"Биология. Общая биология. Базовый уровень. 10-11 классы". В.И. Сивоглазов

Определение жизни. Основные свойства живой материи

Вопрос 1. Что такое жизнь? Попытайтесь дать свое определение.
Жизнь — это активное поддержание и воспроизведение определенной структуры, которая обязательно включает белки, нуклеиновые кислоты и представляет собой открытую систему. Понятие открытой системы, в свою очередь, означает способность к обмену веществами и энергией с окружающей средой.Важнейший признак живых систем — использование внешних источников энергии в виде пищи, солнечного света и др. Живые объекты способны воспринимать действие внешних факторов, отвечая на них определённым действием. Живые организмы способны к размножению, т. е. к воспроизведению себе подобных по типу обмена веществ и энергии, а также принципиальным чертам структурнофункциональной организации. Все организмы способны передавать особенности своей структуры, поведения, биологических свойств по наследству своему потомству, это происходит благодаря наличию у них особого свойства – биологической информации. Эта информация содержится в особом веществе – ДНК. Использование биологической информации составляет ещё одно свойство живых форм. Воплощение информации в структуру живого объекта происходит в процессе характерного для живых форм индивидуального развития, в ходе которого наблюдается и такое свойство, как способность к росту. Совокупность свойств, перечисленных выше, обнаруживается в отдельных живых объектах (особях). Есть также свойства, распространяющиеся на область жизни в целом. Они отражают универсальные принципы её существования во времени и пространстве. Одно из таких свойств - включенность организмов в процесс эволюции. Благодаря этому жизнь как особое явление материального мира сохраняется на протяжении вот уже 3 млрд. лет. Второе такое свойство – существование отдельных организмов лишь во взаимодействии с другими в составе особых сообществ - биоценозов. В зависимости от подходов, используемых авторами, существуют общие, сущностные, описательные формулировки. Всеобщим является определение жизни как особой формы движения материи, которая возникла на определённом этапе её развития. Важное в практическом отношении следствие из этого определения заключается в наделении живых объектов специфическими качествами, не сводимыми к закономерностям физики и химии. В сущностных определениях жизни на первый план выдвигаются отдельные свойства живых объектов. Жизнь определили как «питание, рост и одряхление» (Аристотель), «стойкое единообразие процессов при различии внешних влияний» (Тревиранус), «совокупность функций, сопротивляющихся смерти» (Биша), «химическую функцию» (Лавуазье), «сложный химический процесс» (И. П. Павлов), систему по достижению низкоэнтрорийных состояний. «Жизнь есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой, причем с прекращением этого обмена веществ прекращается и жизнь, что приводит к разложению белка». На современном уровне знаний это классическое определение жизни дополнено представлением об исключительной значимости нуклеиновых кислот — молекул, которые содержат генетическую информацию, позволяющую организмам самовозобновляться и самовоспроизводиться (размножаться). Классическое определение жизни дано Ф. Энгельсом. Он пишет:
«Живые тела, существующие на Земле, представляют собой открытые, саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы, построенные из биополимеров — белков и нуклеиновых кислот». При этом понятие «открытая система» подразумевает отмеченный еще Ф. Энгельсом обмен веществами и энергией с окружающей средой (питание, дыхание, выделение); понятие «саморегуляция» — способность к поддержанию постоянства химического состава, структуры и свойств. Важным условием успешной саморегуляции является раздражимость — способность организма реагировать на информацию, поступающую из внешнего мира.

Вопрос 2. Перечислите основные свойства живой материи.
Выделяют следующие основные свойства живой материи:
• единство элементного химического состава;
• единство биохимического состава;
• единство структурной организации;
• дискретность и целостность;
• обмен веществ и энергии;
• способность к саморегуляции;
• открытость;
• размножение;
• наследственность и изменчивость;
• рост и развитие;
• раздражимость и движение;
• ритмичность.

Вопрос 3. Объясните, в чем, по вашему мнению, заключаются принципиальные различия обмена веществами в неживой природе и у живых организмов.
В отличие от неживой природы, живые организмы способны накапливать необходимые вещества, а также энергию в форме особых химических соединений (АТФ). Кроме того, живые организмы способны трансформировать химические вещества и превращать простые соединения в более сложные при помощи ферментов (часто с затратой энергии). Так, например, из мономера глюкозы синтезируются полимеры крахмал, гликоген, целлюлоза. Живые организмы обладают способностью копировать наследственный материал. Такое копирование тоже является примером преобразования простых веществ (отдельных нуклеотидов) в более сложные (нуклеиновые кислоты). Специальный комплекс ферментов способен создать новую полинуклеотидную цепь по образцу материнской. Живой организм в отличие от неживой природы представляет собой энергетически открытую систему, т. е. активно организует поступление энергии за счёт обмена веществ с окружающей средой. Главное отличие обмена веществ в живой природе – возможность осуществлять реакции синтеза
высокомолекулярных соединений (белков, жиров, углеводов, нуклеиновых кислот) и их распада. первым увидел живые клетки в усовершенствованный микроскоп с увеличением в 150—300 раз.

Вопрос 4. Каким образом связаны наследственность, изменчивость и репродукция в обеспечении жизни на Земле?
Способность живых организмов к репродукции (размножению) обеспечивает непрерывность жизни на Земле и преемственность поколений. Воспроизведение базируется на реакциях матричного синтеза, идущих на основе молекул ДНК. Постоянство строения ДНК обеспечивает наследственность — способность организмов передавать свои признаки, свойства и особенности развития из поколения в поколение. Изменчивость — это свойство, противоположное наследственности. Она определяется как способность организмов существовать в различных формах, меняя свои признаки. Изменчивость создает разнообразный материал для естественного отбора, который приводит к возникновению новых проявлений жизни и новых биологических видов.

Вопрос 5. Дайте определение понятия «развитие». Какие формы развития вы знаете?
Развитие — это изменение строения и физиологии организма с течением времени. Принято выделять две основные формы развития — онтогенез и филогенез.
Онтогенез (индивидуальное развитие) — это развитие живого организма от зарождения до момента смерти. Обычно онтогенез сопровождается ростом.
Филогенез (историческое развитие) — необратимо направленное развитие живой природы, сопровождающееся образованием новых видов и, как правило, прогрессивным усложнением жизни.