Структурные уровни организации живого вещества

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ГОРОДА МОСКВЫ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ ИНДУСТРИИ ТУРИЗМА

КАФЕДРА  ИСТОРИИ И ФИЛОСОФИИ НАУКИ

Контрольная работа

ПО ДИСЦИПЛИНЕ:

«КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ»

Тема

«Структурные уровни организации живого вещества»

Выполнила: студентка

1 курса 313 учебной группы

Факультет заочного обучения

Гатаулина

Любовь

Павловна

Проверил преподаватель: А.П. Дудь

Москва 2012

Оглавление

1.Введение

2.Основная часть:

1.1         Сущность живого, его основные признаки.

1.2         Структурные уровни организации живой материи

3.Заключение

4.Список использованной литературы

Введение

В своей контрольной работе, я расскажу про структурные уровни организации живой материи. Эта тема очень актуальна и мне нравится тем, что затрагивает все аспекты нашего организма и мира в целом, а значит, это необходимо нам знать для общего развития и расширения мировоззрения. ЖИЗНЬ в естественно-научном понимании означает такой способ

существования материи, который предполагает обмен веществ,

раздражимость, способность к саморегуляции, росту, размножению и

адаптации к условиям среды.

Вопрос о сущности Жизни был и остается предметом философских и

естественнонаучных дискуссий. Со второй половины ХХ века выявились два

основных подхода к определению сущности жизни - субстратный и

функциональный.

Сторонники первого, обращают внимание на тот субстрат (белок или

молекулы ДНК), который является носителем основных свойств живого.

Сторонники второго рассматривают жизнь с точки зрения ее основных

свойств (обмен веществ, самовоспроизведение и т.д.).

Материальным носителем жизни является целостная система

взаимосвязанных биополимеров - белков, нуклеиновых кислот и др.

Многообразие форм жизни заключается в том, что их носителями выступают

живые системы различной степени сложности и организованности. Именно

из многообразия форм берут начало представления о структурных уровнях

организации живой материи. Благодаря этим представлениям удается

выделить уровни исследования живого, что проявляется в многообразии

направлений биологических наук.

Сущность живого, его основные признаки.

В развитии биологии выделяют три основных этапа. Первый – систематики (Карл Линней), второй – эволюционный (Чарльз Дарвин), третий – микробиологии (Грегор Мендель).

Всеобщим методологическим подходом к пониманию сущности жизни в настоящее время является понимание жизни в качестве процесса, конечным результатом которого является самообновление, проявляющееся в самовоспроизведении. Все живое происходит только из живого, а всякая организация, присущая живому, возникает только из другой подобной организации. Следовательно, сущность жизни заключается в ее самовоспроизведении, в основе которого лежит координация физических и химических явлений и которое обеспечивается передачей генетической информации от поколений к поколениям. Именно эта информация обеспечивает самовоспроизведение и саморегуляцию живых существ. Поэтому жизнь - это качественно особая форма существования материи, связанная с воспроизведением. Явления жизни представляют собой форму движения материи, высшей по сравнению с физической и химической формами его существования.

Живое построено из тех же химических элементов, что и неживое (кислород, водород, углерод, азот, сера, фосфор, натрий, калий, кальций и другие элементы). В клетках они находятся в виде органических соединений. Однако организация и форма существования живого имеет специфические особенности, отличающие живое от предметов неживой природы.

В качестве субстрата жизни внимание привлекают нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК) и белки. Нуклеиновые кислоты - это сложные химические соединения, содержащие углерод, кислород, водород, азот и фосфор. ДНК является генетическим материалом клеток, определяет химическую специфичность генов. Под контролем ДНК идет синтез белков, в котором участвуют РНК.

Белки - это также сложные химические соединения, содержащие: углерод, кислород, водород, азот, серу, фосфор. Молекулы белков характеризуются большими размерами, чрезвычайным разнообразием, которое создается аминокислотами, соединенными в полипептидных цепях в разном порядке. Большинство клеточных белков представлено ферментами. Они выступают также в роли структурных компонентов клетки. Каждая клетка содержит сотни разных белков, причем клетки того или иного типа обладают белками, свойственными только им. Поэтому содержимое клеток каждого типа характеризуется определенным белковым составом.

Ни нуклеиновые кислоты, ни белки в отдельности не являются субстратами жизни. В настоящее время считают, что субстратом жизни являются нуклеопротеиды. Они входят в состав ядра и цитоплазмы клеток животных и растений. Из них построены хроматин (хромосомы) и рибосомы. Они обнаружены на протяжении всего органического мира - от вирусов до человека. Можно сказать, что нет живых систем, не содержащих нуклеопротеидов. Однако важно подчеркнуть, что нуклеопротеиды являются субстратом жизни лишь тогда, когда они находятся в клетке, функционируют и взаимодействуют там. Вне клеток (после выделения из клеток) они являются обычными химическими соединениями. Следовательно, жизнь есть, главным образом, функция взаимодействия нуклеиновых кислот и белков, а живым является то, что содержит самовоспроизводящую молекулярную систему в виде механизма воспроизводства нуклеиновых кислот и белков.

В отличие от живого различают понятие «мертвое», под которым понимают совокупность некогда существовавших организмов, утративших механизм синтеза нуклеиновых кислот и белков, т. е. способность к молекулярному воспроизведению. Например, «мертвым» является известняк, образованный из остатков живших когда-то организмов.

Наконец, следует различать «неживое», т. е. ту часть материи, которая имеет неорганическое (абиотическое) происхождение и ничем не связана в своем образовании и строении с живыми организмами. Например, «неживым» является известняк, образованный из неорганических вулканических известняковых отложений. Неживая материя в отличие от живого не способна поддерживать свою структурную организацию и использовать для этих целей внешнюю энергию.

Обсуждая молекулы, рассматриваемые в качестве субстрата жизни, нельзя не отметить, что они подвергаются непрерывным превращениям во времени и пространстве. Достаточно сказать, что ферменты могут превратить любой субстрат в продукт реакции в исключительно короткое время. Поэтому определение нуклеопротеидов в качестве субстрата жизни означает признание последнего в качестве очень подвижной системы.

Как живое, так и неживое построены из молекул, которые изначально являются неживыми. Тем не менее, живое резко отличается от неживого. Причины этого глубокого различия определяются свойствами живого, а молекулы, содержащиеся в живых системах, называют биомолекулами.

Современная биология при описании живого идет по пути перечисления основных свойств живых организмов. При этом подчеркивается, что только совокупность данных свойств может дать представление о специфике жизни.

Вот пути перечисления основных свойств:

Первое. Живые организмы характеризуются сложной, упорядоченной структурой. Уровень их организации значительно выше, чем в неживых системах.

Второе. Живые организмы получают энергию из окружающей среды, используя ее на поддержание своей высокой упорядоченности. Большая часть организмов прямо или косвенно использует солнечную энергию. Третье. Живые организмы активно реагируют на окружающую среду. Способность реагировать на внешние раздражители – универсальное свойство всех живых существ, как растений, так и животных.

Четвертое. Живые организмы способны не только изменяться, но и усложняться. Они могут создавать новые органы, отличающиеся от породивших их структур.

Пятое. Живое способно к самовоспроизведению.

Шестое. Живые организмы способны передавать потомкам заложенную в них информацию, содержащуюся в генах – единицах наследственности. Эта информация в процессе передачи может видоизменяться и искажаться. Это предопределяет изменчивость живого.

Седьмое. Живые организмы способны приспосабливаться к среде обитания и своему образу жизни.

Из совокупности этих признаков вытекает следующее обобщенное определение сущности живого: «Жизнь есть форма существования сложных, открытых систем, способных к самоорганизации и самовоспроизведению».

Важнейшими функциональными веществами этих систем являются белки и нуклеиновые кислоты.

Структурный или системный анализ обнаруживает, что мир живого чрезвычайно многообразен и имеет сложную структуру.

Структурные уровни организации живой материи

"Уровневый" подход предполагает выделение масштабных этапов

эволюции, каждый из которых отражает определенный уровень структурной

организации живого, достаточно отличающихся от остальных.

Э. Геккель (1878 год) первым установил два фундаментальных

уровня организации живых систем. Первый уровень занимали безъядерные

протисты – монеры, второй – все остальные организмы. В начале ХХ века

французский ученый Шаттон (1925) предложил для этих уровней

соответствующие названия: прокариоты (Prokaryota - от греч. «pro» - до,

прежде и «karyon» - ядро) для доядерных организмов и эукариоты (Eukaryota

- от греч. «eu» - истинный, полный и karyon - ядро) для организмов, обладающих истинным ядром.

Значительный вклад в понимание важности и принципов выделения

структурных уровней живой природы сделал наш соотечественник В.И.

Кремянский (1969). Примененный им системно-структурный подход к

изучению живой материи позволил выделить следующие принципы ее

организации:

1. Каждый последующий уровень включает все предыдущие, а

биологические процессы, происходящие на любом уровне, служат условием

функциональной активности на более высоком уровне.

2. Каждый последующий уровень приобретает новое качество.

Свойства более высокого уровня не могут быть определены как сумма

свойств более низких уровней.

3. Выполняется принцип распространения категорий, понятий и

законов низших уровней на высшие уровни.

4. Относительная автономность низшего уровня по отношению к

высшему выражается в возможности проведения реакций матричного

синтеза in vitro, методах генной инженерии и клонирования.

5. Усложнения живых систем от низших уровней к высшим

сопровождается возрастанием роли социальных факторов.

Количество выделяемых уровней далеко не однозначно. В. И. Донцов

выделил два основных уровня: предбиологический и биологический

(клеточный, организменный, биосферный). Схема В. И. Кремянского

включает четыре уровня: 1 - самоорганизующиеся комплексы

апериодических полимеров, 2 - одноклеточные организмы, 3 -

многоклеточные организмы, 4 - надорганизменные группы.

В работе Миллера представлено 8 уровней живого: от субклеточных

структур до многонационального государства.

В условиях «молодой» Земли в ходе биохимической эволюции, после

того как был достигнут уровень самоорганизующихся комплексов

апериодических полимеров, сложились предпосылки для возникновения

Жизни. Переход от неживого к живому характеризуется появлением новых

свойств и признаков. Прежде всего, это высокая степень упорядоченности и

структурированности, основой которых служит клеточное строение всех

организмов. Далее, это постоянное поступление энергии из внешней среды.

Благодаря поступлению энергии возникает и поддерживается внутренняя

структура живых систем. В неживой природе в отличие от живых систем

развитие процессов приводит к состоянию равновесия и одновременно к

утрате структурированности. Упорядоченность живых систем возникает на

основе информации, которая записана в молекулах ДНК и воспроизводится

на разных структурных уровнях организации живого - от клеточного до

ноосферного. Биологические структуры являются самоорганизующимися

системами, в процессе развития которых появляется дополнительная

информация. Каждый структурный уровень организации живого

характеризуется определенной задачей реализации наследственной

программы и информационными связями. Молекулярно-генетические

процессы универсальны для всех организмов от бактерии до человека и

лежат в основе функционирования живых систем на всех последующих

уровнях.

В биологии уровни обычно располагают в линейном порядке в сторону

усложнения организации живой материи: молекулярный, клеточный,

тканевый, органный, организменный, популяционно-видовой,

биогеоценотический и биосферный.

Молекулярный уровень:

1.      Компоненты

o         Молекулы неорганических и органических соединений

o         Молекулярные комплексы химических соединений (мембрана и др.)