Издавна ученые пытались дать определение понятию "жизнь". Но сделать это достаточно сложно, ведь организмы, населяющие планету, очень разнообразны. Каковы критерии живых систем и особенности их функционирования, вы узнаете из нашей статьи.
Что такое система
Системой называют совокупность элементов, которые соединены в определенной последовательности. Такое строение обеспечивает их целостность и способность к функционированию. По происхождению системы бывают искусственными и естественными. К первым относятся все структуры, которые создал человек. Примеры их разнообразны: от шариковой ручки до небоскреба. Согласитесь, и в первом, и во втором случаях все составные части данных систем подчинены четким закономерностям и соединяются в определенном порядке. Их малейшее нарушение может изменить весь механизм работы.
Живые системы - это все структуры, которые нас окружают, но не создавались человеком. Они являются "произведениями" природы. Микроскопические клетки амебы, гигантские хвойные деревья, огромные голубые киты - все это живые системы. В этих организмах действительно есть много элементов, которые взаимодействуют определенным образом между собой. А каковы вообще критерии живых систем? И относится ли к данному понятию белковые глобулы или молекулы воды? Ведь они тоже состоят из отдельных элементов, соединенных в определенной последовательности. Ученые утверждают однозначно, что жизнью является только совокупность элементов, заключенных в клеточную структуру.
Уровни организации живых систем
Живые системы в природе существуют на разных уровнях организации, которые отличаются особенностями строения и взаимодействия между их компонентами. Молекулярный также является одним из них, однако его самостоятельное существование вне клетки невозможно. Самый главный процесс, происходящий на этом уровне - хранение и реализация генетического материала. Критерии живых систем наиболее наглядны на примере клетки. Именно она является структурной и функциональной единицей всего живого. Из клеток состоят растения, животные, грибы и бактерии. Исключением являются вирусы, которые являются совокупностью молекул нуклеиновых кислот и белка.
Далее происходит усложнение живых систем. Клетки объединяются в ткани. Каждая из них специализируется на выполнении определенной функции. Совокупность тканей представляет следующий уровень - организменный. Однако, в природе особи не существуют разрозненно. Они взаимодействуют между собой и с При этом они последовательно образуют популяционно-видовой, биогеоценотический и биосферный уровни. Последний является самым глобальным, объединяя абсолютно все населяющие все среды обитания.
Особенности химического состава
Основные свойства живых систем, независимо от уровня их организации, характеризуются, прежде всего, определенным химическим составом. Основу данных структур образуют четыре химических элемента. Это углерод, кислород, азот и водород. Их еще называют органогенными. Они, в свою очередь, образуют молекулы биополимеров - белков, углеводов, липидов и нуклеиновых кислот.
Обмен веществ
Любой живой организм представляет собой открытую систему. Это значит, что в ней происходит беспрерывный обмен веществ с окружающей средой. Поступление веществ, их преобразование, выведение конечных продуктов обмена - неотъемлемые признаки живых систем. Поступая в организм, сложные молекулы расщепляются с выделением определенного количества энергии. Она необходима для осуществления роста и развития.
Способность к самовоспроизведению
Способность к размножению или самовоспроизведению и регенерации - это также критерии живых систем. Эти свойства обеспечивают преемственность на всех уровнях, делая возможным жизнь на планете в целом. Способы размножения зависит от особенностей строения К примеру, бактерии размножаются делением клетки надвое, растения - вегетативно и при помощи спор, а животные - половым путем.
Регенерация помогает многим организмам как можно дольше сохранять свою жизнеспособность. К восстановлению утраченных или поврежденных частей тела способны кишечнополостные, черви, пресмыкающиеся и растения. Особенно активно делятся клетки пресноводной гидры, тело которой может восстановиться с 1/200 части.
Движение
Недаром говорят, что движение - это жизнь. И действительно, перемещаясь в пространстве, животные ищут пищу, особей противоположного пола или лучшие условия для существования. Их одноклеточные представители передвигаются с помощью органелл - жгутиков, псевдоподий или ресничек. Удивительно, но растения также способны к движению. Каждый наблюдал, как листья и цветки поворачиваются по направлению к свету, а побеги лиан обвивают любые поверхности. Это и есть ростовые
Рост и развитие
Рост и развитие - неотъемлемые свойства живых систем. Первое предполагает количественные изменения организмов. Рост происходит за счет деления клеток. Причем у растений он неограниченный. Это значит, что они растут в течение всей жизни. А вот животные - только до определенного периода. Рост сопровождается и количественными изменениями организма - развитием. Этот процесс заключается в приобретении все более сложных черт организации и физиологии. От уровня развития организмов зависит их положение в системе органического мира. К примеру, покрытосеменные растения достигли широкого распространения благодаря прогрессивным чертам строения, к которым относятся наличие цветка и
Раздражимость
Еще одним признаком живых систем является их способность реагировать на любые изменения в окружающей среде. Такое свойство называют раздражимостью. Так, цветки тюльпанов открываются в тепле, а листья мимозы складываются во время прикосновения. У животных раздражимость осуществляется при помощи нервной системы и проявляется в виде рефлексов. Часть из них является врожденными. К ним относятся дыхательный, защитный, хватательный, сосательный, мигательный рефлексы. Они обеспечивают жизнеспособность с первых минут жизни. В ходе изменений существования животные приобретают новые поведенческие реакции.
Свойства живых систем обеспечивают их существование на протяжении их индивидуального и исторического развития. К ним относятся клеточное строение, единство химического состава, обмен веществ, способность к размножению, росту, развитию, раздражимость и адаптация.
Урок 2. Сущность жизни и свойства живого. Уровни организации живой природы
Цели:
расширить знания учащихся об основных свойствах живых организмов, чертах сходства и отличиях живой материи от неживой; сформировать знания об уровнях организации живой природы; про-должить развитие у учащихся умений работать с текстом, составлять схемы и таблицы.
Оборудование:
карточки-задания, схема «Уровни организации жи-вой природы», таблица «Уровни организации живой природы» (у каждого ученика или по одной на стол).
Ход урока
1. Организационный момент
2.Проверка знаний по теме: Биология: предмет, задачи, методы, связь с другими науками, значение
А) выполнение задания по карточкам: Подумай и скажи о каком методе исследования идёт речь
| Методы биологических исследований | |
| Характеристика метода | Название метода |
| 1. Собирание и описание фактов | Описательный |
| 2. Целенаправленное изучение явлений в точно установленных условиях, позволяющее вос-производить и наблюдать эти явления | Экспериментальный |
| 3. Изучение процесса или явления через вос-произведение его в виде модели; метод позво-ляет воспроизвести такие экспериментальные условия, которые в реальности воссоздать по-рой невозможно | Моделирование |
| 4. Сопоставление организмов и их частей, на-хождение черт сходства и различия | Сравнительный |
| 5. Выяснение закономерностей появления и развития организмов | Исторический |
| 6. Преднамеренное целенаправленное воспри-ятие объектов и процессов с целью осознания его существенных свойств | Наблюдение |
Б) синквейн «биология»
В) Разбор домашнего задания: уч-ся озвучивают проблему, формируют тему, цели и задачи исследования, выдвигают гипотезы, описывают ход исследования.
3. Изучение новой темы - Постановка проблемы
Разговор на прошлом уроке мы начали с определения, что такое биология. (синквейн «биология») наука о жизни, живых организмах, живой природе. - Что такое жизнь? Попробуем дать понятие.
Задание: составьте синквейн понятия «жизнь».
Примеры синквейна:
1) 1. Жизнь.
2. Многогранная, сложная.
3. Возникает, существует, прекращается.
4. Существует в форме организмов.
5. Загадка.
2) 1. Жизнь.
2. Многоликая, материальная.
3. Самовоспроизводимая, самообновляется, зарождается.
4. Основной объект изучения биологии.
5. Явление.
Комментарии учителя. Можно ли сформулировать определение понятия «жизнь»?
Материалистическое определение жизни дал Ф. Энгельс в XIX пеке:
«Жизнь есть способ существования белковых тел. И этот способ существования заключается по своему существу в посто-янном самообновлении их химических составных частей».
В этом определении указаны самые существенные, с точки зрения авто-ра, признаки жизни — материальный носитель (белковое тело), способ существования (самообновление), его механизм (обмен веществ).
Достижения биологии нашего времени позволили вскрыть но-вые черты, характерные для живых организмов, и на этом основа-нии дать более подробное определение понятия «жизнь». Одно из этих определений принадлежит советскому ученому М.В. Волькенштнейну:
«Живые тела, существующие на Земле, представляют собой открытые саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы, построенные из биополимеров — белков и нуклеиновых кислот».
Но каждая из этих характеристик по отдельности может быть об-наружена и в неживых системах.
1) Открытая система — система, обменивающаяся с внешней сре-дой энергией и веществом (примеры: паровой котел, костер).
2) Саморегуляция (авторегуляция) - автоматическое сохранение постоянства состава и свойств самой системой (примеры саморегу-лирующегося технического устройства: карбюратор).
3) Пример самовоспроизведения- неживых структур — образова-ние кристаллов в насыщенных солевых растворах.
- Попытки современных ученых дать полное определение жизни до сих пор не увенчались успехом. Дело в том, что живые орга-низмы обладают рядом признаком, отсутствующих у большин-ства неживых систем, но среди этих признаков нет ни одного такого, который был бы присущ только живому. Поэтому про-ще всего дать определение жизни, перечислив основные свой-ства живых организмов.
- Какие же это свойства?
2. Работа с учебником.(уч-ся выписывают признаки живого, подчёркивают новые термины, которые необходимо запомнить.). Учитель на экране проецирует перечень свойств.
Критерии (свойства) живых организмов:
- Единство химическою состава.
- Обмен веществ.
- Самовоспроизведение.
- Наследственность.
- Изменчивость.
- Рост и развитие.
- Раздражимость.
- Дискретность.
- Саморегуляция.
- Ритмичность.
- Приспособляемость.
Учитель просит учащихся выбрать те признаки живых организ мов, о которых в тексте учебника речь не шла. Учащиеся называют дискретность, саморегуляцию, ритмичность.
Учитель поясняет данные свойства.
Комментарии учителя.
Дискретность (от лат. «discretus» — прерывистый, разделенный) — всеобщее свойство живого, суть которого заключается в том, что любая биологическая система состоит из отдельных взаимодей-ствующих систем (атомы, молекулы, органоиды, клетки, ткани, ор-ганизмы, виды и т.д.).
Дискретность строения организма — основа его структурной упо-рядоченности, она создаст возможность постоянною самообновле-ния путем замены « износившихся» структурных единиц.
Саморегуляция - это свойство которое характеризует способность живых организмов, обитающих в непрерывно меняющихся условий среды, поддерживать постоянство своего химического состава и интенсивность течения физиологических процессов.
Ритмичность - св-во, направленное на согласование функций организма с окружающей средой и обусловленное различными космическими и планетарными причинами: вращение Земли вокруг Солнца, сменой времён года, фазами Луны и т.д.
Таким образом живые организмы резко отличаются от неживых систем своей исключительной сложностью высокой структурной и функциональной упорядоченностью. Эти отличия придают жизни качественно новые свойства.
3. Итак, мы кратко рассмотрели основные свойства живых организмов. Однако биологическая картина мира включает в себя и идею об уровнях организации живой природы. Каждый уровень организации живого довольно специфичен, имеет свою характеристику, свои закономерности, и даже можно выделить науки, которые ведут свои исследования на каждом конкретном уровне.
Необходимо уточнить, что выделение отдельных уровней организации жизни условно, так как они тесно связаны между собой и вытекают один из другого, что говорит о целостности живой природы. Уровни организации живой природы
Выделяют несколько уровней организации живой природы. Изобразим их в виде блоков в схеме. Схема проиллюстрирует нам отдельные уровни организации жизни, связь их между собой, вытекание одного из другого и покажет целостность живой приро-ды.
| субклеточный | |||||||||||
| морлекулы | клетки | ткани | органы | организм | |||||||
| молекулярный | клеточный | тканевый | органный | организменный | |||||||
| Вид популяция |
биоценоз | биогеоценоз | биосфера | ||||||||
| Популяционно- видовой | биоценотический | Биогеоценотический (экосистемный) |
биосферный | ||||||||
Мы видим, что строение живых систем характеризуется дискретно-стью, то есть разделенностью на функциональные единицы. Так, атомы состоят из элементарных частиц, из атомов состоят молекулы, из молекул (крупных и малых) — органоиды, которые, в свою очередь, образуют клетки, из клеток формируются ткани, а из них — органы и т.д.
4. Работа с таблицей.
— Совершим небольшую прогулку по уровням организации жи-вого, взяв для примера молекулу гемоглобина. По ходу.«движе-ния» запомним таблицу «Уровни организации живой природы» (на экране1).
Биология начинается с молекулярного уровня, ибо атомный уровень не несет следов биологической специфичности. С позиции молекулярного уровня, гемоглобин — белок, который состоит из аминокислот, но в отличие от многих других белков, является слож-ным белком. Он состоит из четырех, глобул (шариков - белков) и железосодержащих генов. Молекулярный уровень изучается биохи-мией и молекулярной биологией, именно они изучают, как, напри-мер, молекула кислорода связывается с гемоглобином.
Следующий основной уровень организации - клеточный. Ге-моглобин у позвоночных животных находится внутри красных кро-вяных телец — эритроцитов.
Уровни организации живых систем отражают соподчиненность, иерархичность структурной организации жизни; отличаются друг от друга сложностью организации системы (клетка устроена проще по сравнению с многоклеточным организмом или популяцией).
Уровень жизни – это форма и способ ее существования (вирус существует в виде молекулы ДНК или РНК, заключенной в белковую оболочку – форма существования вируса. Однако свойства живой системы вирус проявляет, только попав в клетку другого организма, где он размножается – способ его существования).
Уровни организации |
Биологи-ческая система |
Компоненты, образующие систему |
Основные процессы |
|
1. |
Молекула |
Отдельные биополимеры (ДНК, РНК, белки, липиды, углеводы и др.); |
На этом уровне жизни изучаются явления, связанные с изменениями (мутациями) и воспроизведением генетического материала, обменом веществ. |
|
2. |
Комплексы молекул химических соединений и органоиды клетки |
Синтез специфических органических веществ; регуляция химических реакций; деление клеток; вовлечение химических элементов Земли и энергии Солнца в биосистемы |
|
|
3. |
Клетки и межклеточное вещество |
Обмен веществ; раздражимость |
|
|
4. |
Ткани разных типов |
Пищеварение; газообмен; транспорт веществ; движение и др. |
|
|
5. Организменный |
Организм |
Системы органов |
Обмен веществ; раздражимость; размножение; онтогенез. Нервно-гуморальная регуляция процессов жизнедеятельности. Обеспечение гармоничного соответствия организма его среде обитания |
|
6. Популяционно-видовой |
Популяция |
Группы родственных особей, объединенных определенным генофондом и специфическим взаимо-действием с окружающей средой |
Генетическое своеобразие; взаимодействие между особями и популяциями; накопление элементарных эволюционных преобразований; выработка адаптации к меняющимся условиям среды |
|
7. |
Биогеоценоз |
Популяции разных видов; факторы среды; пространство с комплексом условий среды обитания |
Биологический круговорот веществ и поток энергии, поддерживающие жизнь; подвижное равновесие между живым населением и абиотической средой; обеспечение живого населения условиями обитания и ресурсами |
|
8. |
Биосфера |
Биогеоценозы и антропогенное воздействие |
Активное взаимодействие живого и неживого (косного) вещества планеты; биологический глобальный круговорот; активное биогеохимическое участие человека во всех процессах биосферы |
ТЕМАТИЧЕСКИЕ ЗАДАНИЯ
Часть А
А1. Уровень, на котором изучаются процессы биогенной миграции атомов, называется:
1) биогеоценотический
2) биосферный
3) популяционно-видовой
4) молекулярно-генетический
А2. На популяционно-видовом уровне изучают:
1) мутации генов
2) взаимосвязи организмов одного вида
3) системы органов
4) процессы обмена веществ в организме
А3. Поддержание относительного постоянства химического состава организма называется
1) метаболизм
2) ассимиляция
3) гомеостаз
4) адаптация
А4. Возникновение мутаций связано с таким свойством организма, как
1) наследственность
2) изменчивость
3) раздражимость
4) самовоспроизведение
А5. Какая из перечисленных биологических систем образует наиболее высокий уровень жизни?
1) клетка амебы
2) вирус оспы
3) стадо оленей
4) природный заповедник
А6. Отдергивание руки от горячего предмета – это пример
1) раздражимости
2) способности к адаптациям
3) наследования признаков от родителей
4) саморегуляции
А7. Фотосинтез, биосинтез белков – это примеры
1) пластического обмена веществ
2) энергетического обмена веществ
3) питания и дыхания
4) гомеостаза
А8. Какой из терминов является синонимом понятия «обмен веществ»?
1) анаболизм
2) катаболизм
3) ассимиляция
4) метаболизм
Часть В
В1. Выберите процессы, изучаемые на молекулярно-генетическом уровне жизни:
1) репликация ДНК
2) наследование болезни Дауна
3) ферментативные реакции
4) строение митохондрий
5) структура клеточной мембраны
6) кровообращение
В2. Соотнесите характер адаптации организмов с условиями, к которым они вырабатывались
Часть С
С1. Какие приспособления растений обеспечивают им размножение и расселение?
С2. Что общего и в чем заключаются различия между разными уровнями организации жизни?