Rozdíly mezi živou a neživou přírodou

Rozdíly mezi živou a neživou přírodou

A) Srovnání vlastností živých a neživých soustav

B) Vývoj Země a teorie o původu života na Zemi

C) Jedinec a druh, hierarchické uspořádání organismů

A) Srovnání vlastností živých a neživých soustav

Obě dvě soustavy se liší především procentuálním zastoupením jednotlivých chemických prvků a především absolutně rozdílnými vlastnostmi, které jsou jasné již z jejich názvů.

Živá příroda

(a) Složení
Základními prvky živé soustavy jsou takzvané biogenní prvky a jsou to:

– uhlík – C (hlavní stavební prvek organické – živé hmoty)

– vodík – H (základní prvek všech organických látek; voda)

– dusík – N (důležitý především ve stavbě aminokyselin a bílkovin)

– kyslík – O (základní prvek všech organických látek; voda)

– fosfor – P (podtatná součást nukleových kyselin; adenosintrifosfát ATP)

– vápník – Ca (důležitý stavební prvek některých tkání; ve formě iontu nesmírně důležitý mediátor)
Někdy se tyto prky nazývají makrobiogenní. Ve všech organismech se vyskytují ve velkém množství. Jsou základními stavebními prvky všech bílkovin a nukleových kyselin (dále jen NK).
Dalšími životně důležitými prvky jsou oligobiogenní prvky, které jsou však již v organismech zastoupeny podstatně méně než prvky makrobiogenní. Mezi oligobiogenní prvky patří:

– síra – S (např. některé aminokyseliny)

– draslík – K (velice důležitý především ve iontové formě)

– sodík – Na (velice důležitý především ve iontové formě)

– chlor – Cl

– hořčík – Mg

– železo – Fe (např. podstatná složka krevního barviva – hemoglobinu)

Prvky, které se v organismech vyskytují v minimálním množství (řádově jen několik tisícin %) se jmenují mikrobiogenní prvky. Přes své tzv. stopové množství jsou většinou velice důležité. Jako příklad za celou řadu těchto prvků uvádíme:

– kobalt – Co (např. součást vitamínu B12)

Podstatnou část hmotnosti většiny živých organismů tvoří voda (60 – 90 % hmotnosti buněk). Voda rozpouští anorganické i organické látky a vytváří vhodné prostředí i pro většinu chemických reakcí v buňkách.
Pro naprostou většinu z živé soustavy jsou nezbytné i některé plyny:

– kyslík (O2)

– oxid uhličitý (CO2)

– dusík (N2)

Podíl anorganických látek v organismu je zpravidla menší než 10 % celkové hmotnosti. Vyskytují se především ve formě solí (rozpustné či nerozpustné). Jsou nepostradatelnou součástí opěrných struktur (např. kostra). Uvnitř buněk a v mimobuněčných tekutinách jsou nepostradatelné ve formě iontů (např. K+, Na+, Cl-, Ca2+), protože plní funkci přenašečů energie a i informací.

Pro živou soustavu jsou pak typické především organické látky, které jsou složeny především z výše uvedených makrobiogenních prvků (C, H, N, H, P) a síry (S). Základními typy organických látek jsou:

– cukry – slouží jako zdroj energie

– tuky – plní především zásobní funkci a jsou přítomny i v plazmatické membráně

– bílkoviny – základní stavební látky všech organismů, jejich syntéza probíhá v ribozómech

– nukleové kyseliny – NK – mají funkci nosiče genetických informací, podle nich probíhá syntéza bílkovin v buňkách

– rozlišujeme dva typy NK: DNA (deoxyribonukleová kyselina) a RNA (ribonukleová kyselina), kterou podle funkce dělíme na:
a. ribozomální
b. transferová
c. mediátorová
(b) Znaky
1) chemický základ:

– bílkoviny

– cukry

– tuky

– NK
2) metabolismus (přeměna látek a energií v živé soustavě)
3) základní strukturní a funkční jednotkou je buňka (kromě virů)
4) dráždivost (schopnost soustavy reagovat na vnější podněty)
5) adaptabilita (živá soustava mění své chování podle změn v okolí)
6) schopnost rozmnožovat se
7) schopnost vyvíjet se

– ontogeneze – vývin jedince (růst, změny kvantitativní i kvalitativní)

– fylogeneze – celé období evoluce živých soustav (od vzniku života – současnost)

Neživá příroda
(a) Minerály
jednotlivé skupiny minerálů:

– prvky:

a) nekovové – uhlík (šesterečná soustava = tuha, krychlová soustava = diamant = dimorfie)
b) kovové

– sulfidy

a) zlatá skupina (FeS – pyrit, CuFeS2 – chalkopyrit)

b) tmavá skupina (PbS – galenit, Sb2S3 – antimonit, ZnS – sfalerit

– oxidy

– křemen SiO2 (křišťál, citrin, růženín, achát)

– krevel Fe2O3 (hematit, železná ruda, barva zaschlé krve); působením eroze se mění na:

– hnědel (hydratovaný, hnědý)

– uhličitany

– vápenec CaCO3 (klenec, krystalizováním z kapajícího roztoku mohou vznikat krápníky, překrystalováním se tvoří mramor)

– ocelek FeCO3 (aragonit, hrachovec, travertin)

– sírany

– sádrovec CaSO4 (pentahydrát – sádra, krystalická forma – alabastr)

– křemičitany

– slída (světlá, tmavá)

– turmalén

– živec

– beril

– granát

– smaragd

– halovce

– sůl NaCl

– sylvín Kcl

– kazivec CaCl2

– dusičnany

– chilský ledek

– fosforečnany

– apatit CaPO4

– organické nerosty (jantar, uhlí, ropa)

(b) Horniny
Horniny se dělí na vyvřelé, přeměněné a usazené.

– vyvřelé (magmatity)

a) hlubinné – zřetelná stavba (např. žula složená stejnoměrně z živce, slídy a křemene)

b) podpovrchové – menší krystaly

c) povrchové – celistvá hmota (znělec, čedič)

– přeměněné (ortoruly, pararuly)

– usazené (sedimenty – vrstvy, které by se daly oddělit)

a) zpevněné – slepenec, pískovec

b) nezpevněné – písek, štěrk

B) Vývoj Země a teorie o původu života na Zemi
Základními prvky Země jsou: O, Si, Al, Na, Ca, Fe, Mg, K. V ovzduší přitom převažuje N, CO2 a v zemském jádře Fe, Ni.
Vývoj Země můžeme rozdělit do čtyř základních etap:
1) atomární evoluce

– syntéza prvků

– podle většiny teorií proběhl před 15 mld let ”velký třesk” a vznikl vesmír v podobě, jakém ho známe dnes

– Země vznikla pravděpodobně před 4,6 mld let

– geologický doklad o existenci oceánů – 3,8 miliardy let (zjištěn v horninách Grónska)
2) chemická evoluce

– vznik organických látek

– v atmosféře s vysokým obsahem kyslíku vznikly organické látky z uhlíku obsaženého v kyanovodíku

– složité organické látky začaly vznikat z jednoduchých látek (vody, oxidu uhličitého, amoniaku, methanu) působením záření, elektrických výbojů a sopečných výbuchů

– vznikly tak aminokyseliny, tuky, cukry, nukleové kyseliny, tyto látky se hromadily ve vodě a vytvořily shluky = koacerváty, z nichž se vyvinuly buňky

–
3) biologická evoluce

– probíhá od vzniku života z organických látek

– život je jev ojedinělý v dosud známém vesmíru

– vznik života na Zemi – 3,8 až 3,5 miliard let, nálezy z Austrálie, jižní Afriky a Grónska (existence sinic = existence prokaryotických buněk)

– vývoj buňky trval asi podle Oparinovy teorie 2 miliardy let
4) kulturně – sociální evoluce

– vývoj lidských civilizací

Nejvýznamnější názory na vznik života:
1) Teorie stvoření
2) Teorie panspermie – přenesení zárodku života z vesmíru, život by tak byl starší než Země
3) Teorie naivní alrogeneze – nedovede vysvětlit vznik člověka, život vznikl z neživé hmoty (žáby z bahna, roztoči z prachu)
4) Vývojová teorie

– původcem vývojové teorie byl Lamarc, rozvinul ji Darwin

– hnací síla vývoje, boj o život + přírodní výběr, přežívají silnější, přizpůsobivější

– pak Oparin: život se vyvíjel velmi postupně pomalou přeměnou z hmoty neživé v jednoduché a později stále složitější útvary živé hmoty

– několik podteorií:
Vznik života z bílkovin

– nejstarší

– nejdříve vznik bílkovin, koacerváty a mikrosféry

– uměle připravené směsi bílkovin – metabolismus, růst, ale nepozorujeme rozmnožování ani dědičnost

Vznik života z NK (nukleových kyselin)

– tzv. genová hypotéza

– nejpravděpodobnější

– nejprve vznik NK – rozmnožování (autoreplikace)

– ribozymy – molekuly NK s enzymatickými schopnostmi, jejich vlastnosti má ribozomální RNA = Vinogradského teorie

Vznik života za bílkovin a NK

– hypotéza koevoluce

– společný vznik bílkovin a NK

– NK obsahovaly kód pro syntézu bílkovin

– složité – pravděpodobnost nulová

Vznik života bez bílkovin a NK

– přenos informace pomocí anorganických látek typu jílu

– ty mohli katalyzovat syntézu bílkovin, ale jak přenesena informace NK

C) Jedinec a druh, hierarchické uspořádání organismů

– prvotní organické živé hmoty:

– protobionti, lobionti, probionti eubionti

– z eobiontů prokaryotní organismy (jaderná hmota) – eukaryotní buňka (jádro) (rostliny, živočichové, houby)

– jednotlivé říše se liší stavbou jednotlivé buňky i zásobními látkami

Živé organismy jsou uspořádány stupňovitě (hierarchicky):
1) hierarchie organismu

– buňka (= základ)

– tkáně

– tkáňové orgány

– orgánové soustavy

– organismus

2) hierarchické uspořádání organismů

– buňka

– buněčná kolonie

– mnohobuněčné organismy

– společenstva

Živá hmota je různě složitá:

1) viry – nebuněčné organismy (původci nemocí – např. chřipka, opar)

2) bakterie, sinice – velmi jednoduché jednobuněčné organismy

3) prvoci – jednobuněčné organismy se složitější buňkou

4) mnohobuněčné organismy – rostliny, houby, živočichové

5) individua vyššího řádu – organizovaná společenstva (včelstvo, mravenci)

6) jednotlivý organismus = jedinec (individuum)

– navzájem podobní jedinci, kteří se spolu mohou křížit – tvoří druh

– příbuznost jednotlivých druhů se snaží postihnout klasifikace (tj. uspořádání do rodů, čeledí, oddělení, kmenů, říší apod.)