Основні ознаки живого. Рівні організації життя. Елементний склад організмів. Неорганічні сполуки в організмах

Тема 1

Основні ознаки живого. Рівні організації життя. Елементний склад організмів. Неорганічні сполуки в організмах

План

1. Основні ознаки живого.
2. Рівні організації життя: молекулярний, клітинний, організмовий, популяційно-видовий, екосистемний, біосферний.
3. Класифікація хімічних елементів за їхнім вмістом в організмах.
4. Наслідки надлишкового надходження в організм людини хімічних елементів.
5. Поняття про ендемічні хвороби.
6. Роль води, солей та інших неорганічних сполук в організмі.
7. Гідрофільні сполуки. Гідрофобні сполуки

Завдання: джерела мікроелементів; фізичні і хімічні властивості води (у вигляді таблиці); водний і кислотно-лужний баланс; тестові завдання.

1. Основні ознаки і властивості живого

Живі організми мають ознаки і властивості, які відсутні у більшості неживих систем. Переважна більшість із них окремо трапляються й у неживих системах. Однак, лише разом узяті, вони характеризують особливу форму руху матерії – життя.

· Єдність хімічного складу. 98% їхнього хімічного складу живих організмів припадає на чотири елементи: Карбон, Гідроген, Оксиген, Нітроген (органогенні елементи). У складі живих організмів переважають органічні сполуки.

· Дискретність і цілісність. Будь-яка жива система складається з окремих, але взаємозалежних і взаємодіючих частин, що утворюють структурно-функціональну єдність, тому вона являє собою єдине ціле.

· Обмін речовин і перетворення енергії. Жива система являє собою відкриту систему, оскільки через неї проходять потоки речовин та енергії. Живі організми мають здатність отримувати, перетворювати й використовувати енергію навколишнього середовища – у формі органічних речовин, або у вигляді енергії сонячного випромінювання. У результаті своєї життєдіяльності вони повертають у зовнішнє середовище продукти розпаду і перетворену енергію у вигляді тепла.

· Саморегуляція. Здатність живих організмів підтримувати сталість свого хімічного складу в нескінченно мінливих умовах середовища існування.

· Самовідтворення. Оскільки життя окремого організму як біологічної системи обмежене певним часом, існування кожного виду забезпечується розмноженням окремих особин. Основа – процес реплікації ДНК на основі матричного принципу.

· Конваріантна редуплікація. Можливість спадкової передачі дискретних відхилень від вихідного стану, тобто генетичних змін (явище мінливості).

· Здатність до росту та індивідуального розвитку. Ріст – збільшення маси і розмірів особини (до певної межі). Розвиток – якісні зміни.

· Подразливість. Ця властивість пов’язана з передачею інформації із зовнішнього середовища живим організмам і виявляється в їхніх реакціях на зовнішні впливи.

· Пристосованість до середовища існування. Адаптація – особливість будови, функцій і поведінки організму, яка відповідає його способу життя і здатності до відтворення у певних умовах середовища.

· Здатність до історичного розвитку (філогенезу). Історичний розвиток супроводжується утворення нових видів, їх пристосуванням до середовища і прогресивним ускладненням життя шляхом природного добору.

· Енергозалежність. Живі тіла є відкритими для надходження енергії, тобто стійкі лише за умови безперервного доступу до них енергії і матерії ззовні.

1. Рівні організації живої матерії

Рівень організації живої матерії – це функціональне місце біологічної структури певного ступеня складності в загальній системі живої матерії.

Молекулярний рівень – це специфічні для живих організмів види органічних сполук (білки, жири, вуглеводи, нуклеїнові кислоти тощо), їх взаємодія між собою і з неорганічними компонентами і роль в обміні речовин та енергії в організмі.

Клітинно-тканинний рівень визначає будову і властивості більшості живих організмів, оскільки клітина є головною функціональною одиницею організації живої матерії. Тканинний рівень як результат спеціалізації та диференціації клітин характерний лише для багатоклітинних організмів. Додатково іноді виділяють органний рівень.

Організмовий рівень. Елементарна одиниця цього рівня – особина в її розвитку від моменту зародження до припинення існування в якості живої системи. Закономірні зміни організму в індивідуальному розвитку складають елементарне явище. Ці зміни забезпечують ріст організму, диференціацію його частин і водночас інтеграцію розвитку в єдине ціле.

Популяційно-видовий рівень визначається взаємовідносинами організмів одного виду між собою всередині популяції. Популяція – надорганізмова система, у якій здійснюються елементарні еволюційні перетворення.

Біогеоценотичний рівень виявляється в тому, що в певній ділянці біосфери з визначеними абіотичними показниками співіснують популяції різних видів, пов’язані між собою ланцюгами живлення (біогеоценози або екосистеми).

Біосферний рівень. Біосфера – це частина планети, населена живими організмами. Вона являє собою єдине ціле і має свої закономірності, які відрізняють її від інших рівнів організації живого. На цьому рівні відбувається колообіг речовин і перетворення енергії.

1. Класифікація хімічних елементів за їхнім вмістом в організмах.

Елемент	Вміст у клітині, %	Функції
Карбон(С)	15-18	Входить до складу молекул ОС, кісток, черепашок
Оксиген (О)	65-75	Входить до складу молекул води й ОС; реакції окиснення
Гідроген (Н)	8-10	Входить до складу молекул води й органічних сполук
Нітроген (N)	1,5-3,0	Структурний компонент білків, НК, АТФ
Сульфур (S)	0,15-0,20	Входить до складу білків та інших біомолекул
Калій (К)	0,15-0,20	Забезпечує транспорт речовин через клітинні мембрани; впливає на діяльність серця людини
Кальцій (Са)	0,04-2,00	Входить до складу кісток, регуляція метаболічних процесів, скорочень м’язів, діяльності серця людини
Хлор (Сl)	0,05-0,1	Основний негативно заряджений іон в організмі тварини
Натрій (Na)	0,02-0,03	Забезпечує транспорт речовин через клітинні мембрани
Магній (Mg)	0,02-0,03	Активізує діяльність ферментів; компонент хлорофілу
Ферум (Fе)	0,01-0,015	Входить до складу біомолекул, у тому числі гемоглобіну
Цинк (Zn)	0,0003	Входить до складу ферментів
Купрум (Сu)	0,0002	Входить до складу окиснювальних ферментів
Йод (І)	0,0001	Входить до складу гормонів щитоподібної залози
Флуор (F)	0,0001	Входить до складу емалі зубів

Живі організми містять майже всі відомі хімічні елементи. Хімічний склад живих організмів відносно сталий. У найбільшій кількості в них наявні чотири хімічні елементи: Гідроген, Карбон, Нітроген, Оксиген. Їхня частка у хімічному складі клітини становить майже 98%, і вони належать до макроелементів. Їх називають органогенними, оскільки насамперед ці елементи входять до складу органічних сполук. До макроелементів також належать Фосфор, Калій, Сульфур, Хлор, Кальцій, Магній, Натрій, Ферум, їхня сумарна частка становить до 1,9%. Понад 50 хімічних елементів відносять до мікроелементів (Йод, Кобальт, Манган, Купрум, Молібден, Цинк тощо). Їхній вміст у клітині – 10^-12 до 10^-13%. Ще менше у клітині ультрамікроелементів: Плюмбуму, Брому, Аргентуму, Ауруму та ін. Хімічні елементи, що містяться в клітині, входять до складу органічних та неорганічних сполук або перебувають у вигляді іонів.

1. Наслідки недостатнього або надлишкового надходження в організм людини хімічних елементів (I, F, Fe, Ca, K) та способи усунення їхньої нестачі

Елемент	Надлишок
Кальцій	підвищення кров'яного тиску, кальциноз
Калій	підвищена збудливість, дратівливість, неспокій, пітливість, слабкість м'язів, нервово-м'язові розлади, нейроциркуляторна дистонія, аритмія, паралічі скелетних м'язів, кишкові коліки, схильність до цукрового діабету
Залізо	гемохроматоз, гепатоз з пігментним цирозом, сідероз і фіброз підшлункової залози, бронзовий діабет, гіпогеніталізм, професійний сідероз легенів і сідероз очей, легенево-нирковий синдром Гудпасчера, нічна пароксизмальна гемоглобінурія, алергічна пурпура, трансфузійний сідероз

1. Поняття про ендемічні хвороби

Ендемічна хвороба – характерне захворювання для певної місцевості. Пов’язане із різкою нестачею чи надлишком вмісту будь-якого хімічного елемента у середовищі. Хвороби рослин, тварин і людини. При нестачі йоду і їжі – простий зоб (ендемічний зоб) у людей. Спостереження ендемічного кретинізму, зроблені на початку ХХ ст. у Карпатах. В Івано-Франківській області частота зобу більша, ніж на решті території України. Простий зоб зустрічається у високогір'ях Анд, на крайній Півночі. За надлишку селену – поява отруйної селенової флори. Ендемічними можуть бути інфекції, збудники яких постійно перебувають у певній місцевості. Наприклад – ендемія чуми серед гризунів у Казахстані, ендемія холери в Індії або малярії у субтропічній Африці. Ендемічними є алкоголізм і тютюнопаління.

1. Роль води, солей та інших неорганічних сполук в організмі

Сполуки клітини: неорганічні (вода, мінеральні солі у дисоційованому і твердому станах); органічні (білки, ліпіди, вуглеводи, органічні кислоти, нуклеїнові кислоти).

Вода: універсальний розчинник і середовище; забезпечує транспорт речовин у клітині і організмі; терморегулятор; осморегулятор; гідроліз і окиснення білків; вуглеводів; жирів.

Мінеральні солі та кислоти: підтримання сталості внутрішнього середовища; забезпечення сталості осмотичного тиску, надходження води до клітини; активація ферментів; джерело будівельного матеріалу для синтезу органічних сполук.

1. Гідрофільні сполуки. Гідрофобні сполуки

Гідрофільні сполуки – добре розчинні у воді або полярні. Коли речовина перебуває в якості розчину, його молекули або іони отримують можливість рухатися більш вільно; відповідно зростає реакційна здатність речовини. Тому більшість хімічних реакцій в клітині протікає у водних розчинах. Гідрофобні речовини, тобто майже нерозчинні у воді або неполярні. Такі речовини вода не може розчинити, бо не може створити з ними водневі зв'язки. Гідрофобні молекули або їх частини відштовхуються водою, а в її присутності притягаються один до одного. Такі взаємодії мають важливе значення у забезпеченні стабільності мембран, білкових молекул, нуклеїнових кислот і ряду субклітинних структур.

Дата добавления: 2015-10-21