Поняття самоорганізація означає упорядкованість існування матеріальних динамічних, тобто якісно змінюються систем. Воно відображає особливості існування таких систем, які супроводжуються їх сходженням на все більш високі рівні складності і системної упорядкованості або матеріальної організації.
Картина хімічного світу, досить виразно свідчить про відбір елементів. Зараз відомо близько 8 млн хімічних сполук. 96% з них створені природою з 6-18 основних елементів (Na, K, Ca, Mg, Fe, Si, Al, Cl, Cu, Zn), а з решти 95 елементів таблиці Менделєєва природа створила лише 300000 неорганічних сполук.
Визначальними факторами у відборі є вимоги відповідності між будівельним матеріалом і об'єктами з високоорганізованою структурою. З хімічної точки зору такі вимоги зводилися до відбору елементів, здатних до утворення міцних і енергоємних хімічних зв'язків і лабільних, тобто легко піддаються гомолізу, гетеролізу або циклічного розподілу. Тому карбон - органоген номер 1.
У ході еволюції відбирались ті структури, які сприяли різкому підвищенню активності і селективності дії каталітичних груп.
На ранніх стадіях хімічної еволюції каталіз взагалі був відсутній. Умови високих температур, електричних розрядів і радіації перешкоджали утворенню конденсованого стану. Перші прояви каталізу починалися при пом'якшення умов і утворення первинних тел. Роль каталізатора зросла в міру того, як фізичні умови наблизилися до земних. Але роль каталізатора аж до утворення більш-менш складних органічних молекул залишалася несуттєвою. Поява таких відносно нескладних систем, як СНОН а тим більше амінокислот і первинних цукрів було своєрідною некаталітичного підготовкою старту для великого каталізу. Роль каталізу в розвитку хімічних систем після досягнення стартового стану почала зростати порівняно швидко. Відбір активних сполук відбувався в природі з тих продуктів, які виходили відносно великим числом хімічних способів і володіли широким каталітичним спектром.
Хімічні процеси і процеси життєдіяльності. Каталіз. Ферменти. Освоєння каталітичного досвіду живої природи.
Роль ферментів у процесі життєдіяльності - провідна (ферментологія - стрижнева галузь знань про процеси життєдіяльності, основний предмет якої складає дослідження бродіння). Ця ідея вперше була запропонована Луї Пастером. Встановлено, що одні й ті ж фізичні і хімічні закони управляють як абіогенним процесами, так і процесами життєдіяльності. З іншого боку, доведено виняткова специфічність живого, яка (на молекулярному рівні) полягає в істотному розходженні принципів дії каталізаторів і ферментів, у відмінності механізмів утворення полімерів та біополімерів.
Каталіз - збільшення швидкості хіміч. реакції в присутності каталізаторів. Більшість процесів, що відбуваються в живих організмах - каталітичні.
Ферменти - біол. каталізатори, присутні у всіх живих клітинах. Здійснюють перетворення речовин в організмі, регулюючи тим самим його обмін речовин. За хім. природі-білки. Кожен вид ферментів каталізує перетворення певних вещ-в.
1-й шлях освоєння каталітіч. досвіду живої природи - розвиток досліджень в області металокомплексного каталізу з постійною орієнтацією на відповідні об'єкти живої природи (К. Циглер)
2-й шлях - моделювання біокаталізаторів (ферментів).
Третій шлях - пов'язаний з хімією іммобілізованих систем. Сутність іммобілізації полягає в закріпленні виділених з живого організму ферментів на твердій поверхні шляхом адсорбції.
4-й шлях - вивчення всього кат. досвіду живої природи, у т. ч. і досвіду формування самого ферменту, клітини і навіть організму.
Можливості сучасних біотехнологій. Клонування і проблеми відтворення живих організмів.
Сучасні біотехнології дають можливість отримати білок, раніше не існуючий в природі, будь-якої бажаної структури (процес отримав назву мутагенезу), шляхом введення відрізка ДНК в мікроорганізм. Крім того, вчені навчилися поєднувати ДНК з різних організмів, визначати і виділяти сегменти ДНК, які кодують потрібний білок, визначати нуклеотидні послідовності у великих фрагментах ДНК.
Клонування - штучне вирощування нового тварини з соматичної клітини, створення генетично тотожного істоти. У 1997 р. клонували вівцю. Але залишається відкритим питання про моральних, соціальних, біологічних та інші наслідки таких експериментів.
Знайти єдино потрібний сегмент ДНК, що міститься всього в одному гені, дуже важко. Тому застосовують рекомбінантні ДНК, вбудовуючи фрагменти ДНК клітини в мільйон швидко діляться бактерій, застосовуючи потім методи діагностики, щоб знайти бактерії з новим геном, і отримуючи таким чином мільярди однакових копій кожного гена.
Особливості біосферного рівня організації матерії. Розвиток традиційних принципів в біології. Живе і неживе.
Всі об'єкти природи (живої та неживої) можна представити у вигляді систем, що володіють особливостями, що характеризують їх рівень організації. Концепція структурних рівнів живої матерії включає уявлення системності та пов'язаної з нею органічною цілісністю живих організмів. Жива матерія дискретна, тобто ділиться на складові частини більш низькій організації, що мають певні функції.
Біосфері притаманна хіральність (збереження тільки однієї з двох можливих просторових структур: L-, D-структури). Дві основні життєві системи: обміну речовини і відтворення матеріальних основ живої клітини. Життя - одна з найвищих відомих людині форм впорядкованості речовини. Етапи переходу від неживого до живого: 1.сінтез вихідних органічних сполук з неорганічних речовин. 2.формирование у первинних водоймах з органіч.соедіненій біополімерів, ліпоїдів, углеводородов.3.самоорганизация складних органічних сполук, потім освіту найпростішої клітини.
Біологія - сукупність наук про живу природу - про величезній різноманітності вимерлих і нині населяють Землю живих істот, їх будову і функції, поширенні і розвитку, пов'язаних один з одним і з неживою природою. На початковому етапі розвитку біологія була традиційною, тобто носила описовий характер. Об'єкт її вивчення - жива природа у природному стані і цілісності. Великий внесок у традиц. біологію вніс Карл Лінней. Найбільш значне її досягнення - класифікація рослинного і тваринного світу. Її науковий матеріал накопичується в результаті безпосереднього спостереження об'єкта вивчення - живої природи.
Структурні рівні організації матерії в біології. Принципи систематики найпростіших організмів, рослин і тварин.
З урахуванням рівня організації можна розглядати ієрархію структур організації матеріальних об'єктів живої та неживої природи. Така ієрархія структур починається з елементарних частинок і закінчується живими спільнотами. Концепція структурних рівнів вперше була запропонована в 20-х рр. нашого століття. Відповідно до неї структурні рівні розрізняються не тільки за класами складності, але і за закономірностям функціонування. Концепція містить у собі ієрархію структурних рівнів, у якій кожний наступний рівень входить в попередній.
Лінней створив систему рослинного і тваринного світу і побудував найбільш вдалу класифікацію, яка проводилася за певними ознаками, що відображає закономірності, які спостерігаються в живій природі. За такими ознаками рослини об'єдналися в групи, звані таксонами. Лінней ввів бінарну номенклатуру для позначення роду і виду.
Мішель Адансон запропонував принцип класифікації рослин за подібністю максимального числа ознак з застосуванням математичних методів. Природні системи створюються як правило в рамках якої-небудь концепції, що включає принцип знаходження генеалогічного споріднення і встановлення наступності походження.
Будова і функції живої клітини. Основоположні життєві процеси в організмах.
Клітина - елементарна жива система, основа будови і життєдіяльності всіх тварин і рослин. Клітини існують як самостійні організми (найпростіші, бактерії), так і у складі багатоклітинних організмів, в яких є статеві клітини, що служать для розмноження, і клітини тіла (соматичні), різні за будовою і функціями (нервові, кісткові, м'язові, секреторні). У кожній клітині розрізняють дві основні частини: ядро і цитоплазму, в яких знаходяться органоїди (комплекс Гольджі, ядерця (у ядрі), ендоплазматична мережа, мітохондрії, клітинна мембрана). Клітини рослин як правило, покриті твердою оболонкою.
Існує два основних життєвих процесу в організмі: обмін речовин і відтворення основ живої клітини. Призначення обміну речовин - підтримувати рівень впорядкованості організму і його частин. Система відтворення містить в закодованому вигляді повну інформацію, необхідну для побудови з запасеного клітиною органічного матеріалу потрібного в даний момент часу білка. Вона ж відає механізмом вилучення та реалізації відповідної програмної інформації. Свої функції ця система здійснює за допомогою ДНК і РНК.
При підготовці цієї роботи були використані матеріали з сайту http://www.studentu.ru