3. Молекулы и ионы, входящие в состав живых организмов.
4. Уровни структурной организации химических составных частей живого организма.
Окружающий нас мир состоит из живой и неживой природы. Все современные представления о происхождении жизни на Земле основываются на признании абиогенного, т. е. небиологического возникновения органических веществ из неорганических путем длительной молекулярной эволюции. Это мнение нашло отражение в теории русского ученого, академика А. И. Опарина (1924 г.) и английского естествоиспытателя Дж. Холдейна (1929 г.).
Усложнение органических веществ привело к образованию живых систем – организмов, которые представляют собой особую, высшую ступень эволюции. Что же такое жизнь? Материалистическое определение жизни дал Ф. Энгельс: «Жизнь есть способ существования белковых тел, и этот способ существования состоит по существу в постоянном самообновлении химических составных частей этих тел». Это определение дано более 100 лет назад, и оно не описывает всех свойств живого.
Достижения биологии нашего времени позволили полнее описать признаки, характерные для живых организмов и на этом основании дать более подробное определение понятия «Жизнь». Одно из таких определений принадлежит отечественному ученому М. В. Волькенштейну: «Живые тела, существующие на Земле, представляют собой открытые, саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы, построенные из биополимеров – белков и нуклеиновых кислот».
Живой организм обладает совокупностью признаков. Назовем важнейшие из них:
1. Единство химического состава. В живых организмах 98 % химического состава приходится на 4 элемента: углерод, кислород, азот и водород.
2. Обмен веществ и саморегуляция. Живые организмы поглощают из окружающей среды необходимые вещества, используют их для построения собственного тела и получения энергии, обеспечивающей жизнедеятельность, а побочные продукты этих превращений вновь выделяют во внешнюю среду. Обмен веществ и саморегуляция обеспечивают гомеостаз, т. е. постоянство химического состава и строения организма в непрерывно меняющихся условиях внешней среды.
3. Развитие и рост. Под развитием понимают необратимое направленное закономерное изменение объектов живой природы. Развитие сопровождается ростом. В процессе развития постепенно и последовательно возникает специфическая структура организации индивида, а увеличение его массы обусловлено репродукцией макромолекул, элементарных структур клеток и самих клеток.
4. Раздражимость. В процессе эволюции у живых организмов выработалось и закрепилось свойство избирательно реагировать на внешнее воздействие.
5. Адаптация. Любой живой организм активно приспосабливается к меняющимся условиям внешней и внутренней среды. В основе адаптации лежит способность живых систем изменяться.
6. Самовоспроизведение. Живые организмы обязательно размножаются, производя себе подобных. Основой самовоспроизведения является образование новых молекул и структур на основе информации, заложенной в ДНК. Самовоспроизведение – одно из основных свойств живого, связанного с явлением наследственности.
7. Энергозависимость. Живые тела представляют собой открытые для поступления энергии системы, т. е. это динамичные системы, устойчивые лишь при условии непрерывного доступа к ним энергии и материи извне.
Кроме того, живым организмам свойственна пространственная компактность и энергетическая экономичность.
Все многообразие веществ животного и растительного мира построено из сравнительно небольшого количества исходных составных частей.
Из 107 известных химических элементов в живых организмах обнаружено 60, однако в концентрациях, позволяющих не считать этот элемент случайной примесью, только 22.
Все химические элементы, встречающиеся в живых организмах, в соответствии с их концентрацией в клетках, делят на три группы:
– Макроэлементы (С, Н, О, N, Р, S, Cl, Na, К, Са). На их долю приходится более 0,01 %. Количество макроэлементов показано в таблице 1.
– Микроэлементы (Fе, Mg, Zn, Сu, Со, J, Вг, V, F, Mo, Al, Si). На их долю приходится от 0,01 до 0,000001 %.
– Ультрамикроэлементы (Hg, Au, Ag, Ra и т. д.). На их долю приходится менее 0,000001 %.
Таблица 1
Содержание химических элементов в живом организме
Химические элементы, используемые для образования веществ организма, обладают следующими свойствами:
– атомы имеют небольшие размеры, поэтому образуют компактные молекулы, способные проникать через клеточные мембраны;
– легко вступают в химические взаимодействия, образуя прочные ковалентные связи в молекулах веществ;
– их соединения хорошо растворяются в воде и легко усваиваются организмом;
– отдельные элементы (Р, S, N) могут образовывать лабильные