МОЛЕКУЛЯРНЫЙ УРОВЕНЬ

Различают такие уровни организации живой материи - уровни биологической организации, как: молекулярный, клеточный, тканевый, органный, организменный, популяционно-видовой и экосистемный, биосферный

Молекула
Электрически нейтральная частица, образованная из двух или более атомов, связанных ковалентными связями.
В физике к молекулам причисляют также одноатомные молекулы, то есть свободные (химически не связанные) атомы (например, инертных газов, ртути и т. п.).

Основные положения атомно-молекулярного учения
1) Все вещества состоят из молекул.
2) Молекулы состоят из атомов. Атомы каждого вида (элемента) одинаковы между собой, но отличаются от атомов любого другого вида.
3) Частицы – молекулы и атомы – находятся в непрерывном движении. Тепловое состояние тел есть результат движения их частиц.
4) При взаимодействии атомов образуются молекулы: гомоядерные – при соединении атомов одного вида (например, H2, O2), образующиеся при этом вещества называются простыми; гетероядерные – при взаимодействии атомов разного вида (например, H2O, H2SO4), образующиеся при этом вещества называются сложными.
5) При физических явлениях молекулы сохраняются, при химических – разрушаются (или образуются новые), атомы же и при физических, и при химических реакциях остаются неизменными.
6) Химические реакции заключаются в образовании новых веществ из тех же самых атомов, из которых состоят первоначальные вещества.

На международном съезде химиков в Карлсруэ в 1860 г. были приняты определения понятий молекулы и атома. Молекула была определена как наименьшая частица химического вещества, обладающая всеми его химическими свойствами.

Молекулярный уровень организации - это уровень функционирования биологических макромолекул - биополимеров: нуклеиновых кислот, белков, полисахаридов, липидов, стероидов.
С этого уровня начинаются важнейшие процессы жизнедеятельности: обмен веществ, превращение энергии, передача наследственной информации.
Этот уровень изучают: биохимия, молекулярная генетика, молекулярная биология, генетика, биофизика.

Основные процессы молекулярного уровня:
Окислительно-восстановительные реакции синтеза и распада веществ – обмен веществ и энергии;
Регулирование ферментами происходящих в клетках химических процессов;
Фотосинтез в клетках, содержащих хлорофил;
Биосинтез сложных макромолекул из молекул простых органических соединений – мономеров;
Самовоспроизведение, копирование и передача генетической информации.

Организация МУ:
Системность биохимических процессов;
Сложность и разнообразие биомолекулярного состава;
Специфичность и многообразие ферментов;
Матричная основа осуществления биосинтеза.

Значение МУ:
Преобразование солнечной энергии в энергию химических соединений;
Обеспечение энергией процессов жизнедеятельности путем расщепления органических веществ;
Включение химических элементов Земли в различные химические соединения, участвующие в обменных процессах;
Обеспечение синтеза молекул живого вещества, из которых строятся надмолекулярные структуры;
Кодирование и передача генетической информации;
Обеспечение генетической преемственности и устойчивости молекулярных структур в поколениях.

Структурные компоненты МУ:
Макромолекулы различных органических соединений
Неорганические соединения
Белки
Углеводы
Липиды
Нуклеиновые кислоты
АТФ
Вода
Минеральные соли
Углекислый газ
Неорганические кислоты
Основания
Аминокислоты
Моносахариды
Жирные кислоты
Глицерин
Нуклеотиды

Исключительная роль в функционировании живых организмов принадлежит молекулам органических веществ:
белки,
жиры,
углеводы,
нуклеиновые кислоты.
В состав живых организмов входит более 100 химических элементов. Основная роль здесь принадлежит углероду.
Почему?

Атомы углерода способны соединяться друг с другом в цепочки. Давая при этом огромнейшее разнообразие органических веществ, которых насчитывается десятки миллионов. По сравнению с несколькими сотнями тысяч неорганических. (органическая химия – химия углерода).

ГОМОПОЛИМЕРЫ

Таким образом молекула крахмала, состоящая из повторяющихся молекул глюкозы – это полимер, а сама глюкоза, которая представляет собой одну молекулу – мономер.
Полимер крахмал состоит из мономеров – молекул глюкозы.
Количество мономеров в полимере может быть разным. От нескольких десятков тысяч в том же крахмале до сотен миллионов в молекуле дезоксирибонуклеиновой кислоты.
Не все полимеры или, точнее биополимеры, то есть те, которые встречаются в живых организмах, состоят из одинаковых мономеров. Например, белки, которые начинают перевариваться у нас в желудке, состоят из аминокислот. А аминокислот, которые могут входить в состав белков, двадцать. Поэтому полимеры белки относят к гетерополимерам. То есть, они состоят из разных мономеров.
Имея сложное строение, полимеры проявляют и самые разнообразные свойства. Которые напрямую зависят от количества звеньев, входящих в их состав. А количество мономеров может изменяться в очень широких пределах. Каждая молекула уникальна благодаря разному чередованию этих звеньев и их взаимному расположению. В результате существует немыслимое разнообразие биомолекул , что соответствует многообразию жизненных форм на Земле.
НО! В то же время все биологические молекулы построены по единому принципу. И это одно из доказательств единства живой природы.
В какой-то мере единство живой природы подтверждает и такой факт - каждый тип органических веществ у всех организмов выполняет сходные функции.
Белки – основные структурные элементы клеток, а также главные ускорители и регуляторы химических реакций.
Углеводы и жиры в основном отвечают за обеспечение необходимой жизненной энергией.
Ну а уникальное строение нуклеиновых кислот позволяет записывать, сохранять и передавать в неизменном виде наследственную информацию. То есть всю информацию о строении тех же органических веществ и о том, как когда и где они должны появляться, какие функции выполнять и когда разрушаться, и перерабатываться. Это невероятный объём данных. Если их сравнить с общепринятыми на сегодняшний день, то мы получим, что в одном грамме ДНК (организм человека содержит 150 г) может храниться 700 терабайт данных. Это 233 жёстких диска по 3 терабайта с общим весом в 151 килограмм.