Властивості живих організмів. Здатність живих організмів реагувати на зовнішні впливи - вроджена властивість та захисна реакція Результатом прояву якої властивості живих організмів

Концепція біосистеми.За сучасними уявленнями, жива матерія існує у формі живих систем - біосистем. Згадаймо, що системою називають цілісне утворення, створене безліччю закономірно пов'язаних один з одним елементів, що виконують особливі функції.

Живими системами, або біосистемами, є клітини та організми, види та популяції, біогеоценози та біосфера (загальна, глобальна біосистема). У цих різних за складністю біосистем життя виявляється цілим рядом загальних властивостей живої матерії.

Властивості життя.У біології з давніх-давен властивості живого зазвичай розглядаються на прикладі таких біосистем, як організм.

Всі живі істоти (як одноклітинні, так і багатоклітинні) мають такі відмінні властивості: обмін речовин, дратівливість, рухливість, здатність до зростання і розвитку, розмноження (самовостворення), передачу властивостей від покоління до покоління, упорядкованість у структурі та функціях, (відокремленістю), енергозалежність від зовнішнього середовища. Живим істотам також властива специфічність взаємовідносин між собою та з середовищем, що забезпечує їм рухливу рівновагу (динамічну стійкість) існування у природі. Ці властивості вважаються універсальними, оскільки характерні всім організмів. Деякі з названих властивостей також можуть бути і в неживій природі, проте всі вони характерні тільки для живого. Охарактеризуємо коротко ці характеристики.

Єдність хімічного складу.Живі організми складаються з тих самих хімічних елементів, як і тіла неживої природи, проте співвідношення цих елементів характерне лише живого. У живих системах близько 98% хімічного складу припадає на чотири хімічні елементи ( вуглець, кисень, азот та водень), що входять до складу органічних речовин, а загалом речовин тіла основну частку становить вода (не менше 70—85 %).

Єдність структурної організації.Одиницею будови, життєдіяльності, розмноження та індивідуального розвитку є клітина. Поза клітиною життя не виявлено.

Обмін речовин та енергії- це сукупність хімічних реакцій, що забезпечують надходження в організм із зовнішнього середовища енергії та хімічних сполук, їх перетворення в організмі та видалення з організму в навколишнє середовище у вигляді перетвореної енергії та продуктів життєдіяльності. Обмін речовин та потік енергії реалізує зв'язок організму із зовнішнім середовищем, що є умовою його життя.

Розмноження (самовостворення)- Це найважливіша властивість життя, суть якого образно висловив ще Луї Пастер: "Все живе походить тільки від живого". Життя, одного разу виникши шляхом самозародження, відтоді дає початок лише живому. В основі цієї властивості лежить унікальна здатність до відтворення основних керуючих систем організму: хромосом, ДНК, генів. В зв'язку з цим спадковістьяк механізм самовідтворення є унікальною властивістю лише живих істот. Іноді відтворення живих організмів відбувається із внесенням змін, що виникли шляхом мутацій. Такі зміни, що зумовлюють появу мінливості, можуть дати деякі відхилення від початкового стану та різноманітність при розмноженні.

Здатність до зростання та розвитку.Зростання - це збільшення маси та розмірів особини за рахунок збільшення маси та числа клітин. Розвиток - це незворотний, закономірно спрямований процес якісних змін організму з його народження до смерті. Розрізняють індивідуальне розвиток організмів, чи онтогенез (грец. ontos- «Суще»; genesis- "Походження"), і історичний розвиток - еволюцію. Еволюція - це незворотне перетворення живої природи, що супроводжується появою нових видів, пристосованих до нових умов довкілля.

Спадковість— властивість живих організмів забезпечувати матеріальну та функціональну наступність між поколіннями, а також зумовлювати специфічний характер індивідуального розвитку у певних умовах довкілля.

Ця властивість здійснюється в процесі передачі матеріальних одиниць спадковості - генів, відповідальних за формування ознак та властивостей організму.

Мінливість— властивість живих організмів існувати у різних формах. Мінливість може реалізуватися в окремих організмів або клітин у ході індивідуального розвитку або в межах групи організмів у ряді поколінь при статевому чи безстатевому розмноженні.

Подразливість- Це специфічні реакції реакції організмів на зміни навколишнього середовища. Відповідаючи вплив факторів середовища активної реакцією дратівливості, організми взаємодіють із середовищем і пристосовуються до неї, що допомагає їм вижити. Прояви подразливості можуть бути різні: рухливість тварин при добуванні їжі, захист від несприятливих умов, при небезпеці; орієнтовані ростові рухи (тропізми) у рослин та грибів до світла, у пошуках мінерального харчування тощо.

Енергозалежність.Усі організми потребують енергії реалізації процесів життєдіяльності, для руху, підтримки своєї впорядкованості, для розмноження. У більшості випадків організми для цього використовують енергію Сонця: одні безпосередньо – це автотрофи (зелені рослини та ціанобактерії), інші – опосередковано, у вигляді органічних речовин споживаної їжі, це гетеротрофи (тварини, гриби, бактерії та віруси). На цій підставі всі живі системи вважаються відкритими системами, що стійко існують в умовах безперервного припливу речовини та енергії із зовнішнього середовища та видалення частини їх після використання біосистемою у зовнішнє середовище.

Дискретність(Лат. discretus- "розділений", "відокремлений") і цілісність. Всі організми відносно відокремлені один від одного і представляють окремі особини, що добре розрізняються, популяції, види та інші біосистеми. Дискретність — це уривчастість будови будь-якої живої системи, тобто можливість її підрозділи окремі складові. Цілісність - це структурно-функціональна єдність живої системи, окремі елементи якої функціонують як єдине ціле.

Ритмічність— це зміни інтенсивності, що періодично повторюються, і характеру біологічних процесів і явищ.

В основі ритмічності лежать біологічні ритми, які можуть мати період, що відповідає сонячній добі (24 год), місячній добі (12,4 або 24,8 год), місячному місяцю (29,53 діб) та астрономічному році.

Організми в процесі свого існування справляють величезну за значущістю середотворчу дію. Наприклад, дощові черв'яки беруть участь в утворенні ґрунту та підвищують його родючість; рослини збагачують атмосферу киснем, забезпечують снігозатримання, регулюють рівень ґрунтових вод, створюють необхідні умови для свого існування та для поселення організмів інших видів. Отже, живі істоти залежить від середовища, пристосовуються до існування у ній. У той самий час саме середовище змінюється завдяки життєдіяльності організмів.

Живе характеризується також певними ритмами перебігу процесів життєдіяльності залежно від добової та сезонної динаміки змін погодно-кліматичних умов Землі.

Всі ці критерії в їхній сукупності, характерні тільки для живої природи, дозволяють чітко відокремити живе від неживого світу.

Унікальність життя полягає в тому, що воно виникло на самій Землі внаслідок тривалих геохімічних перетворень (етап хімічної еволюції історія нашої планети). Якось виникнувши, життя з примітивних одноклітинних живих істот у ході тривалого історичного розвитку (етап біологічної еволюції) досягло високого ступеня складності і набуло напрочуд велику різноманітність своїх форм.

Таким чином, життя - це особлива форма руху матерії, що виражається в сукупній взаємодії універсальних властивостей організмів.

Як бачимо, в сучасне розуміння життя поряд з традиційними його характеристиками (обмін речовин, зростання, розвиток, розмноження, спадковість, дратівливість та ін) включаються і такі властивості, як упорядкованість, дискретність, динамічна стійкість. При цьому, характеризуючи явище життя, слід враховувати його різноманітність та багатоякісність, оскільки воно представлене на нашій планеті біосистемами різної складності — від молекулярного та клітинного рівнів організації до надорганізмових (біогеоценотичного та біосферного).

Живий організм – це головний предмет, який вивчає така наука як біологія. Він є складовою з клітин, органів прокуратури та тканин. Живий організм - це той, який має цілу низку характерних ознак. Він дихає та харчується, ворушиться чи рухається, а також має потомство.

Наука про живу природу

Термін «біологія» запроваджено Ж.Б. Ламарком - французьким натуралістом - в 1802 р. приблизно в той же час і незалежно від нього таку назву науці про живий світ дав німецький ботанік Г.Р. Тревіранус.

Численні розділи біології розглядають різноманіття як існуючих нині, а й вже вимерлих організмів. Вони вивчають їх походження та еволюційні процеси, будову та функціонування, а також індивідуальний розвиток та зв'язки з навколишнім середовищем та один з одним.

Розділи біології розглядають приватні та загальні закономірності, які притаманні всьому живому у всіх властивостях та проявах. Це стосується і розмноження, і обміну речовин, і спадковості, розвитку, зростання.

Початок історичного етапу

Перші живі організми нашій планеті за своєю будовою значно відрізнялися від існуючих нині. Вони були незрівнянно простіше. Протягом усього етапу формування життя на Землі відбувався Він сприяв покращенню будови живих істот, що дозволяло їм пристосовуватись до умов навколишнього світу.

На початковому етапі живі організми у природі харчувалися лише органічними компонентами, що виникли з первинних вуглеводів. На зорі своєї історії і тварини, і рослини являли собою дрібні одноклітинні істоти. Вони були схожі на нинішніх амеб, синьо-зелених водоростей та бактерій. У ході еволюції стали з'являтися багатоклітинні організми, які були набагато різноманітнішими і складнішими за своїх попередників.

Хімічний склад

Живий організм - це той, який утворений молекулами неорганічних та органічних речовин.

До перших із цих компонентів відноситься вода, а також мінеральні солі. що знаходяться в клітинах живих організмів, являють собою жири та білки, нуклеїнові кислоти та вуглеводи, АТФ та багато інших елементів. Варто зауважити той факт, що живі організми у своєму складі містять ті ж компоненти, які є і в об'єктів. Головна відмінність полягає у співвідношенні даних елементів. Живі організми – це ті, дев'яносто вісім відсотків складу яких припадає на водень, кисень, вуглець та азот.

Класифікація

Органічний світ нашої планети налічує сьогодні майже півтора мільйона різноманітних видів тварин, півмільйона видів рослин, і навіть десять мільйонів мікроорганізмів. Таке різноманіття неможливо вивчити без детальної його систематизації. Класифікація живих організмів уперше була розроблена шведським натуралістом Карлом Ліннеєм. В основу своєї праці він поклав ієрархічний принцип. Одиницею систематизації став вигляд, назву якому було запропоновано давати лише латинською мовою.

Класифікація живих організмів, що використовується в сучасній біології, вказує на родинні зв'язки та еволюційні взаємини органічних систем. У цьому збережено принцип ієрархії.

Сукупність живих організмів, що мають загальне походження, однаковий хромосомний набір, пристосованих до подібних умов, що мешкають у певному ареалі, вільно схрещуються між собою і дають потомство, здатне до розмноження, і є виглядом.

Існує ще одна класифікація в біології. Цією наукою всі клітинні організми поділяються на групи з наявності чи відсутності оформленого ядра. Це

Першу групу представляють без'ядерні примітивні організми. У клітинах виділяється ядерна зона, але містить вона лише молекулу. Це бактерії.

Справжніми ядерними представниками органічного світу є еукаріоти. Клітини живих організмів цієї групи мають усі основні структурні компоненти. Чітко оформлене у них і ядро. До цієї групи входять тварини, рослини та гриби.

Будова живих організмів може бути не лише клітинною. Біологія вивчає та інші форми життя. До них належать неклітинні організми, такі як віруси, а також бактеріофаги.

Класи живих організмів

У біологічній систематиці існує ранг ієрархічної класифікації, який вчені вважають одним із основних. Він виділяє класи живих організмів. До основних із них належать такі:

Бактерії;

Тварини;

Рослини;

Водорості.

Опис класів

Бактерія є живий організм. Це одноклітинний, який розмножується розподілом. Клітина у бактерії укладена в оболонку та має цитоплазму.

До наступного класу живих організмів належать гриби. У природі налічується близько 50 тисяч видів цих представників органічного світу. Проте біологи вивчили лише п'ять відсотків від їхньої загальної кількості. Цікаво, що грибам притаманні деякі ознаки як рослин, і тварин. Важлива роль живих організмів цього класу полягає у здатності розкладати органічний матеріал. Саме тому гриби можна знайти практично у всіх біологічних нішах.

Великою різноманітністю може похвалитися тваринний світ. Представників цього класу можна знайти в таких зонах, де, начебто, відсутні умови для існування.

Найбільш високоорганізованим класом є теплокровні тварини. Свою назву вони отримали від способу, яким вигодовують потомство. Усі представники ссавців поділяються на копитних (жираф, кінь) та хижих (лисиця, вовк, ведмідь).

Представниками тваринного світу є комахи. Їх Землі існує безліч. Вони плавають і літають, повзають та скачуть. Багато комах мають такі маленькі розміри, що не здатні протистояти навіть водному натягу.

Одними з перших хребетних тварин, що вийшли в далекі історичні часи на сушу, з'явилися амфібії та рептилії. Досі життя представників цього класу пов'язане із водою. Так, ареал проживання дорослих особин - суша, які дихання здійснюється легкими. Личинки ж дихають зябрами та плавають у воді. Нині Землі налічується близько семи тисяч видів цього класу живих організмів.

Унікальними представниками фауни нашої планети є птахи. Адже, на відміну від інших тварин, вони здатні літати. На Землі мешкає майже вісім тисяч шістсот видів птахів. Для представників цього класу характерне оперення та відкладання яєць.

До величезної групи хребетних тварин належать риби. Вони мешкають у водоймах і мають плавники і зябра. Біологи поділяють риб на дві групи. Це хрящові та кісткові. Нині налічується близько двадцяти тисяч різних видів риб.

Усередині класу рослин існує власна градація. Представників флори поділяють на дводольних та однодольних. У першій з цих груп у насінні розташовується зародок, що складається з двох сім'ядолей. Визначити представників цього виду можна за листям. Вони пронизані сіточкою з жилок (кукурудза, буряк). Зародок має лише одну сім'ядолю. На листі таких рослин жилки розташовуються паралельно (цибуля, пшениця).

Клас водорості налічує понад тридцять тисяч видів. Це спорові рослини, що живуть у воді, які не мають судин, але мають хлорофіл. Цей компонент сприяє здійсненню процесу фотосинтезу. Водорості не утворюють насіння. Їхнє розмноження відбувається вегетативним шляхом або спорами. Від вищих рослин цей клас живих організмів відрізняється відсутністю стебел, листя та коріння. Вони мають тільки так зване тіло, яке називається слані.

Функції, властиві живим організмам

Що є основним для будь-якого представника органічного світу? Це здійснення процесів обміну енергії та речовин. У живому організмі йде постійне перетворення різних речовин на енергію, і навіть відбуваються фізичні і хімічні зміни.

Ця функція є обов'язковою умовою існування живого організму. Саме завдяки метаболізму світ органічних істот відрізняється від неорганічних. Так, у неживих об'єктах також відбуваються зміни речовини та перетворення енергії. Однак ці процеси мають свої важливі відмінності. Обмін речовин, що відбувається у неорганічних об'єктах, руйнує їх. У той самий час живі організми без обмінних процесів що неспроможні продовжити своє існування. Наслідком метаболізму є відновлення органічної системи. Припинення процесів обміну спричиняє смерть.

Функції живого організму різноманітні. Але всі вони безпосередньо пов'язані з обмінними процесами, що відбуваються в ньому. Це може бути зростання і розмноження, розвиток і травлення, харчування та дихання, реакції та рух, виділення відпрацьованих продуктів та секреція тощо. В основі будь-якої функції організму лежить сукупність процесів перетворення енергії та речовин. Причому однаково це стосується можливостей як тканини, клітини, органу, і всього організму.

Обмін речовин у людини та тварин включає процеси харчування та травлення. У рослин він здійснюється за допомогою фотосинтезу. Живий організм під час здійснення метаболізму забезпечує себе речовинами, необхідні існування.

Важливою відмінністю об'єктів органічного світу є використання зовнішніх енергетичних джерел. Прикладом цього можуть бути світло і їжа.

Властивості, властиві живим організмам

Будь-яка біологічна одиниця має у своєму складі окремі елементи, які у свою чергу утворюють нерозривно пов'язану систему. Наприклад, у сукупності всі органи та функції людини є його організмом. Властивості живих організмів різноманітні. Крім єдиного хімічного складу та можливості здійснення обмінних процесів об'єкти органічного світу здатні до організації. З хаотичного молекулярного руху утворюються певні структури. Це створює для всього живого певну впорядкованість у часі та просторі. Структурна організація є цілий комплекс найскладніших саморегулівних які протікають у порядку. Це дозволяє підтримати на необхідному рівні сталість внутрішнього середовища. Наприклад, гормон інсулін знижує кількість крові глюкози при її надлишку. При нестачі цього компонента його заповнює адреналін та глюкагон. Також теплокровні організми мають численні механізми теплорегуляції. Це розширення шкірних капілярів, і інтенсивне потовиділення. Як бачимо, це важлива функція, яку виконує організм.

Властивості живих організмів, характерні лише для органічного світу, укладені й у процесі самовідтворення, адже існування будь-якої має тимчасове обмеження. Підтримати життя може лише самовідтворення. В основі цієї функції лежить процес утворення нових структур та молекул, зумовлений тією інформацією, яка закладена в ДНК. Самовідтворення нерозривно пов'язане зі спадковістю. Адже кожна з живих істот народжує подібних до себе. Через спадковість живі організми передають свої особливості розвитку, властивості та ознаки. Ця властивість зумовлена ​​сталістю. Воно існує у будові молекул ДНК.

Ще однією властивістю, характерною для живих організмів, є подразливість. Органічні системи завжди реагують на внутрішні та зовнішні зміни (впливи). Що ж до подразливості людського організму, вона нерозривно пов'язані з властивостями, властивими м'язової, нервової, і навіть залізистої тканини. Ці компоненти здатні дати поштовх реакції у відповідь після м'язового скорочення, відправлення нервового імпульсу, а також секреції різних речовин (гормонів, слини і т.д.). А якщо позбавлений нервової системи живий організм? Властивості живих організмів як подразливості проявляються у разі рухом. Наприклад, найпростіші залишають розчини, у яких концентрація солі надто висока. Що стосується рослин, то вони здатні змінити положення пагонів для того, щоб максимально поглинати світло.

Будь-які живі системи можуть відповісти на дію подразника. Це є ще однією властивістю об'єктів органічного світу – збудливістю. Даний процес забезпечується м'язовими та залізистими тканинами. Однією із завершальних реакцій збудливості є рух. Здатність до переміщення є загальною властивістю всього живого, незважаючи на те, що зовні деякі організми його позбавлені. Адже рух цитоплазми відбувається у будь-якій клітині. Переміщуються та прикріплені тварини. Ростові рухи за рахунок збільшення кількості клітин спостерігаються у рослин.

Середовище проживання

Існування об'єктів органічного світу можливе лише за певних умов. Деяка частина простору незмінно оточує живий організм чи цілу групу. Це і є місце існування.

У житті будь-якого організму органічні та неорганічні складові природи відіграють значну роль. Вони справляють нею певний вплив. Живі організми змушені пристосовуватись до існуючих умов. Так, деякі з тварин можуть жити в районах Крайньої Півночі за дуже низьких температур. Інші здатні існувати тільки в зоні тропіків.

На планеті Земля розрізняють кілька довкілля. Серед них такі:

Наземно-водна;

Наземна;

Ґрунтова;

Живий організм;

Наземно-повітряна.

Роль живих організмів у природі

Життя на планеті Земля існує вже три мільярди років. І протягом усього цього часу організми розвивалися, змінювалися, розселялися і одночасно впливали на середовище свого проживання.

Вплив органічних систем на атмосферу спричинив появу більшої кількості кисню. У цьому значно знизився обсяг вуглекислого газу. Основним джерелом виробітку кисню служать рослини.

Під впливом живих організмів змінився склад вод Світового океану. Органічне походження мають деякі гірські породи. Корисні копалини (нафта, вугілля, вапняк) – це також результат функціонування живих організмів. Іншими словами, об'єкти органічного світу є сильним чинником, який перетворює природу.

Живі організми є своєрідним індикатором, що вказує на якість навколишнього середовища. Вони пов'язані найскладнішими процесами з рослинністю та ґрунтом. При втраті хоча б єдиної ланки з цього ланцюжка станеться дисбаланс екологічної системи загалом. Саме тому для кругообігу енергії та речовин на планеті важливо зберегти все існуюче різноманіття представників органічного світу.

Виділення загальних властивостей живих організмів дозволять однозначно відрізняти живе від неживого. Точного визначення, що таке життя чи живий організм, немає, тому живе ідентифікують за комплексом його властивостей чи ознак.

На відміну від тіл неживої природи, живі організми відрізняються складністю будови та функціональності. Але якщо розглядати кожну властивість окремо, то деякі з них у тій чи іншій формі можна спостерігати у неживій природі. Наприклад, можуть рости і кристали. Тому така важлива сукупність властивостей живих організмів.

На перший погляд різноманіття організмів, що спостерігається, створює труднощі для виявлення їх загальних властивостей і ознак. Однак у міру історичного розвитку біологічних наук ставали очевидними багато загальних закономірностей життя, що спостерігаються у різних груп організмів.

Крім нижче перерахованих властивостей живого, також часто виділяють єдність хімічного складу(схожість у всіх організмів та відмінність співвідношень елементів між живим та неживим), дискретність(організми складаються з клітин, види з окремих особин тощо). участь у процесі еволюції, взаємодія організмів між собою, рухливість, ритмічністьта ін.

Однозначного переліку ознак живого немає, частково це питання філософське. Нерідко, виділяючи одну властивість, друга стає його наслідком. Є ознаки живого, що складаються з інших. Крім того, властивості живого тісно взаємопов'язані між собою, і ця взаємозалежність разом дає таке унікальне явище природи як життя.

Обмін речовин – основна властивість живого

Усі живі організми здійснюють обмін речовин із довкіллям: певні речовини надходять у організм із середовища, інші - виділяються у середовище з організму. Це характеризує організм як відкриту систему (також потік через систему енергії та інформації). Наявність вибіркового обміну речовин свідчить про те, що організм живий.

Обмін речовин в самому організмі включає два протилежні, але взаємопов'язані і збалансовані процеси - асиміляцію (анаболізм) та дисиміляцію (катаболізм). Кожен з них складається з численних хімічних реакцій, об'єднаних та впорядкованих у цикли та ланцюги перетворення одних речовин на інші.

Через війну асиміляції утворюються і оновлюються структури організму з допомогою синтезу необхідних складних органічних речовин із найпростіших органічних, і навіть неорганічних речовин. В результаті дисиміляції відбувається розщеплення органічних речовин, при цьому утворюються необхідні організму для асиміляції простіші речовини, а також у молекулах АТФ запасається енергія.

Обмін речовин вимагає припливу речовин ззовні, а ряд продуктів дисиміляції не знаходять застосування в організмі і повинні видалятися з нього.

Всі живі організми так чи інакше харчуються. Їжа служить джерелом необхідних речовин та енергії. Рослини живляться за рахунок процесу фотосинтезу. Тварини та гриби поглинають органічні речовини інших організмів, після чого розщеплюють їх на простіші компоненти, з яких синтезують свої речовини.

Для живих організмів властиво виділенняряду речовин (у тварин це в основному продукти розщеплення білків - азотисті сполуки), що є кінцевими продуктами обміну речовин.

Приклад асиміляційного процесу – це синтез білка з амінокислот. Приклад дисиміляції – окислення органічної речовини за участю кисню, внаслідок чого утворюються вуглекислий газ (CO 2 ) та вода, що виводяться з організму (вода може використовуватись).

Енергозалежність живого

Для процесів життєдіяльності організмам необхідний приплив енергії. У гетеротрофні організми вона надходить разом із їжею, тобто обмін речовин та потік енергії у них пов'язані. При розщепленні поживних речовин енергія вивільняється, запасається в інших речовинах, частина розсіюється як тепла.

Рослини є автотрофами і одержують початкову енергію від Сонця (вони вловлюють його випромінювання). Ця енергія йде на синтез первинних органічних речовин (у яких вона і запасається) з неорганічних. Не означає, що у рослинах не протікають хімічні реакції розпаду (дисиміляції) органічних речовин отримання енергії. Однак рослини не одержують ззовні органіку за допомогою харчування. Вона у них повністю "своя".

Енергія йде на підтримку впорядкованості, структурованості живих організмів, що важливо для перебігу численних хімічних реакцій у них. Протистояння ентропії – важлива властивість живого.

Дихання- це характерний для живих організмів процес, внаслідок якого відбувається розщеплення високоенергетичних сполук. Енергія, що вивільняється при цьому, запасається в АТФ.

У неживій природі (коли процеси пущені на самоплив) структурованість систем рано чи пізно втрачається. При цьому встановлюється та чи інша рівновага (наприклад, гаряче тіло віддає тепло іншим, температура тіл вирівнюється). Чим менша впорядкованість, тим більша ентропія. Якщо система закрита і в ній протікають процеси, які не врівноважують один одного, ентропія збільшується (другий закон термодинаміки). Живі організми мають властивість зменшувати ентропію шляхом підтримки внутрішньої структури за рахунок припливу енергії ззовні.

Спадковість та мінливість як властивість живого

У основі самооновлення структур живих організмів, і навіть розмноження (самовостворення) організмів лежить спадковість, що з особливостями молекул ДНК. При цьому в ДНК можуть з'являтися зміни, що призводять до мінливості організмів та забезпечують можливість процесу еволюції. Таким чином, живі організми мають генетичну (біологічну) інформацію, що також можна позначити як основну і виняткову ознаку живого.

Незважаючи на здатність до самооновлення, вона в організмі не вічна. Тривалість життя особи обмежена. Однак живе залишається безсмертним завдяки процесу розмноження, Яке може бути як статевим, так і безстатевим. При цьому відбувається успадкування ознак батьків шляхом передачі нащадкам своєї ДНК.

Біологічна інформація записана за допомогою особливого генетичного коду, який є універсальним для всіх організмів на Землі, що може говорити про єдність походження живого.

Генетичний код зберігається та реалізується в біологічних полімерах: ДНК, РНК, білках. Такі складні молекули є також особливістю живого.

Інформація, що зберігається в ДНК, при перенесенні на білки виражається для живих організмів у таких властивостях як генотип і фенотип. Всі організми мають ними.

Зростання та розвиток - властивості живих організмів

Зростання та розвиток - це властивості живих організмів, що реалізуються в процесі їхнього онтогенезу (індивідуального розвитку). Зростання - це збільшення розмірів та маси тіла із збереженням загального плану будови. У процесі розвитку організм змінюється, він набуває нових ознак і функціональності, інші - можуть бути втрачені. Тобто внаслідок розвитку виникає новий якісний стан. У живих організмів зазвичай зростання супроводжується розвитком (або розвиток зростанням). Розвиток спрямований і необоротний.

Крім індивідуального розвитку виділяють історичний розвиток життя на Землі, що супроводжується утворенням нових видів та ускладненням життєвих форм.

Хоча зростання можна спостерігати і в неживій природі (наприклад, у кристалів або печерних сталагмітів), його механізм у живих організмів інший. У неживій природі зростання здійснюється за рахунок простого приєднання речовини до зовнішньої поверхні. Живі організми ростуть за рахунок поживних речовин, що надходять усередину. При цьому вони збільшуються не стільки самі клітини, скільки зростає їх кількість.

Подразливість та саморегуляція

Живі організми мають властивість у певних межах змінювати свій стан залежно від умов як зовнішнього, так і внутрішнього середовища. У процесі еволюції у видів виробилися різні методи реєстрації властивостей середовища (серед іншого у вигляді органів чуття) і реакції на різні подразники.

Подразливість живих організмів вибіркова, тобто вони реагують лише на те, що важливо для збереження їхнього життя.

Подразливість є основою саморегуляції організму, яка, своєю чергою, має пристосувальне значення. Так при підвищенні температури тіла у ссавців розширюються кровоносні судини, віддаючи в довкілля тепло у більшій кількості. В результаті температура тварини нормалізується.

У вищих тварин багато реакцію зовнішні подразники залежить від досить складного поведінки.

Живі системи мають загальні ознаки:
1. єдність хімічного складусвідчить про єдність та зв'язок живої та неживої матерії.

Приклад:

до складу живих організмів входять ті ж хімічні елементи, що і в об'єкти неживої природи, але в інших кількісних співвідношеннях (тобто живі організми мають здатність вибіркового накопичення і поглинання елементів). Більше (90 %) хімічного складу припадає на чотири елементи: С, O, N, H, які беруть участь в утворенні складних органічних молекул (білків, нуклеїнових кислот, вуглеводів, ліпідів).

2. Клітинна будова (Єдність структурної організації).Усі існуючі Землі організми складаються з клітин. Поза клітиною життя немає.
3. Обмін речовин (Відкритість живих систем). Усі живі організми є «відкриті системи».

Відкритість системи- властивість всіх живих систем, пов'язане з постійним надходженням енергії ззовні та видаленням продуктів життєдіяльності (організм живий, поки в ньому відбувається обмін речовинами та енергією з навколишнім середовищем).

Обмін речовин - сукупність біохімічних перетворень, які у організмі та інших біосистемах.

Обмін речовин складається з двох взаємопов'язаних процесів: синтезу органічних речовин (асиміляції) в організмі (за рахунок зовнішніх джерел енергії – світла та їжі) та процесу розпаду складних органічних речовин (дисиміляції) з виділенням енергії, яка потім витрачається організмом. Обмін речовин забезпечує сталість хімічного складу у умовах навколишнього середовища, що безперервно змінюються.
4. Самовідтворення (Репродукція)- Здатність живих систем відтворювати собі подібних. Здатність до самовідтворення є найважливішою властивістю всіх живих організмів. У її основі лежить процес подвоєння молекул ДНК із наступним розподілом клітин.
5. Саморегуляція (Гомеостаз)- Підтримка сталості внутрішнього середовища організму в безперервно мінливих умовах навколишнього середовища. Будь-який живий організм забезпечує підтримку гомеостазу (постійності внутрішнього середовища організму). Стійке порушення гомеостазу веде до загибелі організму.
6. Розвиток та зростання. Розвиток живого представлено індивідуальним розвитком організму (онтогенезом) та історичним розвитком живої природи (філогенезом).

• У процесі індивідуального розвитку поступово і послідовно виявляються індивідуальні властивості організму та здійснюється його зростання (всі живі організми ростуть протягом свого життя).
• Результатом історичного розвитку є загальне прогресивне ускладнення життя та все різноманіття живих організмів на Землі. Під розвитком розуміють як індивідуальний розвиток, і історичний розвиток.

7. Подразливість- здатність організму вибірково реагувати на зовнішні та внутрішні подразники (рефлекси у тварин; тропізми, таксиси та настії у рослин).
8. Спадковість та мінливістьє чинники еволюції, оскільки завдяки їм виникає матеріал добору.

• Мінливість- здатність організмів набувати нові ознаки та властивості внаслідок впливу зовнішнього середовища та/або змін спадкового апарату (молекул ДНК).
• Спадковість- Здатність організму передавати свої ознаки наступним поколінням.

9. Здатність до адаптацій- у процесі історичного розвитку та під дією природного відбору організми набувають пристосування до умов навколишнього середовища (адаптації). Організми, які не мають необхідних пристроїв, вимирають.
10. Цілісність (безперервність)і дискретність (перервність). Життя цілісне і водночас дискретне. Ця закономірність властива як структурі, і функції.

Будь-який організм є цілісну систему, що у той самий час складається з дискретних одиниць - клітинних структур, клітин, тканин, органів, систем органів. Органічний світ цілісний, оскільки всі організми та процеси, що відбуваються в ньому, взаємопов'язані. У той самий час він дискретний, оскільки складається з окремих організмів.

Окремі властивості, перелічені вище, можуть бути притаманні і неживій природі.

Приклад:

для живих організмів характерний ріст, але й кристали ростуть! Хоча це зростання не має тих якісних та кількісних параметрів, які притаманні зростанню живого.

Приклад:

для палаючої свічки характерні процеси обміну та перетворення енергії, але вона не здатна до саморегуляції та самовідтворення.

Біологія є наукою, що вивчає життя у всіх напрямках та загальні властивості живого.

За Енгельсом, життя - спосіб існування білкових тіл, суттєвим моментом якого явл. постійний обмін речовин із навколишнім середовищем, із припиненням якого припиняється і життя, що призводить до розпаду білків.

Сучасне визначення: живі тіла, що існують на Землі – відкриті саморегулюючі та самовідтворювані системи, побудовані з біополімерів – білків та нуклеїнових кислот.

Для живих організмів характерні властивості, що відрізняють їх від об'єктів неживої природи:

1. Певний хімічний склад.

До складу живих організмів входять самі хімічні елементи, як у неживі об'єкти, але у різних пропорціях. Зі 100 елементів необхідні 20. Виділяють обов'язкові (органогенні) елементи – водень, вуглець, кисень, азот.

Також важливі натрій, калій, кальцій, магній, сірка, фосфор. Всі організми побудовані з білків, жирів, вуглеводів та нуклеїнових кислот.

2. Наявність клітинної будови (крім бактерій).

Клітина – структурно-функціональна одиниця живого.

3. Обмін речовин та енергозалежність.

Живий організм - відкрита стійка система, яка при надходженні енергії ззовні знаходиться в динамічній рівновазі.

4. Здатність до саморегуляції.

Гомеостаз – здатність підтримувати сталість хімічно-фізичних властивостей.

Показники гомеостазу: температура, тиск, кількість води, енергія, швидкість обмінних процесів.

У тканинах показник гомеостазу – кількість клітин.

У органах – інтенсивність роботи.

У популяціях - співвідношення вікових груп та статевий склад.

5. Здатність до самовідтворення.

a. Відтворення собі подібних.

b. Передача спадкової інформації.

c. Основним переносником інформації явл. Хромосоми.

6. Спадковість.

Спадковість – здатність живих організмів передавати ознаки та властивості з покоління в покоління за допомогою ДНК та РНК. Закономірності вивчає генетика. Мендель припустив, що ознаки визначаються генами. Ген – ділянка молекули ДНК, що кодує первинну структуру білка.

Ген – білок – ознака.

7. Мінливість.

Мінливість – здатність живих організмів набувати нові ознаки та властивості у процесі індивідуального розвитку. Мінливість створює матеріал для природного відбору.

8. Індивідуальний розвиток.

Онтогенез - процес індивідуального розвитку організму від моменту запліднення до смерті. Розвиток супроводжується зростанням, тривалість зростання обмежена процесами старіння.

Ι. Проентогенез-гаметогенез, запліднення.

ΙΙ. Ембріональний період – народження.

ΙΙΙ. Постембріональний – ювенільний етап зрілості, етап старості.

9. Історичний розвиток.

Філогенез – історичний розвиток світу; незворотний та спрямований розвиток живої природи, що супроводжується появою нових видів та прогресивним ускладненням життя. Вся різноманітність видів рослин та тварин є результатом еволюції.

10. Подразливість.

Подразливість – здатність живих організмів відповідати зовнішні і внутрішні подразники специфічними реакціями.

фототропізм (поворот листя у бік сонця);

геотропізм (зростання кінчика кореня стосовно центру Землі);

таксис (односпрямований рух До або від джерела роздратування);

рефлекс (властивість організму відповідати на дію подразників за обов'язкової участі нервової системи).

11. Рух.

Організми здатні рухатися різними способами:

a. Амебоїдна – за допомогою ложноніжок (амеба звичайна, лейкоцити);

b. Реактивна – за допомогою вистрілювання струменя води (медузи, головоногих молюсків);

c. Віїнні – за допомогою вій - виростів клітини, оточених цитолемою, (інфузорія-туфелька).

d. Джгутикові – за допомогою джгутика – виросту клітини, оточеного цитолемою, але довше вії (евглена зелена, Вольвокс, сперматозоїд).

e. За допомогою скорочувальних м'язів.

12. Ритмічність.

Ритмічність - повторення станів організму через проміжок часу у відповідь на зміни довкілля. Біоритми (ектогенні – зовнішні; ендогенні – внутрішні).

13. Цілісність та дискретність.

З одного боку, жива природа цілісна, організована, підпорядковується певним законам. З іншого боку, природа дискретна, тобто. Будь-яка біологічна система складається з відокремлених, але тісно пов'язаних елементів.

Принцип дискретності ліг основою уявлень про рівень організації живої матерії.

рівні організації живої природи.

Рівень організації живої природи – функціональне місце даної біологічної системи певної міри складності у системі живого.

Розвиток рівнів у процесі походження з нижчого до вищого, з появою вищого рівня попередній не зникав, а лише втрачав провідну роль, входив до складу як підлегла структура чи функціональна одиниця.

Таблиця №1. рівні організації живого.

Назва рівня	Біосистема	Концепція	Елементи, зр. систему.	Науки
Молекулярно-генетичний. (обмін в-в та передача насл. інформації)	Біополімери (білки, нуклеїнові кислоти, полісахариди).	Біополімери- Складні органічні речовини з величезною молекулярною масою, що складаються з мономерів.	АК, нуклеотиди, моносахариди	Генетика Мол. Біологія Біохімія Біофізика
Клітинний. (крім вірусів)	Клітина	Клітина- Структурно-функціональна одиниця живого.	Оболонка Цитоплазма Ядро	Цитологія
Організмальний. Підпорядковує підрівні: Тканинний органний.	Тканина => Органи => Системи органів => Організм	Тканина- Сукупність клітин, подібних за будовою, походженням і виконують загальні функції. Орган- Частина тіла, що виконує певні функції. Система органів– ряд органів, що мають загальний план будови, єдність походження та виконують одну велику функцію. Організм- будь-яка істота, що має властивості живого.	Клітини. Міжклітинне в-во. Тканина. Системи органів	Гістологія Анатомія Фізіологія
Надорганізмні рівні
Популяційно-видовий. Підпорядковує: Популяційний Видовий	Населення Вид	Населення- Сукупність особин одного виду, що населяють простір з однорідними умовами. Вид- Сукупність популяцій, особини яких займають певний ареал, здатні схрещуватися і давати плідне потомство.	Особи Населення	Популяційна екологія
Біогеоценотичний	Біогеоценоз (спільнота живих організмів)+ Біотоп (ділянка абіотичного середовища)	Біогеоценоз- Сукупність організмів різних видів, що мешкають на певній території і взаємопов'язаних між собою просторовими та травними зв'язками. основ. функція – кругообіг речовин та енергії, який полягає у перетворенні енергії Сонця на всі види енергії.	Види	Екологія спільнот
Біосферний	Біосфера	Біосфера– оболонка Землі, заселена живими організмами, включає нижню частину атмосфери, всю гідросферу та верхню частину літосфери.	Біогеоценози	Екологія

Розділ 1.

Основи цитології. Концепція цитології. Предмет та завдання цитології.

Цитологія – наука, що вивчає будову, хімічний склад, розвиток та функції, процеси відтворення, відновлення та адаптації клітини до змінних умов середовища.

Цитологія, як самостійна наука виникла в середині XX століття з виходу в світ клітинної теорії Шлейдена та Шванна (1838-1839).За останні 20-30 років з описової науки перетворилася на експериментальну.

Завдання сучасної цитології: вивчення детальної будови клітин та їх функціонування; дослідження функцій окремих компонентів, відтворення клітин та пристосування до навколишнього середовища.

Цитологія – фундамент низки наук (анатомія, гістологія, генетика, фізіологія, біохімія, екологія). Велике значення цитологія має медицини т.к. будь-які захворювання мають патологію конкретних клітин, що важливо для розуміння розвитку захворювання, діагностики, лікування та профілактики.

Історія розвитку цитології.

Розвиток цитології пов'язане зі створенням та вдосконаленням оптичних пристроїв, що дозволяють розглядати та вивчати клітини.

1610 - голландський вчений Галілео Галілей сконструював перший мікроскоп, а після його удосконалення в 1924 його можна було використовувати для перших досліджень.

1665 – англійський вчений Р. Гук за допомогою збільшувальних лінз спостерігав у тонкому зрізі пробкової платівки та назвав їх клітинами.

У другій половині ХVІ століття описи Гука лягли в основу досліджень анатомії рослин Мальпіге, який підтверджував теорію Гука.

1680 – голландський вчений Антоні ван Левенгук відкрив світ одноклітинних та побачив клітини тварин. Відкрив та описав еритроцити, сперматозоїди, клітини серцевого м'яза.

Подальший прогрес у вивченні клітини пов'язаний з розвитком мікроскопії XX століття. Змінилися ставлення до будову клітин: головним у створенні клітини стала вважатися не клітинна стінка, а цитоплазма (Пуркіне, 1830г).

У 30-х роках XX століття англійський вчений Броун виявив у клітинах рослин ядро ​​і запропонував термін «ядро». Виявив ядро ​​в клітинах грибів та тварин. Ці та інші численні спостереження дозволили Шванну зробити низку узагальнень. Так Шван показав, що клітини рослин і тварин принципово схожі між собою. Шванном було сформульовано клітинна теорія, т.к. при створенні теорії він користувався працями Шлейдена, його також вважають творцем теорії.