10213 (Основные критерии живого. Основы цитологии)

Реферат на тему:

"Основные критерии живого. Основы цитологии"

Основные критерии живого

Все живые организмы обладают рядом общих признаков и свойств, которые делают их отличными от тел неживой природы.

1. Высокоупорядоченное строение. Живые организмы имеют определенный план строения — клеточный или неклеточный (вирусы), состоят из химических веществ более высокого уровня организации, чем вещества неживой природы.

2. Обмен веществ и энергии. Для живых организмов характерна совокупность процессов дыхания, питания, выделения, посредством которых они получают из внешней среды необходимые вещества и энергию, преобразуют и накапливают их в организме, выделяют в окружающую среду продукты своей жизнедеятельности.

3. Раздражимость. Организмы способны специфически реагировать на изменения окружающей среды, адаптироваться и выживать в изменяющихся условиях.

4. Размножение. Все живое способно к самовоспроизведению. Размножение связано с процессом передачи наследственной информации и является самым характерным признаком живого. Жизнь любого организма ограничена, но за счет размножения живая материя «бессмертна».

5. Рост и развитие. Живые организмы растут, увеличиваются в размерах, развиваются, изменяются за счет поступления питательных веществ.

6. Движение. Организмы способны к более или менее активному движению. Это один из ярких признаков живого. Движение характерно как для организма, так и для клетки.

7. Саморегуляция. Одним из самых характерных свойств живого является постоянство внутренней среды организма при изменении внешних условий. Регулируется температура тела, давление, насыщенность газами, концентрация веществ и т. д. Явление саморегуляции осуществляется не только на уровне всего организма и на уровне клетки. За счет деятельности всех живых организмов саморегуляция присуща и биосфере в целом. Саморегуляция связана с такими свойствами живого, как наследственность и изменчивость.

8. Наследственность — это способность передавать признаки и свойства организма из поколения в поколение в процессе размножения.

9. Изменчивость — это способность организма изменять свои признаки при взаимодействии со средой.

10. Эволюция. Все живое развивается от простого к сложному. В результате исторического развития возникло все многообразие живых организмов.

Уровни организации живого.

Для живой природы характерны различные структурно-функциональные уровни организации — от молекулярного до биосферного. Проявления жизни изучаются на каждом уровне.

На молекулярном — изучают строение, свойства и роль биологически значимых органических соединений: белков, липидов, углеводов, нуклеиновых кислот, их роль в обмене веществ, хранении и передаче наследственной информации.

Клеточный — предусматривает изучение структуры клетки и ее органоидов, процессов жизнедеятельности, которые в ней протекают.

На тканевом — рассматривают характерные особенности специализации клеток, образующих ткани.

На органном — изучают строение и функциональные особенности органов и систем органов.

Организменный — предусматривает изучение процессов жизнедеятельности целого организма (индивидуума).

На популяционно-видовом — рассматривают законы внутривидовых взаимоотношений, экологию и эволюцию вида.

На биоценотическом — изучают законы межвидовых отношений в сообществе, взаимоотношения организмов и среды обитания.

Самым высшим уровнем организации жизни является биосферный, на котором изучают закономерности, характерные для всего живого, круговорот веществ и превращение энергии на Земле.

Основы цитологии

Химическая организация клетки

Большинство живых организмов имеют клеточное строение. Клетка является структурной и функциональной единицей живого. Для нее характерны все признаки и функции живых организмов: обмен веществ и энергии, рост, размножение, саморегуляция. Клетки различны по форме, размеру, функциям, типу обмена веществ. Однако между всеми клетками много общего. Они имеют одинаковый химический состав и общий план строения.

Химический состав. Из всех известных химических элементов в живых организмах встречаются примерно 60. Эти элементы называют биогенами. Их можно разделить на три группы.

1. Макроэлементы (1—98% всего состава): О, С, Н, N. Р, Са.

2. Микроэлементы (0,01—1%): 8, К, Ыа, С1, Ме, Ре.

3. Ультрамикроэлементы (менее 0,01% или следовые количества): Мп, I, Вг, Г, 2п, Си, В и др.

Неорганические вещества

Из неорганических веществ наибольшее значение имеет вода. Содержание воды в клетках колеблется от 60 до 98%, что зависит от типа клеток, интенсивности обмена веществ. Вода является универсальным растворителем; определяет объем и тургор клеток и тканей; средой, где протекают химические реакции; катализатором; участником всех реакций гидролиза. Она составляет внутреннюю среду организма, структурирует клетку, участвует в терморегуляции.

Минеральные вещества в клетках присутствуют в виде ионов. Они создают кислую или щелочную реакцию среды (Н⁺, НР0₄~ , НСОд , СГ); активизируют деятельность ферментов (Мп²⁺, 2п²⁺, Си²⁺); способствуют проведению нервных импульсов и возбудимости клетки (Ыа⁺, К⁺); участвуют в свертывании крови (Са²⁺); входят в состав хлорофилла (М&²⁺); гормонов тироксина (I^-) и инсулина (2п²⁺); в состав гемоглобина крови (Ре²⁺), костей (Са²⁺, РО4") и т. д.

Органические вещества

Липиды — сложные эфиры глицерина (или других спиртов) и высших жирных кислот. Они образуют триглицериды (жиры и масла), фосфо-липиды, воски, стериды (холестерин, стероидные гормоны). В зависимости от типа клеток содержание липидов колеблется от 5 до 90% (в клетках жировой ткани). Это гидрофобные вещества с высокой энергоемкостью.

Функции в организме: энергетическая (1 г жира дает 38,9 кДж); строительная (фосфолипиды входят в состав мембранных структур клеток); защитная; терморегуляторная; гормональная (стероидные гормоны). Липиды являются компонентами витаминов Б, Е; источником воды в клетке; запасным питательным веществом.

Углеводы — сахаристые или сахароподобные вещества с общей формулой С_п(Н₂0)_т. В клетках животных углеводов 1—3% (в клетках печени до 5%); в клетках растений до 90%, где они являются основным строительным и запасным питательным веществом. Углеводы делятся на простые — моносахариды и дисахариды и сложные — полисахариды.

Моносахариды (глюкоза, фруктоза, рибоза, дезоксирибоза) и дисахариды (сахароза, лактоза) — бесцветные кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде, имеют сладкий вкус. Полисахариды (крахмал, гликоген, целлюлоза) в воде растворимы плохо или не растворимы. Они образованы из моносахаридов, в частности из глюкозы, и при гидролизе образуют глюкозу.

В организме углеводы выполняют в основном строительную и энергетическую функции. Из целлюлозы состоит оболочка растительных клеток, моносахариды образуют комплексы с наружной клеточной мембраной, полисахарид хитин формирует покровы членистоногих и оболочку клеток грибов.

Крахмал и гликоген являются запасным питательным веществом и выполняют наряду с глюкозой энергетическую функцию в организме: 1 г углеводов дает 17,6 кДж.

Рибоза и дезоксирибоза входят в состав нуклеиновых кислот и АТФ.

Белки — полимеры с большой молекулярной массой, состоящие из 20 различных аминокислот, количество которых в одной молекуле может колебаться от 3—5 до нескольких тысяч. Аминокислоты соединены друг с другом пептидной связью, поэтому белки часто называют пептидами. Белки каждого организма строго специфичны, что выражается в различном количестве и порядке чередования аминокислот. Они имеют сложное строение и несколько уровней организации.

Первичная структура — последовательность аминокислот в полипептидной цепи. Эта последовательность определяется наследственной программой каждого организма.

Вторичная структура — определенная компоновка полипептидной цепи за счет водородных связей, возникающих между атомами водорода и кислорода. Существуют два типа вторичной структуры.

а-Спираль — спирально закрученная полипептидная цепь. Такую структуру имеют все белки-ферменты.

(З-Структура — слоистая структура, образованная из нескольких параллельно расположенных полипептидных цепей, связанных водородными связями. Такую структуру имеют фиброин шелка, кератин волос.

Третичная структура — пространственная конфигурация ос-спирали в виде компактных глобул. Она поддерживается за счет различных взаимодействий: ковалентных ди-сульфидных, ионных и водородных связей, а также гидрофобных взаимодействий.

Четвертичная структура — суперструктура, образующаяся при взаимодействии нескольких полипептидных молекул (субъединиц). Она характерна не для всех белков. Например, инсулин не имеет четвертичной структуры, а белок гемоглобин состоит из 4 субъединиц.

Особенность всех структур и форма белковой молекулы определяются первичной структурой.

Белки, состоящие только из полипептидных цепей, называются протеинами. Сложные белки кроме полипептидных цепей содержат также небелковый компонент и называются протеидами. Например: хромопротеид — гемоглобин, который содержит кроме 4 субъединиц белка еще и гем — органическое вещество с ионом железа; гликопротеиды состоят из белка и глюкозы или другого сахарида; липопротеиды содержат дополнительно липиды.

Белки обладают рядом свойств. Денатурация — потеря белком природных свойств и структуры. Она может происходить под воздействием химических веществ (кислот, щелочей, солей), высоких температур, радиоактивного излучения. Степень денатурации зависит от интенсивности фактора воздействия и может быть обратимой и необратимой. При температуре 40—50 °С и выше многие белки денатурируют необратимо. То же происходит и при действии концентрированных растворов кислот, щелочей, солей тяжелых металлов. Соли легких металлов, разбавленные растворы кислот вызывают обратимую денатурацию, поэтому при снятии фактора воздействия белок восстанавливает

Функции в организме: энергетическая (1 г жира дает 38,9 кДж); строительная (фосфолипиды входят в состав мембранных структур клеток); защитная; терморегуляторная; гормональная (стероидные гормоны). Липиды являются компонентами витаминов Б, Е; источником воды в клетке; запасным питательным веществом.

Углеводы — сахаристые или сахароподобные вещества с общей формулой С_п(Н₂0)_т. В клетках животных углеводов 1—3% (в клетках печени до 5%); в клетках растений до 90%, где они являются основным строительным и запасным питательным веществом. Углеводы делятся на простые — моносахариды и дисахариды и сложные — полисахариды.

Моносахариды (глюкоза, фруктоза, рибоза, дезоксирибоза) и дисахариды (сахароза, лактоза) — бесцветные кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде, имеют сладкий вкус. Полисахариды (крахмал, гликоген, целлюлоза) в воде растворимы плохо или не растворимы. Они образованы из моносахаридов, в частности из глюкозы, и при гидролизе образуют глюкозу.

В организме углеводы выполняют в основном строительную и энергетическую функции. Из целлюлозы состоит оболочка растительных клеток, моносахариды образуют комплексы с наружной клеточной мембраной, полисахарид хитин формирует покровы членистоногих и оболочку клеток грибов.

Среди органических веществ белки занимают одно из первых мест по значимости и разнообразию. Так, например, клетки животных наполовину состоят из белков, а количество их видов в одном организме может превышать 1 млн.

Очень разнообразны функции белков. Самой важной является ферментативная функция белков. Это биокатализаторы, которые ускоряют все химические реакции, протекающие в организме. Ни одна реакция в клетке не протекает без участия фермента.

Строительная функция заключается в том, что белки образуют мембранные структуры клеток; энергетическая — 1 г белка дает 17,6 кДж энергии; двигательная — сократительные белки входят в состав мышечных волокон, микротрубочек, ресничек, жгутиков и обеспечивают движение организма и клеток; транспортная — связывают и переносят вещества, например, гемоглобин переносит кислород; защитная — белки образуют антитела и антигены, защищающие организм от чужеродных белков бактерий и вирусов; регуляторная — белки-гормоны регулируют обмен веществ в организме, например, инсулин регулирует содержание глюкозы в крови и синтез гликогена.

Нуклеиновые кислоты — впервые были выделены из ядра. Встречаются два типа кислот: дезоксирибонуклеиновая (ДНК) и рибонуклеиновая (РНК). Это самые высокомолекулярные вещества в клетке, причем масса ДНК в несколько сот раз выше массы РНК.