Биологические свойства это какие
Биологические свойства характеризуют особенности взаимодействия материалов и изделий с живыми организмами и с окружающей средой. Эти взаимодействия происходят на различных уровнях организации биологических систем (молекулярногенетическом, субклеточном, клеточном, тканевом, организмен- ном, популяционно-видовом, биосферно-биогеоценотическом) и отражают закономерности жизненных явлений на каждом уровне.
На молекулярно-генетическом уровне в живых организмах протекают биохимические и генетические процессы, которые определяют хранение, изменение и реализацию генетической информации. На субклеточном уровне отражаются закономерности строения и функций компонентов клетки: ядра, мембран, органоидов и включений. На клеточном уровне протекают процессы, влияющие на строение и жизнедеятельность клеток, их специализацию в ходе развития, механизмы деления клеток. На тканевом уровне отражается строение и функции тканей и образованных ими органов; на организменном уровне — особенности строения и функции отдельных особей. На популяционновидовом уровне отражаются взаимоотношения между популяциями, входящими в состав биогеоценозов, и окружающей их средой. На биосферно-биогеоценотическом уровне отражаются взаимодействие и круговорот веществ и энергии, обусловленные жизнедеятельностью организмов.
По современным представлениям субстратом жизни является комплекс сложных биополимеров — белков и нуклеиновых кислот, а жизнь есть их совместная функция. Жизнь существует в виде открытых систем, которые непрерывно обмениваются с окружающей средой веществом, энергией и информацией.
Биологические свойства характеризуют особенности строения и жизнедеятельности растений, животных, грибов, вирусов, связи живых организмов с окружающей средой, влияние на организм и организма на среду обитания. Результатом взаимодействия могут быть биохимические, физиологические, генетические и прочие изменения.
Достижения биологии последнего времени привели к возникновению совершенно новых направлений в науке. Так, установление молекулярной природы гена послужило основой для генной инженерии — комплекса методов, с помощью которых возможно конструирование про- и эукариотических клеток с новой генетической программой. На этой основе налажено промышленное производство антибиотиков, гормонов (инсулина), интерферона, витаминов, ферментов и других биологически активных препаратов.
Применяя методы биологического моделирования (на животных), врачи познают сущность болезненных процессов, выявляют принципиальные возможности восстановления клеток и тканей, находят способы профилактики и лечения болезней человека. На лабораторных животных моделируются болезни сердца, печени, поджелудочной железы, многие наследственные болезни (например, гемофилия у собак), изучаются закономерности злокачественного роста, разрабатываются методы преодоления тканевой несовместимости при пересадках тканей и органов, новые оперативные подходы. Изучение биологии паразитических организмов необходимо для успешной профилактики и борьбы с инфекционными и инвазионными болезнями человека и животных.
Использование законов наследственности и изменчивости лежит в основе создания высокопродуктивных пород домашних животных и сортов культурных растений.
Изучение взаимоотношений между организмами и окружающей их средой позволяет успешно развивать земледелие, разумно использовать природные ресурсы.
Влияние живых организмов на продукцию не всегда положительное, в ряде случаев ее свойства ухудшаются. Так, плесневые грибы и гнилостные бактерии разрушают продукты питания, органические материалы и изделия.
Степень повреждения материалов микроорганизмами зависит от условий окружающей среды — влажности, температуры, значения водородного показателя pH. Известно, что с повышением влажности и температуры окружающей среды (до 20-40 °С) гнилостные процессы ускоряются. Изделия, в которых протекают эти процессы, теряют блеск, прочность, изменяются их внешний вид, окраска; иногда изделия могут полностью разрушиться, а пищевые продукты становятся непригодными для использования.
Существуют различные способы повышения стойкости материалов и изделий к воздействию микро- и макроорганизмов: механические, химические, биологические, комплексные.
Например, при эксплуатации техники, строительных сооружений, трубопроводов, аппаратуры и проч, в условиях повышенной влажности, контакта с почвой, ограниченного доступа воздуха и умеренной температуры возникают микробиологические повреждения материалов, которые включают в себя усиленную коррозию металлов, разрушение полимеров, с которыми борются комплексными методами: аэрацией; нанесением спиртовых и водно-спиртовых растворов, содержащих фунгициды, на поверхность изделий; введением в замкнутые воздушные пространства и в места с ограниченным доступом воздуха легколетучих веществ с фунгицидными свойствами; применением защитных покрытий, стойких к микробиологическим повреждениям.
Наиболее дешевым и эффективным ингибитором сульфат- ре дуцирующих бактерий является кислород или воздух. Усиление аэрации может использоваться для уменьшения коррозии закрытых систем. Дренаж болотистых и тяжелых глинистых почв улучшает аэрацию зарытых в землю нефтяных труб. Эффективным мероприятием по защите железа и стали в среде, где могут развиваться сульфатредуцирующие бактерии, является поддержание умеренно щелочных условий, учитывая, что при pH 9 их активность и рост полностью подавлены.
В процессе эксплуатации удаление появившихся микробиологических обрастаний проводят протиранием поролоновой губкой, пропитанной 0,1-1%-ным водным и спиртовым раствором одного из следующих химических соединений: полиэтиленими- на, йодаллилуротропина, бензтриазола, ванилина, бензальдеги- да, салицилового альдегида, анисового альдегида.
Грибостойкость бумаги повышают путем обработки фунгицидными препаратами.
Знание биологических свойств товаров необходимо для выбора тары и упаковки, условий транспортирования, хранения и использования, а также для изучения влияния товаров на организм человека.
ВИДЕОУРОК
Биологическая система
– целостная система компонентов, выполняющих определенную функцию в живых системах. К биологическим системам относятся сложные системы разного уровня организации: биологические макромолекулы, субклеточные органеллы, клетки, органы, организмы, популяции.
Признаки биологических систем
– критерии, отличающие биологические системы от объектов неживой природы:
1. Единство химического состава. В состав живых организмов входят те же химические элементы, что и в объекты неживой природы. Однако соотношение различных элементов в живом и неживом неодинаково. В неживой природе самыми распространенными элементами являются кремний, железо, магний, алюминий, кислород. В живых же организмах 98% элементарного (атомного) состава приходится на долю всего четырех элементов: углерода, кислорода, азота и водорода.
2. Обмен веществ. К обмену веществ с окружающей средой способны все живые организмы. Они поглощают из среды элементы питания и выделяют продукты жизнедеятельности. В неживой природе также существует обмен веществами, однако при небиологическом круговороте они просто переносятся с одного места на другое или меняют свое агрегатное состояние: например, смыв почвы, превращение воды в пар или лед и др. У живых же организмов обмен веществ имеет качественно иной уровень. В круговороте органических веществ самыми существенными являются процессы синтеза и распада (ассимиляция и диссимиляция – см. дальше), в результате которых сложные вещества распадаются на более простые и выделяется энергия, необходимая для реакций синтеза новых сложных веществ.
Обмен веществ обеспечивает относительное постоянство химического состава всех частей организма и как следствие – постоянство их функционирования в непрерывно меняющихся условиях окружающей среды.
3. Самовоспроизведение (репродукция, размножение) – свойство организмов воспроизводить себе подобных. Процесс самовоспроизведения осуществляется практически на всех уровнях жизни. Существование каждой отдельно взятой биологической системы ограничено во времени, поэтому поддержание жизни связано с самовоспроизведением. В основе самовоспроизведения лежит образование новых молекул и структур, обусловленное информацией, заложенной в нуклеиновой кислоте – ДНК, которая находится в родительских клетках.
4. Наследственность – способность организмов передавать свои признаки, свойства и особенности развития из поколения в поколение. Наследственность обеспечивается стабильностью ДНК и воспроизведением ее химического строения с высокой точностью. Материальными структурами наследственности, передаваемыми от родителей потомкам, являются хромосомы и гены.
5. Изменчивость – способность организмов приобретать новые признаки и свойства; в ее основе лежат изменения материальных структур наследственности. Это свойство как бы противоположно наследственности, но вместе с тем тесно связано с ней. Изменчивость поставляет разнообразный материал для отбора особей, наиболее приспособленных к конкретным условиям существования, что, в свою очередь, приводит к появлению новых форм жизни, новых видов организмов.
6. Рост и развитие. Способность к развитию – всеобщее свойство материи. Под развитием понимают необратимое направленное закономерное изменение объектов живой и неживой природы. В результате развития возникает новое качественное состояние объекта, изменяется его состав или структура. Развитие живой формы материи представлено индивидуальным развитием (онтогенезом) и историческим развитием (филогенезом). Филогенез всего органического мира называют эволюцией.
На протяжении онтогенеза постепенно и последовательно проявляются индивидуальные свойства организмов. В основе этого лежит поэтапная реализация наследственных программ. Индивидуальное развитие часто сопровождается ростом – увеличением линейных размеров и массы всей особи и ее отдельных органов за счет увеличения размеров и количества клеток.
Историческое развитие сопровождается образование новых видов и прогрессивным усложнением жизни. В результате эволюции возникло все многообразие живых организмов на Земле.
7. Раздражимость – это специфические избирательные ответные реакции организмов на изменения окружающей среды. Всякое изменение окружающих организм условий представляет собой по отношению к нему раздражение, а его ответная реакция является проявлением раздражимости. Отвечая на воздействия факторов среды, организмы взаимодействуют с ней и приспосабливаются к ней, что помогает им выжить.
Реакции многоклеточных животных на раздражители, осуществляемые и контролируемые центральной нервной системой, называются рефлексами. Организмы, не имеющие нервной системы, лишены рефлексов, и их реакции выражаются в изменении характера движения (таксисы) или роста (тропизмы).
8. Дискретность (от лат. discretus – разделенный). Любая биологическая система состоит из отдельных изолированных, то есть обособленных или отграниченных в пространстве, но тем не менее, тесно связанных и взаимодействующих между собой частей, образующих структурно-функциональное единство. Так, любая особь состоит из отдельных клеток с их особыми свойствами, а в клетках также дискретно представлены органоиды и другие внутриклеточные образования.
Дискретность строения организма – основа его структурной упорядоченности. Она создает возможность постоянного самообновления системы путем замены износившихся структурных элементов без прекращения функционирования всей системы в целом.
9. Саморегуляция (авторегуляция) – способность живых организмов поддерживать постоянство своего химического состава и интенсивность физиологических процессов (гомеостаз). Саморегуляция осуществляется благодаря деятельности нервной, эндокринной и некоторых других регуляторных систем. Сигналом для включения той или иной регуляторной системы может быть изменение концентрации какого-либо вещества или состояния какой-либо системы.
10. Ритмичность – свойство, присущее как живой, так и неживой природе. Оно обусловлено различными космическими и планетарными причинами: вращением Земли вокруг Солнца и вокруг своей оси, фазами Луны и т.д.
Ритмичность проявляется в периодических изменениях интенсивности физиологических функций и формообразовательных процессов через определенные равные промежутки времени. Хорошо известны суточные ритмы сна и бодрствования у человека, сезонные ритмы активности и спячки у некоторых млекопитающих и многие другие. Ритмичность направлена на согласование функций организма с периодически меняющимися условиями жизни.
11. Энергозависимость. Биологические системы являются «открытыми» для поступления энергии. Под «открытыми» понимают динамические, т.е. не находящиеся в состоянии покоя системы, устойчивые лишь при условии непрерывного доступа к ним веществ и энергии извне. Живые организмы существуют до тех пор, пока в них поступают из окружающей среды энергия и вещества в виде пищи. В большинстве случаев организмы используют энергию Солнца: одни непосредственно – этофотоавтотрофы (зеленые растения и цианобактерии), другие опосредованно, в виде органических веществ потребляемой пищи, – это гетеротрофы (животные, грибы и бактерии).
Тест № 1 по теме: «Основные свойства живого»
Вариант 1.
1! Из клеток состоят:
а) растения
б) грибы
в) люди
г) горные породы
2! Питание – это поступление в организм:
а) воды
б) любых веществ
в) веществ, необходимых для роста
г) веществ, необходимых для жизни
3. Ядовитые, ненужные и лишние вещества организмы удаляют с помощью:
а) дыхания
б) выделения
в) питания
г) движения
4! В течение всей жизни растут:
а) люди
б) животные
в) грибы
г) растения
5! Найдите верные утверждения:
а) бактерии состоят из одной клетки
б) животные растут всю жизнь
в) животные двигаются всю жизнь
г) растения выделяют кислород
6! О развитии можно говорить, если:
а) семя превратилось в растение
б) щенок вырос в собаку
в) листья повернулись к свету
г) маленькое дерево стало большим
Тест № 1 по теме: «Основные свойства живого»
Вариант 2.
1! Внутри много маленьких клеток у:
а) кошки
б) рябины
в) змеи
г) телевизора
2! Благодаря пище живые организмы получают:
а) энергию для жизни
б) вещества для «строительства» тела
в) вещества для «ремонта» тела
г) только вещества, необходимые для роста
3!* Ответные действия называют:
а) дыханием
б) реакцией
в) движением
г) раздражимостью
4! Найдите верные утверждения:
а) все живые организмы состоят из клеток
б) растения питаются готовыми органическими веществами
в) все живые организмы размножаются
г) основной источник кислорода на Земле – растения
5. Животные больше двигаются чем растения потому, что:
а) им нужно больше пищи
б) им нужно больше энергии
в) они должны свою пищу поймать или найти
г) они состоят из клеток и размножаются
Тест № 1 по теме: «Основные свойства живого»
Вариант 3.
1! Из невидимых глазом клеток построены:
а) Луна
б) ваши родители
в) кочан капусты
г) деревянная скамейка
2!* Живые организмы получают энергию благодаря:
а) питанию
б) движению
в) дыханию
г) выделению
3! Двигаться могут:
а) микробы
б) растения
в) животные
г) только листья растений
4! Найдите ошибочные утверждения:
а) бактерии состоят из одной клетки
б) животные растут всю жизнь
в) животные двигаются все время
г) растения выделяют кислород
5! Выделение помогает организму избавиться от:
а) лишних питательных веществ
б) ядовитых веществ
в) непереваренных веществ
г) лишней энергии
6. Найдите верные утверждения:
а) если двигается, то живое
б) дышат только животные
в) к выделению отходов способны только животные
г) если размножается, то живое
Тест № 1 по теме: «Основные свойства живого»
Вариант 4.
1! Из клеток состоят:
а) горные породы
б) растения
в) люди
г) грибы
2! Питание – это поступление в организм:
а) веществ, необходимых для жизни
б) веществ, необходимых для роста
в) любых веществ
г) воды
3. Ядовитые, ненужные и лишние вещества организмы удаляют с помощью:
а) выделения
б) дыхания
в) питания
г) движения
4! В течение всей жизни растут:
а) грибы
б) животные
в) люди
г) деревья
5! Найдите верные утверждения:
а) бактерии состоят из одной клетки
б) растения выделяют кислород
в) дышат только грибы
г) животные растут всю жизнь
6! О развитии можно говорить, если:
а) маленькое дерево стало большим
б) семя превратилось в растение
в) листья повернулись к свету
г) щенок вырос в собаку
Тест № 1 по теме: «Основные свойства живого»
Вариант 5.
1! Внутри много маленьких клеток у:
а) окуня
б) рябины
в) телевизора
г) змеи
2! Благодаря пище живые организмы получают:
а) только вещества, необходимые для роста
б) энергию для жизни
в) вещества для «ремонта» тела
г) вещества для «строительства» тела
3!* Ответные действия называют:
а) реакцией
б) движением
в) раздражимостью
г) дыханием
4! Найдите верные утверждения:
а) растения питаются готовыми органическими веществами
б) все живые организмы размножаются
в) все живые организмы состоят из клеток
г) основной источник кислорода на Земле – растения
5. Животные больше двигаются чем растения потому, что:
а) им нужно больше пищи
б) они должны свою пищу поймать или найти
в) они состоят из клеток и размножаются
г) им нужно больше энергии
Тест № 1 по теме: «Основные свойства живого»
Вариант 6.
1! Из невидимых глазом клеток построены:
а) ваши родители
б) Луна
в) клубень картофеля
г) волк
2!* Живые организмы получают энергию благодаря:
а) питанию
б) дыханию
в) движению
г) выделению
3! Двигаться могут:
а) растения
б) только листья растений
в) насекомые
г) бактерии
4! Найдите ошибочные утверждения:
а) животные растут всю жизнь
б) бактерии состоят из одной клетки
в) растения выделяют кислород
г) вирусы имеют клеточное строение
5! Выделение помогает организму избавиться от:
а) непереваренных веществ
б) лишней энергии
в) лишних питательных веществ
г) ядовитых веществ
6. Найдите верные утверждения:
а) клетки растений имеют ядро
б) дышат только животные
в) к выделению отходов способны только животные
г) грибы способны активно передвигаться
Ответы:
вариант | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
в-1 | а, б, в | в, г | б | в, г | а, г | а, б |
в-2 | а, б, в | а, б, в | б, г | а, в, г | в | |
в-3 | б, в, г | а, в | а, б, в | б, в | б, в | г |
в-4 | б, в, г | а, б | а | а, г | а, б | б, г |
в-5 | а, б, г | б, в, г | а, в | б, в, г | б | |
в-6 | а, в, г | а, б | а, в, г | а, г | а, г | а |
Свойства и признаки жизни
Биологические системы характеризуются двумя основными свойствами:
1. Обмен веществ. Любая биологическая система является открытой системой. Это означает, что она не может существовать без обмена с внешней средой химическим веществом, энергией и информацией.
2. Самовоспроизведение с изменением. Любая биологическая система способна воспроизводить себе подобную.
Кроме указанных свойств выделяются разнообразные признаки биологических систем:
1. Особенности химического состава. В состав биологических систем входят вещества (биологические молекулы) , которые в неживой природе не обнаруживаются: нуклеиновые кислоты, белки, углеводы, липиды, разнообразные низкомолекулярные органические вещества.
2. Биологические системы характеризуются такой высокой степенью упорядоченности, такой строгой системой соподчинения (иерархичностью) , которые никогда не встречаются в неживой природе.
3. Биологические системы представляют собой продукт реализации генетической программы строения, развития и функционирования. Эта программа реализуется в процессе развития биологической системы в определенных условиях внутренней и внешней среды. Например, фенотип формируется на основе генотипа в определенных условиях развития организма.
4. Биологические системы являются открытыми проточными системами. Они постоянно поглощают высокоорганизованную энергию (в виде химической или световой энергии) и выделяют низкоорганизованную (в виде тепла) . Разность в уровне организации энергии используется для повышения уровня организации биологических структур.
5. Биологические системы – это саморегулирующиеся системы, способные поддерживать свою структуру в условиях изменяющейся внешней среды. В основе саморегуляции биологических систем лежит множество обратных связей между составляющими их элементами. Сохранение постоянства внутренней среды организма или иной биологической системы иначе называется гомеостаз. Существует три принципа гомеостаза: избыточность структур, полифункциональность структур, делокализация структур.
6. Рост и развитие. Рост проявляется как накопление количественных изменений (увеличение объема, массы, числа клеток) . Развитие проявляется как переход количественных изменений в качественные (появление новых органов и новых функций) .
7. Целостность и дискретность. Любая биологическая система является целостной системой, реагирующей на воздействия как единое целое. В то же время, биологические системы одного уровня дискретны, то есть более или менее отграничены друг от друга (термин «дискретность» означает «прерывистость, обособленность») .
Целостность и дискретность наиболее отчетливо проявляются на уровне отдельных организмов – индивидов (от лат. individ – неразделимый) . Однако целостность и дискретность характеризует все биологические системы. Например, клетки, организмы, популяции, сообщества – это целостные системы, которые более или менее отграничены друг от друга.
Кроме перечисленных признаков биологических систем можно выделить и множество других:
– раздражимость,
– ритмичность,
– инерционность,
– пространственная анизотропия,
– необратимость развития (временная анизотропия) ,
– способность к адаптивной эволюции и др.