ОПРЕДЕЛЕНИЕ И ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА ЖИЗНИ




Вступление

Многообразие форм жизни создает трудности для ее определения как явления. Первые подходы к решению к решению этой задачи основаны на поисках свойств, качественно отличающих живое от неживого. ЖИЗНЬ определяли как:

· «питание, рост и одряхление» (Аристотель)

· «стойкое единообразие процессов при различных внешних условиях» (Г.Тревиранус)

· «совокупность функций, сопротивляющихся смерти» (М.Биша)

· «химическая функция» (А.Лавуазье)

· «сложный химический процесс» (И.П.Павлов)

· «Совокупность физико-химических процессов» (К.А.Тимирязев).

Неудовлетворенность этими определениями понятна. Свойства живого, взятые каждое отдельно, лишены исключительности и обнаруживаются в объектах неживой природы.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЖИЗНИ как « особой, очень сложной формы движения материи » ( А.И.Опарин), правильно утверждая ее качественное своеобразие и несводимость биологических законов к законам физическим и химическим, не раскрывает ее своеобразие. Есть мнение, что жизнь столь же вечна и повсеместна во Вселенной, как материя. Поэтому ее следует считать одним из фундаментальных свойств последней, чем-то сродни гравитации.

Интересны определения, основанные на выделении комплекса свойств, обязательного для живых существ. Одно из них характеризует ЖИЗНЬ как макромолекулярную открытую систему, которой свойственны иерархическая организация, способность к самовоспроизведению, обмен веществ, регулируемый поток энергии. И далее – жизнь представляет собой ядро упорядоченности, распространяющееся в менее упорядоченной Вселенной.

Рассмотрим типичные свойства жизни по отдельности.

1. Живым формам присущ особый способ взаимодействия с окружающей средойобмен веществ (метаболизм), состоящий из совокупности процессов анаболизма (ассимиляция, пластический обмен) и катаболизм (диссимиляция, энергетический обмен).

По типу обмена веществ (способу питания) земные живые существа подразделяются на аутотрофные и гетеротрофные организмы.

В многоклеточном организме выделяется внешний и внутренний (внутриклеточный) обмен веществ. Для осуществления обмена, с одной стороны, необходим приток веществ извне, а с другой, - неутилизируемые продукты обмена должны выделяться во внешнюю среду. При этом поток веществ через организм неразрывно связан с потоком энергии. Таким образом, организм или клетка в вещественно-энергетическом плане относительно окружающей или внеклеточной среды являются открытыми системами.

Упорядоченность различных составляющих обмена веществ достигается благодаря структурированности (компартментации) объема клетки. Так, предшествующий клеточному делению синтез ДНК происходит в ядре, гидролитическое расщепление поступающих в клетку веществ или разрушение «износившихся» внутриклеточных структур – в лизосомах, упаковка в оболочку выделяемых экзокринной железистой клеткой гранул секрета – в комплексе Гольджи.

Правило компартментации распространяется на оба типа клеточной организации – прокариотической и эукариотической, хотя способы его реализации различны. Различна также эволюционная и экологическая стратегия про- и эукариот.

Значение ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОЙ УПОРЯДОЧЕННОСТИ ПРОЦЕССОВ В КЛЕТКЕ трудно переоценить. К примеру, тело микоплазмы – микроорганизма, занимающего по размерам промежуточное положение между живым и неживым (в диаметре превосходит атом водорода всего в 1000 раз). Существование микоплазмы, тем не менее, обеспечивается примерно сотней согласованных биохимических реакций, протекающих с огромной скоростью. Жизнедеятельность же клетки млекопитающего требует для своего обеспечения порядка 10 000 реакций («метаболический вихрь»).

 

2. СВЯЗЬ ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ СО СРЕДОЙ ОБИТАНИЯ – еще одно непременное свойство жизни. Важное следствие прогрессивной эволюции заключается в том, что параметры внутренней среды организма выводятся из под прямого влияния факторов внешней среды (например, температура тела у холодно- и теплокровных животных, онтогенез низших позвоночных, внутриутробное развитие млекопитающих). Свойство живых существ сохранять постоянство внутренней среды, несмотря на колебания показателей окружающей среды, соответствует биологическому понятию «ГОМЕОСТАЗ ».

3. ЖИЗНЬэто процессы САМОВОСПРИЗВЕДЕНИЯ (размножения) и САМООБНОВЛЕНИЯ. В результате этих процессов, с одной стороны, воспроизводятся организмы определенного типа структурно-функциональной организации, а с другой, - воссоздаются структуры, сменяющие те, которые утрачиваются в ходе жизнедеятельности особи.

 

4. Свойства самовоспроизведения и самообновления обеспечиваются использованием живыми формами для сохранения своей организации ГЕНЕТИЧЕСКОЙ (биологической) ИНФОРМАЦИИ. Последняя отбирается по признаку биологической целесообразности в процессе эволюции видов, накапливается в их гено(аллело)фондах и служит основой воспроизведения и жизнедеятельности организмов соответствующего вида в каждом следующем поколении.

Химия биоинформационного обеспечения развития и существования живых форм заключается в использовании уникальных химических соединений, которые в современных условиях не обнаруживаются в неживой природе. Это ИНФОРМАЦИОННЫЕ МАКРОМОЛЕКУЛЫ(биополимеры).

БЕЛКИ, большинство которых в клетке играет роль катализаторов (ферменты). Они обеспечивают реализацию метаболических процессов с достаточной скоростью и требуемым результатом при мягких условиях температуры и давления. Ферменты отличаются специфичностью. Они катализируют превращения групп веществ определенной химической структуры или даже отдельного соединения. Специфичность ферментов, так же как и белков, не несущих каталитической функции (например, «строительных» - коллагены и эластин соединительной ткани, «транспортных» - гемоглобин), зависит от первичной структуры. Каждое очередное «поколение молекул» определенного белка воспроизводит заданную первичную структуру и, след., несет в себе идентичную информацию. Последнее гарантирует выполнение требуемой функции. Постоянство информации на уровне молекул белка достигается тем, что в основе их воспроизведения лежит МАТРИЧНЫЙ СИНТЕЗ. Роль матриц выполняет другой вид информационных биополимеров – НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ. Информация, сохраняемая в молекулах ДНК, будучи записанной в виде последовательности троек нуклеотидов, переносится на белок и переводится на язык аминокислотных последовательностей, при помощи молекул РНК. Наличие, хранение и реализация специфической биологической (генетической) информации на основе использования уникальных биоинформационных макромолекул – белков и нуклеиновых кислот – составляет одно из свойств жизни.

5. Жизнь представлена совокупностью пространственно отграниченных друг от друга и от окружающей среды форм – организмов, что соответствует такому ее свойству как ДИСКРЕТНОСТЬ (отграниченность).

6. Воплощение стартовой наследственной информации (генотип), с которой начинает свое существование организм, в действующую информацию его рабочих молекул и структур (фенотип) происходит в процессе ИНДИВИДУАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ, или ОНТОГЕНЕЗА, этого организма, обязательность которого соответствует еще одному универсальному свойству живых форм.

7. Живые конструкции разного уровня (клетки, клеточные, тканевые системы многоклеточных, организм в целом, популяции организмов, экосистемы) обладают СВОЙСТВОМ ИЗМЕНЯТЬ СВОЕ СОСТОЯНИЕ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ КОЛЕБАНИЙ ПАРАМЕТРОВ СРЕДЫ, В КОТОРОЙ ОНИ СУЩЕСТВУЮТ – АДАПТАЦИЕЙ. При этом совершается работа. Такие изменения в целом имеют приспособительное значение и происходят благодаря механизмам регистрации соответствующих колебаний, анализа поступающих данных, выработки «решения» по содержанию и интенсивности ответа. Названное свойство позволяет рассматривать живые конструкции как КИБЕРНЕТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ, в существовании которых задействованы ЗАКОНЫИНФОРМАТИКИ – передачи и переработки информации, механизм обратной связи. Термин «информация» употребляется здесь в широком смысле. Биологическая информация, о которой уже шла речь, качественно и количественно соответствует генетической информации ДНК. Информация в кибернетическом смысле включает и «личный» опыт живого объекта.

8. В перечне универсальных свойств живого периода классической биологии значатся РАЗДРАЖИМОСТЬ И ВОЗБУДИМОСТЬ. В случае раздражимости речь идет о способности живого вещества реагировать на воздействия, в случае возбудимости – о способности этого вещества переходить в состояние, сопровождающееся выполнением работы. В качестве примера рассмотрим механохимическую систему, обеспечивающую мышечное сокращение. Оно происходит в ответ на стимул (нервный импульс) путем сочетанных конформационных (пространственных, объемных) изменений комплекса белков (миозин, актин, тропомиозин, тропонин). По завершении акта сокращения комплекс возвращается в исходное состояние готовности вновь совершить работу.

9. В процессе жизнедеятельности выполняется не только механическая, но и другие виды работы – химическая (синтезы), осмотическая (физическая), электрохимическая, регуляторная. Это требует адекватного энергообеспечения. Решение проблемы энергообеспечения проявлений жизнедеятельности состоит в том, что эволюцией был найден общий энергетический интермедиат – звено, связывающее ката- и анаболизм, который принимает энергию от всех реакций окисления пищи и доставляет ее к месту совершения работы.



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2020-10-21 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: