Значение биологии как современной быстроразвивающейся науки. Сообщения «Значение биологии

Биология – система наук о живой природе. Среди различных биологических наук одними из первых, более двух тысяч лет назад, возникли науки, изучающие растения – ботаника (от греч. ботанэ – зелень) – и животных – зоология (от греч. зоон – животное – и логос). Успехи в развитии биологии со временем обусловили возникновение различных ее направлений, с которыми вы познакомитесь в старших классах.

Каждый организм обитает в определенной сред е. Среда обитания – часть природы, окружающая живые организмы, с которой они взаимодействуют. Вокруг нас существует множество живых организмов. Это – растения, животные, гри бы, бактерии. Каждую из этих групп изучает отдельна я биологическая наука.

Значение биологии в жизни

человека. В наше время перед человечеством особенно остро встают такие общие проблемы, как охрана здоровья, обеспечение продовольствием и сохранение разнообразия организмов на нашей планете. Биология, исследования которой направлены на решение этих и других вопросов, тесно взаимодействует с медициной, сельским хозяйством, промышленностью, в частности пищевой и л егкой и т. д.

Вы все знаете, что, заболев, человек использует лекарства. Большинство лекарственных веществ получают из растений или продуктов жизнедеятельности микроорганизмов. Например, жизнь сотен миллионов людей сохранило применение антибиотиков (от греч. анти – пр отив – и биос). Их вырабатывают определенные виды грибов и бактерий. Антибиотики убивают возбудителей многих опасных заболеваний человека и животных.

Биология играет важную роль и в обеспечении человечества продовольстви ем. Ученые создают новые высокоурожайные сорта растений и породы животных, что позволяет получать больше продуктов пит ания. Исследования биологов направлены

на сохранение и повышение плодородия почв, что обеспечивает высокие урожаи. Живые организмы широко испо л ьзуются и в промышленности. Например, простоквашу, кефир, сыры человек получает благодаря деятельности определенных видов бактерий и грибов.

Однако активная и часто непродуманная хозяйственная деятельность человека привела к значительному загрязнению окружающей среды веществами, вредными для всего живого, к уничтожению лесов, целинных степей, водоемов. За последние столетия исчезли тысячи видов животных, растений и грибов, а десятки тысяч находятся на грани вымирания. А ведь исчезновение даже одного какого–нибудь вида организмов означает безвозвратную потерю для биологического разнообразия нашей планеты. Поэтому ученые создают списки видов растений, животных и грибов, нуждающихся в охране (так называемые Красные книги), а также

Відео YouTube

Таким образом, биология – наука, призванная своими исследованиями убедить людей в необходимости бережного отношения к природе, соблюдения ее законов. Поэтому ее считают наукой будущего.

Роль биологии в современной действительности переоценить трудно, ведь она подробно изучает жизнь человека во всех ее проявлениях. В настоящее время эта наука объединяет такие важные понятия, как эволюция, клеточная теория, генетика, гомеостаз и энергия. В ее функции входит исследование развития всего живого, а именно: строение организмов, их поведение, а также отношения между собой и взаимосвязь с окружающей средой.

Значение биологии в жизни человека стан овится понятным, если провести параллель между основными проблемами жизнедеятельности индивида, например, здоровьем, питанием, а также выбором оптимальных условий существования. На сегодняшний день известны многочисленные науки, которые отделились от биологии, став не менее важными и самостоятельными. К таким можно отнести зоологию, ботанику, микробиологию, а также вирусологию. Из них трудно выделить наиболее значимые, все они представляют собой комплекс ценнейших фундаментальных знаний, накопленных цивилизацией.

В этой области знаний работали выдающиеся ученые, такие, как Клавдий Гален, Гиппократ, Карл Линней, Чарльз Дарвин, Александр Опарин, Илья Мечников и многие другие. Благодаря их открытиям, особенно изучению живых организмов, появилась наука морфология, а также физиология, которая собрала в себе знания о системах организмов живых существ. Неоценимую роль в развитии наследственных заболеваний сыграла генетика.

Биология стала прочным фундаментом в медицине, социологии и экологии. Важно, что эта наука, как и любая другая, не статична, а постоянно пополняется новыми знаниями, которые трансформируются в виде новых биологических теорий и законов.

Роль биологии в современном обществе, а особен
но в медицине, бесценна. Именно с ее помощью были найдены способы лечения бактериологических и быстро распространяющихся вирусных заболеваний. Каждый раз, когда мы задумываемся над вопросом о том, какова роль биологии в современном обществе, вспоминаем, что именно благодаря героизму медиков-биологов исчезли с планеты Земля очаги страшных эпидемий: чумы, холеры, брюшного тифа, сибирской язвы, оспы и других не менее опасных для жизни человека заболеваний.

Можно смело утверждать, опираясь на факты, что роль биологии в современном обществе растет непрерывно. Невозможно себе представить современную жизнь без селекции, генетических исследований, производства новых продуктов питания, а также экологичных источников энергии.

Основное значение биологии состоит в том, что она представляет собой фундамент и теоретическую базу для многих перспективных наук, например, таких, как, генетическая инженерия и бионика. Ей принадлежит великое открытие – расшифровка генома человека. Такое направление, как биотехнология, было также создано на основе знаний, объединенных в биологии. В настоящее время именно такого характера технологии позволяют создавать безопасные лекарства для профилактики и лечения, которое не наносит вреда организму. В результате удается увеличить не только продолжительность жизни, но и ее качество.

Вопрос 1. Что изучает биология?.
Биология – наука о жизни как особом явлении природы - изучает жизнь во всех ее проявлениях: строение, функционирование живых организмов, их поведение, взаимоотношения друг с другом и окружающей средой, а также индивидуальное и историческое развитие живого.

Вопрос 2. Почему современную биологию считают комплексной наукой?
В процессе поступательного развития и по мере обогащения новыми фактами биология преобразовалась в комплекс наук, исследующих закономерности, свойственные живым существам, с разных сторон. Так, обособились биологические науки, изучающие животных (зоология), растения (ботаника), бактерий (микробиология), вирусы (вирусология). Строение организмов исследует морфология, функционирование живых систем - физиология, наследственность и изменчивость - генетика. Строение и свойства человеческого организма изучает медицина, в которой выделены самостоятельные дисциплины – анатомия, физиология, гистология, биохимия, микробиология. Но главное, что знания, получаемые каждой из этих наук, объединяются, взаимно дополняются, обогащаются и проявляются в виде биологических законов и теорий, которые носят всеобщий характер. Особенность современной биологии заключается в утверждении принципа единства главных механизмов жизнеобеспечения, осознании роли эволюционного процесса в существовании и изменениях органического мира, который включает и человека, признании первостепенной важности экологических закономерностей с распространением их на человека.
Современная биология не может развиваться обособленно от других наук. Каждый процесс или явление, характерное для живых систем, исследуется комплексно, с привлечением новейших знаний других научных областей. Поэтому в настоящее время происходит интеграция биологии с химией (биохимия), физикой (биофизика), астрономией (космическая биология).
Таким образом, современная биология возникла в результате дифференциации и интеграции разных научных дисциплин и является комплексной наукой.

Вопрос 3. Какова роль биологии в современном обществе?
Значение биологии в современном обществе заключается в том, что она служит теоретической базой многих наук. Биологические знания используются в различных сферах человеческой жизни. Биология определяет развитие современной медицины. Открытия, сделанные в физиологии, биохимии и генетике, дают возможность правильно поставить диагноз больному, подобрать эффективное лечение. Получение новых лекарственных препаратов, витаминов, биологически активных веществ позволит решить проблему профилактики многих болезней. Столь же очевидно значение биологических знаний в формировании мировоззренческих взглядов врача.
С развитием молекулярной биологии и генетики стало возможным целенаправленно изменять содержание наследственной информации человека, растений и животных. Всё это даёт толчок к развитию современной медицины и селекции. Селекционеры, благодаря знаниям законов наследственности и изменчивости, создают новые высокоурожайные сорта культурных растений, высокопродуктивные породы домашних животных, формы микроорганизмов, применяемые в пищевой промышленности, производстве кормов, фармацевтике. Медики имеют возможность в изучении наследственных заболеваний человека, и находить способы их лечения.
В технике биологические знания являются теоретической базой ряда производств пищевой, легкой, микробиологической и других отраслей промышленности. Развивается новое направление производства - биотехнология (производство продуктов питания, поиск новых источников энергии).
На современном этапе развития общества наиважнейшее значение приобрели экологические проблемы, что делает неизбежный процесс экологизации науки, в том числе и биологии как науки о живых организмах. Решение проблемы рационального использования биологических ресурсов, охраны природы и окружающей среды возможно только с применением биологии.

Термин «биология» образуется из двух греческих слов «bios» -жизнь и «logos» - знание, учение, наука. Отсюда и классическое определение биологии как науки, изучающей жизнь во всех ее проявлениях.

Биология исследует многообразие существующих и вымерших живых существ, их строение, функции, происхождение, эволюцию, распространение и индивидуальное развитие, связи друг с другом, между сообществами и с неживой природой.

Биология рассматривает общие и частные закономерности, присущие жизни во всех ее проявлениях и свойствах: обмен веществ, размножение, наследственность, изменчивость, приспособляемость, рост, развитие, раздражимость, подвижность и т.д.

Методы исследований в биологии

1. Наблюдение - самый простой и доступный метод. Например можно наблюдать сезонные изменения в природе, в жизни растений и животных, поведение животных и т.д.
2. Описание биологических объектов (устная или письменная характеристика).
3. Сравнение – нахождение сходств и различий между организмами, применяется в систематике.
4. Экспериментальный метод (в лабораторных или естественных условиях) – биологические исследования с использованием различных приборов и методов физики, химии.
5. Микроскопия – исследование строения клеток и клеточных структур с помощью световых и электронных микроскопов. Световые микроскопы позволяют увидеть формы и размеры клеток, отдельных органоидов. Электронные – мелкие структуры отдельных органоидов.
6. Биохимический метод - исследование химического состава клеток и тканей живых организмов.
7. Цитогенетический – метод изучения хромосом под микроскопом. Можно обнаружить геномные мутации (например, синдром Дауна), хромосомные мутации (изменения формы и размеров хромосом).
8. Ультрацентрифугирование - выделение отдельных клеточных структур (органелл) и дальнейшее их изучение.
9. Исторический метод – сопоставление полученных фактов с ранее полученными результатами.
10. Моделирование – создание различных моделей процессов, структур, экосистем и т.д. с целью прогнозирования изменений.
11. Гибридологический метод – метод скрещивания, главный метод изучения закономерностей наследственности.
12. Генеалогический метод – метод составления родословных, применяется для определения типа наследования признака.
13. Близнецовый метод – метод, позволяющий определять долю влияния факторов среды на развитие признаков. Применяется к однояйцевым близнецам.

Связь биологии с другими науками.

Многообразие живой природы столь велико, что современную биологию нужно представлять как комплекс наук. Биология лежит в основе таких наук, как медицина, экология, генетика, селекция, ботаника, зоология, анатомия, физиология, микробиология, эмбриология и др. Биология совместно с другими науками образовала такие науки, как биофизика, биохимия, бионика, геоботаника, зоогеография и др. В связи с бурным развитием науки и техники появляются новые направления изучения живых организмов, появляются новые науки, связанные с биологией. Это еще раз доказывает, что живой мир является многогранным и сложным и он тесно связан с неживой природой.

Основные биологические науки-объекты их изучения

1. Анатомия – внешнее и внутреннее строение организмов.
2. Физиология – процессы жизнедеятельности.
3. Медицина - заболевания человека, их причины и методы их лечения.
4. Экология – взаимосвязи организмов в природе, закономерности процессов в экосистемах.
5. Генетика – законы наследственности и изменчивости.
6. Цитология- наука о клетках (строении, жизнедеятельности и т.д.).
7. Биохимия – биохимические процессы в живых организмах.
8. Биофизика – физические явления в живых организмах.
9. Селекция – создание новых и улучшение существующих сортов, пород, штаммов.
10. Палеонтология – ископаемые останки древних организмов.
11. Эмбриология- развитие зародышей.

Знания в области биологии человек может применить :

• для профилактики и лечения заболеваний
• при оказании первой помощи пострадавшим при несчастных случаях;
• в растениеводстве, животноводстве
• в природоохранных мероприятиях, способствующих решению глобальных экологических проблем (знания о взаимосвязях организмов в природе, о факторах, отрицательно влияющих на состояние окружающей среды и т д.).БИОЛОГИЯ КАК НАУКА

Признаки и свойства живого:

1. Клеточное строение. Клетка является единой структурно-функциональной единицей, а также единицей развития почти для всех живых организмов на Земле. Исключением являются вирусы, но и у них свойства живого проявляются, лишь когда они находятся в клетке. Вне клетки у них признаки живого не проявляются..

2. Единство химического состава. Живые существа образованы теми же химическими элементами, что и неживые объекты, но в живых существах 90% массы приходится на четыре элемента: С, О, N, Н, которые участвуют в образовании сложных органических молекул, таких, как белки, нуклеиновые кислоты, углеводы, липиды.

3. Обмен веществ и энергии – главное свойство живого. Он осуществляется в результате двух взаимосвязанных процессов: синтеза органических веществ в организме (за счет внешних источников энергии света и пищи) и процесса распада сложных органических веществ с выделением энергии, которая затем расходуется организмом. Обмен веществ обеспечивает постоянство химического состава в непрерывно меняющихся условиях окружающей среды.

4. Открытость. Все живые организмы представляют собой открытые системы, т. е. системы, устойчивые лишь при условии непрерывного поступления в них энергии и вещества из окружающей среды.

5. Самовоспроизведение (репродукция). Способность к самовоспроизведению является важнейшим свойством всех живых организмов. В ее основе лежит информация о строении и функциях любого живого организма, заложенная в нуклеиновых кислотах и обеспе­чивающая специфичность структуры и жизнедеятельности живого.

6. Саморегуляция. Благодаря механизмам саморегуляции сохраняется относительное постоянство внутренней среды организма, т.е. поддерживается постоянство химического состава и интенсивность течения физиологических процессов - гомеостаз.

7. Развитие и рост. В процессе индивидуального развития (онто­генеза) постепенно и последовательно проявляются индивидуальные свойства организма (развитие) и осуществляется его рост (увеличение размеров). Кроме того, все живые системы эволюционируют - изменяются в ходе исторического разви­тия (филогенеза).

8. Раздражимость. Любой живой организм способен реагировать на внешние и внутренние воздействия.

9. Наследственность. Все живые организмы способны сохранять и передавать основные признаки потомству.

10. Изменчивость. Все живые организмы способны изменяться и приобретать новые признаки.

Основные уровни организации живой природы

Вся живая природа представляет собой совокупность биологических систем. Важными свойствами живых систем является многоуровневость и иерархическая организация. Части биологических систем сами являются системами, состоящими из взаимосвязанных частей. На любом уровне каждая биологическая система уникальна и отличается от других систем.

Ученые на основании особенностей проявления свойств живого выделили несколько уровней организации живой природы:

1. Молекулярный уровень - представлен молекулами органических веществ (белков, липидов, углеводов и др.), находящихся в клетках. На молекулярном уровне можно исследовать свойства и структуры биологических молекул, их роль в клетке, в жизнедеятельности организма и так далее. Например, удвоение молекулы ДНК, структуры белков и так далее.

2. Клеточный уровень – представлен клетками. На уровне клеток начинают проявляться свойства и признаки живого. На клеточном уровне можно исследовать строение и функции клеток и клеточных структур, процессы, протекающие в них. Например, движение цитоплазмы, деление клетки, биосинтез белков в рибосомах и так далее.

3. Органо-тканевой уровень – представлен тканями и органами многоклеточных организмов. На этом уровне можно исследовать строение и функции тканей и органов, процессы, идущие в них. Например, сокращение сердца, передвижение воды и солей по сосудам и так далее.

4. Организменный уровень – представлен одноклеточными и многоклеточными организмами. На этом уровне изучается организм, как целое: его строение и жизнедеятельность, механизмы саморегуляции процессов, приспособление к условиям обитания и так далее.

5. Популяционно-видовой уровень – представлен популяциями, состоящими из особей одного вида, длительно обитающих совместно на какой-то территории. Жизнь одной особи генетически определена, а популяция при благоприятных условиях может существовать неограниченно долго. Так как на данном уровне начинают действовать движущие силы эволюции – борьба за существование, естественный отбор и др. На популяционно-видовом уровне изучают динамику численности особей, половозрастной состав популяции, эволюционные изменения в популяции и так далее.

6. Экосистемный уровень – представлен популяциями различных видов, совместно обитающими на определенной территории. На данном уровне изучаются взаимоотношения организмов и среды, условия, определяющие продуктивность и устойчивость экосистем, изменения в экосистемах и так далее.

7. Биосферный уровень – высшая форма организации живой материи, объединяющая все экосистемы планеты. На этом уровне изучаются процессы в масштабе всей планеты – круговороты веществ и энергии в природе, глобальные экологические проблемы, изменения климата Земли и т д. В настоящее время первостепенное значение имеет изучение влияния человека на состояние биосферы в целях предотвращения глобального экологического кризиса.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru

Роль биологии в современном обществе

Роль биологии в современной действительности переоценить трудно, ведь она подробно изучает жизнь человека во всех ее проявлениях. В настоящее время эта наука объединяет такие важные понятия, как эволюция, клеточная теория, генетика, гомеостаз и энергия. В ее функции входит исследование развития всего живого, а именно: строение организмов, их поведение, а также отношения между собой и взаимосвязь с окружающей средой.

Значение биологии в жизни человека становится понятным, если провести параллель между основными проблемами жизнедеятельности индивида, например, здоровьем, питанием, а также выбором оптимальных условий существования. На сегодняшний день известны многочисленные науки, которые отделились от биологии, став не менее важными и самостоятельными. К таким можно отнести зоологию, ботанику, микробиологию, а также вирусологию. Из них трудно выделить наиболее значимые, все они представляют собой комплекс ценнейших фундаментальных знаний, накопленных цивилизацией.

В этой области знаний работали выдающиеся ученые, такие, как Клавдий Гален, Гиппократ, Карл Линней, Чарльз Дарвин, Александр Опарин, Илья Мечников и многие другие. Благодаря их открытиям, особенно изучению живых организмов, появилась наука морфология, а также физиология, которая собрала в себе знания о системах организмов живых существ. Неоценимую роль в развитии наследственных заболеваний сыграла генетика.

Биология стала прочным фундаментом в медицине, социологии и экологии. Важно, что эта наука, как и любая другая, не статична, а постоянно пополняется новыми знаниями, которые трансформируются в виде новых биологических теорий и законов.

Роль биологии в современном обществе, а особенно в медицине, бесценна. Именно с ее помощью были найдены способы лечения бактериологических и быстро распространяющихся вирусных заболеваний. Каждый раз, когда мы задумываемся над вопросом о том, какова роль биологии в современном обществе, вспоминаем, что именно благодаря героизму медиков-биологов исчезли с планеты Земля очаги страшных эпидемий: чумы, холеры, брюшного тифа, сибирской язвы, оспы и других не менее опасных для жизни человека заболеваний.

Можно смело утверждать, опираясь на факты, что роль биологии в современном обществе растет непрерывно. Невозможно себе представить современную жизнь без селекции, генетических исследований, производства новых продуктов питания, а также экологичных источников энергии.

Основное значение биологии состоит в том, что она представляет собой фундамент и теоретическую базу для многих перспективных наук, например, таких, как, генетическая инженерия и бионика. Ей принадлежит великое открытие - расшифровка генома человека. Такое направление, как биотехнология, было также создано на основе знаний, объединенных в биологии. В настоящее время именно такого характера технологии позволяют создавать безопасные лекарства для профилактики и лечения, которое не наносит вреда организму. В результате удается увеличить не только продолжительность жизни, но и ее качество.

Роль биологии в современном обществе заключается и в том, что есть такие сферы, где ее знания просто необходимы, например, фармацевтическая промышленность, геронтология, криминалистика, сельское хозяйство, строительство, а также освоение космоса.

Нестабильная экологическая обстановка на Земле требует переосмысления производственной деятельности, а значение биологии в жизни человека переходит на новую ступень. С каждым годом мы становимся свидетелями широкомасштабных катастроф, которые поражают как беднейшие государства, так и высокоразвитые. Во многом они вызваны ростом населения планеты, неразумным использованием источников энергии, а также существующими экономическими и социальными противоречиями в современном обществе.

Настоящее нам четко указывает, что само дальнейшее существование цивилизации возможно только при наличии гармонии в окружающей среде. Только соблюдение биологических закономерностей, а также повсеместное использование прогрессивных биотехнологий на основе экологического мышления позволит обеспечить естественное безопасное сосуществование всем без исключения жителям планеты.

Роль биологии в современном обществе выражается в том, что она в настоящее время трансформировалась в реальную силу. Благодаря ее знаниям возможно процветание нашей планеты. Именно поэтому на вопрос о том, какова роль биологии в современном обществе, ответ может быть таким - это заветный ключ к гармонии между природой и человеком.

биология наука роль

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Методология современной биологии. Философско-методологические проблемы биологии. Этапы трансформации представлений о месте и роли биологии в системе научного познания. Понятие биологической реальности. Роль философской рефлексии в развитии наук о жизни.

реферат , добавлен 30.01.2010


Концепция биологии как особой естественной науки. Объектом изучения традиционной или натуралистической биологии является живая природа в ее естественном целостном состоянии. Современная биология и физико–химический метод. История эволюционного учения.

контрольная работа , добавлен 18.01.2011


презентация , добавлен 05.02.2014


Теоретические основы, предмет, объект и закономерности биологии. Сущность, анализ и доказательство аксиом теоретической биологии, обобщенных Б.М. Медниковым и характеризующих жизнь и отличающуюся от нее нежизнь. Особенности генетической теории развития.

реферат , добавлен 28.05.2010


Биология как комплекс наук, которые непосредственно связаны с изучением живого. Уровни развития биологических знаний. Сущность жизни, особенности ее понимания в биологии. Возникновение теории происхождения видов. Современные проблемы теории селектогенеза.

реферат , добавлен 27.12.2016


Современная биология берёт начало в странах Средиземноморья. Исторический обзор основных направлений развития науки в 17-19 веках. Развитие эволюционных идей и создание эволюционного учения Дарвина. Роль выдающихся учёных в развитии биологических наук.

реферат , добавлен 29.06.2008


История изучения биологии обыкновенного судака как представителя семейства Окуневых, его хозяйственное значение. Общее описание исследуемой реки Протока, особенности биологии и экологии. Характеристика зрелости половых продуктов. Промысловое значение.

дипломная работа , добавлен 01.12.2014


Эволюция ботаники ХІХ века: развитие морфологии, физиологии, эмбриологии, систематики растений. Теории распространения растений по земному шару. Становление таких наук как - геоботаника, фитоценология, палеоботаника. Перспективы развития биологии в ХХІ в.

контрольная работа , добавлен 10.01.2011


Формирование рациональных знаний о природе. Исторический очерк становления биологи как науки. Система биологических наук. Биография Ламарка - ученого, внесшего существенный вклад в биологии. Эволюционная теория. Значение биологических исследований.

контрольная работа , добавлен 16.10.2008


Предмет, задачи и методы биологии, история зарождения и современные достижения в данной области знания. Человек как объект биологии, характеристика и обоснование его биосоциальной природы. Теории происхождения жизни, иерархические уровни ее организации.

Направлений использования человеком знаний по биологии очень много, для примера приведем несколько (пойдем от большого к меньшему):

· Знаниезаконов экологии позволяет регулировать деятельность человека в пределах сохранения той экосистемы, в которой он живет и работает (рациональное природопользование);

· Ботаника и генетика позволяют повышать урожайность, бороться с вредителями и выводить новые, нужные и полезные сорта;

· Генетика на данный момент настолько плотно переплелась с медициной , что многие заболевания, которые раньше считались неизлечимыми, изучаются и предупреждаются уже на эмбриональных стадиях развития человека;

· С помощью микробиологии ученые всего мира разрабатывают сыворотки и вакцины против вирусов и самые различные противобактериальные препараты.

Отличия живых структур от неживых. Свойства живого

Биология – наука, изучающая свойства живых систем. Однако определить, что такое живая система, достаточно сложно. Грань между живым и неживым провести не так легко, как кажется. Попробуйте ответить на вопросы, являются ли живыми вирусы, когда они покоятся вне организма хозяина и в них не идет обмен веществ? Могут ли проявлять свойства живого искусственные объекты и машины? А компьютерные программы? Или языки?

Чтобы ответить на эти вопросы, можно попытаться вычленить минимальный набор свойств, характерный для живых систем. Именно поэтому ученые установили несколько критериев, по которым организм можно отнести к живым.

Важнейшими из характерных свойств (критериев)живого являются следующие:

1. Обмен веществом и энергией с окружающей средой. С точки зрения физики все живые системы – открытые , то есть постоянно обмениваются со средой и веществом, и энергией, в отличие от закрытых , полностью изолированных от окружающего мира, и полузакрытых , обменивающихся только энергией, но не веществом. Далее мы увидим, что этот обмен является обязательным условием существования жизни.

2. Живые системы способны к накоплению поступивших из среды веществ и, вследствие этого, росту .

3. Современная биология считает основополагающим свойством живых существ способность к идентичному (или почти идентичному) самовоспроизведению , то есть размножению с сохранением большинства свойств исходного организма.

4. Идентичное самовоспроизведение неразрывно связано с понятием наследственности , то есть передачи потомству признаков и свойств.

5. Однако наследственность не абсолютна – если бы все дочерние организмы в точности копировали родительские, то никакая эволюция была бы невозможна, так как живые организмы никогда бы не изменялись. Это привело бы к тому, что при любом резком изменении условий все они бы погибли. Но жизнь чрезвычайно гибка, и организмы приспосабливаются к широчайшему спектру условий. Это возможно благодаря изменчивости – тому факту, что самовоспроизведение организмов не полностью идентично, в ходе него возникают ошибки и вариации, которые могут быть материалом для отбора. Существует определенное равновесие между наследственностью и изменчивостью.

6. Изменчивость может быть наследственной и ненаследственной. Наследственная изменчивость, то есть появление новых вариаций признаков, которые наследуются и закрепляются в ряду поколений, служит материалом для естественного отбора . Естественный отбор возможен среди любых воспроизводящихся объектов, не обязательно живых, если между ними существует конкуренция за ограниченные ресурсы. Те объекты, которые вследствие изменчивости приобрели неподходящие в данной среде, неблагоприятные признаки, будут отбраковываться, поэтому признаки, которые дают конкурентное преимущество в борьбе, будут встречаться все чаще и чаще у новых объектов. Это и есть естественный отбор – творческий фактор эволюции, благодаря которому возникло все многообразие живых организмов на Земле.

7. Живые организмы активно реагируют на внешние сигналы, проявляя свойствораздражимости .

8. Благодаря своей способности реагировать на изменение внешних условий живые организмы способны к адаптации – приспособлению к новым условиям. Это свойство, в частности, позволяет организмам переживать различные катаклизмы и распространяться на новые территории.

9. Адаптация осуществляется путем саморегуляции , то есть способности к поддержанию постоянства определенных физических и химических параметров в живом организме, в том числе и в меняющихся условиях среды. Например, организм человека поддерживает постоянную температуру, концентрацию в крови глюкозы и многих других веществ.

10. Важным свойством земной жизни является дискретность , то есть прерывистость: она представлена отдельными особями, особи объединены в популяции, популяции – в виды, и т. д., то есть на всех уровнях организации живого существуют отдельные единицы. В фантастическом романе Станислава Лема «Солярис» описан огромный живой океан, покрывающий всю планету. Но на Земле таких форм жизни нет.

Химический состав живого

Живые организмы состоят из огромного числа химических веществ, органических и неорганических, полимерных и низкомолекулярных. В живых системах найдены многие химические элементы, присутствующие в окружающей среде, однако необходимы для жизни лишь около 20 из них. Эти элементы получили название биогенных .

В процессе эволюции от неорганических веществ к биоорганическим основой использования тех или иных химических элементов при создании биосистем является естественный отбор. В результате такого отбора основу всех живых систем составляют только шесть элементов: углерод, водород, кислород, азот, фосфор, сера, получивших название органогенов. Их содержание в организме достигает 97,4%.

Органогены - главные химические элементы, входящие в состав органических веществ: углерод, водород, кислород и азот.

С точки зрения химии естественный отбор элементов-органогенов можно объяснить их способностью образовывать химические связи: с одной стороны, достаточно прочные, то есть, энергоемкие, а с другой, достаточно лабильные, которые легко могли бы поддаваться гемолизу, гетеролизу, циклическому перераспределению.

Органогеном номер один, несомненно, является углерод. Его атомы образуют прочные ковалентные связи между собой или с атомами других элементов. Эти связи могут быть ординарными или кратными, благодаря таким 3 связям углерод способен образовывать сопряженные или кумулированные системы в виде открытых или закрытых цепей, циклов.

В отличие от углерода, элементы-органогены водород и кислород лабильные связи не образуют, но их наличие в органической, в том числе, в биоорганической молекуле определяет ее способность взаимодействовать с биорастворителем-водой. Кроме того, водород и кислород являются носителями окислительно-восстановительных свойств живых систем, они обеспечивают единство окислительно- восстановительных процессов.

Остальные три органогена – азот, фосфор и сера, а также некоторые другие элементы – железо, магний, составляющие активные центры ферментов, как и углерод, способны образовывать лабильные связи. Положительным свойством органогенов является также и то, что они, как правило, образуют легко растворимые в воде соединения и поэтому концентрируются в организме.

Существует несколько классификаций химических элементов, содержащихся в организме человека. Так, В.И.Вернадский в зависимости от среднего содержания в живых организмах разделил элементы на три группы:

1. Макроэлементы. Это элементы, содержание которых в организме выше 10 - ² % . К ним относятся углерод, водород, кислород, азот, фосфор, сера, кальций, магний, натрий и хлор, калий, железо. Эти так называемые универсальные биогенные элементы, присутствующие в клетках всех организмов.

2. Микроэлементы. Это элементы, содержание которых в организме находится в пределах от 10 - ² до 10 - ¹² %. К ним относятся йод, медь, мышьяк, фтор, бром, стронций, барий, кобальт. Хотя этих элементов содержится в организмах в крайне низких концентрациях (не выше тысячной доли процента), но они также необходимы для нормальной жизнедеятельности. Это биогенные микроэлементы . Их функции и роль весьма разнообразны. Многие микроэлементы входят в состав ряда ферментов, витаминов, дыхательных пигментов, некоторые влияют на рост, скорость развития, размножение и т. д.

3. Ультрамикроэлементы. Это элементы, содержание которых в организме ниже 10- ¹²%. К ним относятся ртуть, золото, уран, радий и др.

В.В.Ковальский, исходя из степени значимости химических элементов для жизнедеятельности человека, подразделил их на три группы:

1. Незаменимые элементы. Они постоянно находятся в организме человека, входят в состав его неорганических и органических соединений. Это H, O, Ca, N, K, P, Na, S, Mg, Cl, C, I, Mn, Cu, Co, Zn, Fe, Mo, V. Дефицит содержания этих элементов приводит к нарушению нормальной жизнедеятельности организма.

2. Примесные элементы. Эти элементы постоянно находятся в организме человека, но их биологическая роль еще не всегда выяснена или мало изучена. Это Ga, Sb, Sr, Br, F, B, Be, Li, Si, Sn, Cs, As, Ba, Ge, Rb, Pb, Ra, Bi, Cd, Cr, Ni, Ti, Ag, Th, Hg, Ce, Se.

3. Микропримесные элементы. Они найдены в организме человека, но ни о количественном содержании, ни о биологической роли их нет. Это Sc, Tl, In, La, Sm, Pr, W, Re, Tb и др. Химические элементы, необходимые для построения и жизнедеятельности клеток и организмов, называют биогенными.

Среди неорганических веществ и компонентов основное место занимает – вода .

Для поддержания ионной силы и рН-среды, при которых протекают процессы жизнедеятельности, необходимы определённые концентрации неорганических ионов. Для поддержания определённой ионной силы и соединения буферной среды необходимо участие однозарядных ионов: аммония(NH4+); натрия(Na+); калия (К+). Катионы не являются взаимозамещёнными, существуют специальные механизмы, поддерживающие необходимый баланс между ними.

Неорганические соединения:

Соли аммония;

Карбонаты;

Сульфаты;

Фосфаты.

Неметаллы :

1. Хлор (основной). В виде анионов участвует в создании солевой среды, иногда входит в состав некоторых органических веществ.

2. Йод и его соединения принимают участие в некоторых процессах жизнедеятельности органических соединений (живых организмов). Йод входит в состав гормонов щитовидной железы (тироксина).

3. Производные селена. Селеноцестеин, входит в состав некоторых ферментов.

4. Кремний – входит в состав хрящей и связок, в виде эфиров ортокремневой кислоты, принимает участие в шивке полисахаридных цепей.

Много соединений в живых организмах представляют собой комплексы : гем – это комплекс железа с плоской молекулой парафина; коболамин.

Магний и кальций – основные металлы , не считая железа, – повсеместно распространены в биосистемах. Концентрация ионов магния имеет важное значение для поддержания целостности и функционирования рибосом, то есть для синтеза белков.

Магний также входит в состав хлорофилла. Ионы кальция принимают участие в клеточных процессах в том числе мышечных сокращений. Нерастворённые соли – участвуют в формировании опорных структур:

Фосфат кальция (в костях);

Карбонат (в раковинах моллюсков).

Ионы металлов 4 периода входят в состав ряда жизненно важных соединений – ферментов . Некоторые белки содержат железо в виде железосерных кластеров. Ионы цинка содержатся в значительном числе ферментов. Марганец входит в состав небольшого числа ферментов, но играет важную роль в биосфере, при фотохимическом восстановлении воды, обеспечивает выделение в атмосферу кислорода и поступление электронов в цепь переноса при фотосинтезе.

Кобальт – входит в состав ферментов в виде – кобаламинов (витамин В 12).

Молибден – необходимый компонент фермента – нитродиназа (который катализует восстановление атмосферного азота до аммиака, в азотфиксирующих бактериях)

Большое число органических веществ входит в состав живых организмов: уксусная кислота; уксусный альдегид; этанол (является продуктами и субстратами биохимических превращений).

Основные группы низкомолекулярных соединений живых организмов:

Аминокислоты – являются составными частями белков

Нуклеамиды – составляющая часть нуклеиновых кислот

Моно и алигосахариды – составляющие структурных тканей

Липиды – составные части клеточных стенок.

Кроме предыдущих существуют:

Кофакторы ферментов – необходимые компоненты значительного числа ферментов, катализируют окислительно-восстановительные реакции.

Коферменты – органические соединения, функционирующие в определённых системах ферментных реакций. Например: никотиноамидоданин динуклеатид (NAD+). В окисленной форме – это окислитель спиртовых групп до карбонильных, при этом образуется восстановитель.

Кофакторы ферментом – сложные органические молекулы, синтезируются из сложных предшественников, которые должны присутствовать в качестве обязательных компонентов пищи.

Для высших животных характерно образование и функционирование веществ управляющих нервной и эндокринной системой – гормоны и нейромедитаторы. Например, гормон надпочечника запускает окислительную переработку гликогена в процессах стрессовой ситуации.

Во многих растениях синтезируется сложный амин обладающий сильным биологическим действием – алкалоиды.

Терпены – соединения растительного происхождения, компоненты эфирных масел и смол.

Антибиотики – вещества микробиологического происхождения, выделяемые специальными видами микроорганизмов, подавляющих рост других конкурирующих микроорганизмов. Механизм их действия разнообразен, например замедление роста белков в бактериях.