АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИВЫХ СИСТЕМ

1.1 ОСНОВНЫЕ ПРИЗНАКИ ЖИВЫХ СИСТЕМ

1.1.1 Структурная и функциональная сложность

Хотя все современные живые системы нашей планеты в результате миллиардов лет эволюции произошли из неживого, они резко отличаются от объектов физики – неживых систем. Это отличие состоит нев присутствии каких-то неуловимых метафизических свойств – все законы физики верны и для живого, – а в высокой структурной и функциональной сложности живых систем. Для сложнейшего химического состава живых систем характерно присутствие нуклеиновых кислот и белков – макромолекул, состоящих из апериодически соединенных мелких субъединиц, и поэтому намного превосходящих по своему разнообразию весь мир живых существ. Структурная сложность живого начинается с макромолекул, продолжается на уровне таких структур, как мембраны и органеллы, а далее клетки и – у многоклеточных организмов – ткани, органы, системы органов, вплоть до целых организмов (особей). На надорганизменном уровне, она приводит к образованию сложных сообществ организмов (биоценозов), в основе которых лежат многообразные взаимодействия и взаимозависимости между особями одного вида и разных видов. В организме происходит также огромное множество физиологических процессов – метаболических реакций, обеспечивающих обмен веществ и энергии, размножение, наследование признаков, регулирование внутренней среды организмов и т.д.

1.1.2 Обмен вещества и энергии

В организме макромолекулы постоянно синтезируются заново и распадаются (оборот, или обновление). Обмен веществ делает необходимыми механизмы для использования внешних источников энер­гии, либо богатых энергией веществ (пищи), либо света, поскольку процессы синтеза требуют расхода энергии. Поэтому живые системы – это открытые системы, через которые проходят потоки вещества и энергии; эти системы находятся в динамическом стационарном состоянии, но в то же время отграничены от окружения структурами, которые затрудняют обмен веществами, сводят к минимуму потери веществ и служат для поддержания пространственного единства системы. Эта обособленность, или индивидуализация, начинается на клеточном уровне – клетка ограничена мембраной – и продолжается дальше у многоклеточных организмов, которые, будучи отдельными особями, отграничены от окружающей среды покровными тканями. Процессы обмена веществ регулируются с помощью особого биологического катализа и биологических катализаторов (ферментов).

1.1.3 Способность реагировать на воздействие внешних факторов (раздражимость)

Для жизни необходимо также целесообразное, т. е. способствующее сохранению системы, реагирование на воздействия внешней среды. Поэтому к признакам живых систем относятся также способность отвечать на раздражение (раздражимость). Приспособляемость к внешней среде (адаптация) в больших масштабах времени основана на наследственной изменчивости организмов, т. е. на свойстве, противоположном способности к идентичному самовоспроизведению.

1.1.4 Рост

Для воспроизведения отдельных структур живых систем и систем в целом служат нуклеиновые кислоты-матрицы, которые представляют собой «чертежи» для синтеза видоспецифических молекул, т. е. содержат информацию о структуре этих молекул. Сама матрица обладает способностью к идентичному самоудвоению (репликации) и тем самым обеспечивает способность к самовоспроизведению всей живой системы. Превышение синтеза молекул над их распадом приводит к росту структур биологической материи.

1.1.5 Размножение

Поскольку ДНК реплицируется идентично, размножение связано с наследованием специфических для системы признаков. Размножение необходимо для того, чтобы поддерживать существование систем данного типа: оно позволяет компенсировать или даже с избытком покрывать потери, приносимые разрушением (смертью) живых систем. У сложных (многоклеточных) организмов отделяющиеся при размножении части, как правило, малы (это одиночные клетки). Постепенно изменяясь в процессе индивидуального развития, они превращаются в новые, полностью сформированные системы того же типа.

1.1.6 Движение

Благодаря специфическим структурам и органам животные и микроорганизмы способны к передвижению в пространстве (локомоции). Растения также осуществляют определенные движения в пространстве (ростовые, тургорные). Всем живым систем свойственны активные движения питательных субстратов, продуктов жизнедеятельности и др. внутри организма.

Происхождение всех земных существ от общего корня подтверждается совпадениями в их самых фундаментальных особенностях – в структурных признаках (строению определенных молекул нуклеиновых кислот или строению клетки) и функциональных признаках (общности путей метаболизма или единства генетического кода). Но даже первые живые системы, возникшие из неживого, были уже продуктом какого-то развития.

Живыми называются такие системы, которые обладают нуклеиновыми кислотами и белками и способны сами синтезировать эти вещества. Это определение неприложимо к древнейшим ступеням возникновения жизни, а также к существующим, возможно, внеземным живым системам, которые могут быть устроены иначе.

Другое определение основано на способности живых систем к разделению энтропии. Согласно второму закону термодинамики, в природе в целом и в каждой изолированной системе энтропия всегда увеличивается. А так как величина энтропии характеризует степень неупорядоченности, упорядоченность всегда уменьшается. Но живые системы, расходуя энергию, не только поддерживают присущее им состояние упорядоченности – степень организованности, но и еще увеличивают его, например при росте. Это означает, что в живых организмах энтропия уменьшается. И все же второй закон термодинамики остается верным, так как в результате жизнедеятельности организма в окружающей его среде прирост энтропии оказывается больше,чем ее уменьшение внутри организма (это и есть разделение энтропии). Ведь живые существа – не изолированные, а открытые системы. Таким образом: живыми называются системы, которые способны самостоятельно поддерживать и увеличивать свою очень высокую степень упорядоченности в среде с меньшей степенью упорядоченности.

Дата добавления: 2014-09-29 | Просмотры: 2567 | Нарушение авторских прав