Atrybuty życia Atrybuty życia Pojęcie życia jest trudne do zdefiniowania, Pojęcie życia jest trudne do zdefiniowania, dlatego nie ma dotąd jednej, powszechnie dlatego nie ma dotąd jednej, powszechnie przyjętej jego definicji. przyjętej jego definicji. Aatwiej jest podać atrybuty żywych Aatwiej jest podać atrybuty żywych organizmów odróżniające je od wszelkich organizmów odróżniające je od wszelkich układów nieożywionych. układów nieożywionych. Najważniejszymi atrybutami życia są: Najważniejszymi atrybutami życia są: - zdolność do replikacji (rozmnażanie) - zdolność do replikacji (rozmnażanie) - zdolność do przetwarzania materii - zdolność do przetwarzania materii i energii (metabolizm) i energii (metabolizm) SKAAD CHEMICZNY ORGANIZMÓW SKAAD CHEMICZNY ORGANIZMÓW Pierwiastek Zawartość [% masy] O 52,429 C 39,346 H 6,590 N 0,502 Ca 0,378 K 0,229 Si 0,121 Mg 0,098 S 0,071 Al 0,056 P 0,052 Cl 0,050 Fe 0,039 Mn 0,021 Na 0,190 1. Budowa komórkowa Jedno z podstawowych uogólnień biologicznych - teoria komórkowa - stwierdza, że wszystkie istoty żywe są zbudowane z podstawowych jednostek zwanych komórkami oraz z produktów wytwarzanych przez te komórki. Organizmy jednokomórkowe Różnorodność kształtów komórek Różnorodność kształtów komórek 2. Wzrost i rozwój Wzrost to proces w wyniku którego następuje zwiększenie ilości żywej substancji w organizmie. Jest to więc przyrost masy komórkowej zachodzący dzięki powiększaniu się rozmiaru poszczególnych komórek, zwiększaniu się liczby komórek, bądz też w wyniku obu tych procesów. Wzrost organizmów dokonuje się dzięki pobieraniu przez organizm ze środowiska substancji odżywczych (powiększenia komórki dzięki pobraniu czystej wody nie uważa się za wzrost). 3. Metabolizm We wszystkich organizmach żywych zachodzą reakcje chemiczne i transformacje energetyczne niezbędne do wzrostu i odnawiania się komórek oraz przekształcania energii w formy biologicznie użyteczne. Tę sumę wszystkich procesów chemicznych przebiegających w organizmach żywych nazywamy metabolizmem lub przemianą materii. W procesach przemiany materii wyróżniamy procesy anaboliczne (syntezy) i kataboliczne (rozkładu) Reakcje metaboliczne przebiegają nieustannie w każdym żywym organizmie i są precyzyjnie regulowane dla utrzymania zrównoważonego stanu wewnętrznego. Tę zdolność organizmów nazywamy homeostazą, a mechanizmy umożliwiające osiągnięcie takiego stanu mechanizmami homeostatycznymi. 4. Ruch Ruch jest podstawowym przejawem wrażliwości, czyli zdolności organizmów do reagowania na bodzce środowiskowe. Ruch jest podstawową właściwością komórek. Lokomocja to zdolność przemieszczania się z jednego miejsca w inne. Te dwa terminy należy odróżnić od siebie. Jeśli za podstawę klasyfikacji przyjąć złożoność ruchu, to możemy wyróżnić ruch: cytoplazmatyczny, rzęskowy oraz mięśniowy. 5. Reakcja na bodzce " Reagowanie na bodzce umożliwia organizmom odpowiednie zachowanie się w zmiennych warunkach środowiska, a tym samym przetrwanie. " Zdolność do reagowania jest zazwyczaj związana z ruchem. " Taksja - ruch całego drobnego, prostego organizmu (np. bakterii, nicienia, glonu, pierwotniaka) lub komórki (np. plemnika) będący reakcją na kierunkowy bodziec. " Tropizm reakcja ruchowa roślin i niższych zwierząt na kierunkowe bodzce zewnętrzne. " Nastie zmiana położenia roślin, rzadziej zwierząt, spowodowane bodzcami bezkierunkowymi lub wewnętrznymi właściwościami. Zachodzą one w sposób zależny od budowy danego organu. 6. Rozmnażanie " Jedno z podstawowych założeń biologii głosi, że każda żywa istota pochodzi tylko od istoty żywej . Założenie to powstało po obaleniu teorii samorództwa (Pasteur) " Rozmnażanie, reprodukcja - wytwarzanie nowych osobników (osobników potomnych, potomstwa) przez organizmy rodzicielskie (komórki rodzicielskie, rodziców). Czynność leżąca u podstawy procesu życia i umożliwiająca trwanie organizmów żywych oraz kontynuację gatunków. Istotą rozmnażania jest przekazanie potomstwu własnych genów. " Proste organizmy, jak ameba, rozmnażają się bezpłciowo. Jeden osobnik daje początek dwu osobnikom lub ich większej ilości, identycznym z osobnikiem rodzicielskim. " Większość roślin i zwierząt rozmnaża się płciowo. Proces ten jest związany z wytwarzaniem wyspecjalizowanych komórek jajowych i plemników, które łączą się dając zapłodnione jajo, czyli zygotę, rozwijającą się w nowy organizm. Organizm potomny powstający w wyniku rozmnażania płciowego nie jest identyczny z żadnym z osobników rodzicielskich, lecz stanowi produkt współdziałania genów pochodzących od osobnika męskiego i żeńskiego (ojca i matki). 7. Ewolucja i adaptacja " Zdolność populacji do ewoluowania (zmieniania się) i przystosowywania się do warunków ich środowiska jest cechą umożliwiającą im przeżywanie w stale zmieniającym się świecie. " Przystosowanie może być rezultatem nagłych zmian spowodowanych pobudliwością komórek, bądz reakcją układów enzymatycznych na działanie induktorów i represorów, lub też wynikiem długotrwałego procesu mutacji i doboru naturalnego. Wirusy " Wirusy - skomplikowane cząsteczki organiczne nie posiadające struktury komórkowej, zbudowane z białek i kwasów nukleinowych. Zawierają materiał genetyczny w postaci RNA (retrowirusy) lub DNA. Wykazują zarówno cechy komórkowych organizmów żywych, jak i materii nieożywionej. Poziomy organizacji życia " molekularny (chemiczny) " komórkowy " tkankowy " narząd " układy narządów " organizm " populacja " biocenoza " ekosystem " biosfera Powstanie Powstanie i ewolucja życia na i ewolucja życia na Ziemi Ziemi " Wielki Wybuch 15 mld lat temu " Astrofizyczny wiek Ziemi 4,5 5 mld lat " Powstanie życia na Ziemi 3,5 mld lat temu " Najstarsze ślady życia na Ziemi stromatolity Koncepcja Oparina Koncepcja Oparina Według Oparina życie ewoluowało w trzech etapach: - ewolucja chemiczna, czyli powstawanie pod wpływem wyładowań elektrycznych prostych związków organicznych, np. aminokwasów, z dostępnych w atmosferze prostych związków nieorganicznych. - ewolucja molekularna, czyli powstawanie układów nadcząsteczkowych, np. koacerwatów - ewolucja biologiczna, czyli powstawanie pierwszych organizmów zdolnych do reprodukcji w oparciu o własną informację genetyczną. Koncepcja panspermii " Obfitość związków węgla na powierzchni Ziemi zawdzięczmy importowi z przestrzeni pozaziemskiej " Związki organiczne takie jak cyjanowodór czy formaldehyd mogą stanowić nawet 30% masy komet. " W procesie prowadzącym do powstania pierwszych komórek przełomowe znaczenie miały dwa wydarzenia: pojawienie się replikacji molekularnej oraz metabolizmu. " Według Cairns a-Smith a i Degens a rusztowaniem na którym mogło powstać pierwotne polimery mogły być kryształy minerałów ilastych takich jak kaolinit powstały z wietrzenia bazaltów. " Pierwszym nośnikiem informacji musiał być RNA " Zanim powstał pierwszy funkcjonalny organizm musiał powstać kod genetyczny, system kodowania uniwersalny dla wszystkich żywych organizmów. " Ważnym etapem na drodze do powstania pierwotnej komórki było wykształcenie się błon lipidowych