Процессы жизнедеятельности, эволюция живой природы как биологическая форма движения материи

Содержание

          Введение

          1.Основные уровни организации живого…………………………………………………4

          2.Сущность живого  и его основные признаки…………………………………………..11

          3.Эволюция и стрела времени…………………………………………………………....13

          4. Эволюционная теория  Ч.Дарвина……………………………………………………..14

          Заключение………………………………………………………………………………...22

          Список использованной литературы…………………………………………………….23 

Введение

     Окружающий  нас мир богат своими формами  и многообразием происходящих в нем явлений. Удивительная красота природы, ее богатейший растительный и животный мир, гармония живой и неживой природы – все это наводит на мысль: живая материя неотделима от неживой, в недрах которой рождается все живое, постоянно пополняя ее.

     Все существующее представляет собой различные  виды движущейся материи, которые находятся  в состоянии непрерывного движения и развития. Движение как постоянное изменение присуще материи в  целом и  каждой ее мельчайшей частице. Можно выделить следующие формы  движения материи:

     -нагревание  и охлаждение тел;

     -излучение  света;

     -электрический  ток;

     -химические  превращения;

     -жизненные  процессы и т.д.

     Формы движения характеризуются тем, что  одни могут переходить в другие, например, механическое может переходить в тепловое, тепловое – в химическое, химическое – в электрическое и т.д. Эти переходы свидетельствуют о единстве и непрерывной связи качественно разных форм материи. Но при всех разнообразных переходах одних форм движения в другие соблюдается основной закон природы – закон вечности материи и ее движения, который распространяется на все виды материи и все формы ее движения: ни один из видов движения материи и ни одна из форм ее движения не могут быть получены из ничего и превратиться в ничто.

1. Основные  уровни организации  живого

     Системно-структурные  уровни организации многообразных форм живого достаточно многочисленны: молекулярный, субклеточный, клеточный, органотканевый, организменный, популяционный, видовой, биоценотический, биогеоценотический, биосферный. Но во всем этом многообразии выделяются некоторые основные.

     Критерием выделения основных уровней выступают  специфические дискретные структуры  и фундаментальные биологические  взаимодействия. На основании этих критериев достаточно четко выделяются следующие уровни организации живого: молекулярно-генетический, организменный, популяционно-видовой, биогеоценотический.

     Знание  молекулярно-генетического уровня организации живого -  необходимая  предпосылка ясного понимая организации  жизненных явлений, происходящих на всех остальных уровнях организации  жизни. На данном уровне элементарной единицей являются гены, несущие в  себе коды наследственной информации. В 20 веке развитие хромосомной теории наследственности, анализ мутационного процесса, изучение строения хромосом, фагов, вирусов, развитие молекулярной биологии, биохимии позволили раскрыть основные черты организации элементарных генетических структур и связанных  с ними явлений.

     Выяснено, что основные структуры на этом уровне представлены молекулами ДНК, дифференцированными  по длине на элементы кода – триплеты азотистых оснований, образующих гены. Основные свойства генов: способность  их к конвариантной редупликации, локальным структурным изменениям (мутациям), способность передавать хранящуюся в них информацию внутриклеточным управляющим системам.

     Молекула  ДНК представляет собой две спаренные, закрученные в спирали нити, каждая из которых соединяется с другой водородными связями. Конвариантная редупликация происходит по матричному принципу: сначала разрываются водородные связи двойной спирали ДНК с участием фермента ДНК-полимеразы; затем каждая нить на своей поверхности строит соответствующую нить; после этого новые нити комплементарно соединяются между собой. Пиримидиновые и пуриновые основания комплементарных нитей «сшиваются» между собой ДНК-полимеразой. Этот процесс осуществляется очень быстро. Так, на самосборку ДНК примерно из 40 тысяч пар нуклеотидов требуется всего 1000 секунд.

     В синтезе белков важная роль принадлежит  РНК. Синтез белка происходит в особых областях клетки – рибосомах. Существуют по крайней мере три типа РНК: высокомолекулярная, локализующаяся в рибосомах; информационная, образующаяся в ядре клетки; транспортная.

     В ядре генетический код переносится с молекул ДНК на молекулу информационной РНК. Генетическая информация о последовательности и характере синтеза белка переносится из ядра молекулами информационной РНК в цитоплазму к рибосомам и там участвует в синтезе белка. Перенос и присоединение отдельных аминокислот к месту синтеза осуществляется транспортной РНК. Белок, содержащий тысячи аминокислот, в живой клетке синтезируется за 5-6 минут.

     Таким образом, как при конвариантной редупликации, так и при внутриклеточной передаче информации используется единый матричный принцип: исходные молекулы ДНК и РНК являются матрицами, рядом с которыми строятся соответствующие макромолекулы. Молекулы ДНК играют роль кода, который «зашифровывает» все синтезы белковых молекул в клетках организма. Характерно, что все биологические организмы на Земле используют одинаковый тип генетического кода. Редупликация, основанная на матричном копировании, делает возможным сохранение не только генетической нормы, но и отклонений от нее – мутаций (основа процесса эволюции).

     Центральная проблема современной молекулярной биологии – изучение строения и  функций органических макромолекул, прежде всего иерархии их структурной  организации, которую представляют следующим образом: первичная структура (последовательность мономеров в  биополимерах), вторичная структура (биополимерная спираль), третичная  структура (организация молекул  белка), четвертичная структура (макромолекулярные  комплексы молекул белков).

     Следующий, более сложный, комплексный уровень  организации жизни на Земле –  организменный. Он связан с жизнедеятельностью отдельных биологических особей, дискретных индивидов. Индивид, особь  – неделимая и целостная единица  жизни на Земле.

     В многообразной земной органической жизни особи имеют различное  морфологическое содержание: одноклеточные, состоящие из ядра, цитоплазмы, множества  органелл и мембран, макромолекул и  т.д. Здесь и многоклеточная особь, образованная из миллионов и миллиардов клеток. Сложность многоклеточных особей неизмеримо выше сложности одноклеточных. Но и одноклеточная, и многоклеточная особи обладают системной организацией и выступают как единое целое.

     Причем  важно то, что характеристика особи  не может быть исчерпана рассмотрением  физико-химических свойств макромолекул, входящих в его состав. Невозможно разделить особь на части без  потери «индивидуальности». Это позволяет  назвать организменный уровень  особым уровнем организации жизни. Таким образом, на организменном уровне единицей жизни служит особь – с момента ее рождения до смерти.

     Развитие  особи, последовательность морфологических, физиологических и биохимических преобразований, претерпеваемых организмом от образования зародышевой клетки до смерти, составляет содержание процесса онтогенеза. Онтогенез – это рост, перемещение отдельных структур, дифференциация и усложнение интеграции организма. По сути, онтогенез – это процесс реализации наследственной информации, закодированной в управляющих структурах зародышевой клетки, а также испытания, проверки согласованности и работы управляющих систем во времени и пространстве, приспособления особи к среде и др.

     Причины развития организма в онтогенезе являются предметом обстоятельного и интенсивного изучения эмбриологами, биохимиками, генетиками. Многие отрасли биологии изучают процессы и явления, происходящие в особи, согласованное функционирование ее органов и систем, механизм их работы, взаимоотношения органов, поведение организмов, приспособительные изменения и т.д. Пока не создана общая теория онтогенеза, не ясны все причины и факторы, определяющие строгую организованность этого процесса. Имеющиеся результаты позволяют понять только отдельные процессы, обеспечивающие индивидуальное развитие организма. Прежде всего, это касается изучения дифференциации, то есть образования разнообразных, специализированных для выполнения определенных функций частей организма. Онтогенез определяется деятельностью механизмов саморегуляции, согласованно реализующих наследственные свойства и работу управляющих систем в пределах особи.

     Вместе  с тем до сих пор не известно, почему в онтогенезе строго определенные процессы происходят в должное время  и в должном месте. Одна из важнейших проблем современной биологии – выявление закономерностей регуляции внутриклеточных процессов, функций клетки и механизма включение генов в процессе клеточной дифференцировки, ведь в процессе развития каждой клетки в ней работают только те гены, функция которых необходима для развития данной ткани (органа).

     Особи в природе не абсолютно изолированы  друг от друга, а объединены более  высоким рангом биологической организации. Это популяционно-видовой уровень. Он возникает там и тогда, где и когда происходит объединение особей в популяции, а популяций в виды. Популяции характеризуются появлением новых свойств молекулярно-генетического и онтогенетического уровней.

     Хотя  популяции состоят из множества  особей, они целостны. Их целостность  в отличие от целостности молекулярно-генетического и онтогенетического уровней обеспечивается взаимодействием особей в популяциях и воссоздается через обмен генетическим материалом в процессе полового размножения. Виды – это системы популяций. Популяции и виды как надындивидуальные образования способны к существованию в течение длительного времени и к самостоятельному эволюционному развитию.

     Популяции выступают как элементарные, далее неразложимые эволюционные единицы, представляющие собой генетически открытые системы, так как особи из разных популяций иногда скрещиваются и популяции обмениваются генетической информацией. На популяционно-видовом уровне особую роль играет свободное скрещивание между особями внутри популяции и вида. Виды являются генетически закрытыми системами, поскольку в природе скрещивание особей разных видов в подавляющем большинстве случаев не ведет к появлению плодовитого потомства.

     Если  популяция – основная элементарная структура на популяционно-видовом уровне, то элементарное явление на этом уровне – изменение генотипического состава популяции, а элементарный материал – мутации. В синтетической теории эволюции выделены элементарные факторы, действующие на этом уровне: мутационный процесс, популяционные волны, изоляция и естественный отбор. Каждый из этих факторов может оказать определенное влияние на популяцию и вызвать изменение в генотипическом составе популяции.

     Популяции и виды, а также протекающий  в популяциях процесс эволюции всегда существует в определенной природной среде, конкретной системе, которая включает в себя биотические и абиотические факторы. Такая систем получила название биогеоценоз – элементарная единица следующего уровня организации жизни на Земле.

     Популяции разных видов взаимодействуют между  собой. В ходе взаимодействия они  объединяются в сложные системы – биоценозы. Биоценоз – совокупность растений, животных, грибов и микроорганизмов, населяющих участок среды с более или менее однородными условиями существования и характеризующихся определенными взаимосвязями между собой. Совокупность растений, входящих в биоценоз, называют фитоценозом, а совокупность животных – зооценозом. Компоненты, образующие биоценоз, взаимозависимы. Изменения, касающиеся только одного вида, могут сказаться на всем биоценозе и даже вызвать его распад.

     Высокоорганизованные организмы для своего существования нуждаются в более простых организмах. Поэтому каждый биоценоз неизменно содержит как простые, так и сложные компоненты. Биоценоз только из бактерий или деревьев никогда не сможет существовать, как нельзя представить биоценоз, населенный лишь позвоночными или млекопитающими. Таким образом, низшие организмы в биоценозе – это не какой-то случайный пережиток прошлых эпох, а необходимая составная часть биоценоза.

     Биоценозы характеризуются биомассой, продукцией и структурой (пространственной, видовой, пищевой). В ходе развития биоценоза растет его масса, усложняется структура, увеличивается продукция. Только знание всех закономерностей биоценоза позволяет рационально использовать продукцию биоценозов без их необратимого разрушения.