Признаки живого

Здравствуйте, уважаемые читатели блога репетитора  биологии по Скайпу  biorepet-ufa.ru.

Сегодня мы разберем казалось бы очень тривиальный вопрос, с которого начинается изучение   общей биологии как науки о жизни в любом учебнике.

Что понимается под словом «жизнь»,

каковы признаки живых систем. Ранее говорилось, что существует краткое, но довольно емкое определение жизни как «островков упорядоченности в океане беспорядка».

Конечно в этом определении схвачено основное отличие живого от неживого. Но все же, чтобы проникнуть в суть строения и функционирования живого нам без привлечения описания различных признаков, характеризующих жизнь, просто не обойтись.

Исходя из того, что жизнь — это настолько сложное и уникальное явления, что её трудно определить каким-то одним понятием, нам предлагают запомнить перечень из множества пунктов, включающих различные признаки живого.

                        Когда характеристик так много, то исчезает суть

и самое основное уходит на второй план. Как репетитор  по биологии,  для удобства запоминания я   придал этому  списку   системность.

В основу систематизации мною был положен принцип диалектического «единства и борьбы противоположностей». Поскольку  любому понятию в мире существует его противоположное понятие, то характеризуя признаки живого,   сгруппируем их попарно сообразно этому принципу. В каждом описываемом признаке есть теза (синим цветом) и антитеза (красным).

Итак, начнем довольно традиционно по иерархическим уровням от простого к сложному рассматривать вопрос о том,

                                    Каковы основные принципы организации живой материи

1. Живые системы состоят из тех же самых химических элементов, что и неживая материя, но соотношение их в живом и неживом различно. Живые системы в основном содержат элементы верхней части таблицы Менделеева.

* В живых системах обязательно присутствуют как неорганические, так и  органические вещества.

* В построении всех органических веществ, связующим звеном их обязательно является углерод. А почему именно углерод?

Углерод находится ровно посередине таблицы Менделеева в четвертой группе и ему одинаково невозможно ни отдать никакому атому все свои 4 электрона внешней орбиты,  ни отнять 4 электрона для заполненности внешнего   электронного слоя.

Углерод — идеальный химический элемент  для образования прочных соединений.  Он с элементами и слева от него (с водородом Н), и справа от него (кислородом и азотом) объединяется электронами внешней орбиты, образуя прочные ковалентные связи.

Вообще то углерод к тому же — уникальнейший элемент на Земле. Самый твердый минерал алмаз (а) — это чистый углерод. Самый мягкий минерал на Земле — это графит (б), тоже чистый углерод, но с другой кристаллической решеткой.

2. Жизнь строится как на прочных ковалентных связях углерода, так  и на слабых водородных связях. Ковалентные связи углерода обеспечивают структурированность жизни, составляют основу  её стабильности, а водородные связи обеспечивают  функциональность жизни, её  лабильность.

3. Различают всего 4 основных класса органических веществ, входящих в состав живой материи: углеводы, липиды (жиры), нуклеиновые кислоты и белки. Для их построения характерен принцип простой сложности, так как все они состоят всего из нескольких элементов органогенов: О,С,Н,N,P.                Причем, органические вещества могут быть представлены как отдельными  молекулами — мономерами (углеводы-моносахариды и липиды), так и  полимерами (углеводы-полисахариды,  нуклеиновые кислоты  и белки).

Сами полимеры могут быть простыми и сложными. Полисахариды — это простые, состоящие из многократно повторяющихся одних и тех же звеньев — регулярные гомополимеры. Белки и нуклеиновые кислоты — сложные, состоящие всегда только из разных молекул — нерегулярные (или апериодические) гетерополимерные молекулы. Именно апериодизм молекул нуклеиновых кислот и белков обеспечивает огромное разнообразие жизни.                                                                                                              В построении нуклеиновых кислот  и белков реализуется принцип молекулярной экономии: комбинация небольшого числа молекул, дает бесконечное множество макромолекул.

4. Все живое имеет клеточное строение. Клетка — сложная структурированная, довольно стабильная система, состоящая из множества органелл. Всё внутреннее пространство клетки эукариот разделено эндоплазматической сетью на систему вложенных друг в друга пространств, обеспечивающих протекание в клетке одновременно множества разнонаправленных реакций распада и синтеза органических веществ. Таким образом,  мы видим как жесткая структурированность, стабильность клетки  обеспечивает ее функциональность, динамизм.

5. В основе жизни лежит  матричный синтез, но совершенно  двух разных типов: транскрипция, основанная на принципе комплементарности и трансляция,   основанная на генетическом коде (эти процессы  описаны здесь).

6. Размножение клеток в онтогенезе, то есть способность создавать такие же точно клетки, основывается на их наследственной информации записанной в ДНК, передаваемой новым клеткам при митозе без изменений — наследственность. И та же самая ДНК, обладая способностью к изменениям у отдельных организмов в онтогенезе, служит источником эволюционных преобразований видов (микроэволюция) и появлению новых надвидовых таксонов (макроэволюция)  организмов в филогенезе — изменчивость.

7. Все клетки  отделены от внешнего пространства плазматической мембраной и, в то же время, они могут существовать только как  открытые системы, обмениваясь с окружающей средой веществом, энергией и информацией.

8. Открытость живых систем обеспечивает  их способность    создавать упорядоченность — уменьшать энтропию внутри себя, находясь в среде с меньшей упорядоченностью (с высокой энтропией).

9. Поддержание гомеостаза — относительного постоянства условий внутренней среды организмами,  построенного по принципу обратной связи (в клетках, например, — на химической основе; в целом животном организме — на нервной основе; в сообществах организмов — на основе внутривидовых и межвидовых взаимодействий), осуществляется живыми системами, находящимися в довольно широко меняющемся диапазоне внешних факторов.

10. Все живые системы, обладают  и  раздражимостью  (которая обеспечивает  быстрое адекватное реагирование на изменения среды, что делает  их прекрасно приспособленными к конкретным условиям существования),  и ритмичностью  (которая заключается  в запрограммированных в организме  многолетних, годичных, сезонных или суточных ритмах).

11. Любые живые системы характеризуются четким подчинением отдельных дискретных частей  определенному единству — целостности.  

Всё живое — способно умереть. Как видим, мы опять вынуждены использовать противоположные понятия для характеристики живого.

____________________________________________________________________

Надеюсь, что  теперь  у вас сложится более целостная картина видения устройства живой материи и вы сможете легче  выстроить  собственную систему  для запоминания.   По сути ведь  эти мои советы можно всегда применять к изучению любого биологического явления, любого термина для того, чтобы     рассматривая все с противоположных точек зрения, вникнуть в суть любого явления более осмысленно.

Например, как изменилось наше представление о возможности познания управления жизнью за последние 20 лет? Замахнувшись на построение генетической карты   генома человека, ученые   США, Великобритании и некоторых других стран, за 13 лет существования международной программы «Геном человека»,  действительно смогли определить все так называемые структурные гены, ответственные за   определенные признаки человеческого организма.

Но ликование  по поводу того, что их оказалось не 100 тыс. как предполагали, а всего 21 тыс. (это ж на сколько проще как-будто теперь нам выстроить картину возможного лечения многих генетических заболеваний человека, воздействуя на конкретные «больные» гены), быстро сменилось    пессимизмом.

Да,  21 тыс., конечно, неизмеримо меньше, чем 100 тыс,  но ученым за это время пришлось испить до дна глубокую чашу разочарования, поскольку совсем по-новому пришлось взглянуть на  проблему так называемой ранее «мусорной» ДНК. (Всё, что не структурные гены, ответственные за синтез конкретных белков — то мусор, не заслуживающий внимания).

Оказалось, одних знаний о расположении структурных генов в ДНК очень и очень мало, потому что бОльшая часть информации о механизмах регуляции их и, тем более, о возможностях управления ими остается непознанной.

Как не вспомнить тут изречение, приписываемое  Сократу: «Я знаю только то, что ничего не знаю», ведь полнота нашего познания всегда означает и понимание глубины еще неизведанного.

                                                     ***************************************

У кого есть вопросы по  статье к репетитору  биологии по Скайпу, замечания, пожелания — прошу в комментарии.