Курс биологии для поступающих в вузы

Особенности живого

Биология (греч. bios - жизнь, logos - наука) - это наука, которая изучает живые организмы на всех иерархических уровнях.

Живые организмы характеризуются рядом особенностей, каждая из которых является принципиальной и необходимой для жизни. Основными из них являются следующие.

Обмен веществ (метаболизм) представляет собой совокупность последовательных химических процессов поступления веществ в организм, их превращения, использования, накопления и удаление продуктов распада. Метаболизм включает два непрерывно протекающих процесса: анаболизм и катаболизм.

Анаболизм (греч. anabole - подьем) - это комплекс биохимических процессов поступления веществ в клетку и их усвоения. При этом из поступивших веществ создаются необходимые клетке соединения, которые специфичны и для данного вида, и для конкретной особи (белки, полисахариды, жиры, нуклеиновые кислоты).

С анаболизмом связана ассимиляция (лат. assimilatio - уподобление, отождествление), включающая внеклеточные процессы отложения запасных веществ. Все это осуществляется в результате питания, которое может быть автотрофным или гетеротрофным. При автотрофном питании организм синтезирует органические вещества из неорганических, при этом энергия запасается в виде химических связей. Известны два типа автотрофного питания: фотосинтез и хемосинтез. При фотосинтезе органические соединения образуются за счет энергии света, при хемосинтезе - за счет энергии химических реакций неорганических веществ.

Наиболее широко распространен фотосинтез - к нему способны все растения и некоторые прокариоты. При гетеротрофном питании организм получает уже готовые органические соединения. Однако в первоначальном виде они обычно не используются, а расщепляются до мономеров, из которых затем синтезируются специфические для организма вещества.

Катаболизм (греч. catabole - сбрасывание вниз, разрушение) - это биохимические процессы, которые осуществляют распад энергонасыщенных соединений, полученных ранее путем питания. В результате катаболизма выделяется энергия, которая запасается в молекулах АТР и затем используется для жизнедеятельности клетки.

Катаболизм охватывает энергетические процессы, связанные с расщеплением ранее накопленных веществ и происходящие на уровне отдельной клетки. Совокупность процессов распада, проходящих на уровне всего организма, называется диссимиляцией.

Не следует путать метаболизм, происходящий в живых системах, с обменом в неживой природе. В ходе органического метаболизма происходят глубокие химические преобразования вовлекаемых соединений. Например, сложные органические вещества, поступившие в клетку, расщепляются до углекислого газа и воды. В неживой природе обычно такого не происходит. Например, кристаллы, вырастающие в насыщенном растворе соли, образуются путем ассоциации ранее диссоциированных ионов; вода, которая испаряется с поверхности озера или моря, затем конденсируется в пар и выпадает дождем в другом месте, имеет неизмененное химическое строение.

Выделение, или экскреция, представляет собой удаление из организма продуктов обмена веществ. Отходы (шлаки) образуются в результате расщепления любого пищевого субстрата. Для организма они оказываются ненужными или даже вредными, поэтому подлежат удалению. Иногда удаление вредных веществ затруднено. Например, растения не всегда могут удалять вещества, поэтому они откладываются внутри организма, но в безопасной форме (различного рода вместилища).

Подвижность является неотъемлемым свойством живого. Подвижность животных хорошо заметна, у других организмов движение выражено в меньшей степени, но имеется всегда. Растения постоянно растут, изменяется положение листьев в зависимости от освещения, по той же причине меняется изгиб побега. Внутри клетки постоянно происходит движение цитоплазмы и веществ в ней. Молекулы, входящие в состав клеточных мембран, обладают высокой подвижностью.

Раздражимость - это свойство живых организмов или отдельных клеток реагировать на изменение среды (внешней и внутренней). Это свойство позволяет организму оптимально перестраивать свою жизнедеятельность в соответствии с возникшими условиями. Клетка способна воспринимать различные физические и химические сигналы, переводя их в электрический импульс. Интенсивность действия воспринимаемого клеткой сигнала называется порогом.

Размножение - это воспроизведение себе подобных организмов, что обеспечивает непрерывность и преемственность жизни в ее видовой специфичности. Известны два основных типа размножения: половое и бесполое. В половом размножении участвуют два партнера разного пола, при этом происходит слияние двух половых клеток (гамет) с гаплоидным набором хромосом - оплодотворение, с образованием диплоидной зиготы. Бесполое размножение происходит с участием одного родительского организма.

Рост - это увеличение массы и объема организма за счет веществ, поступивших в процессе питания. Рост организмов отличается от роста кристаллов или иных неорганических объектов тем, что у них процессы идут внутри организма посредством построения новых клеточных и внеклеточных структур.

Развитие представляет собой направленный необратимый процесс качественных изменений организма. При этом может происходить как его усложнение, так и упрощение. Например, у родившегося детеныша млекопитающего по мере развития происходит усложнение большинства систем организма. Но после определенного периода начинается обратный процесс, например, постепенно уменьшается количество лимфоидной ткани иммунной системы, ослабляется половая функция и др. Известны случаи неотении - размножения личиночных форм (например, у личинки амбистомы - аксолотля).