних факторов среды обитания, на сохранение относительного постоянства структуры и функций в системе, осуществляемое комплексом сложных приспособительных реакций, регулирующих возобновление основных ее структур, вещественно – энергетического состава и внутренних свойств, а также постоянной функциональной саморегуляцией во всех ее звеньях.

Каталитический характер химии живого - по характеру своей деятельности ферменты близки к катализаторам неорганического мира, вызывающим так называемые каталитические реакции. Под каталитическими реакциями подразумевают такие химические превращения, которые вызываются, или, вернее, ускоряются присутствием посторонних веществ, сами по себе при этом никаким изменениям не подвергающихся. Как показывают опыты, разложение органических веществ и превращение их происходит в природе нередко и без участия ферментов, но крайне медленно и слабо. Присутствие же соответствующих ферментов намного ускоряет и усиливает этот процесс.