ЛЕКЦИЯ 2. диалектика материалистического понимания жизни. 
уровни организации живой природы

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. Кремний входит 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).

Вода обладает свойствами:

• -наилучший растворитель
• -удельная теплоемкость выше, чем у других веществ. Океаны способны поглощать и отдавать огромное количество тепла, почти не меняя своей температуры — атмосфера стабильна. Все клетки и ткани содержат большое количество воды.

Организм человека:

Головной мозг — 77%.

Белое вещество — 70%.

Серое вещество — 84%.

Мышцы — 80%.

Кости — 55%.

Зубы — 7−8%.

Волосы — 4%.

Содержание воды зависит от возраста (с возрастом падает), метаболической активности (чем больше активность — тем больше воды). Вода существует в свободной и связанной формах. Свободной 95%. Это растворитель, образует коллоидные системы цитоплазмы. Связанная вода соединена с белками слабыми связями (электростатическими, гидрофобными, водородными). Слабые связи в отличие от ковалентных связей возникают и разрушаются без участия ферментов. Они определяют структуру и функции макромолекул.

Макромолекулы — нуклеиновые кислоты, белки, полипептиды, липиды, полисахариды — полимеры, образованные мономерами, соединенными ковалентными связями. Любой живой организм на 90% состоит из 6 химических элементов — С, О, Н, Р, N, S — биоэлементы (биогенные элементы).

Клетка Органеллы Ядро, митохондрии, хлоропласты Надмолекулярные комплексы Ферментные комплексы, рибосомы, сократительные системы Макромолекулы Полисахариды НК АК и др.

Строительные структуры моносахариды простые кислоты Предшественники биоэлементы, вода Все живые организмы используют общие материалы для жизнедеятельности. Используются около 120 (20 аминокислот, 5 азотистых оснований, 4 класса липидов, малых молекул — простых кислот, воды, фосфатов — 70). 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. Они находили и находят отображение в формулировках жизни (300 формулировок). Ни одна из них не удовлетворяет принципам формулировок.

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.

Онзагер, Морровитц Жизнь есть свойство материи, приводящее к сопряженной циркуляции биоэлементов в водной среде, движимая, в конечном счете, энергией солнечного излучения по пути увеличения сложности.

Любое утверждение можно проверить. Экологическая, эволюционная формулировка основана на сумме всевозможных действий, производимых продуцентами, консументами и редуцентами. Все живые организмы зависят от окружающей среды. Через каждый организм идут потоки веществ и энергии. С помощью обмена веществ происходит поддержание упорядоченности и сохранение постоянства состава и воспроизведения любой структуры. В течение жизни происходит физиологическая регенерация (самовозобновляемость клеток). Обмен веществ с точки зрения химии — совокупность большого количества сравнительно простых химических реакций: окисление, восстановление, ацетилирование и др. каждая реакция обмена может быть воспроизведена в лаборатории. В живых системах многие индивидуальные реакции, составляющие обмен веществ, строго согласованы во времени и месте. Они направлены на сохранение и воспроизведение всей живой системы в целом. Обмен веществ направлен на поддержание существования организма в определенных условиях внешней среды.

1878 г Ф. Энгельс «Диалектика природы».

Жизнь есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого является обмен веществ с окружающей их внешней средой, причем с прекращением обмена прекращается и жизнь, что приводит к разложению белка.

• 1868 — открыты нуклеиновые кислоты
• 1953 -открыта биологическая роль нуклеиновых кислот

Бернал, Перре Жизнь есть способная к самовоспроизведению открытая система органических реакций, катализируемых ступенчато и изотермическим образом сложными и специфическими катализаторами, которые сами продуцируются системой.

Органическая материя — сложная упорядоченная единая система (1,5 млн. видов). Она состоит из взаимосвязанных уровней, взаимодействующих и взаимовлияющих друг на друга. Они могут быть разной величины, высоты. Понятие среды для каждого уровня различно. Основной уровень — тот, к которому человек относит себя сам — неправильная точка зрения. Существуют разные подходы к уровням организации.

Модель ступенчатой горки.

Космическая биология Биосферология — биосферный Биоценология — надвидовой Эволюционная теория видов — видовой, популяционный Ботаника, зоология, анатомия — организменный Гистология — тканевой Биология клетки — клеточный Молекулярная биология — молекулярный Субмолекулярная биология — электронно-генетический Молекулярно — генетический уровень У всех живых организмов (кроме РНК-содержащих вирусов) наследственная информация заключена в ДНК. В качестве поставщика энергии используют химические соединения (например, АТФ). АТФ у всех организмов образуется в схожих путях. Гены соединяются в группы сцепления на хромосомах.

Клеточный уровень Клетка — целостная биологическая система со связями, жестко фиксированными. Клетка — основная структурная и живая единица живого. Клетка может существовать изолированно и независимо. Все организмы состоят из клеток. Уровень организации простейших совпадает с организменным уровнем. Зигота многоклеточного организма — одна клетка, но организменный уровень.

Тканевой уровень.

Ткань — совокупность клеток и межклеточного вещества, клетки имеют одинаковое строение, происхождение и функции. Появляется у многоклеточных организмов, развивается в онтогенезе в процессе дифференцировки клеток и закладки органов. Типы тканей одинаковы для всех животных.

Организменный уровень Образуется в результате онтогенеза, филогенеза из-за дифференциации и объединения групп клеток воедино.