Сущность жизни

Московский  Государственный Университет Леса

Кафедра Физики 
 
 
 
 

Реферат

на тему:

«Сущность жизни»

 
 
 
 

                                                                           Преподаватель: Цветкова Л.Е.

                                                                 Студент: Селезнев Е.Ю. 
 
 
 
 
 
 

Москва 2010

Содержание

Введение.

1. Определение сущности жизни.

1.1. Свойства жизни.

2. Промежуточные формы жизни.

2.1. Естественнонаучные  представления о жизни и ее  эволюции.

3.Гипотеза Лавлока о Гее-Земле.

3.1. Открытия, подтверждающие теорию Геи.

4. Заключение.

5.Список литературы. 
 
 
 
 
 

 
 
 

Введение

     Вопрос  о сущности жизни является одним  из давних вопросов в биологии, поскольку  интерес к нему восходит еще к  античным векам. Дававшиеся в разные времена определения жизни не могли быть исчерпывающими из-за отсутствия достаточных данных. Лишь развитие молекулярной биологии привело к  новому пониманию сущности жизни, определению  свойств живого и вычленению уровней  организации, живого. 

1. Сущность  жизни.

 

     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 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. 

     1.1. Свойства жизни. 

     Для живого характерен ряд свойств, которые  в совокупности «делают» живое живым. Такими свойствами являются самовоспроизведение, специфичность организации, упорядоченность  структуры, целостность и дискретность, рост и развитие, обмен веществ  и энергии, наследственность и изменчивость, раздражимость, движение, внутренняя регуляция, специфичность взаимоотношений со средой.

     Самовоспроизведение (репродукция). Это свойство является важнейшим среди всех остальных. Замечательной особенностью является то, что самовоспроизведение тех или иных организмов повторяется в неисчислимых количествах генераций, причем генетическая информация о самовоспроизведении закодирована в молекулах ДНК. Положение «все живое происходит только от живого» означает, что жизнь возникла лишь однажды и что с тех пор начало живому дает только живое. На молекулярном уровне самовоспроизведение происходит на основе матричного синтеза ДНК, которая программирует синтез белков, определяющих специфику организмов. На других уровнях оно характеризуется чрезвычайным разнообразием форм и механизмов, вплоть до образования специализированных половых клеток (мужских и женских). Важнейшее значение самовоспроизведения заключается в том, что оно поддерживает существование видов, определяет специфику биологической формы движения материи.

     Специфичность организации. Она характерна для любых организмов, в результате чего они имеют определенную форму и размеры. Единицей организации (структуры и функции) является клетка. В свою очередь клетки специфически организованы в ткани, последние — в органы, а органы — в системы органов. Организмы не «разбросаны» случайно в пространстве. Они специфически организованы в популяции, а популяции специфически организованы в биоценозы. Последние вместе с абиотическими факторами формируют биогеоценозы (экологические системы), являющиеся элементарными единицами биосферы.

     Упорядоченность структуры. Для живого характерна не только сложность химических соединений, из которого оно построено, но и упорядоченность их на молекулярном уровне, приводящая к образованию молекулярных и надмолекулярных структур. Создание порядка из беспорядочного движения молекул — это важнейшее свойство живого, проявляющееся на молекулярном уровне. Упорядоченность в пространстве сопровождается упорядоченностью во времени. В отличие от неживых объектов упорядоченность структуры живого происходит за счет внешней среды. При этом в среде уровень упорядоченности снижается.

     Целостность (непрерывность) и  дискретность (прерывность). Жизнь целостна и в то же время дискретна как в плане структуры, так и функции. Например, субстрат жизни целостен, т. к. представлен нуклеопротеидами, но в то же время дискретен, т. к. состоит из нуклеиновой кислоты и белка. Нуклеиновые кислоты и белки являются целостными соединениями, однако тоже дискретны, состоя из нуклеотидов и аминокислот (соответственно). Репликация молекул ДНК является непрерывным процессом, однако она дискретна в пространстве и во времени, т. к. в ней принимают участие различные генетические структуры и ферменты. Процесс передачи наследственной информации тоже является непрерывным, но он дискретен, т. к. состоит из транскрипции и трансляции, которые из-за ряда различий между собой определяют прерывность реализации наследственной информации в пространстве и во времени. Любой организм представляет собой целостную систему, но состоит из дискретных единиц — клеток, тканей, органов, систем органов. Органический мир также целостен, поскольку существование одних организмов зависит от других, но в то же время он дискретен, состоя из отдельных организмов.

     Рост  и развитие. Рост организмов происходит путем прироста массы организма за счет увеличения размеров и числа клеток. Он сопровождается развитием, проявляющимся в дифференцировке клеток, усложнении структуры и функций. В процессе онтогенеза формируются признаки в результате взаимодействия генотипа и среды. Филогенез сопровождается появлением гигантского разнообразия организмов, органической целесообразностью. Процессы роста и развития подвержены генетическому контролю и нейрогуморальной регуляции.

     Обмен веществ и энергии. Благодаря этому свойству обеспечивается постоянство внутренней среды организмов и связь организмов с окружающей средой, что является условием для поддержания жизни организмов. Живые клетки получают (поглощают) энергию из внешней среды в форме энергии света. В дальнейшем химическая энергия преобразуется в клетках для выполнения многих работ. В частности, для осуществления химической работы в процессе синтеза структурных компонентов клетки, осмотической работы, обеспечивающей транспорт разных веществ в клетки и вывод из них ненужных веществ, и механической работы, обеспечивающей сокращение мышц и передвижение организмов. У неживых объектов, например, в машинах химическая энергия превращается в механическую только в случае двигателей внутреннего сгорания. Таким образом, клетка является изотермической системой.

     Обмен веществ и энергии в клетках  ведет к восстановлению (замене) разрушенных структур, к росту  и развитию организмов.

     Наследственность  и изменчивость. Наследственность обеспечивает материальную преемственность между родителями и потомством, между поколениями организмов, что в свою очередь обеспечивает непрерывность и устойчивость жизни. Основу материальной преемственности в поколениях и непрерывности жизни составляет передача от родителей к потомству генов, в ДНК которых зашифрована генетическая информация о структуре и свойствах белков. Характерной особенностью генетической информации является ее чрезвычайная стабильность.

     Изменчивость  связана с появлением у организмов признаков, отличных от исходных, и  определяется изменениями в генетических структурах. Наследственность и изменчивость создают материал для эволюции организмов.

     Раздражимость. Реакция живого на внешние раздражения является проявлением отражения, характерного для живой материи. Факторы, вызывающие реакцию организма или его органа, называют раздражителями. Ими являются свет, температура среды, звук, электрический ток, механические воздействия, пищевые вещества, газы, яды и др.

     У организмов, лишенных нервной системы (простейшие и растения), раздражимость  проявляется в виде тропизмов, таксисов и настий. У организмов, имеющих  нервную систему, раздражимость  проявляется в виде рефлекторной деятельности. У животных восприятие внешнего мира осуществляется через  первую сигнальную систему, тогда как  у человека в процессе исторического  развития сформировалась еще и вторая сигнальная система. Благодаря раздражимости  организмы уравновешиваются со средой. Избирательно реагируя на факторы среды, организмы «уточняют» свои отношения  со средой, в результате чего возникает  единство среды и организма.

     Движение. Способностью к движению обладают все живые существа. Многие одноклеточные организмы двигаются с помощью особых органоидов. К движению способны и клетки многоклеточных организмов (лейкоциты, блуждающие соединительнотканные клетки и др.), а также некоторые клеточные органеллы. Совершенство двигательной реакции достигается в мышечном движении многоклеточных животных организмов, которое заключается в сокращении мышц.

     Внутренняя  регуляция. Процессы, протекающие в клетках, подвержены регуляции. На молекулярном уровне регуляторные механизмы существуют в виде обратных химических реакций, основу которых составляют реакции с участием ферментов, обеспечивающие замкнутость процессов регуляции по схеме синтез — распад — ресинтез. Синтез белков, включая ферменты, регулируется с помощью механизмов репрессии, индукции и позитивного контроля. Напротив, регуляция активности самих ферментов происходит по принципу обратной связи, заключающейся в ингибировании конечным продуктом. Известно также регулирование путем химической модификации ферментов. В регуляции активности клеток принимают участие гормоны, обеспечивающие химическую регуляцию.

     Любое повреждение молекул ДНК, вызванное  физическими или химическими  факторами воздействия, может быть восстановлено с помощью одного или нескольких ферментативных механизмов, что представляет собой саморегуляцию. Она обеспечивается за счет действия контролирующих генов и в свою очередь обеспечивает стабильность генетического материала и закодированной в нем генетической информации.

     Специфичность взаимоотношений  со средой. Организмы живут в условиях определенной среды, которая для них служит источником свободной энергии и строительного материала. В рамках термодинамических понятий каждая живая система (организм) представляет собой «открытую» систему, позволяющую взаимно обмениваться энергией и веществом в среде, в которой существуют другие организмы и действуют абиотические факторы. Следовательно, организмы взаимодействуют не только между собой, но и со средой, из которой они получают все необходимое для жизни. Организмы либо отыскивают среду, либо адаптируются (приспосабливаются) к ней. Формами адаптивных реакций являются физиологический гомеостаз (способность организмов противостоять факторам среды) и гомеостаз развития (способность организмов изменять отдельные реакции при сохранении всех других свойств). Адаптивные реакции определяются нормой реакции, которая генетически детерминирована и имеет свои границы. Между организмами и средой, между живой и неживой природой существует единство, заключающееся в том, что организмы зависят от среды, а среда изменяется в результате жизнедеятельности организмов. Результатом жизнедеятельности организмов является возникновение атмосферы со свободным кислородом и почвенного покрова Земли, образование каменного угля, торфа, нефти и т. д.