Раздел 1

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА

1.1.3. Основные свойства жизни

В состав живых организмов на атомном уровне входят те же химические элементы, что и в неживой материи. Однако на молекулярном уровне возникают различия что отделяющих живое от неживого. Живые организмы имеют присущие только им системы химических связей, взаимодействий между молекулами: ковалентные, ионные, водные связи, гидрофобные взаимодействия. Молекулы живых организмов способны образовывать полимерные комплексы. Способность образовывать эти комплексы, их последующие преобразования, а также разрушения, обеспечивает важнейшее свойство живой системы - обмен веществ, содержание которого составляют синхронизированы процессы ассимиляции (процессы синтеза, анаболизм) и диссимиляции (процессы распада, катаболизм). Во время ассимиляции создаются или обновляются различные морфологические структуры, процесс происходит с поглощением энергии и называется пластическим обменом. Во время диссимиляции происходит расщепление сложных химических соединений в относительно простых, что сопровождается выделением энергии. Этот процесс называют энергетическим обменом. Пластический и энергетический обмены тесно связанные, составляют единый метаболический цикл, который происходит в клетке (рис. 1.7).

Рис. 1.7. Ганс Кребс (Н. Krebs) (1900-1981) открыл цикл три карбоновых кислот.

Полученные извне вещества в процессе пластического обмена организмы превращают в собственные, которые заменяют старые элементы и одновременно удаляют в окружающую среду соединения, которые образовались в процессе диссимиляции, а также вещества, не использованные организмом. Поэтому живой организм является открытой системой - происходит непрерывное взаимодействие с окружающей средой, во время которой осуществляется обмен со средой энергией, материей (веществом) и информацией.

Способность противостоять нарастанию энтропии. Небіологічні системы способны выполнять работу за счет тепловой энергии. Живые системы функционируют в изотермическом режиме, а потому для осуществления процессов жизнедеятельности используют химическую энергию и подчиняются законам термодинамики. Аутотрофні организмы используют энергию солнечного света или расщепление химических соединений (железо и сіркобактерії). Гетеротрофні организмы получают энергию в результате сочетания метаболизма с процессом распада сложных органических молекул, которые поступают извне.

В соответствии с первым законом термодинамики, внутренняя энергия вместе с ее окружением остается постоянной. По каких-либо изменений системы внутренняя энергия не расходуется и не приобретается. Эта энергия может переходить от одной части к другой или превращаться из одной формы в другую.

По второму закону термодинамики, энтропия при самопроизвольных процессах возрастает. Энтропия является мерой неупорядоченности, хаотичности системы и достигает максимального значения, когда система переходит до состояния истинного равновесия.

В живых системах постоянно происходят биохимические реакции, что сопровождается выделением тепла. Такие процессы проходят с участием ферментов самовольно и характеризуются уменьшением свободной энергии. Энергетические процессы в клетке осуществляются упорядоченно, а не хаотично. За таких условий не может быть настоящей, устойчивой равновесия. Поэтому клетки как живые организмы способны противостоять росту энтропии. Високовпорядковані системы (живые организмы) легко разрушаются; если на поддержание относительного постоянства не тратится энергия, они приобретают неупорядоченности (энтропии).

Самообновлению. В основе самообновлению лежат реакции синтеза, т.е. образование новых молекул и структур на основе информации, заложенной в последовательности нуклеотидов ДНК (рис. 1.8).

Рис. 1.8. Схема строения ДНК (фрагмент).

Саморегуляция. Саморегуляция, или ауторегуляція - это способность организмов поддерживать относительное постоянство химического состава и протекания физиологических процессов - гомеостаз. Саморегуляция происходит при участии нервной, иммунной и эндокринной систем. Сигналами для коррекции гомеостаза является избыток или недостаток тех или иных веществ, выведение системы из равновесия и т.д.

Важным проявлением жизни является раздражимость - способность живых организмов реагировать на определенные воздействия окружающей среды. Характер раздражителей, а, следовательно, и адекватные реакции-ответа организмов на них разнообразны. Они имеют свои особенности у представителей животного и растительного мира. Распространенной формой проявления раздражимости является движения - активные или пассивные. В мире животных движения проявляются в виде таксисів. Это определенное позитивное или отрицательное перемещения относительно раздражителя (фототаксис, термотаксис, хемотаксис). Растениям присущи тропізми, настії, нутації. Движения отражают разные пути эволюционных перестроек и адаптаций организмов к среде существования.

Одним из обязательных свойств жизни является способность к самовоспроизведению (размножению). В процессе размножения организмы дают потомство, то есть возникают организмы, сходные с родительскими формам. Таким образом обеспечивается преемственность между родителями и потомками. В современных условиях организмы могут возникать только из материальных форм (клеток) путем размножения.

Самовоспроизводство происходит на всех уровнях организации живой материи. Благодаря репродукции не только целые организмы, но и клетки после деления похожи на своих предшественников.

Самовоспроизводство обеспечивается ДНК. Кроме ДНК, ни одна другая структура клетки, в том числе и все белки, таким свойством не наделена. Способность молекул ДНК к саморепродукції имеет исключительный связь с процессом деления клеток и размножением организмов.

Размножение является необходимым условием существование любого вида растений и животных.

Жизненным отражением космических процессов является эволюционно сформирована биологическая ритмичность - универсальная особенность жизни. Биоритмы - это количественные и качественные изменения биологических процессов, которые происходят на разных уровнях организации. их возникновение обусловлено планетарными взаимодействиями, вращением Земли вокруг своей оси и вокруг Солнца. Самым распространенным является цир - кадіанний (білядобовий) хроноритм, что следует из фотопериода - изменения длины дня и ночи. Растительный и животный мир реагирует на фотопериод фотоперіодизмом - сложным комплексом изменений жизнедеятельности. Фотоперіодизм является существенным компонентом таких элементов высшей нервной деятельности, как инстинкты.

Ошажвішш и изменчивость. Молекулы ДНК имеют исключительную устойчивость. С этим свойством ДНК связано ее участие в явлении наследственности - процессе воспроизведения организмами в ряду следующих поколений похожих признаков и свойств.

Наследственность - это способность организма передавать свои признаки, свойства и особенности развития из поколения в поколения. При размножении признаки и свойства передаются достаточно устойчиво. Однако существуют и некоторые различия. Наследственность - это не просто воспроизведение, копирования. Она всегда сопровождается изменчивостью. При размножении организмов возникают новые свойства, это явление получило название изменчивость.

Изменчивость - это способность организмов приобретать новых признаков и свойств. При этом возникает разнообразие, появление новых форм жизни, новых видов организмов.

Наследственность и изменчивость - неотъемлемые явления живой материи. Они проявляются в процессе размножения организмов.

Рост и развитие. Рост связан с обменом веществ. Если преобладает анаболизм - происходит рост живой системы.

Рост осуществляется на любых уровнях биологической организации: рост клеток, рост органов, рост организмов, рост популяций и т.д. Рост сопровождается увеличением массы органа, организма или ростом числа особей в популяции и т.д.

Свойством живой материи является способность к развитию - необратимой закономерного изменения биологической системы. В результате развития претерпит изменения состав или структура системы, формируется новая качество. Развитие составляющих организма носит название онтогенез, или индивидуальное развитие. Развитие живой природы (эволюция) с образованием новых видов, прогрессивным усложнением форм жизни носит название филогенез, или историческое развитие.

Дискретность и целостность. Дискретность (от лат. йїнсггШн - прерывность, разделение) означает, что биологическая система (популяция, организм, орган, клетка) состоит из обособленных или ограниченных в пространстве составляющих (виды, особи, ткани, органеллы). Однако каждая из частей тесно связана с другой, они взаимодействуют между собой, образуют структурно-функциональное единство, структур ну упорядоченность по выполняемой функции.

Дискретность обеспечивает постоянство течения биологических процессов во времени и пространстве. Взаимодействие складовіи биологической системы происходит не изолированно, а находится в связи с окружающей средой, она соответственно реагирует на стимулы, которые поступают снаружи.

При таких условиях биологическая система рассматривается как целостная система. Ее составляющие образуют целостность, единое целое. Об этом свидетельствуют однотипность реакций разных видов на действие раздражителя, взаємопе- реходи биохимических реакций, тождество физиологических функций и т.д.

Жизнь многоликое. Все его свойства объединяет единый процесс развития охватывает неживую природу, живое вещество и человеческое общество.