Фундаментальные свойства живого

Биология как наука, содержание, методы исследования. Значение биологии для медицины. Фундаментальные свойства

Москиты (Phlebotomus)

Домовая муха (Muscina stabulans)

Комнатная муха (Musca domestica)

Отряд двукрылые (Diptera)

Отряд блохи (Aphpaniptera)

Лобковая вошь (Phthirus pubis)

Платяная вошь (Pediculus humanus humanus)

Живет на нательном белье и одежде, при сосании кр. перех. на тело. 4,7мм. Менее глубокие вырезки по краю брюшка и менее выраженная пигмент. боковых частей сегментов брюшка. Яйца отклад. на волосках одежды. Переносчик сыпного тифа, возвратного тифа. При сосании кр. больного чел. Возбудители попад. в кишечник вши. Зараж. происх. при втирании фекалий в ранку.

Лок.в областе лобка, ресниц, бровей. 1-1,5мм. Тело укороч., широкое, суженое кзади. Граница м/д грудью и брюшком не выражена.

Крысиная блоха (Xenopsylla cheopis) – возб.чумы активно разм.в желудке блохи, образуя пробку «чумной блок».

Темного цв., голова полушаровидная, по бокам несет крупные фасеточные глаза, спереди – рот. ап. На лапках им. коготки и клейкие лопасты. Рот. ап. – лиж.-сос. Ниж. губа превращ. в хоботок, на конце кот. им.2 сосат. дольки, м/д ними распол. рот. отверст. Верх. челюсти и первая пара ниж. чел. атрофированы. Верх. губа и язык распол. на перед. стенке хоботка. Слюна содер. фер., р-ющ. тв. в-ва. Яйца отклад. в гниющ. в-ва раст. или живот. происх. Одна кладка содерж.100-150тыс. Из яйца вых. членистая червеобраз. личинка белого цв. без ног и обособленной головы. Лич. пит. жид. пищей. Куколка неподвижна, снаружи покрыта толстой кутикулой корич. цв.

Переносчик кишеч. инфек. – холеры, дизентерии; дифтерии, туберкулеза, яйца гельминтов и цисты простейших.

Тело окраш. в бурый цв., ноги и щупики желт. цв. Пит.фек., пищ. чел.

БОРЬБА С МУХАМИ: провед. санитар. мероприятий. Недопустимо загряз. фек. чел. почвы. Использ. инсектициды.

Окраска корич.-сер., светло-желт. Голова не>, им.корот.колющ.-сос.ап., усики, фасеточные глаза.

МЕРЫ БОРЬБЫ: обработка жилых помещений инсектицидами, в рирод. усл. уничтож. грызунов в норах.

живого. Эволюционно-обусловленные уровни организации жизни. Предмет биологии. Биология — на­ука о жизни. Она изучает жизнь как особую форму движения материи, за­коны ее существования и развития. Предметом изучения биологии являются живые организмы, их строение, функ­ции, их природные сообщества. Термин «биология», предложенный в 1802 г. впервые Ж. Б. Ламарком. Вместе с астрономией, физикой, химией, геоло­гией и другими науками, изучающими природу, биология относится к числу естественных наук. В общей системе знаний об окружающей мире другую группу наук составляют социальные, или гуманитарные науки, изучающие закономерности развития человеческо­го общества.

Современная биология представляет собой систему наук о живой природе. Биологические науки служат теорети­ческой основой медицины, агрономии, животноводства, а также всех тех отраслей производства, которые свя­заны с живыми организмами.

Методы биологических наук. Основ­ными частными методами в биологии являются: описательный, сравнитель­ный, исторический и эксперименталь­ный.

Для того чтобы выяснить сущность явлений, необходимо прежде всего со­брать фактический материал и описать его. Собирание и описание фактов были главным приемом исследования в ран­ний период развития биологии, кото­рый, однако, не утратил значения и в настоящее время.

Еще в XVIII в. получил распростра­нение сравнительный метод, позволяю­щий путем сопоставления изучать сход­ство и различие организмов и их час­тей. На принципах этого метода была основана систематика, сделано одно из крупнейших обобщений — создана клеточная теория. Применение сравни­тельного метода в анатомии, палеон­тологии, эмбриологии, зоогеографии способствовало утверждению эволю­ционных представлений. Сравнитель­ный метод перерос в исторический, но не потерял значения и сейчас.

Исторический метод выясняет за­кономерности появления и развития организмов, становления их структуры и функции. Утверждением в биологии исторического метода наука обязана Дарвину.

Экспериментальный метод исследо­вания явлений природы связан с ак­тивным воздействием на них путем постановки опытов (экспериментов) в точно учитываемых условиях и путем изменения течения процессов в нужном исследователю направлении. Этот ме­тод позволяет изучать явления изоли­рованно и добиваться повторяемости их при воспроизведении идентичных условий. Эксперимент обеспечивает не только более глубокое, чем другие ме­тоды, проникновение в сущность явле­ний, но и непосредственное овладение ими. Высшей формой эксперимента является моделирование изучаемых про­цессов.

Место и задачи биологии в системе подготовки врача. Важность изучения биологии для медика определяется тем, что биология — это прежде всего осно­ва медицины. «Медицина, взятая в пла­не теории,— это прежде всего общая биология»,— писал один из крупней­ших теоретиков медицины И. В. Да­выдовский (1887—1968). Успехи меди­цины связаны с биологическими иссле­дованиями, поэтому врач постоянно должен быть осведомлен о новейших достижениях биологии. Достаточно привести несколько примеров из ис­тории науки, чтобы убедиться з тес­ной связи успехов медицины с открыти­ями, казалось бы,

в чисто теоретических областях биологии. Исследования Л. Пастера (1822—1895), опубликован­ные в 1862 г. и доказавшие невоз­можность самопроизвольного заро­ждения жизни в современных услови­ях, открытие микробного происхожде­ния процессов гниения и брожения произвело переворот в медицине и обеспечило развитие хирургии. В прак­тику были введены сначала антисеп­тика (предохранение заражения раны посредством химических веществ), а за­тем асептика (предупреждение загряз­нения путем стерилизации предметов, соприкасающихся с раной). Это же открытие послужило стимулом к поис­кам возбудителей заразных болезней, а с обнаружением их связаны разра­ботка профилактики и рационального лечения.

Изучение физиологических и био­химических закономерностей, откры­тие клетки и изучение микроскопиче­ского строения организмов позволило глубже понять причины возникнове­ния болезненного процесса, способ­ствовали внедрению в практику новых методов диагностики и лечения. Но­вейшие исследования в области зако­номерностей деления клеток и кле­точной дифференцировки имеют пря­мое отношение как к проблеме регенера­ции, т. е. восстановлению поврежден­ных органов, так и к проблеме злока­чественного роста, борьбе с онкологиче­скими заболеваниями.

Изучение И. И. Мечниковым (1845— 1916) процессов пищеварения у низ­ших из многоклеточных организмов привело к открытию фагоцитоза и спо­собствовало объяснению явлений имму­нитета, сопротивляемости организма возбудителям болезни. И современные представления об иммунитете опирают­ся на биологические исследования. Рас­крытие механизмов иммунитета необ­ходимо также для преодоления ткане­вой несовместимости, проблемы очень важной для восстановительной хирур­гии, с которой связаны вопросы транс­плантации органов.

Исследования И. И. Мечникова по межвидовой борьбе у микроорганизмов явились предпосылкой открытия ан­тибиотиков, используемых для лечения многих болезней, а массовое про­изводственное получение антибиоти­ков стало возможно лишь благодаря применению методов генетики для со­здания высокопродуктивных штаммов продуцентов антибиотиков.

Советский исследователь Б. П. Токин открыл у растений летучие веще­ства — фитонциды, нашедшие широкое применение в медицине.

Следует помнить, что структуры и функции человеческого организма, в том числе защитные механизмы,—результат длительных эволюционных преобра­зований предшествующих форм. По­этому в основе патологических процес­сов также лежат общебиологические закономерности. Необходимой предпо­сылкой для понимания сущности па­тологического процесса является зна­ние биологии.

Филогенетический принцип, учиты­вающий эволюцию органического мира, может подсказать правильный подход к изучению патологического процесса, а также для испытания новых лекар­ственных препаратов. Этот же метод помогает понять происхождение ано­малий и уродств, найти наиболее ра­циональные пути реконструкции орга­нов и т.

Большое число болезней имеет наслед­ственную природу. Профилактика и ле­чение их требуют знаний генетики. Но и ненаследственные болезни протека­ют неодинаково и требуют различного лечения в зависимости от генетической конституции человека, чего не может не учитывать врач. Многие врожденные

аномалии возникают вследствие воздей­ствия неблагоприятных условий среды. Предупредить их — задача врача, во­оруженного знаниями биологии раз­вития организмов.

Здоровье людей в большой мере за­висит от состояния окружающей среды. Знание биологических закономерностей необходимо для научно обоснованного отношения к природе, охране и ис­пользованию ее ресурсов, в том числе и с целью лечения и профилактики забо­леваний.

К числу фундаментальных свойств, совокупность которых характеризует жизнь, относятся: самообновление, свя­занное с потоком вещества и энергии; самовоспроизведение, обеспечивающее преемственность между сменяющими друг друга генерациями биологиче­ских систем, связанное с потоком ин­формации; саморегуляция, базирующая­ся на потоке вещества, энергии и ин­формации.

Перечисленные фундаментальные свойства обусловливают основные ат­рибуты жизни: обмен веществ и энер­гии, раздражимость, гомеостаз, ре­продукцию, наследственность, измен­чивость, индивидуальное и филогенети­ческое развитие, дискретность и целост­ность.

Обмен веществ и энергии. Ха­рактеризуя явления жизни, Ф. Эн­гельс в работе «Диалектика природы» писал: «Жизнь — это способ существо­вания белковых тел, существенным мо­ментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внеш­ней природой, причем с прекращением этого обмена веществ прекращается и жизнь, что приводит к разложению белка». При этом Ф. Энгельс отмечал, что обмен веществ может иметь место и между телами неживой природы. Однако прин­ципиально обмен веществ как свойство живого качественно отличается от об­менных процессов в неживых телах. Для того чтобы показать эти отличия, рассмотрим ряд примеров.

Горящий кусок угля находится в состоянии обмена с окружающей при­родой, происходит включение кисло­рода в химическую реакцию и выделе­ние углекислого газа. Образование ржавчины на поверхности железного предмета является следствием обмена со средой. Но в результате этих про­цессов неживые тела перестают быть тем, чем они были. Наоборот, для тел живой природы обмен с окружающей средой является условием существова­ния. В живых организмах обмен ве­ществ приводит к восстановлению раз­рушенных компонентов, заменяя их новыми, подобными им, т. е. к само­обновлению и самовоспроизведению, или построению тела живого организ­ма за счет усвоения веществ из окру­жающей среды.

Из сказанного следует, что организ­мы существуют как открытые системы. Через каждый организм идет непре­рывно поток вещества и поток энер­гии. Осуществление этих процессов обусловлено свойствами белков, осо­бенно их каталитической активностью. При этом несмотря на непрерывное обновление вещества, структуры в жи­вом сохраняются, точнее, непрерывно воспроизводятся, что связано с инфор­мацией, заложенной в нуклеиновых кис­лотах. Нуклеиновые кислоты облада­ют свойством хранить и воспроизво­дить наследственную информацию, а также реализовывать ее через синтез белков. Благодаря тому, что организ­мы— открытые системы, они находятся в единстве со средой, а физические, химические и биологические свойства окружающей среды обусловливают осуществление всех процессов жиз­недеятельности.

Раздражимость. Эта неотъемле­мая черта, свойственная всему живому, является выражением одного из общих свойств всех тел природы — свойства отражения. Она связана с передачей информации из внешней среды любой биологической системе (организм, ор­ган, клетка) и проявляется реакциями этих систем на внешнее воздействие. Благодаря этому свойству достигается уравновешивание организмов с внеш­ней средой: организмы избирательно реагируют на условия окружающей среды, способны извлекать из нее все необходимое для своего существования, а следовательно, с ними связан столь характерный для живых организмов обмен веществ, энергии и информации. Свойство раздражимости связано с хи­мическим строением самого субстрата жизни.

Получение необходимой информации обеспечивает в биологических систе­мах саморегуляцию, которая осуществ­ляется по принципу обратной связи. Продукты жизнедеятельности могут оказывать сильное и строго специфическое тормозящее воздействие на те ферменты, которые составляют началь­ное звено в длинной цепи реакций. По принципу обратной связи регулиру­ются процессы обмена веществ, репро­дукции, считывания наследственной информации, а следовательно, про­явление наследственных свойств в ин­дивидуальном развитии и т. д.

Саморегуляцией в организмах под­держивается постоянство структурной организации—гомеостаз. Организмам свой­ственно постоянство химического со­става, физико-химических особенно­стей. Для всех живых существ харак­терно наличие механизмов, поддержи­вающих постоянство внутренней среды. Структурная организация в широ­ком смысле, т. е. определенная упоря­доченность, обнаруживается не только при исследовании жизнедеятельности отдельных организмов. Организмы раз­личных видов, связанные друг с дру­гом средой обитания, составляют био­ценозы (исторически сложившиеся со­общества). В биоценозах в результате обмена веществ, энергии и информации между организмами и окружающей их неживой природой также поддержива­ется определенный биоценотический го­меостаз: постоянство видового состава и числа особей каждого вида.

Биологическим системам на различ­ных уровнях организации свойственна адаптация. Под адаптацией понимается при­способление живого к непрерывно ме­няющимся условиям среды. В основе адаптации лежат явления раздражи­мости и характерные для нее адекватные ответные реакции. Адаптации вырабо­тались в процессе эволюции как след­ствие выживания наиболее приспособле-ных. Без адаптации невозможно под­держание нормального существования.

Репродукция. В связи с тем что жизнь существует в виде отдельных (дискретных) биологических систем (клетки, организмы и др.) и существо­вание каждой отдельно взятой биологи­ческой системы ограничено во времени, поддержание жизни на любом уровне связано с репродукцией. Любой вид состоит из особей, каждая из которых рано или поздно перестанет существо­вать, но благодаря репродукции (размножению) жизнь вида не прекраща­ется. Размножение всех видов, населяю­щих Землю, поддерживает существо­вание биосферы. Самовоспроизведение намолекулярном уровне обусловли­вает особенности обмена веществ живых организмов по сравнению с неживыми телами.

На молекулярном уровне репродук­ция осуществляется на основе матрич­ного синтеза. Принцип матричного син­теза заключается в том, что новые мо­лекулы синтезируются в соответствии с программой, заложенной в структуре ранее существовавших молекул. Мат­ричный синтез лежит в основе образо­вания молекул белков и нуклеиновых кислот.

Наследственность обеспечивает материальную преемственность (поток информации) между поколениями орга­низмов. Она тесно связана с репродук­цией (авторепродукцией) жизни на мо­лекулярном, субклеточном и клеточ­ном уровнях. Хранение и передача на­следственной информации осуществля­ются нуклеиновыми кислотами. Бла­годаря наследственности из поколения в поколение передаются признаки, обес­печивающие приспособление организ­мов к среде обитания.

Изменчивость — свойство, про­тивоположное наследственности, свя­занное с появлением признаков, отли­чающихся от типичных. Если бы при репродукции всегда проявлялась толь­ко преемственность прежде суще­ствовавших свойств и признаков, то эволюция органического мира была бы невозможна; но живой природе свой­ственна изменчивость. В первую оче­редь, она связана с «ошибками» при репродукции. По-иному построенные молекулы нуклеиновой кислоты несут новую наследственную информацию. Это новая измененная информация в большинстве случаев бывает вред­ной для организма, но в ряде случаев в результате изменчивости организм приобретает новые свойства, полезные в данных условиях. Новые признаки подхватываются и закрепляются отбором. Так создаются новые формы, новые виды. Таким образом, наслед­ственная изменчивость создает предпо­сылки для видообразования и эволю­ции, а тем самым и существования жизни.

Индивидуальное развитие. Ор­ганизмы, появляющиеся в результате репродукции, наследуют не готовые признаки, а определенную генетическую информацию, возможность разви­тия тех или иных признаков. Эта на­следственная информация реализуется во время индивидуального развития. Индивидуальное развитие выражает­ся, как правило, в увеличении массы (рост), что, в свою очередь, базируется на репродукции молекул, клеток и других биологических структур, а так­же в дифференцировке, т. е. появле­нии различий в структуре, усложнении функций и т. д.

Филогенетическое развитие, основные закономерности которого ус­тановлены Ч. Дарвино.м, (1809—1882), базируется на прогрессивном размно­жении, наследственной изменчивости, борьбе за существование и отборе. Действие этих факторов привело к огромному разнообразию форм жизни, приспособленных к различным усло­виям среды обитания. Прогрессивная эволюция прошла ряд ступеней: доклеточных форм, одноклеточных организ­мов, все усложняющихся многоклеточ­ных вплоть до человека. Однако вместе с человеком появилась новая форма су­ществования материи — социальная, высшая по сравнению с биологической и не сводимая к ней. В силу этого чело­век в отличие от всех других существ представляет собой биосоциальный ор­ганизм.

Дискретность и целостность. Жизнь характеризуется диалектиче­ским единством противоположностей: она одновременно целостна и дискретна. Орга­нический мир целостен, существова­ние одних организмов зависит от дру­гих. В очень общей и упрощенной форме это можно представить так. Жи­вотные-хищники для своего питания

нуждаются в существовании расти­тельноядных, а последние — в существовании растений. Растения в про­цессе фотосинтеза поглощают из атмо­сферы СО₂, выделение которого в ат­мосферу связано с жизнедеятельностью живых организмов. Кроме того, расте­ния из почвы получают ряд минераль­ных веществ, количество которых не истощается благодаря разложению ор­ганических веществ, осуществляемому бактериями, и т. д.

Органический мир целостен, так как составляет систему взаимосвязанных частей, и в то же время дискретен. Он состоит из единиц — организмов, или особей. Каждый живой организм диск­ретен, так как состоит из органов, тка­ней, клеток, но вместе с тем каждый из органов, обладая определенной авто­номностью, действует как часть целого. Каждая клетка состоит из органоидов, но функционирует как единое цел л Наследственная информация осуществ­ляется генами, но ни один из генов вне всей совокупности не определяет разви­тие признака и т. д. Жизнь связана с молекулами белков и нуклеиновых кис­лот, но только их единство, целостная система обусловливает существование живого.

С дискретностью жизни связаны раз­личные уровни организации органиче­ского мира.

Уровня организации живого. В серединеХХ в. в биологии сложились представления об уровнях организа­ции как конкретном выражении упо­рядоченности, являющейся одним из основных свойств живого (биологические микросистемы: мол., субклеточ., клеточ.; биолог.мезосист.:тк., ор., орг.; биол.макросис.: поп.-вид., биоценотич.).

Живое на нашей планете представле­но в виде дискретных единиц — орга­низмов, особей. Каждый организм, с одной стороны, состоит из единиц под­чиненных ему уровней организации (ор­ганов, клеток, молекул), с другой — сам является единицей, входящей в состав надорганизменных биологиче­ских макросистем (популяций, биоце­нозов, биосферы в целом).

На всех уровнях жизни проявляются такие ее атрибуты, как дискретность и целостность, структурная организа­ция (упорядоченность), обмен веществ, энергии и информации и т.д. Характер проявления основных свойств жизни на каждом из уровней имеет качественные особенности, упорядоченность. Как из­вестно, в результате обмена веществ, энергии и информации устанавливает­ся единство живого и среды, но понятие среды для разных уровней различно. Для дискретных единиц молекулярно­го и надмолекулярного (субклеточно­го) уровней окружающей средой явля­ется внутренняя среда клетки; для кле­ток, тканей и органов — внутренняя среда организма. Внешняя живая и неживая среда на этих уровнях орга­низации воспринимается через измене­ние внутренней среды, т. е. опосредо­ванно. Для организмов (индивидуумов) и их сообществ среду составляют орга­низмы того же и других видов и условия неживой природы.

Существование жизни на всех уров­нях подготавливается и определяется структурой низшего уровня. Характер клеточного уровня организации опреде­ляется молекулярным и субклеточным уровнями, организменный— клеточ­ным, тканевым, органным, видовой (популяционный) — организменным и т. д. Следует отметить большое сходство дискретных единиц на низших уров­нях и все возрастающее различие на высших уровнях.

Молекулярный уровень. На молекулярном уровне обнаружива­ется удивительное однообразие диск­ретных единиц. Жизненный субстрат для всех животных, растений, вирусов составляет всего 20 одних н тех же ами­нокислот и 4 одинаковых азотистых основания, входящих в состав молекул нуклеиновых кислот. Близкий со­став имеют липиды и углеводы. У всех организмов биологическая энергия за­пасается в виде богатых энергией аденозинфосфорных кислот (АТФ, АДФ, АМФ). Наследственная информация у всех заложена в молекулах ДНК (ис­ключение составляют лишь РНК-содержащие вирусы), способной к саморепро­дукции. Реализация наследственной информации осуществляется при уча­стии молекул РНК, синтезируемых на матричных молекулах ДНК. В связи с тем, что с молекулярными структурами связано хранение, изменение и реали­зация наследственной информации, этот уровень иногда называют молекулярно-генетическим.

Клеточный уровень. На клеточном уровне также отмечается однотипность всех живых организмов. Клетка является основной самостоятель­но функционирующей элементарной биологической единицей, характерной для всех живых организмов. У всех организмов только на клеточном уров-не возможны биосинтез и реализация наследственной информации. Клеточ­ный уровень у одноклеточных организ­мов совпадает с организменным. В ис­тории жизни на нашей планете был такой период (первая половина архейской эры), когда все организмы находились на этом уровне организации. Из таких организмов состояли все виды, биоце­нозы и биосфера в целом.

Тканевый уровень. Сово­купность клеток с одинаковым типом ор­ганизации составляет ткань. Тканевый уровень возник вместе споявлением многоклеточных животных и расте­ний, имеющих дифференцированные ткани. У многоклеточных организмов он развивается в период онтогенеза. Большое сходство между всеми орга­низмами сохраняется на тканевом уров­не. Совместно функционирующие клет­ки, относящиеся к разным тканям, со­ставляют органы. Всего лишь 5 основ­ных тканей входят в состав органов всех многоклеточных животных и 6 ос­новных тканей образуют органы рас­тений.

Организменный (онтоге­нетический)уровень. На организменном уровне обнаруживает­ся труднообозримое многообразие форм. Разнообразие организмов, относящих­ся к разным видам, да и в пределах одного вида,— следствие не разнооб­разия дискретных единиц низшего по­рядка, а все усложняющихся их про­странственных комбинаций, обуслов­ливающих новые качественные особен­ности. В настоящее время на Земле обитает более миллиона видов живот­ных и около полумиллиона видов выс­ших растений. Каждый вид состоит из отдельных индивидуумов.

Особь — организм как целое — эле­ментарная единица жизни. Вне особей в природе жизнь не существует. На организменном уровне протекают про­цессы онтогенеза, поэтому уровень этот называют еще онтогенетическим. Нервная и гуморальная системы осу­ществляют саморегуляцию в организ­ме и обусловливают определенный гомеостаз.

Популяционно-видовой уровень. Совокупность организ­мов (особей) одного вида, населяющих определенную территорию, свободно между собой скрещивающихся, состав­ляет популяцию. Популяция — это элементарная единица эволюционного процесса; в ней начинаются процессы видообразования. Популяция входит в состав биогеоценозов.

Биоценотический и биосферный уровни. Биогеоценозы — исторически сложившиеся ус­тойчивые сообщества популяций раз­ных видов, связанных между собой и с окружающей неживой природой обме­ном веществ, энергии и информации. Они являются элементарными систе­мами, в которых осуществляется ве­щественно-энергетический круговорот, обусловленный жизнедеятельностью организмов. Биогеоценозы составля­ют биосферу и обусловливают все процессы, протекающие в ней.

Только при комплексном изучении явлений жизни на всех уровнях можно получать целостное представление об особой (биологической) форме суще­ствования материи.

Представление об уровнях организа­ции жизни имеет непосредственное отношение к основным принципам меди­цины. Оно заставляет смотреть на здо­ровый и больной человеческий орга­низм как на целостную, но в то же вре­мя сложную иерархически соподчинен­ную систему организации. Знание структур и функций на каждом из них помогает вскрыть сущность болезнен­ного процесса. Учет той человеческой популяции, к которой относится данный индивидуум, может потребоваться, на­пример, при диагностике наследствен­ной болезни. Для вскрытия особенно­стей течения заболевания и эпидеми­ческого процесса необходимо также учи­тывать особенности биоценотической и социальной среды. Имеет ли дело врач с отдельным больным или челове­ческим коллективом, он всегда ос­новывается на комплексе знаний, полученных на всех уровнях биоло­гических микро-, мезо- и макросис­тем.

Дата добавления: 2015-04-24