Какими свойствами характерными для живых систем обладает клетка
Живые системы имеют общие признаки:
1. единство химического состава свидетельствует о единстве и связи живой и неживой материи.
Пример:
в состав живых организмов входят те же химические элементы, что и в объекты неживой природы, но в других количественных соотношениях (т. е. живые организмы обладают способностью избирательного накопления и поглощения элементов). Более (90) % химического состава приходится на четыре элемента: С, O, N, H, которые участвуют в образовании сложных органических молекул (белков, нуклеиновых кислот, углеводов, липидов).
2. Клеточное строение (Единство структурной организации). Все существующие на Земле организмы состоят из клеток. Вне клетки жизни нет.
3. Обмен веществ (Открытость живых систем). Все живые организмы представляют собой «открытые системы».
Открытость системы — свойство всех живых систем, связанное с постоянным поступлением энергии извне и удалением продуктов жизнедеятельности (организм жив, пока в нём происходит обмен веществами и энергией с окружающей средой).
Обмен веществ — совокупность биохимических превращений, происходящих в организме и других биосистемах.
Обмен веществ состоит из двух взаимосвязанных процессов: синтеза органических веществ (ассимиляции) в организме (за счёт внешних источников энергии — света и пищи) и процесса распада сложных органических веществ (диссимиляции) с выделением энергии, которая затем расходуется организмом. Обмен веществ обеспечивает постоянство химического состава в непрерывно меняющихся условиях окружающей среды.
4. Самовоспроизведение (Репродукция) — способность живых систем воспроизводить себе подобных. Способность к самовоспроизведению является важнейшим свойством всех живых организмов. В её основе лежит процесс удвоения молекул ДНК с последующим делением клеток.
5. Саморегуляция (Гомеостаз) — поддержание постоянства внутренней среды организма в непрерывно меняющихся условиях окружающей среды. Любой живой организм обеспечивает поддержание гомеостаза (постоянства внутренней среды организма). Стойкое нарушение гомеостаза ведёт к гибели организма.
6. Развитие и рост. Развитие живого представлено индивидуальным развитием организма (онтогенезом) и историческим развитием живой природы (филогенезом).
- В процессе индивидуального развития постепенно и последовательно проявляются индивидуальные свойства организма и осуществляется его рост (все живые организмы растут в течение своей жизни).
- Результатом исторического развития является общее прогрессивное усложнение жизни и всё многообразие живых организмов на Земле. Под развитием понимают как индивидуальное развитие, так и историческое развитие.
7. Раздражимость — способность организма избирательно реагировать на внешние и внутренние раздражители (рефлексы у животных; тропизмы, таксисы и настии у растений).
8. Наследственность и изменчивость представляют собой факторы эволюции, так как благодаря им возникает материал для отбора.
- Изменчивость — способность организмов приобретать новые признаки и свойства в результате влияния внешней среды и/или изменений наследственного аппарата (молекул ДНК).
- Наследственность — способность организма передавать свои признаки последующим поколениям.
9. Способность к адаптациям — в процессе исторического развития и под действием естественного отбора организмы приобретают приспособления к условиям окружающей среды (адаптации). Организмы, не обладающие необходимыми приспособлениями, вымирают.
10. Целостность (непрерывность) и дискретность (прерывность). Жизнь целостна и в то же время дискретна. Эта закономерность присуща как структуре, так и функции.
Любой организм представляет собой целостную систему, которая в то же время состоит из дискретных единиц — клеточных структур, клеток, тканей, органов, систем органов. Органический мир целостен, поскольку все организмы и происходящие в нём процессы взаимосвязаны. В то же время он дискретен, так как складывается из отдельных организмов.
Отдельные свойства, перечисленные выше, могут быть присущи и неживой природе.
Пример:
для живых организмов характерен рост, но ведь и кристаллы растут! Хотя этот рост не имеет тех качественных и количественных параметров, которые присущи росту живого.
Пример:
для горящей свечи характерны процессы обмена и превращения энергии, но она не способна к саморегуляции и самовоспроизведению.
Следовательно, все перечисленные выше свойства характерны для живых организмов только в своей совокупности.
Источники:
Каменский А. А., Криксунов Е. А., Пасечник В. В. Биология. 9 класс // ДРОФА.
Каменский А. А., Криксунов Е. А., Пасечник В. В. Биология. Общая биология (базовый уровень) 10–11 класс // ДРОФА.
Лернер Г. И. Биология: Полный справочник для подготовки к ЕГЭ: АСТ, Астрель.
https://900igr.net/kartinki/geografija/Krugovoroty-v-biosfere/005-Priznaki-zhivogo.html
Клетка — сложная система органелл, обладающая всеми свойствами живой материи: обменом веществ, ростом, размножением, раздражимостью, движением, способностью приспосабливаться к изменяющимся окружающим условиям. Однако надо учитывать, что каждая клетка многоклеточного организма находится в тесном взаимодействии с другими клетками и что организм — это единое целое, а не сумма клеток.
В любой клетке постоянно идет синтез сложных молекул для построения органелл. Ежесекундно в клетке из мельчайших молекул, находящихся к тому же в тепловом, броуновском движении, создаются сложные молекулы, собираются мембраны, образуются органеллы, т. е. идет работа — процесс, для которого необходимо тратить энергию.
Структурные элементы клетки, да и клетка в целом, весьма ранимы, они непрерывно разрушаются как под влиянием факторов среды, так и спонтанно. Чтобы сохранялась тонкая структура клетки, постоянно необходимы восстановительные процессы.
Клетка и ее органеллы: ядро, митохондрии, пластиды — способны размножаться. В процессе роста клетки происходит не только увеличение ее размеров, но и усложнение структуры.
Цитозоль и органеллы непрерывно двигаются в клетке. Движение цитозоля может быть круговым (циклозис, или циклоз) — вдоль клеточной стенки по движению часовой стрелки или против него, если в центре находится одна большая вакуоль, и струйчатым, если в клетке несколько крупных вакуолей. Двигаясь, цитозоль увлекает за собой разные органеллы (рибосомы, хлоропласты). С током цитоплазмы перемещаются внутри клетки и вещества. Скорость движения цитоплазмы может служить мерой активности клетки, ее функционального состояния. На скорость движения оказывают влияние температура, интенсивность и качество света, снабжение клетки кислородом, ультрафиолетовые лучи и другие факторы. Движение цитозоля происходит с помощью микрофиламентов. Вещества, разрушающие их структуру, ингибируют движение. Движение цитоплазмы является одним из способов взаимодействия ядра и органелл, передачи информации из одной части клетки в другую.
Каждой живой клетке присуща раздражимость. Раздражимость — способность клетки, организма воспринимать изменения в окружающей среде и отвечать на них.
Клетка — открытая система, т. е. получает энергию от другой системы.. Небольшая доля этой образующейся на Солнце термоядерной энергии достигает поверхности Земли и поглощается хлорофиллом и другими пигментами, содержащимися в зеленых растениях. Сложные физические и химические процессы в хлоропластах клеток обеспечивают запас этой энергии в форме органических веществ, образующихся из СО2 и Н2О в процессе фотосинтеза. Когда затем эти органические вещества окисляются в процессе дыхания клеток до СО2и Н2О, запасенная в них энергия превращается в энергию аденозинтрифосфата (АТФ) и используется для работы.
Как открытая система клетка подчиняется действию законов термодинамики. Первый из них — закон сохранения и превращения энергии: энергия не образуется и не исчезает, а лишь переходит из одной формы в другую. Уже говорилось, что в зеленой клетке энергия света превращается в энергию химических связей АТФ.
Молекула АТФ состоит из азотистого основания — аденина, пятиуглеродиного сахара — рибозы и трех остатков ортофосфорной кислоты. Связи между остатками фосфорной кислоты в молекуле АТФ легко разрываются с выделением энергии. АТФ превращается при этом в аденозиндифосфат (АДФ), а если гидролиз продолжается, то в аденозинмонофосфат (АМФ). При гидролизе обычной сложноэфирной связи освобождается 3 ккал, а при гидролизе АТФ во время отщепления двух концевых фосфатных групп — по 7,3 ккал. Поэтому эти связи стали называть макроэргическими (содержащими много энергии. Если происходит фосфорилирование АМФ или АДФ, то энергия запасается.
Энергия АТФ и других макроэргических соединений используется для осуществления разных процессов: синтеза веществ, движения цитоплазмы, создания разности электрических потенциалов на мембранах, транспорта веществ в клетку и из нее.
Итак, клетка представляет собой систему — сложный комплекс элементов (органелл), расположенных в определенном порядке, связанных друг с другом и выполняющих определенные функции в соответствии с программой этой системы.
3. Химический состав клетки и ее жизненные свойства
Вещества клетки. Клетки нашего организма состоят из разнообразных химических соединений. Одни из этих соединений — неорганические — встречаются и в неживой природе. К ним относятся вода и минеральные соли. Но для живых клеток наиболее характерны органические соединения, молекулы которых имеют очень сложное строение. Среди них наибольшее значение имеют белки, жиры, углеводы и нуклеиновые кислоты.
Неорганические соединения клетки. Больше всего в клетках воды. Вода — хороший растворитель; она играет важную роль во всех жизненных процессах, протекающих в клетках. В водном растворе совершается химическое взаимодействие между различными веществами, содержащимися в клетке. Питательные вещества, находящиеся в растворенном состоянии, проникают в клетку через наружную мембрану. Вода также способствует удалению из .клетки веществ, которые образуются в результате совершающихся в ней жизненных процессов.
Минеральные соли содержатся в цитоплазме и ядре клеток в малых концентрациях. Но тем не менее их роль в жизни клетки очень велика. Об этом вы узнаете из следующих тем.
Органические соединения клетки. Из веществ, образующих клетку, главная роль в осуществлении ее функций принадлежит органическим соединениям.
Белки — это основные вещества любой живой клетки. Без них нет жизни. Они составляют основу цитоплазмы и ядра.
Белки принадлежат к числу наиболее сложных веществ, встречающихся в природе. Их молекулы образованы тысячами атомов. Но количество элементов, входящих в состав белков, относительно невелико. В белках обязательно содержатся углерод, водород, кислород и азот. Кроме этих четырех обязательных элементов, в белках почти всегда присутствует сера, часто фосфор и некоторые другие.
По размерам белковая молекула в сотни и тысячи раз превосходит молекулы известных вам неорганических соединений. Установлено, что молекула любого белка растений, животных или человека образована сотнями последовательно связанных друг с другом остатков аминокислот (рис. 12 ).
Рис. 12
В состав белков входит только немногим более 20 различных видов аминокислот. И несмотря на это, белковые соединения бесконечно разнообразны. В одной живой клетке насчитывается до 1000 различных белков! Кроме того, белки разных организмов обладают неодинаковым составом.
Как же может комбинация из столь малого числа видов аминокислот дать такое огромное разнообразие белков? Это можно понять, вспомнив, что любой из нас, используя всего 32 буквы алфавита, может написать бесконечное количество различных слов и предложений. Подобно этому и разнообразие белков зависит от той последовательности, в которой связаны между собой образующие их молекулы аминокислот.
Жиры имеют менее сложное строение молекул. В их состав входит всего три элемента — углерод, водород, кислород.
Углеводы образованы теми же элементами, что и жиры, — углеродом, водородом и кислородом. Но строение молекул углеводов иное. К ним принадлежат разные сахара, крахмал.
Нуклеиновые кислоты образуются в клеточном ядре. Отсюда и произошло их название (нуклеус — латинское название ядра). Одни из нуклеиновых кислот — ДНК (сокращенное название дезоксирибо-нуклеиновых кислот) — находятся в основном в хромосомах клеток. Эти кислоты играют основную роль в построении характерных для данной клетки белков и в передаче наследственных задатков от родителей потомству. Молекулы ДНК значительно крупнее белковых. Функции других нуклеиновых кислот — РНК (сокращенное название рибонуклеиновых кислот) — тоже связаны с построением белков в клетке.
Основные жизненные свойства клетки. Каждая живая клетка нашего тела получает вещества, приносимые ей кровью от органов пищеварения, — питается.
В клетке происходят процессы образования органических соединений, молекулы которых имеют сложное строение, из более простых веществ, проникающих в нее извне. Эти процессы называются биосинтезом.
Органические соединения подвергаются в клетке химическому распаду и образуют вещества более простого строения. В большинстве клеток наряду с распадом органических соединений происходит их окисление кислородом, приносимым кровью. При распаде и окислении веществ освобождается энергия, расходуемая на жизненные процессы, протекающие в клетке.
Клетки способны реагировать на раздражения — физические и химические изменения в окружающей их среде, т. е. обладают раздражимостью. Так, клетки мышц под действием раздражения становятся короче и толще — сокращаются, а клетки слюнных желез при раздражении выделяют слюну.
Клеткам свойственны рост и размножение. Особенно быстро размножаются клетки в детском и юношеском организмах. Но и у взрослых людей этот процесс не прекращается. Некоторые клетки в течение всей жизни человека отмирают и постоянно заменяются новыми. Так, заживление ран, срастание костей в местах перелома происходят благодаря размножению клеток.
Питание, биосинтез органических соединений, распад и окисление клеточных веществ, раздражимость, рост и размножение — это основные свойства живых клеток.
Ферменты. Все жизненные процессы, протекающие в клетке, связаны с непрерывным изменением физического состояния и химического состава образующих ее веществ.
Течение многих химических реакций ускоряется в присутствии некоторых веществ. В живой клетке находится множество белков, каталитически ускоряющих происходящие в ней химические превращения. Эти белки — катализаторы — получили название ферментов. Так, процессы биосинтеза, окисления в живой клетке могут происходить только в присутствии определенных ферментов. Большинство белков, находящихся в клетке, обладает свойствами ферментов.
■ Белки. Жиры. Углеводы. Нуклеиновые кислоты. Ферменты.
? 1. Какие вещества содержатся в клетке? 2. Какого вещества в клетке больше всего? 3. Какие вещества наиболее характерны для живой клетки? 4. Какие вещества составляют основу цитоплазмы и ядра? 5. Какие элементы входят в состав белков? 6. Что вы знаете о строении белковой молекулы ? 7. объясняется разнообразие белков? 8. Какие элементы входят в состав жиров и углеводов? 9. Каковы основные жизненные свойства клетки?
КАЛИНИНГРАДСКИЙ ФИЛИАЛ
ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО БЮДЖЕТНОГО ОРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ
ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«САНКТ – ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Шифр 1581503
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №2
по дисциплине «Физиология и биохимия растений»
Выполнил: студент 2-го курса
Заочного отделения
факультета «Агрономия»
Венедиктов Роман
Александрович
Проверил(а):
Полесск
Содержание
2. Сущность жизни и характерные свойства живого организма. Клетка как носитель жизни…………………………………………………………………3
20. Биосинтез белка, локализация этого процесса. Связь синтеза белка с дыханием………………………………………………………………………..5
37. Поступление воды в растение. Верхние и нижние «двигатели» водного потока……………………………………………………………………………7
50. Передвижение воды по растению, общее понятие о восходящем потоке. Роль сил межмолекулярного сцепления воды………………………………..8
65. Фотосинтез, его значение. Современные представления о сущности фотосинтеза…………………………………………………………………….11
83. Современное учение о химизме дыхания. Суть анаэробной фазы дыхания…………………………………………………………………………14
97. Оксидазы, их участие в аэробном дыхании………………………………17
Список используемой литературы……………………….……………………18
Сущность жизни и характерные свойства живого организма. Клетка как носитель жизни.
Клетка как носитель жизни.
Все организмы состоят из клеток. В понятие клетка П. Ф. Горянинов (1796-1865) вкладывал определенное биологическое содержание. Идеи о филогенезе клетки он развивал исходя из представления о доклеточных структурах, которые близки к современным представлениям. Учение о клетке получило дальнейшее развитие в трудах немецких ученых — ботаника М. Шлейдена (1838) и зоолога Т. Шванна (1839). Открытие и изучение клетки тесно связаны с изобретением микроскопа. Ф. Энгельс указывал, что для развития физиологии решающее значение имели развитие органической химии и усовершенствование микроскопа. Много сделал для создания клеточной теории чешский исследователь, выдающийся биолог Я. Пуркинье (1787-1862), который первым предложил термин «протоплазма».
Открытие клеток и разработка клеточной теории строения животных и растительных организмов оказали огромное влияние на развитие биологии и медицины. С применением электронного микроскопа успешно проводятся исследования субмикроскопической организации клетки, открыты неизвестные ранее структуры, о существовании которых даже не догадывались. Это прежде всего различные полимембранные системы, на которых осуществляются процессы обмена веществ. Познание ультраструктуры клетки и интегрирование явлений обмена веществ в ней дали возможность проникнуть в сущность биохимических процессов и превращения энергии в клетке на молекулярном уровне. Молекулярная организация тесно связана со структурой и функцией, структурой и обменом, что дает определенные представления о живой клетке как единой морфологической, биохимической и физиологической диалектической системе.
Таким образом, клетка является элементарной единицей полноценной живой системы. Клетку следует считать важнейшим этапом в развитии жизни на Земле. Она является морфологической и физиологической структурой, элементарной единицей растительных и животных организмов. Возникновение многоклеточности в процессе филогенеза и онтогенеза сопровождается постепенным ограничением и даже потерей клетками их физиологической активности и генетической потенции, т.е, оставаясь гомологическими структурами, клетки перестают быть аналогичными. На современном этапе развития науки можно считать, что комплексы клеток — это своеобразные, в известной мере индивидуализированные системы (гистосистемы).
В онтогенезе постепенно создаются системы клеток определенной структуры. Клетки в этих системах утрачивают свою индивидуальность, т.е. теряют способность к независимой жизнедеятельности. Это явление называют клеточной интеграцией.
Жизнь исторически началась не с клетки, а с более простых образований неклеточного живого вещества.
Русский ученый, основоположник науки о вирусах, физиолог-ботаник Д. И. Ивановский (1864-1920) обнаружил в клетках листьев табака бесцветные кристаллообразные отложения, которые были скоплением элементарных телец вирусов — возбудителей мозаичной болезни табака. Вирусы не имеют клеточного строения и обладают рядом свойств, характерных для живых организмов, — способностью к самовоспроизведению и обмену веществ. Существование вирусов указывает на большую сложность и разнообразие форм жизни. В 1892 г. Д. И. Ивановский опубликовал свой выдающийся труд «О болезнях табака». Это дало начало новой науке — вирусологии.
В конце XIX столетия русский микробиолог М. Ф. Гамалея открыл явление бактериофагии. Суть его в том, что под влиянием вируса происходит распад микробов. Работы ученого также показали, что существование живого возможно и вне клетки и что организованное в клетку живое вещество не является границей жизни. Благодаря успехам советских ученых проблема вирусов приобрела в настоящее время общебиологическое и философское значение.
Биосинтез белка.
Рост и размножение клеток связаны в первую очередь с увеличением их белковой массы. Всегда активному росту и размножению клеток предшествует накопление в них нуклеиновых кислот, при участии которых происходит образование белков. Основным местом синтеза белка в клетке являются рибосомы, состоящие из структурного белка и нуклеиновых кислот. Рибосомы — это рибонуклеопротеидные частицы.
Процесс синтеза белка на рибосоме очень сложен и может быть расчленен на несколько стадий. Первым этапом в образовании белка следует считать активирование аминокислот и возникновение их комплекса с транспортной рибонуклеиновой кислотой (т-РНК). Вне организма аминокислоты малоактивны, химически взаимодействуют с трудом. В клетках же благодаря энергии АТФ они приобретают высокую химическую активность и легко вступают в соединение с т-РНК. Активирование аминокислот и образование комплекса аминокислота — т-РНК
Комплекс аминокислота ~РНК образуется в цитоплазме. В таком виде активный остаток аминокислоты доставляется т-РНК па рибосому.
Каждой аминокислоте соответствует «своя» т-РНК. Специфичность каждого вида белка обусловлена структурой его молекулы, и в первую очередь строго определенной последовательностью соединения аминокислотных остатков в пептидную цепь.
Определенное чередование аминокислотных остатков при синтезе белковой молекулы обеспечивается ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислотой) ядра клетки. В структуре ее закодирована (зашифрована) последовательность аминокислот в молекуле белка. Кодирование их осуществляется тройками нуклеотидов ДНК (трех-клетный код). Расположение каждого аминокислотного остатка в молекуле белка обусловливается тремя нуклеотидами ДНК.
Сведения о строении молекулы белка закодированы в ДНК (ядро), а синтез молекулы происходит на рибосоме (цитоплазма). Каким же образом «сведения» о строении белковой молекулы передаются на рибосому?
Информация о строении белковой молекулы от ДНК пересылается на рибосому через специфическую РНК, получившую название информационной РНК (-РНК).
При синтезе белка функционируют только те участки ДНК, которые несут шифр о строении синтезируемой молекулы. На этих участках (цистронах) образуются молекулы -РНК. Их строение таково, что определенным тройкам нуклеотидов ДНК, являющимся кодом (шифром) какой-либо аминокислоты в молекуле белка, соответствуют и три нуклеотида в молекуле u-РНК. С ДНК как бы снимается шифр на молекулу -РНК, как бы списываются сведения о месте расположения аминокислоты. Такой шифр в молекуле -РНК, тройки мононуклеотидов, соответствующие тройкам ДНК, называют ко доном. Кодоны «-РНК по строению соответствуют коду ДНК. Информационная РНК из ядра перемещается на рибосому и приносит сведения о структуре синтезируемой молекулы белка.
На рибосоме встречаются -РНК и т-РНК, несущая активный остаток аминокислоты. Транспортная РНК находит «свой» кодон на -РНК. После этого происходит соединение активных остатков аминокислот, возникают пептидные связи, образуется полипептидная цепь, а т-РНК освобождается.
1. Транскрипция — процесс синтеза на одной из цепей молекулы ДНК молекулы и-РНК по принципу комплементарности. Процесс происходит не на всей молекуле ДНК одновременно, а на небольшом ее участке, соответствующем одному гену.
2. Трансляция — перевод информации с молекулы и-РНК в последовательность аминокислот полипептидной цепи, происходит в цитоплазме.
Молекула и-РНК доставляется с помощью особого белка-фермента из ядра к рибосомам. Рибосома перемещается по молекуле и-РНК прерывисто, триплет за триплетом. По мере перемещения рибосомы к полипептидной цепочке одна за другой присоединяются аминокислоты. Точное соответствие аминокислоты триплету обеспечивает т-РНК (транспортная РНК). Для каждой аминокислоты существует своя т-РНК, один из триплетов которой (антикодон) комплементарен определенному триплету и-РНК. Конфигурация т-РНК напоминает лист клевера. К «черешку» листа присоединяется определенная аминокислота, а на «верхушке листа» расположен кодовый триплет нуклеотидов, соответствующий данной аминокислоте. На одной нити -РНК может одновременно располагаться несколько рибосом, образуя полисому.
КАЛИНИНГРАДСКИЙ ФИЛИАЛ
ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО БЮДЖЕТНОГО ОРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ
ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«САНКТ – ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Шифр 1581503
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №2
по дисциплине «Физиология и биохимия растений»
Выполнил: студент 2-го курса
Заочного отделения
факультета «Агрономия»
Венедиктов Роман
Александрович
Проверил(а):
Полесск
Содержание
2. Сущность жизни и характерные свойства живого организма. Клетка как носитель жизни…………………………………………………………………3
20. Биосинтез белка, локализация этого процесса. Связь синтеза белка с дыханием………………………………………………………………………..5
37. Поступление воды в растение. Верхние и нижние «двигатели» водного потока……………………………………………………………………………7
50. Передвижение воды по растению, общее понятие о восходящем потоке. Роль сил межмолекулярного сцепления воды………………………………..8
65. Фотосинтез, его значение. Современные представления о сущности фотосинтеза…………………………………………………………………….11
83. Современное учение о химизме дыхания. Суть анаэробной фазы дыхания…………………………………………………………………………14
97. Оксидазы, их участие в аэробном дыхании………………………………17
Список используемой литературы……………………….……………………18
Сущность жизни и характерные свойства живого организма. Клетка как носитель жизни.