Organizm

- Cechy organizmów żywych :

1. zbudowane są z pewnych rodzajów związków organicznych, takich jak :

• białka

• kwasy nukleinowe

• cukry

• lipidy

2. posiadają określoną, hierarchiczna strukturę - można wyróżnić następujące poziomy :

• makrocząsteczek organicznych ( np. białka, kwasy nukleinowe)

• kompleksów makrocząsteczek ( rybosomy, chromosomy )

• organelii komórkowych ( np. jądro, mitochondria, chloroplasty)

• komórek

• tkanek

• narządów

• całych organizmów

3. Organizmy przejawiają specyficzne funkcje, które także zorganizowane są w sposób hierarchiczny

4. Cechuje je metabolizm ( przemiana materii i energii)

5. Zdolne są do wzrostu i ruchu ( przy czym ruch należy tu rozumieć szeroko, nie tylko jako przemieszczanie się względem podłoża)

6. Zdolne są do rozmnażania się ( z czym związane jest dziedziczenie informacji genetycznej )

7. Organizmy zdolne są do ewolucji

Biogeneza

Do XVII w ścierają się dwie teorie :

• kreacjonistyczna - zakładająca jednorazowe stworzenie świata, istnienie stwórcy ( Charles Bonnet - istnieje ciągłość - continuum - od form prostych aż do Boga )

• teoria samorództwa - wszystkie organizmy powstały samorzutnie z materii nieożywionej

• Demokryt, Arystoteles, Lamrack - zwolenicy teorii samorództwa

• Redi ( makroorganizmy )

• Spallanzani 1799 ( żadne drobne larwy owadów, pierwotniaki, czy inne drobnoustroje znajdowane w naparach czy wyciągach roślin nie powstją jeżeli płyny ogrzać do wysokiej temperatury

• Pasteur(1862) - mikroorganizmy - nawet drobnoustroje nie mogą powstać samorzutnie z martwego podłoża

Biogeneza

• Obalenie teorii samorództwa i powstanie teorii komórki upowrzechniło stwierdzenia"

-wszystko co żywe pochodzi od żywego

-każda komórka może powstać tylko z innej komórki

Pojawił sie pogląd, że życie przywędrowało na Ziemię z kosmosu:

1. Teoria Liebiga i Arrheniusa = teoria panspermii

• zaprzeczyli teorii samorództwa

• materia żywa nie ma związku z materią nieożywioną

• materia żywa jest odwieczna , życie powstaje z związków życia

• zawiązki życia krążą w kosmosie kiedy opadną na jakąś planetę, rozwija się życie np. zarodniki bakterii mogą znieść łatwo niskie temperatury zbliżone do tych jakie panują w przestrzeniach międzyplanetarnych i całe lata mogą przetrwać w stanie życia utajonego

2. Brytyjski astrofizyk Hoyle- życie mogło powstać w warunkach jakie panują gdzieś w przestrzeni kosmicznej i dopiero stamtąd zainfekowało Ziemię - niedawno wykryto glicynę w obłokach materii międzygwiezdnej

3. Crick F. - życie na Ziemi nie tylko pochodzi z kosmosu, ale zostało na niej świadomie zaszczepione.

Powstała myśl, że życie mogło kształtować się w ciągu niezwykle długiego czasu w oparciu o ewolucję atmosfery, skorupy ziemskiej i hydrosfery. Wyłoniło się nowe podejście do problemu- ewolucja biochemiczna (Miller, Calvin, Oro, Fox, Oparin)

• Miller - 1953- gazy CH4, NH3, H2 i H2O poddał wyładowaniom iskrowym i otrzymał aminokwasy ( glicynę, alaninę, walinę, kwas glutaminowy, kwas asparginowy)

• Oro - 1961- ogrzewał przez 24h cyjanowodór i amoniak w temperaturze 90 stopni i otrzymał adeninę

• Fox- na kawałku lawy umieścił aminokwasy, podgrzał do wysokiej temperatury i otrzymał pierwsze polipeptydy, w których sekwencja aminokwasów nie była przypadkowa. Powstało białko - kuleczka z centrum aktywnym w środku tzw. Mini sfery.

Minisfery :

• Wykazują swoistą aktywność enzymatyczną, mogą katalizować rozkład glukozy

• Otoczka mini sfery jest dwuwarstwowa i wyglądem przypomina błonę komórkową

• Koacerwaty i mini sfery

-naśladują pewne procesy właściwe żywym komórkom

-powstają z przypadkowych elementów

-nie mają programu własnej budowy komórki i zdolności dziedziczenia

-nie została przekroczona granica między martwą strukturą chemiczną, a żywą komórką

Protobiologia - nauka o powstawaniu życia, dyscyplina naukowa, która oparta jest na idei ewolucji chemicznej, jest stosunkowo młoda, powstała w latach pięćdziesiątych, ale filozoficzne i przyrodnicze przesłanki jej podstawowej idei ( ewolucji chemicznej) kształtowały się w ciągu ostatniego stulecia.

• Oparin 1924- badał zachowanie się mieszaniny polimerów (białka, węglowodany) w wodzie.

-Tworzą się drobne, trwałe pęcherzyki przypominające kropelki powstające w zawiesinie oleju w wodzie (koacerwaty)

-Sugerował, że w podobny sposób mogły powstać twory, które dały początek komórkom

a)Wykazują one zdolność pobierania pokarmu

b)Dzielą się po nagromadzeniu substancji zapasowych (proces analogiczny do wzrostu i podziału)

Przebieg ewolucji:

• I Ewolucja kosmiczna

• II Ewolucja biologiczna

• Ewolucja chemiczna - chemogenia - synteza związków organicznych powstałych bezpośrednio w fizycznym środowisku ( aminokwasy, cukry, lipidy, fosfolipidy, nukleotydy)

• Ewolucja biochemiczna - biogenna - łączenie się związków organicznych w bardziej złożone układy, polimery (polisacharydy, białka, kwasy nukleinowe)

• Ewolucja strukturalna- powstanie struktur błoniastych oddzielających makrocząsteczki od środowiska, co umożliwiło metabolizm, kierowaną syntezę makrocząsteczek, w końcu rozmnażanie się i wynikającą z niego dziedziczność i zmienność

• Ewolucja morfologiczna- morfogenia

• Ewolucja psychiczna- psychogenia

• Ewolucja świadomości- kognogenia

• III Ewolucja społeczna, kulturowa

• Charakterystyka żywych organizmów pozwala zrozumieć, że kształtowanie się organizmów żywych przebiegało w kilku etapach

• Na początku musiała ukształtować się materia organiczna, która sama z siebie nie stanowi jeszcze organizmów żywych

• Następnie materia żywa musiała zorganizować się w prymitywne organizmy żywe, o dającej się wyróżnić strukturze

• Wreszcie, pierwsze organizmy podlegały ewolucji, która eliminowała formy gorzej przystosowane, a pozwalała funkcjonować i rozmnażać się lepiej przystosowanym. Aby odpowiedzieć na pytanie jak powstało życie trzeba zatem skupić się na wszystkich tych obszarach.

• Życie na Ziemi powstało prawdopodobnie 3,8 mld lat temu

• Powstało samoistnie na skutek działania sił chemicznych i fizycznych

• Mogło się zacząć przypadkowo od burzy w atmosferze nad wczesną Ziemią, gdzie nie było jeszcze wolnego tlenu

Jakie warunki panowały na Ziemi 4 miliardy lat temu?

• Atmosfera nie zawierała tlenu, składała się z: dwutlenku węgla, azotu, pary wodnej, wodoru, amoniaku i metanu

• Swobodny dostęp promieniowania ultrafioletowego

• Częste wyładowania atmosferyczne

• Duża aktywność wulkaniczna

• Najważniejszym i najbardziej złożonym etapem biogenezy było powstanie struktur błoniastych; struktury takie powstają spontanicznie w mieszaninach lipidów czy fosfolipidów z wodą; błony te zapewne komplikowały swoją budowę przez przyłączanie polipeptydów

• Zapewniało to większą stabilność układów lub umożliwiało wymianę materii z otoczeniem

• Chemosynteza - proces pierwotny

• Na istnienie procesu chemosyntezy w pierwotnym życiu organizmów wskazuje istnienie pierwotnych archebakterii w gorących źródłach powierzchniowych i oceanicznych

• Wiele wskazuje na to, że wszystkie znane formy organizmów żywych pochodzą od jednego przodka.

• „ Jeżeli jednak wyłoniło się równolegle wiele form żywych o nieco odmiennych podstawowych zasadach budowy i funkcji, to większość z nich wyginęła bezpotomnie, a tylko jedna dała początek całemu dzisiejszemu światu żywemu. Jest bowiem skrajnie prawdopodobne, że na skutek czystego przypadku dwukrotnie ukształtował się na przykład taki sam kod genetyczny” ( Ługowski)

• Przypadek legł u podstaw powstania życia, ale nie oznacza to, że sprzyjał formom żywym na wszystkich etapach

Przeobrażenie makrocząsteczek w komórki było ważnym „momentem” w biogenezie i od tego rozpoczęła się ewolucja biologiczna, trwająca do dzisiaj.

Praorganizm - heterotrof, beztlenowiec, energię do utleniania substratu czerpał z zastanej puli związków węgla, siarki i azotu.

Pierwsze fotosyntetyzujące organizmy to sinice. Pojawiły się co najmniej 2,5 mld lat temu. Znaleziono je w bogatych w krzemionkę czertach w zachodniej Australii ( sinice) oraz w Południowej Afryce (cyjanobakterie)

Kolejnym etapem ewolucji biologicznej było powstanie komórki eukariotycznej z prostszej prokariotycznej.

Nie znaleziono żadnych skamieniałości, które mogłyby być bezpośrednimi dowodami tych przemian.

W warstwach kopalnych sprzed 1,5-1,7 mld lat paleontolodzy znajdują, wyposażone we wszystkie elementy budowy, kompletne komórki jądrowe, czyli eukariotyczne.

Powstanie komórki eukariotycznej tłumaczy teoria endosymbiozy:

• Prokariotyczna komórka pierwotna traci ścianę komórkową

• Błona komórkowa ulega pofałdowaniu

• W jej wnętrzu pojawiają się błoniaste pęcherzyki wewnętrzne

• Komórka powiększa swoje rozmiary

• Wyodrębnia się jądro komórkowe i oddziela błoną od reszty cytoplazmy

• Do tak powstałej struktury wnikają na drodze endosymbiozy prokariotyczne organizmy tlenowe, będące prekursorami mitochondriów oraz fotosyntetyzujące prokarionty, będące prekursorami chloroplastów

• Niektóre z wymienionych komórek prokariotycznych wnikających do tworzącej się nowej komórki giną; te, które nie uległy strawieniu, zaczynają się dzielić wraz z komórką gospodarza i wytwarza się swoisty stosunek mutualistyczny, który przynosi korzyści obu strukturom

• Efektem końcowym trwającej ok. 1 miliarda lat ewolucji było powstanie tlenowych i autotroficznych praeukariontów, a w konsekwencji komórek eukariotycznych z pełnym zestawem organelli komórkowych: przede wszystkim chloroplastami i mitochondriami. Dało to początek rozwojowi roślin, grzybów i zwierząt

• Przyroda stanowi zorganizowany system struktur powiązanych ze sobą skomplikowaną siecią zależności

• Układem przyrodniczym są:

-jednokomórkowiec

-organizm tkankowca

-uboga biologicznie pustynia

-bogate w różnorodne gatunki zbiorowisko leśne

• układ- zespół elementów ściśle ze sobą powiązanych i oddziałujących na siebie tak, że stanowią jedność, zajmującą określoną przestrzeń i mającą określony czas trwania.

• struktura przyrody - zorganizowany, niejednorodny układ, składający się z wielu poziomów ( kondygnacji, jednostek organizacyjnych), których liczba i uszeregowanie istnieją obiektywnie i nie zależą od sposobu ich opisywania

• poziom charakteryzuje się pewną liczbą elementów, pomiędzy którymi zachodzą oddziaływania zapewniające jego istnienie i trwanie ( w czasie i przestrzeni)

• poszczególne poziomy charakteryzują się różnymi stopniem złożoności

• szczeble organizacji przyrody, od atomu przez cząsteczki, proste związki chemiczne, makromolekuły, organelle komórkowe, komórki, tkanki aż do organizmu i dalej przez populacje, biocenozy aż do biosfery charakteryzuje wzrost złożoności

Każdy poziom:

• Sam w sobie jest układem przyrodniczym

• Cechuje się pewnymi właściwościami, bogactwem form, specyficznymi prawami biologicznymi

• Ma określony charakter, pozwalający odróżnić go od innych poziomów.

• Cząsteczka, atom, komórka, organizm, ekosystem - mogą występować w przyrodzie samodzielnie

• Tkanki, układy, populacje - samodzielne egzystować nie mogą są częścią składową kolejnego, wyższego poziomu organizacyjnego np.:

• Organelle komórkowe są częścią składową komórek

• Organ budują układy

• Populacje tworzą biocenozy

• Inne zjawiska występują na poziomach niższych, inne na poziomach wyższych

• Tam gdzie zachodzą zjawiska typowe dla poziomu wyższego organizacyjnie, występują też zjawiska poprzedniego poziomu. poziom niższy stanowi bazę poziomu wyższego

• Prawa wykryte na jednym poziomie organizacyjnym dają możliwość zrozumienia procesów przebiegających na wyższych poziomach, ale nie wyjaśniają natury wszystkich zjawisk zachodzących na tych poziomach

• Nie można przewidzieć wszystkich właściwości wyższego poziomu znając tylko właściwości niższego

Hierarchiczna organizacja :

• holizm

• redukcjonizm

• Integron ( jacob) - poziom organizacji biologicznej, utworzony z poziomów niższych posiadają właściwości charakterystyczne dla poziomów niższych oraz charakterystyczne tylko dla siebie

• Poziom układu ( Integron )>Pcząsteczek + Pprotoplazmatyczny + Pkomórek + Ptkanek + Narządów

Cała lewa strona układu = holizm

• Redukcjonizm:

- brak miejsca na cos takiego ja integron

---