Esență și substrat al vieții

Abordarea metodologică universală a înțelegerii esenței vieții în prezent este înțelegerea vieții ca un proces, rezultatul final al căruia este auto-reînnoirea, care se manifestă prin auto-reproducere. Toate lucrurile vii vin doar de la cei vii și fiecare organizație inerentă vieții apare numai de la o altă organizație similară. În consecință, esența vieții constă în autoreproducerea sa, care se bazează pe coordonarea fenomenelor fizice și chimice și care este asigurată prin transferul de informații genetice de la o generație la alta. Această informație asigură auto-reproducerea și autoreglementarea ființelor vii. De aceea, viața este o formă calitativ specială a existenței materiei, legată de reproducere. Fenomenele vieții sunt forma mișcării materiei, cea mai mare în comparație cu formele fizice și chimice ale existenței ei.







Produsul viu este construit din aceleași elemente chimice ca și elementele non-vii (oxigen, hidrogen, carbon, azot, sulf, fosfor, sodiu, potasiu, calciu și alte elemente). În celule sunt sub formă de compuși organici. Cu toate acestea, organizarea și forma existenței celor vii au caracteristici specifice care disting lucrurile vii de obiecte de natură neînsuflețită.

Ca substrat al vieții, acizii nucleici (ADN și ARN) și proteinele sunt atrase de atenție. Acizii nucleici sunt compuși chimici complexi care conțin carbon, oxigen, hidrogen, azot și fosfor. ADN-ul este materialul genetic al celulelor, determină specificitatea chimică a genelor. Sub controlul ADN-ului este sinteza proteinelor, în care este implicat ARN.

Proteinele sunt, de asemenea, compuși chimici complexi care conțin carbon, oxigen, hidrogen, azot, sulf și fosfor. Moleculele de proteine ​​sunt caracterizate prin dimensiuni mari, o varietate extraordinară care este creată de aminoacizii conectați în catenele polipeptidice în ordine diferită. Cele mai multe proteine ​​celulare sunt enzimele. De asemenea, acționează ca și componente structurale ale celulei. Fiecare celulă conține sute de proteine ​​diferite, iar celulele de un tip sau altul au proteine ​​care sunt unice pentru ele. Prin urmare, conținutul de celule din fiecare tip este caracterizat printr-o anumită compoziție de proteine.

Nici acizii nucleici, nici proteinele nu sunt substraturi ale vieții. În prezent, se crede că substratul vieții este nucleoproteinele. Acestea fac parte din nucleul și citoplasma celulelor animalelor și plantelor. Dintre acestea, sunt construite cromatomii (cromozomii) și ribozomii. Acestea se găsesc în întreaga lume organică - de la viruși la oameni. Se poate spune că nu există sisteme vii care să nu conțină nucleoproteine. Cu toate acestea, este important să subliniem că nucleoproteinele sunt substratul vieții numai atunci când sunt în celulă, funcționează și interacționează acolo. În afara celulelor (după izolarea celulelor) ele sunt compuși chimici obișnuiți. Prin urmare, viața este în primul rând o funcție a interacțiunii dintre acizii nucleici și proteinele și viu este aceea că acesta cuprinde un sistem de auto-replicare sub forma unui mecanism molecular de reproducere a acizilor nucleici și proteinelor.

Spre deosebire de cel viu, se distinge conceptul de "mort", prin care se înțelege totalitatea organismelor existente odată ce au pierdut mecanismul de sinteză a acizilor nucleici și a proteinelor, adică capacitatea de a reproduce molecular. De exemplu, "mort" este calcar, format din rămășițele unor organisme vii.

În cele din urmă, este necesar să se facă distincția între "nonliving", adică acea parte a materiei care are o origine anorganică (abiotică) și nu este legată în nici un fel de formarea și structura sa cu organisme vii. De exemplu, "calcar" este calcar, format din depozite de calcar anorganic de calcar. Problema neînsuflețită, spre deosebire de cea vie, nu este în măsură să sprijine organizarea sa structurală și să folosească energie externă pentru aceste scopuri.

Discutând despre moleculele considerate ca fiind un substrat al vieții, trebuie remarcat faptul că ele sunt supuse transformărilor continue în timp și spațiu. Este suficient să spunem că enzimele pot transforma orice substrat într-un produs de reacție într-un timp extrem de scurt. Prin urmare, definiția nucleoproteinelor ca substrat al vieții înseamnă recunoașterea acesteia ca un sistem foarte mobil.

Atât cei vii cât și cei nevrednici sunt construiți din molecule care nu sunt inițial vii. Cu toate acestea, cel viu diferă brusc de cei fără viață. Motivele pentru această diferență profundă sunt determinate de proprietățile celor vii, iar moleculele conținute în sistemele vii se numesc biomolecule.

Pentru cei vii, un număr de proprietăți sunt caracteristice, care împreună "fac" pe cei vii vii. Astfel de proprietăți sunt auto-reproducerea, specificitatea organizației, ordinea structurii, integritatea și discreența, creșterea și dezvoltarea, metabolismul și energia, ereditatea și variabilitatea, iritabilitatea, mișcarea, reglementarea internă, specificitatea relațiilor cu mediul.

Reproducere (reproducere). Această proprietate este cea mai importantă dintre toate celelalte. O caracteristică remarcabilă este faptul că auto-replicarea anumitor organisme se repetă în nenumărate generații, auto-reproducerea informației genetice codificate în moleculele de ADN. Poziția "toate lucrurile vii vin numai de la cei vii" înseamnă că viața a apărut o singură dată și că de atunci numai cel viu a dat viață să trăiască. La nivel molecular, auto-reproducerea are loc pe baza sintezei ADN-ului matricei, care programează sinteza proteinelor care determină specificitatea organismelor. La alte niveluri, se caracterizează printr-o varietate extraordinară de forme și mecanisme, inclusiv formarea de celule sexuale specializate (masculi și femei). Cel mai important sens al autoproducției constă în faptul că susține existența speciilor, determină specificitatea formei biologice a mișcării materiei.

Specificitatea organizației. Este caracteristică oricărui organism, în urma căruia au o anumită formă și dimensiune. Unitatea de organizare (structura și funcția) este celula. La rândul lor, celulele sunt organizate în mod specific în țesuturi, acestea din urmă în organe și organe în sisteme de organe. Organismele nu sunt "împrăștiate" aleatoriu în spațiu. Ele sunt organizate în mod specific în populație, iar populațiile sunt organizate în mod specific în biocenoză. Acestea din urmă împreună cu factorii abiotici formează biogeocenoză (sisteme ecologice), care sunt unitățile elementare ale biosferei.

Ordinul structurii. Pentru cei vii nu este numai complexitatea compușilor chimici din care este construit, ci și ordonarea lor la nivel molecular, conducând la formarea de structuri moleculare și supramoleculare. Crearea ordinii din mișcarea tulburată a moleculelor este cea mai importantă proprietate a celor vii, manifestată la nivel molecular. Ordinul în spațiu este însoțit de ordine în timp. Spre deosebire de obiectele neînsuflețite, structura ordonată a celor vii se datorează mediului extern. În acest mediu, nivelul de comandă este redus.







Integritate (continuitate) și discretitate (discontinuitate). Viața este holistică și în același timp discretă atât în ​​ceea ce privește structura și funcția. De exemplu, substratul vieții este integrat, deoarece este reprezentat de nucleoproteine, dar în același timp este discret, deoarece constă în acid nucleic și proteine. Acizii nucleici și proteinele sunt compuși integrați, dar aceștia sunt, de asemenea, discrete, constând din nucleotide și aminoacizi (respectiv). Replicarea moleculelor ADN este un proces continuu, dar este discret în spațiu și timp, deoarece implică diferite structuri genetice și enzime. Procesul de transfer de informații genetice este de asemenea continuu, dar discret, adică. K. Un membru al transcripției și translației, care datorită unor diferențe între ele definesc realizarea discontinuitatea informației genetice în spațiu și timp. Mitoza celulelor este, de asemenea, continuă și simultan întreruptă. Orice organism este un sistem integral, dar constă din unități discrete - celule, țesuturi, organe, sisteme de organe. Lumea organică este de asemenea integrală, deoarece existența anumitor organisme depinde de ceilalți, dar în același timp este discret, constând în organisme separate.

Creștere și dezvoltare. Creșterea organismelor apare prin creșterea masei corpului datorită creșterii dimensiunii și numărului de celule. Este însoțită de o dezvoltare manifestată în diferențierea celulelor, complicații ale structurii și funcțiilor. În procesul de ontogenie, semnele se formează ca urmare a interacțiunii dintre genotip și mediu. Filiogena este însoțită de apariția unei gigantice varietăți de organisme, o oportunitate ecologică. Procesele de creștere și de dezvoltare sunt supuse controlului genetic și reglementării neuro-umorale.

Metabolism și energie. Datorită acestei proprietăți, mediul intern al organismelor și legătura dintre organisme și mediul înconjurător sunt asigurate, ceea ce reprezintă o condiție pentru menținerea vieții organismelor. Celulele vii primesc (absorb) energie din mediul înconjurător sub forma energiei luminoase. În viitor, energia chimică este transformată în celule pentru a efectua multe lucrări. În special, pentru a efectua lucrări chimice în procesul de sinteză a componentelor structurale ale celulei, lucrări osmotice care asigură transportul diferitelor substanțe în celule și îndepărtarea substanțelor inutile din ele și lucrări mecanice care asigură contracția musculară și mișcarea organismelor. În cazul obiectelor non-vii, de exemplu, în mașini, energia chimică este transformată în mecanică numai în cazul motoarelor cu combustie internă.

Astfel, celula este un sistem izotermic. Între asimilare (anabolism) și disimilare (catabolism) există o unitate dialectică, manifestată în continuitatea și reciprocitatea lor. De exemplu, conversiile continue în carbohidrații celulari, grăsimi și proteine ​​sunt reciproce. Energia potențială absorbită de celulele carbohidraților, grăsimilor și proteinelor este transformată în energie cinetică și căldură, pe măsură ce acești compuși sunt transformați. O caracteristică remarcabilă a celulelor este că acestea conțin enzime. Ca catalizatori, ele accelerează cursul reacțiilor, sintezei și descompunerii de milioane de ori, în timp ce, spre deosebire de reacțiile organice efectuate utilizând catalizatori artificiali (în laborator), reacțiile enzimatice în celule sunt efectuate fără formarea de produse secundare.

În celulele vii, energia derivată din mediu se acumulează sub formă de ATP (adenozin monofosfat). Pierderea grupării terminale de fosfat, care apare atunci când energia este transferată în alte molecule, ATP este transformată în ADP (adenozin difosfat). La rândul său, obținerea unui grup de fosfați (datorită fotosintezei sau a energiei chimice), ADP se poate transforma din nou în ATP, adică devenind principalul purtător al energiei chimice. Asemenea caracteristici în sistemele neînsuflețite sunt absente.

Schimbul de substanțe și energie din celule duce la restaurarea (înlocuirea) structurilor distruse, la creșterea și dezvoltarea organismelor.

Ereditate și variabilitate. Ereditatea oferă continuitate materială între părinți și descendenți, între generații de organisme, care la rândul lor asigură continuitatea și viabilitatea vieții. Baza continuității materiale în generații și continuitatea vieții este transferul de la părinți la descendenți ai genelor, în ADN-ul căruia sunt codificate informații genetice despre structura și proprietățile proteinelor. O caracteristică caracteristică a informațiilor genetice este stabilitatea lor extremă.

Variabilitatea este asociată cu apariția unor caracteristici ale organismelor care diferă de cele originale și este determinată de modificările structurilor genetice. Ereditatea și variabilitatea creează material pentru evoluția organismelor.

Iritabilitatea. Reacția dintre stimulii vii și cei externi este o manifestare a reflecției, caracteristică materiei vii. Factorii care determină reacția organismului sau a organului său sunt numiți iritanți. Ele sunt lumina, temperatura medie, sunetul, curentul electric, influențele mecanice, substanțele alimentare, gazele, otrăvurile etc.

În organismele lipsite de sistemul nervos (protozoare și plante), iritabilitatea se manifestă sub formă de tropism, taxi și nasti. În organismele care au un sistem nervos, iritabilitatea se manifestă sub formă de activitate reflexă. La animale, percepția lumii exterioare se realizează prin intermediul primului sistem de semnal, în timp ce în om, în procesul de dezvoltare istorică, sa format și un al doilea sistem de semnal. Datorită iritabilității, organismele sunt echilibrate cu mediul. Acționând selectiv asupra factorilor de mediu, organismele "clarifică" relația lor cu mediul, rezultând o unitate a mediului și a organismului.

Mișcarea. Toate creaturile vii posedă abilitatea de a se mișca. Multe organisme unicelulare se mișcă prin intermediul organoidelor speciale. Celulele sunt, de asemenea, capabile de organisme multicelulare (leucocite, celule rătăcite ale țesutului conjunctiv etc.), precum și unele organele celulare. Perfecțiunea reacției motorii se realizează în mișcarea musculară a organismelor animale multicelulare, care constă în contracția mușchilor.

Regulamentul intern. Procesele care au loc în celule sunt supuse reglementării. La nivel molecular există mecanisme de reglare sub formă de reacții chimice inverse, bazate pe reacții care implică enzime, care asigură închiderea proceselor de reglare prin schema de sinteză-dezintegrare. Sinteza proteinelor, inclusiv a enzimelor, este reglementată prin mecanisme de represiune, inducție și control pozitiv. Dimpotrivă, reglementarea activității enzimelor în sine are loc în conformitate cu principiul feedback-ului, care constă în inhibarea produsului final. Regulamentul este, de asemenea, cunoscut prin modificarea chimică a enzimelor. Hormonii care asigură reglarea chimică participă la reglementarea activității celulare.

Orice deteriorare a moleculelor ADN provocată de factorii fizici sau chimici ai expunerii poate fi restabilită prin unul sau mai multe mecanisme enzimatice, care este autoreglementarea. Acesta este asigurat de acțiunea de control al genelor și, la rândul său, asigură stabilitatea materialului genetic și a informațiilor genetice codate în acesta.

Specificitatea relațiilor cu mediul. Organismele trăiesc în condițiile unui anumit mediu, care pentru ele servește ca o sursă de energie liberă și materiale de construcție. În cadrul conceptelor termodinamice, fiecare sistem viu (organism) este un sistem "deschis" care permite schimbul de energie și materie într-un mediu în care există și alte organisme și funcționează factori abiotici. În consecință, organismele interacționează nu numai unul cu celălalt, ci cu mediul din care primesc tot ceea ce este necesar pentru viață. Organismele fie găsesc mediul, fie se adaptează (adaptează) la acesta. Formele de reacții adaptive sunt homeostazia fiziologică (capacitatea organismelor de a rezista factorilor de mediu) și homeostaza de dezvoltare (capacitatea organismelor de a modifica reacțiile individuale, păstrând în același timp toate celelalte proprietăți). Reacțiile adaptive sunt determinate de rata reacției, care este determinată genetic și are limitele sale. Între organisme și mediul înconjurător, între natura viu și neînsuflețită, există o unitate, constând în faptul că organismele depind de mediul înconjurător, iar mediul se schimbă ca urmare a activității vitale a organismelor. Rezultatul activității vitale a organismelor este apariția unei atmosfere cu oxigen liber și acoperirea solului Pământului, formarea cărbunelui, a turbei, a uleiului etc.

Rezumând informații despre proprietățile celor vii, putem concluziona că celulele sunt sisteme izotermale deschise care sunt capabile de auto-asamblare, reglare internă și auto-reproducere. În aceste sisteme, se efectuează multe reacții de sinteză și descompunere, catalizate de enzime sintetizate în celulele în sine.

Proprietățile enumerate mai sus sunt inerente numai celor vii. Unele dintre aceste proprietăți se regăsesc și în studiul corpurilor de natură neînsuflețită, însă în cele din urmă ele se caracterizează prin trăsături complet diferite. De exemplu, cristalele într-o soluție sare saturată pot "crește". Cu toate acestea, această creștere nu are caracteristicile calitative și cantitative care sunt inerente creșterii vieții. Între proprietățile care caracterizează existența, există o unitate dialectică, manifestată în timp și în spațiu în întreaga lume organică, la toate nivelurile organizării celor vii.







Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare

Trimiteți-le prietenilor: