Фундаментальные свойства живой материи. Выделение живой материи. Размножение живой материи. Рост живой материи Признаки живой и неживой материи

Феноменология жизни

Структурная иерархия живой материи.

М.В. Волькенштейн предложил следующее определение жизни: «Живые тела, существующие на Земле, представляют собой открытые, саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы, построенные из биополимеров – белков и нуклеиновых кислот». Строго и четкого определения понятия «жизнь» не существует, однако возможно перечислить и описать те признаки живой материи, которые ее отличают от неживой.

1. Определенный химический состав. В состав живых организмов входят те же химические элементы, что и в неживые объекты, однако их соотношение различно. Основными биогенными элементами являются макроэлементы H, C, O, N (98% массы живых организмов). Помимо них важны микроэлементы Na, Mg, Cl, P, S, Fe, Ca и др. Кроме того, все живые организмы построены из 4 основных групп органических веществ: нуклеиновые кислоты, белки, углеводы и липиды .

2. Клеточное строение. Все живые организмы имеют определенную организацию, структурной и функциональной единицей которой для всех организмов (кроме вирусов) является клетка .

3. Обмен веществ и энергозависимость. Организмы – открытые системы , являющиеся устойчивыми лишь при непрерывном доступе к ним веществ и энергии извне. При этом живая система постоянно находится в состоянии динамического равновесия.

4. Саморегуляция. Живые организмы обладают способностью поддерживать постоянство своего хим. состава и интенсивность обменных процессов.

5. Раздражимость – способность организма отвечать на определенные воздействия специфическими реакциями. Наиболее яркой формой проявления раздражимости является движение. У растений это тропизмы , ростовые движения, у примитивных животных – таксисы . Реакции многоклеточных на раздражение осуществляются с помощью нервной системы и называются рефлексами .

6. Наследственность. Для живых организмов характерна способность передавать признаки и свойства в неизменном виде из поколения в поколение с помощью носителей информации ДНК.

7. Изменчивость – способность организмов приобретать новые признаки и свойства; создает разнообразный материал для естественного отбора.

8. Размножение – способность живых существ воспроизводить себе подобных. Благодаря размножению осуществляются смена и преемственность поколений. Типы размножения:бесполое (осуществляется неполовыми, соматическими клетками) иполовое (осуществляется половыми клетками).

Бесполое размножение наиболее широко распространено среди прокариот, грибов и растений, но встречаются и у различных видов животных. Основные формы бесполого размножения: деление, спорообразование, почкование, фрагментация, вегетативное размножение и клонирование (клон – генетическая копия одной особи ).

Половое размножение характерно для подавляющего большинства живых организмов и имеет огромное биологические значение. Вся совокупность явлений, связанных с половым размножением, складывается из 4 основных процессов: 1) гаметогенез – образование половых клеток (гамет); 2) оплодотворение (сингамия – слияние гамет и их ядер) и образование зиготы; 3) эмбиогенез (дробление зиготы и формирование зародыша); 4) дальнейший рост и развитие организма в послезародышевый (постэмбриональный) период.

Биологическое значение полового размножения заключается не только в самовоспроизведении особей, но и в обеспечении биологического разнообразия видов, их адаптивных возможностей и эволюционных перспектив. Это позволяет считать половое размножение биологически, более прогрессивным, чем бесполое.

Для некоторых групп организмов характерны нерегулярные типы полового размножения – партеногенез – развитие зародыша из неоплодотворенной яйцеклетки (пчелы, муравьи, термиты, тля, дафнии), она обеспечивает быстрый рост численности видам.

9. Онтогенез – индивидуальное развитие. Новый организм возникает в большинстве случаев в результате слияния половых клеток (гамет). В процессе роста и развития постепенно возникает специфическая организация индивида. Продолжительность жизни особей ограничена процессами старения, приводящими в конечном итоге к смерти.

10. Филогенез – эволюционное развитие. Все живые организмы существуют не только в пространстве, но и во времени. Филогенез есть необратимое и направленное развитие живой природы, сопровождающееся появлением новых видов и прогрессивным усложнением жизни.

11. Целостность и дискретность. С одной стороны, живая материя целостна, определенным образом организована, подчиняется ряду специальных только для нее характерных законов. С другой стороны, она дискретна (делима), т.к. любая биол. система состоит из обособленных, хотя и тесно взаимосвязанных элементов.

12. Негэнтрорийность. Согласно II закону термодинамики все процессы, самопроизвольно протекающие в изолированных системах, развиваются в направлении понижения упорядоченности, т.е. возрастания энтропии. В то же время по мере роста и развития живые организмы, наоборот, усложняются, что казалось бы противоречит второму началу. На самом деле это мнимое противоречие. Дело в том, что живые организмы представляют собой открытые системы. Организмы питаются, поглощая при этом энергию извне, выделяют в окружающую среду тепло и продукты жизнедеятельности, наконец, погибают и разлагаются. По образному выражению Э. Шредингера: «организм питается отрицательной энтропией»; совершенствуясь и усложняясь, организмы вносят хаос в окружающий их мир.

Кроме перечисленных, иногда выделяют физиологические свойства, присущие живому – рост, развитие, выделение и т.д.

Принцип дискретности лег в основу представлений об уровнях организации живой материи.

Уровни организации живой материи

Уровень организации – функциональное место биологической структуры определенной степени сложности. Выделяют следующие уровни организации живой материи.

Молекулярный (молекулярно-генетический) – включает в себя способ существования и самовоспроизводства сложных информационных органических молекул, высокомолекулярные органические соединения, такие как белки, вирусы, плазмиды, нуклеиновые кислоты и др.

Субклеточный (надмолекулярный) – живая природа организуется в органоиды: хромосомы, клеточную мембрану, эндоплазматическую сеть, митохондрии, комплекс Гольджи, лизосомы, рибосомы и другие субклеточные структуры.

Клеточный – живая природа представлена клетками, т.е. элементарной структурной и функциональной единицей живого.

Органо-тканевый – живая природа организуется в ткани и органы. Ткань – совокупность клеток, сходных по строению и функциям, а также связанных с ними межклеточных веществ. Орган – часть многоклеточного организма, выполняющая определенную функцию или функции.

Организменный (онтогенетический) – живая природа представлена организмами. Организм (особь, индивид) – неделимая единица жизни, ее реальный носитель, характеризующийся всеми ее признаками.

Популяционно-видовой – живая природа организуется в популяции. Популяция – совокупность особей одного вида, образующих обособленную генетическую систему, которая длительно существует в определенной части ареала относительно обособленно от других совокупностей того же вида. Вид – совокупность особей (популяций), способных к скрещиванию с образованием плодовитого потомства и занимающих в природе определенную область (ареал).

Биоценотический – живая природа образует биоценозы – совокупность популяций разных видов, обитающих на определенной территории.

Биогеоценотический – живая природа формирует биогеоценозы – совокупность биоценоза и абиотических факторов среды обитания (климат, почва).

Биосферный – живая природа формирует биосферу – оболочку Земли, преобразованную деятельностью живых организмов.

Предсказать свойства каждого следующего уровня на основе свойств предыдущих уровней так же невозможно, как предсказать свойства воды, исходя из свойств кислорода и водорода. Такое явление носит название «эмерджментность », т.е. наличие у системы особых, качественно новых свойств, не присущих сумме свойств ее отдельных элементов. С другой стороны, знание особенностей отдельных составляющих системы значительно облегчает ее изучение.

Если мы посмотрим вокруг себя, то увидим, что окружающий нас мир представляет собой совокупность самых разнообразных явлений, вещей и предметов. Все они характеризуются различными свойствами. Некоторые из них достаточно просты, другие наоборот сложны. Какие-то имеют микроскопические размеры, а какие-то огромны. Для того чтобы понять сущность этих вещей, предметов или явлений порой достаточно наших органов чувств. А постигнуть сущность других нам может помочь только абстрактное мышление.

Однако, не смотря на все свое многообразие все предметы, вещи и явления окружающего мира имеют и одну общую, саму главную черту – все они не зависят от сознания людей. В этом и заключается основное свойство материи. Таким образом, можно сказать, что материя – это объективная реальность.

Основные свойства материи

В настоящее время выделяют следующие уровни организации материи:

Поля и элементарные частицы;
Атомы и молекулы;
Газы, жидкости и все макротела;
Различные космические объекты (туманности, галактики и т.д.);
Объекты живой природы (биологический уровень);
Общество или социальный уровень.

Свойства материи, вне зависимости от того к какому уровню ее относят, имеют много общего. К таким свойствам относятся: время, пространство и движение. Именно эти свойства и обеспечивают бытие материи.

Материя бесконечна и вечна, т.к. во времени она всегда была, есть и будет. Таким образом, можно сформулировать еще одно всеобщее свойство материи: любой вид материи является несотворимым и неуничтожимым. Материя не берется из ниоткуда и не исчезает в никуда, она просто переходит из одного состояния в другое. Это свойство материи нашло свое полное подтверждение в таких хорошо известным всем нам законах как закон о сохранении массы или энергии. В соответствии с ними какой-то один вид материи может исчезнуть, но тут же, появятся ее другие виды, причем в точном количественном соотношении.

Еще одним общим свойством любой материи является отражение. Смысл этого понятия заключается в том, что различные виды материи взаимодействуют между собой, что приводит к возникновению их изменений. Наиболее простым примером этого является появление следов на снегу или изморози на оконном стекле.

Свойства живой материи

Одним из самых сложных уровней организации материи является биологический уровень. Отличительными свойствами живой материи от неживой являются:

Возможность самовоспроизведения. Любой вид биологической материи может производиться не один раз, благодаря наличию информации, закодированной в молекулах ДНК;
Саморегуляция процессов жизнедеятельности. Процесс синтеза и распада веществ внутри клеток регулируется ферментами, которые клетка самостоятельно вырабатывает;
Рост. Он осуществляется за счет увеличения числа и размеров клеток;
Иерархичность организации. Единицей биологического существа является клетки. В свою очередь клетки образуют ткани, ткани – органы, а органы – системы органов;
Обмен веществ и энергии;
Питание. Получение из внешней среды веществ и энергии, которые необходимы для поддержания жизнедеятельности;
Дыхание;
Раздражимость. Все живые существа способны реагировать на изменяющиеся условия внутренней и внешней среды, что обеспечивает стабильность их жизнедеятельности. Фактически раздражимость – это есть проявление еще одного общего свойства материи – отражения;
Гомеостаз. Все живые организмы обитают в среде, в которой постоянно происходят какие-либо изменения. Однако внутри клеток с помощью особых авторегулирующих механизмов поддерживается интенсивность протекания физиологических процессов и постоянство химического состава;
Движение. Всем живым существам свойственна способность к движению. Хотя оно может иметь различные механизмы и протекать с различной скоростью.

Свойства высокоорганизованной материи

К высокоорганизованной материи относят головной мозг человека. Одним из главных его свойств является способность отражать окружающий нас мир, т.е. сознание. Именно благодаря этому свойству у человека возникают мысли и эмоции, возникает способность к размышлению, познанию окружающей действительности, к преобразовательно-практической деятельности.

Еще одним свойством высокоорганизованной материи является память. По своей сути она есть еще одно проявление сознания.

Особым свойством организованной материи можно назвать психику человека. Благодаря этому свойству, люди наделены способностью, не просто получать информацию об окружающей действительности, но и на основании этого регулировать свою внутреннюю среду, особенности поведения. Все это позволяет человеку приспосабливаться проживанию в постоянно изменяющихся условиях. Если сказать проще, то свойства высокоорганизованной материи позволяют нам правильно реагировать на все изменения окружающей среды, вырабатывать новые дополнительные формы взаимодействия с тем, что нас окружает. При этом эти формы взаимодействия гораздо более выгодные, гибкие и обширные для развития и существования, чем у живых организмов, которые ограничены с внешней средой только физиологическими отношениями.

Биология – наука о живых системах, закономерностях и механизмах их возникновения, существования и развития. Предмет биологии. Биологические науки, их задачи, объекты изучения. Значение биологии как базисной дисциплины в подготовке врача.

Термин «биология» введен Ж.Б.Ламарком и Тревиранусом в 1802 году (bios-хизнь).

Биология – наука о жизни, о формах живого, о закономерностях существования и развития органического мира. Объект исследования биологии – живые организмы. Изучаются строение, функции, связи с другими организмами и окружающей средой (в т. ч. неживой природой). Открытия в биологии конца ХХ века сравнимы с открытиями космоса.

Современная биологическая наука образует сложную систему биологических направлений. Есть разные классификации биологических наук.

Палеонтология – наука о вымерших животных и растениях.

Неонтология – изучает ныне живущих организмов.

Классификация по объекту исследования.

Зоология: протозоология – учение о простейших организмах

арахнология – о паукообразных

энтомология – о насекомых

Зоология изучает строение, происхождение, развитие, образ жизни животных.

Ботаника – изучает строение, происхождение, развитие и функции растений (лекарственные и ядовитые растения)

Гидробиология – наука о водных объектах

Вирусология – наука о вирусах

Микробиология – наука о микроорганизмах.

Классификация по свойствам живого.

Морфология – изучает форму, строение организма (анатомия, гистология)

Физиология – изучает процессы, протекающие в живом организме и обмен веществ между организмом и окружающей средой (нормальная физиология, патологическая физиология)

Экология – изучает взаимодействия между организмом и окружающей средой (гигиена с экологией, биология с экологией)

Этология – наука о поведении животных, человека (у человека детерминировано поведение)

Биология клетки – цитология

Биология развития – закономерности развития (ранее – эмбриология)

Генетика – наука о закономерностях наследственности и изменчивости (кафедра неврологии)

Геронтология – учение о старении организма и борьбе за долголетие

Гериатрия – наука об обмене веществ, протекающем в стареющем организме

Антропология – наука о закономерностях происхождения человека, человеческих рас

Эволюционное учение – изучает закономерности исторического развития.

Существуют смежные дисциплины.

Биохимия – классическая наука о химических реакциях, которые протекают в живых клетках, обеспечивают рост, жизнедеятельность и размножение организмов. Биохимии принадлежит открытие ферментов и их роли.

Биофизика – изучает живые объекты, используя оригинальные физические методы и концепции.

Молекулярная биология (50-е годы ХХ века) – совокупность биохимии, биофизики, классической генетики и биологии. Привела к открытию генетического кода и биосинтеза белка.

Биоорганическая химия – использует приемы и методы органической химии, используется для определения структуры и функций в клетке и их взаимной влиянии. Разработка новых лекарственных средств.

Физико-химическая биология – конец ХХ века – союз биофизики, биохимии, биоорганической химии, молекулярной биологии.

Биоинженерия генная – создание нового организма с заранее заданными свойствами. В настоящее время можно выделить, создать ген или группу генов с интересующим признаком, происходит вживление в другой организм (ген инсулина человека встроен в кишечную палочку).

Геномика – компьютерный анализ генома (в том числе и генома человека) и медицинские приложения (так называемая – медицинская геномика). Используется геномная диагностика, выявляющая предрасположенность к каким – либо заболеваниям человека.

Протеомика – связь между наследственным материалом и проявлением признаков.

Биология взаимодействует практически со всеми науками и используется в технике (биотехнологические приемы, промышленный микробиологический синтез, сыроварение и др.)

Избранный подход способствует формированию у студентов генетического, онтогенетического и экологического образа мышления, совершенно необходимого современному врачу, который связывает здоровье своих пациентов с сочетанным действием трех главных факторов: наследственности, среды жизни и образа жизни.

В соответствии с магистральными направлениями и «зонами прорыва» современной биомедицины наибольшие дополнения и изменения в настоящем издании относятся к разделам генетики, онтогенеза, популяционной биологии человека, антропогенеза.

Для уяснения содержания биологических основ жизнедеятельности и развития человека в их наиболее полном объеме материал излагается соответственно всеобщим уровням организации жизни: молекулярно-генетическому, клеточному, организменному, популяционно-видовому, экосистемному. Наличие перечисленных уровней отражает структуру и необходимые условия процесса исторического развития, в связи с чем присущие им закономерности проявляют себя более или менее типичным образом во всех без исключения живых формах, включая человека.

Велика роль курса биологии не только в естественнонаучной, но и в мировоззренческой подготовке врача. Предлагаемый материал учит разумному и осознанно внимательному отношению к окружающей природе, себе самому и окружающим как части этой природы, способствует выработке критической оценки последствий воздействия человека на среду обитания. Биологические знания воспитывают бережное и уважительное отношение к детям и лицам преклонного возраста. Открывшаяся на рубеже веков в связи с развитием геномики возможность активно и фактически произвольно изменять генетическую конституцию людей неизмеримо увеличивает ответственность врача, требуя от него неукоснительного следования этическим нормам, гарантирующим соблюдение интересов пациента. Это важнейшее обстоятельство также находит отражение в учебнике.

2.Человек как объект биологии. Значение биологического и социального наследства человека для медицины. На планете среди других существ люди занимают особое место, т.к. они приобрели социальную сущность. Это значит, что уже не биологические механизмы, а общественное производство, труд обеспечивают выживание, всесветное расселение, благополучие человека. Но социальность не противопоставляет людей всем остальным. Человечество подчиняется законам общественного, а не биологического развития. Человечество составляет своеобразный, но неотъемлемый компонент биосферы. Благодаря животному происхождению ж/д. человеческого организма основывается на фундаментальных биологических механизмах, которые составляют его биологическое наследство. Биологическое наследство играет роль в патологии человека. Патолог Давыдовский писал, что естественность и законность болезней вытекают из основных свойств жизни, а именно из универсального и важнейшего свойства организмов - приспосабливаться к меняющимся условиям внешней среды. По его мнению, полнота такого приспособления и есть полнота здоровья.

Человек сочетает в себе биологическое и социальное. Особенностью человеческого биологического является то, что оно проявляется в условиях определяющего действия законов общественного развития. Биологические процессы с необходимостью совершаются в организме человека и им принадлежит фундаментальная роль в определении важнейших сторон ж/д и развития.

3.Развитие представлений о сущности жизни. Определение жизни с позиций системного подхода. Свойства живого.
Все живые организмы избирательно относятся к окружающей среде. Состав химических элементов живых систем отличаются от химических элементов земной коры. В земной коре O,Si,Al,Na,Fe,K, в живых организмах H,O,C,N. Всех других элементов менее 1%. В любом живом организме можно найти все элементы окружающей среды, правда, в разном количестве. Однако это не означает, что они необходимы. Необходимы 20 химических элементов – тех, без которых живая система обойтись не может. В зависимости от окружающей среды и обмена веществ набор этих веществ разный. Некоторые химические элементы входят в состав всех живых организмов (универсальные химические элементы) H,C,N,O.Na,Mg,P,S,Ca,K,Cl,Fe,Cu,Mn,Zn,B,V,Si,Co,Mo . Кремнийвходит в состав мукополисахаридов соединительной ткани.

В состав живых организмов входят 4 элемента, которые удивительно подошли для выполнения функций живого: О, С, Н, N. Они обладают общим свойством: они легко образуют ковалентные связи посредством спаривания электронов. Атомы С обладают свойством: могут соединяться в длинные цепи и кольца, с которыми могут связываться другие химические элементы. Соединений С очень много. Ближе всего к углероду кремний, но С образует СО2, который широко распространен в природе и доступен всем, а оксид кремния - элемент песка (нерастворим).

Любой живой организм на 90% состоит из 6 химических элементов – С, О, Н, Р,N,S – биоэлементы (биогенные элементы).

Все живые организмы используют общие материалы для жизнедеятельности. Используются около 120 Это продукты химической эволюции (органические соединения живых систем и компоненты неживой материи).

Жизнь по своей природе материальна, но не любая материя является живой.

Жизнь – особая форма материи. Живым организмам присущи специфические функции, свойства и закономерности.

Свойства живой материи

Репродукция (самовоспроизведение, размножение)

Обмен веществ

Раздражимость

Саморегуляция

Гомеостаз

Наследственность

Изменчивость

Ритмичность

Постоянная связь с внешней средой

Эволюционный критерий.

Гомеостаз - поддержание постоянства внутренней среды организма в непрерывно меняющихся условиях внешней среды. Обмен веществ присущ всем живым организмам, поэтому это свойство легко легло в основу экологического определения жизни.

1. Определённый единый химический состав. Живые организмы состят из тех же веществ, что и объекты неживой природы,

но соотношение этих элиментов различно.

Основными элементами живых существ являются C(углерод), O(кислород), N(азот) и H(водород).

2. Обмен веществ и энергозависимость. Живые организмы являются открытой системой,

они зависят от поступления в них веществ и энергии из окружающей среды.

3. Самовоспроизведение. Живые организмы способны размножаться - воспроизводить себе подобных.

4. Наследственность. Способность передавать признаки и свойства (наследственную информацию) из поколения в поколение с помощью молекул ДНК и РНК.

5. Изменчивость. Способность приобретать новые признаки и свойства.

6. Способность к росту и развитию.

а) Онтогенез. Индивидуальное развитие от зарождения организма и до конца жизни

(смерти или нового деления), сопровождается ростом, свойственен каждой особи.

б) Филогенез. Эволюционное развитие, заключается в историческом развитии

жизни на Земле с момента её появления до настоящего времени.

7. Раздражимость. Живые организмы способны отвечать на определённые внешние воздействия (изменение окружающей среды) специфическими реакциями.

8. Целостность и дискретность. Вся материя целостна, определённым образом организована и подчиняема общим законом,

однако же и состоит из обособленных, хотя и связанных элементов.

Саморегуляция. Способность поддерживать гомеостаз - постоянство своего химического состава.

Адаптация. Способность организмов приспосабливаться к окружающей среде.

Ритмичность. Проявление особой ритмичности жизнедеятельности (суточная, сезонная и др.)

Иерархичность. Нахождение всех живых материй в особом соподчинении друг друга,

в котором биологические системы менее сложного уровня даёт возможность существования систем более сложных.

Клеточное строение имеют все живые организмы за исключением вирусов.вых существ.

14. Научные методы исследования

два основных уровня научного познания: эмпирический и теоретический

Эмпирический уровень познания включает в себя

Наблюдение явлений,

Накопление и отбор фактов

Установление связей между ними.

Эмпирический уровень - это этап сбора данных (фактов) о социальных и природных объектах

Теоретический уровень познания связан с преобладанием мыслительной деятельности, с осмыслением эмпирического материалв, его переработкой. На теоретическом уровне раскрывается

Внутренняя структура и закономерности развития систем и явлений

Их взаимодействие и обусловленность.

Общие методы научного познания обычно делят на две большие группы:

методы эмпирического исследования (наблюдение, сравнение, измерение, эксперимент);

методы теоретического исследования (абстрагирование, анализ и синтез, идеализация, индукция и дедукция, мысленное моделирование, восхождение от абстрактного к конкретному и др.).

Методы эмпирического исследования

наблюдение,

сравнение,

измерение,

эксперимент

материальное моделирование

Наблюдение

Mетоды, используемые на теоретическом уровне исследований

К таким методам принято относить

абстрагирование,

аксиоматический,

анализ и синтез,