Вход

Сущность отличия живых открытых систем от неживых

Реферат по биологии
Дата добавления: 05 декабря 2010
Язык реферата: Русский
Word, rtf, 183 кб
Реферат можно скачать бесплатно
Скачать
Данная работа не подходит - план Б:
Создаете заказ
Выбираете исполнителя
Готовый результат
Исполнители предлагают свои условия
Автор работает
Заказать
Не подходит данная работа?
Вы можете заказать написание любой учебной работы на любую тему.
Заказать новую работу
Содержание Введение 2 1. Жизн ь: общие отличия живых систем от неживых 3 2. Свой ства (признаки) живых систем 6 Заклю чение 12 Списо к использованных источников: 13 Введение Проблема происхождения жизни приобрела сейчас неодо лимое очарование для всего человечества . Она не только привлекает к себе пристальное внимание ученых ра зных стран и специальностей, но интересует вообще всех людей мира . Сейчас считается общепризнанным, что возникновение ж изни на Земле представляло собой закономерный процесс, вполне поддающи йся научному исследованию . В основе этого процесса лежала эволюция соединений углерода которая происходила во Вселенной задолго до возникн овения нашей Солнечной системы и лишь продолжалась во время образовани я планеты Земля - при формировании ее коры , гидросферы и атмосферы . С момента возникновения жизни природа находится в неп рерывном развитии . Процесс эволюции длится уже сотни миллионов , и его результатом является то разнообраз ие форм живого, которое во многом до конца еще не описано и не классифицир овано . Вопрос о происхождении жизни труден в исследовании, по тому, что, когда наука подходит к проблемам развития как создания качест венно нового, она оказывается у предела своих возможностей как отрасли к ультуры, основанной на доказательстве и экспериментальной проверке ут верждений . Ученые сегодня не в состоянии воспроизвести процесс в озникновения жизни с такой же точностью, как это было несколько миллиард ов лет назад . Даже наиболее тщательн о поставленный опыт будет лишь модельным экспериментом, лишенным ряда ф акторов, сопровождавших появление живого на Земле . Трудность - в невозм ожности проведения прямого эксперимента по возникновению жизни (уника льность этого процесса препятствует использование основного научного метода ) . Вопрос происхождении жизни интересен не только сам по себе, но и тесной связью с проблемой отличия живого от неживого . 1 . Жизнь : общие отличия жив ых систем от неживых Жизнь, высшая по сравнению с физической и химической ф орма ми существования материи, закономер но возникающая при определённых условиях в процессе её развития . Живые объекты отличаются от неживых обме ном веществ - непременным условием жизни , способностью к размножению, ро сту, активной регуляции своего состава и функций, к различным формам дви жения, раздражимостью, приспособляемостью к среде и т.д. Однако строго н аучное разграничение на живые и неживые объекты встречает определённы е трудности . Так, до сих пор нет единог о мнения о том, можно ли считать живыми вирусы, которые вне клеток организ ма хозяина не обладают ни одним из атрибутов живого : в вирусной частице в это время отсутствуют метаболиче ские процессы, она не способна размножаться и т.д. Специфика живых объектов и жизненных про цессов может быть охарактеризована в аспекте как их материальной струк туры, так и важнейших функций, лежащих в основе всех проявлений жизни . Наиболее точное опре деление жизни , охватывающее одновре менно оба эти подхода к проблеме, дал около 100 лет назад Ф . Энгельс : " Жизнь ест ь способ существования белковых тел, и этот способ существования состои т по своему существу в постоянном самообновлении химических составных частей этих тел ". Термин " белок " то гда ещё не был определён вполне точно и его относили обычно к протоплазм е в целом . Все известные ныне объекты, обладающие несомненными а трибутами живого, имеют в своём составе два основных типа биополимеров : белки и нуклеиновые кислот ы (ДНК и РНК ). Сознавая неполноту своего определе ния, Энгельс писал : " Наша дефиниция жи зни, разумеется, весьма недостаточна, поскольку она далека от того, чтобы охватить все явления жизни, а, напротив, ограничивается самыми общими и с амыми простыми среди них ... Чтобы получить действительно исчерпывающее представление о ж изни, нам пришлось бы проследить все формы её проявления, от самой низшей до наивысшей " . Ч . Дарвин в последн их строках " Происхождения видов " пишет об основных законах, лежащих, по ег о мнению, в основе возникновения всех форм жизни : " Эти законы, в самом широком смысле - Рост и Воспроизведение, Наследственност ь, почти необходимо вытекающая из воспроизведения, Изменчивость, завися щая от прямого или косвенного действия жизненных условий и от упражнени я и неупражнения, Прогрессия размножения, столь высокая, что она ведет к Б орьбе за жизнь и её последствию - Есте ственному Отбору ... ". Есл и оставить в стороне роль упражнения, которое, по позднейшим данным, служ ит фактором ненаследственной изменчивости, обобщение Дарвина сохраняе т силу и поныне, а его основные законы жизни сводятся к двум ещё более общим . Это прежде всего способность живого ассимилировать по лученные извне вещества, т.е. перестраивать их, уподобляя собственным материальным структу рам, и за счёт этого многократно воспроизводить их (репродуцировать ). При этом, если исходная структура случа йно изменилась, то она продолжает воспроизводиться в новом виде . Способность к избыточному самовоспроиз ведению лежит в основе роста клетки, размножения клеток и организмов и, с ледовательно, - прогрессии размножен ия (основное условие для естественного отбо ра ), а также в основе наследственности и наследстве нной изменчивости . Советский биохимик В .А. Энгельгардт рассматривает воспроизведение себе подобного как фундаме нтальное свойство живого, которое ныне получает интерпретацию в термин ах химических понятий на подлинно молекулярном уровне . Др угая о собенность живого заключается в огромном многообразии свойств, приобр етаемых благодаря изменчивости материальными структурами живых объек тов . Каждое из этих двух фундаментал ьных свойств связано в основном с функцией одного из двух биополимеров . " Запись " наследственных сво йств, т.е. кодирование признаков орга низма, необходимое для воспроизведения, осуществляется с помощью ДНК и Р НК, хотя в самом процессе репродукции непременно принима ют участие белки-ферменты . Т. о ., живой явля ется не отдельная молекула ДНК, белка или РНК, а их система в целом . Реализация многообразной информации о с войствах организма осуществляется путём синтеза согласно генетическому коду различных бе лков (ферментных, структурных и т.д.) , которые благодаря своему разнообразию и структурной пластичности обусловливают развитие самых различных физических и хими ческих приспособлений живых организмов . На этом фундаменте в процессе эволюции возникли непревзойдённ ые по своему совершенству живые управляющие системы . Т . о ., жизнь ха рактеризуется высокоупорядоченными материальными структурами, содер жащими два типа биополимеров (белок и ДНК или РНК ), которые составляют живую систему, способную в целом к самов оспроизведения по принципу матричного синтеза . Характерная особенность химического состава известных на м форм жизни - асимм етрия оптически активных веществ, представленных в живых объектах лево вращающими или правовращающими формами . Жизнь возможна лишь при определённы х физических и химических условиях (температура, присутствие воды, ряда солей и т.д.) . Однако прекращение жизненных процессов, например , при высушивании семян или глубоком замораживании мелких орга низмов, не ведёт к потере жизнеспособности . Если сохраняется неповрежденной структура, она при возвращени и к нормальным условиям обеспечивает восстановление жизненных процесс ов . Ж изнь качественно превосходит др угие формы существов ания материи в отношении многообразия и сложности химических компонен тов и динамики протекающих в живом превращений . Живые системы характеризуются гораздо более высоким уровн ем упорядоченности структурной и функциональной, в пространстве и во вр емени . Структурная компактность и эн ергетическую экономичность живого - результат высочайшей упорядоченности на молекулярном уровне . " Именно в способности живого создавать поряд ок из хаотического теплового движения молекул, - пишет Энгельгардт, - сост оит наиболее глубокое, коренное отличие живого от неживого . Тенденция к упорядочению, к созданию порядка из хаоса есть не что иное, как противодействие возрастанию энтропии ". Живые системы обмениваются с окружающе й средой энергией, веществом и инфор мацией, т.е. являются открытыми системами . При этом, в отличие от неживых систем, в них не происходит выравнивания энергетических разностей и перестройки струк тур в сторону более вероятных форм, а наблюдается обратное .: восстанавливаются разности энергетически х потенциалов, химического состава и т.д., т.е. непрерывно происходит работа " против равновесия " (Э . Бауэр ). На этом основаны ошибочные утвержде ния, что живые системы якобы не подчиняются второму закону термодинамик и . Однако местное снижение энтропии в живых системах возможно только за счёт повышения энтропии в окружающей среде, так что в целом процесс повышения энтропии продолжается, что вполне согласуется с требованиями второго закона термодинамики . По образному выражению австрийского физика Э . Шрёдингера, живые организмы как бы питаются отрицательной энтропией (негэнтропией ), извлекая её из окружающей среды и увеличивая этим возрастание положительной энтропии в ней . 2 . Свойства (признаки ) живы х систем Итак, о бщими, характерными для всего живого свойствами и их отличиями от похожих процессов, протекающих в неж ивой природе, являются : 1 ) единство химического состава, 2 ) обмен веществ, 3 ) самовоспроизведение (репродукция ), 4 ) наследственность, 5 ) изменчивость, 6 ) рост и развитие, 7 ) раздражимость, 8 ) дискретность, 9 ) ритмичность, 10 ) относительная энергозависимость, 11 ) гомеостаз . 1 . Единство химичес кого состава . В состав живых организ мов входят те же химические элементы, что и в объекты неживой природы . Однако со о тношение различных элементов в живом и неживом неоди н аково . Элеме нтарный состав неживой природы наряду с к ислородом представлен в основном кремнием, железом, загнием, ал юминием и т.д. В живы х организмах 98 % химического состава п риходится на четыре элемента - углер од, кислород, азот и водород . 2 . Обмен веществ . Все живые организмы способны к обмену в еществ с окружающей средой, поглощая из нее элементы, необходимые для пи тания, и выделяя продукты жизнедеятельности . При небиологическом круговороте веществ они просто переносят ся с одного места на другое или изменяется их агрегатное состояние, тогд а как у живых организмов обмен имеет качественно иной уровень, включая п роцессы синтеза и распада . Путем ряд а сложных химических превращений вещества, поглощенные из окружающей с реды, трансформируются в вещества живого организма, из которых строится их тело . Такие процессы называются а ссимиляцией, или пластическим обменом . Процессы, обратные ассимиляции, в результате которых сложные о рганические соединения распадаются на простые, получили название дисс имиляции . При таком распаде веществ утрачивается их сходство с веществами организма и выделяется энергия, н еобходимая для реакций биосинтеза, вследствие чего диссимиляцию назыв ают еще энергетическим обменом . Обме н веществ обеспечивает постоянство химического состава и строения все х частей организма и как следствие - п остоянство их функционирования в непрерывно меняющихся условиях окруж ающей среды . 3 . Самовоспроизвед ение (репродукция ). Самовоспроизведе ние, репродукция, или размножение, - эт о свойство организмов воспроизводить себе подобных ; этот процесс осуществляется практически на всех уровн ях организации живой материи . Благод аря репродукции не только целые организмы, но и клетки, органеллы клеток ( митохондрии, пластиды и др.) после деления сходны со своими предшественниками . Из одной молекулы ДНК - дезоксирибонуклеиновой кислоты - при ее удвоении образуются две дочерние молекулы, полность ю повторяющие исходную . В основе сам овоспроизведения лежат реакции матричного синтеза, то есть образовани я структур на основе информации, заложенной в последовательности нукле отидов ДНК . 4 . Наследственност ь заключается в способности организмов передавать свои признаки, свойс тва и особенности развития из поколения в поколение . Наследственность обусловлена стабильностью, основан ной на постоянстве строения молекул ДНК . 5 . Изменчивость - свойство, как бы противоположное насле дственности, но вместе с тем тесно связанное с ней, так как при этом изменя ются наследственные задатки - гены, о пределяющие развитие тех или иных признаков . Иными словами, изменчивость - это способность организмов приобретать новые признаки и свойс тва, в основе которой лежат изменения биологических матриц . Изменчивость создает разнообразный матери ал для естественного отбора, то есть отбора наиболее приспособленных ос обей к конкретным условиям существования в природе, что, в свою очередь, п риводит к появлению новых форм жизни, новых видов организмов . 6 . Рост и развитие . Под развитием понимают необратимое направленное закономерное изменение состава или структуры объектов жи вой и неживой природы . Развитие живо й формы существования материи представлено индивидуальным развитием, или онтогенезом, и историческим развитием, или филогенезом . В процессе развития возникает специфическа я структурная организация индивида, а увеличение его биомассы обусловл ено репродукцией макромолекул, элементарных структур клеток и самих кл еток . Филогенез, или эволюция, - это необратимое и направленное развитие живой природы, сопровождающееся образованием новых видов и прогрессив ным (или регрессивным ) усложнением (и ли упрощением ) жизни . Результатом эволюции является все многообр азие живых организмов на земле . 7 . Раздражимость . Любой организм неразрывно связан с о кружающей средой : извлекает из нее п итательные вещества, подвергается воздействию неблагоприятных фактор ов среды, вступает во взаимодействие с другими организациями и т.д. В процессе эволюции у жи вых организмов выработалось и закрепилось свойство избирательно реаги ровать на внешние воздействия . Это с войство носит название раздражимости . Всякое изменение окружающих организм условий среды представл яет собой по отношению к нему раздражение, а его реакция на внешние раздр ажители служит показателем его чувствительности и проявлением раздраж имости . Реакция многоклеточных живо тных на раздражение осуществляется через посредство нервной системы и называется рефлексом . 8 . Дискретность . Само слово " дискретность " означает пре рывистость , разделенность и характеризует свойство жизни проявлятьс я в виде дискретных форм . Отдельный о рганизм или иная биологическая система (вид, биоценоз и др.) состоит из отдельных изолированных, то есть обособленных или отграниченных в пространстве, но, тем не менее т есно связанных и взаимодействующих между собой частей, образующих стру ктурно-функциональное единство . Люб ой вид организмов включает отдельные особи . Тело высокоорганизованной особи образует пространственно от граниченные особи, которые, в свою очередь, состоят из отдельных клеток . Энергетический аппарат клетки пред ставлен отдельными митохондриями, аппарат синтеза белка - рибосомами и т.д. вплоть до макромолекул . Свойство дискретности организма является основой его структурной упорядоченности, возможности постоянного самообновлени я с заменой структурных элементов (молекул, ферментов, органоидов клетки и целых клеток ) без прекращен ия выполняемой функции . Дискретност ь вида предопределяет возможность его эволюции путем гибели или устран ения от размножения неприспособленных особей и сохранение индивидов с полезными для выживания признаками . 9 . Ритмичность . Под ритмом (от греч . " ритмос " - теку ) понимается повторение одного и того же событ ия либо состояния через строго определенные отрезки времени . В физике периодические процессы выражаются в герцах (Гц ). Гц - частота периодического процесса, при которой за время 1 с происходит один цикл периодического процесса . Наименьший промежуток времени, через который система, сове ршающая колебания, снова возвращается в то же состояние, в котором она на ходилась в начальный момент, называется периодом колебаний . В биологии под ритмичностью понимают период ические изменения интенсивности физиологических функций с различными периодами колебаний (от нескольких секунд до года и столетия ). Хорошо известны суточные ритмы сна и бодрст вования у человека ; сезонные ритмы а ктивности и спячки у некоторых млекопитающих (суслики, ежи, медведи ) и многие другие . Ритмичность направлена на согласование функций организма с окружающей средой, то есть на приспособление к постоянно меняющимся ус ловиям существования . 10 . Относительная эн ергозависимость . Живые тела предста вляют " открытые " системы, устойчивые лишь при условии непрерывного дос тупа к ним энергии и материи в виде пищи из окружающей среды . Живые организмы в отличие от объектов неживо й природы отграничены от окружающей среды оболочками (наружная клеточн ая мембрана у одноклеточных, покровная ткань у многоклеточных ). Эти оболочки затрудняют обмен веществ между организмом и внешней средой, сводят к минимуму потери веществ и поддерж ивают пространственное единство системы . Таким образом, живые организмы резко отличаются от объектов фи зики и химии - неживых систем - своей исключительной сложностью и высокой с труктурной и функциональной упорядоченностью . Эти отличия придают жизни качественно новые свойства . Живое представляет собой особую ступень развития материи . 11 . Гомеостаз (саморе гуляция ) - совокупность приспособите льных реакций организма, направленных на сохранение динамического сос тояния его внутренней среды (температуры тела, кровяного давления и др.) . В его основе лежит принц ип отрицательной обратной связи . Име нно эта способность живых систем сохранять стационарное состояние в ус ловиях непрерывно меняющейся среды и обусловливает их выживание . Заключени е Жизнь, высшая по сравнению с физической и химической ф орма существования материи, закономерно возникающая при определённых условиях в процессе её развития . Жив ые объекты отличаются от неживых обменом веществ - непременным условием жизни, способностью к размножению, р осту, активной регуляции своего состава и функций, к различным формам дв ижения, раздражимостью, приспособляемостью к среде и т .д . О собенность живого заключается в ог ромном многообразии свойств, приобретаемых благодаря изменчивости мат ериальными структурами живых объектов . Живые системы характеризуются гораздо более высоким уровнем упорядоченности структурной и функциональной, в пространстве и во времени . Живые системы обмениваются с окружающей средой энерг ией, веществом и информацией, т.е. явл яются открытыми системами . При этом, в отличие от неживых систем, в них не происходит выравнивания энергетиче ских разностей и перестройки структур в сторону более вероятных форм, а наблюдается обратное .: восстанавлив аются разности энергетических потенциалов, химического состава и т.д., т.е. непрерывно происходит работа " против равновесия " . Таким образом, жизнь качественно превосходит другие ф ормы существования материи в отношении многообразия и сложности химич еских компонентов и динамики протекающих в живом превращений . Список исп ользованных источников : 1. Горбачев В .В. Концепции современ ного естествознания . - М .: Оникс 21 век, 2003 . 2. Макаров В .Н. Концепции современного естествознания . - М .: МОДЭК, 2008 . 3. Михайловский В .Н. Концепции современного естествознан ия . - СПб .: Знание, 2004 . 4. Энгельгардт В . Проблема жизни в современном естест вознании . // " Коммунист " , 1969, № 3, с .8 5 . 5. Жизнь . - http://www.cultinfo.ru/fulltext/1/001/008/040/263.htm
© Рефератбанк, 2002 - 2017