1. Биология – наука о живом. Структура дисциплины. Связь с другими естественными науками. 2. О природе живого. Физическая и химическая основа жизни. 3. Уровни организации живой материи. 4. Свойства живых систем. Фотографии В.И. Горшкова и К.И. Ширяева
bios – жизнь, logos – учение Биология – наука о жизни Предмет изучения биологии - строение, проявления жизнедеятельности, среда обитания всех живых организмов: прокариотов, грибов, растений и животных Термин «биология» в 1797 году предложил профессор анатомии Т. Руз (Германия)
раскрытие общих свойств живых организмов; объяснение причин многообразия организмов на планете; выявление связей между строением и свойствами организма и условиями окружающей среды.
микробиология – наука, изучающая строение и свойства микроорганизмов, ботаника – наука о растениях, зоология – наука о животных, генетика – наука, изучающая закономерности наследования признаков, экология – наука о взаимоотношениях организмов и сообществ с окружающей средой, физиология – наука о функционировании организмов, молекулярная биология, цитология – учение о клетке, гистология – учение о тканях и др.
Определения понятия «жизнь»: - Аристотель : «жизнь – это питание, рост и одряхление организма»; - А.Л. Лавуазье : «жизнь - это химическая функция материи»; - Г.Р. Тревиранус : «жизнь есть стойкое единообразие процессов при различии внешних влияний»; - А.И. Опарин : «жизнь – это особая, очень сложная форма движения материи»; - Ф. Энгельс : «Жизнь есть способ существования белковых тел, обменивающихся с окружающей средой веществом и энергией».
Жизнь – это макромолекулярная открытая система, которой свойственны иерархическая организация, способность к самовоспроизведению, самосохранению и саморегуляции, а также обмен веществ и тонко регулируемый поток энергии. Поэтому жизнь представляет собой форму движения материи высшую по сравнению с физической и химической формами ее существования.
Под «открытыми» понимают динамические, т. е. не находящиеся в состоянии покоя, системы, устойчивые лишь при условии непрерывного доступа к ним энергии извне. энергия и материя в виде пищи поступают из окружающей среды. Покровы живых организмов затрудняют обмен веществ между организмом и внешней средой, сводят к минимуму потери веществ и поддерживают пространственное единство системы.
В живых организмах содержатся те же химические элементы, что и в предметах неживой природы: О, Н, С, N, Р, Na, Ca, K, Fe, Cl и другие. Эти элементы называются биогенными. Субстратом жизни принято считать органические соединения – нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК) и белки. Вещества становятся субстратом жизни лишь тогда, когда они находятся и функционируют в клетках.
Иерархический принцип организации позволяет выделить в живой природе отдельные уровни. Можно выделить три основные ступени живого: Микросистемы (доорганизменная ступень) включают в себя молекулярный (или молекулярно-генетический) и субклеточный уровни. Мезосистемы (организменная ступень) включают в себя клеточный, тканевой, органный, системный, организменный уровни. Макросистемы (надорганизменная ступень) включают в себя популяционно-видовой, биоценотический и глобальный уровни (биосферу в целом).
1. Молекулярно-генетический. Ген – это участок молекулы ДНК ответственный за формирование какого-либо одного признака. 2. Субклеточный уровень. Органелла клетки выполняет свойственные ей функции и вносит свой вклад в работу клетки в целом. 3. Клеточный уровень. Клетка является самостоятельно функционирующей элементарной биологической системой. Для одноклеточных организмов этот уровень совпадает с организменным.
4. Тканевой уровень. Ткань – совокупность клеток с одинаковым типом организации, объединенных выполнением общей функции. 5. Органный уровень. Органы – это структурно-функциональные объединения нескольких типов тканей. 6. Организменный уровень. Элементарная единица – это особь в ее развитии от момента рождения до прекращения ее существования в качестве живой системы.
7. Популяционно-видовой уровень. П опуляция – это совокупность организмов одно го и того же вида, объединенных общим мест ом обитания и свободно скрещивающих ся между собой. 8. Биогеоценотический (экосистемный) уровень. Биогеоценоз – совокупность организмов разных видов и различной сложности организации со всеми факторами среды их обитания. 9. Биосферный (глобальный) уровень. Биосфера – система высшего порядка, охватывающая все явления жизни на планете.
Связано с потоком и обменом вещества и энергии. Основу обмена веществ составляют процессы ассимиляции (анаболизм, синтез, образование новых веществ) и диссимиляции (катаболизм, распад). В результате ассимиляции происходят обновление структур организма и образование новых его частей (клеток, тканей, частей органов). Диссимиляция определяет расщепление органических соединений, обеспечивает клетку пластическим веществом и энергией. Для образования нового нужен постоянный приток необходимых веществ извне, а в процессе жизнедеятельности (и диссимиляции, в частности) образуются продукты, которые нужно вывести во внешнюю среду.
Обеспечивает преемственность между сменяющимися генерациями биологических систем. Живые структуры постоянно воспроизводятся и обновляются, не теряя при этом сходства с предыдущими поколениями, несмотря на непрерывное обновление вещества. Нуклеиновые кислоты способны хранить, передавать и воспроизводить наследственную информацию, а также реализовывать ее через синтез белков. Информация, хранимая на ДНК, переносится на молекулу белка с помощью молекул РНК.
Это способность живых организмов, обитающих в непрерывно меняющихся условиях окружающей среды, поддерживать постоянство своего химического состава и интенсивность течения физиологических процессов.
Связана с передачей информаци и извне в любую биологическую систему и отража ет реакцию этой системы на внешний раздражите ль. Раздражимость лежит в основе адаптации организмов к меняющимся условиям среды. Реакция многоклеточных животных на раздражение осуществляется через посредство нервной системы и называется рефлексом. Организмы, не имеющие нервной системы, лишены рефлексов. Их реакции выражаютс я в изменении характера движения ( таксисы ) и роста ( тропизмы ). Обычно к их обозначен ию прибавляют название раздражителя, напри мер, фототаксис, геотропизм и т. д.
Заключается в способности организмов передавать свои признаки, свойства и особенности развития из поколения в поколение. Наследственность обусловлена стабильностью, т.е. постоянством строения молекул ДНК.
Изменчивость – свойство, противоположн ое наследственности, но связанное с ней, т. к. при этом изменяются наследственные задатк и – гены, определяющие развитие тех или иных пр изнаков. Изменчивость связана с ошибками при репродукции, что приводит к появлению новой наследственной информации, новых признаков и свойств. Если новые признаки и свойства полезны для организма в данной среде обитание, то они подхватываются и закрепляются естественным отбором. Создаются новые формы и виды.
Жизнь на Земле проявляется в виде дискретных форм. Отдельный организм или иная биологическая система (вид, биоценоз и т. д.) состоит из отдельных отграниченных в пространстве, но тесно связанных и взаимодействующих между собой частей. Например, любой вид организмов включает отдельные особи. Тело высокоорганизованной особи образуют органы, которые, в свою очередь, состоят из тканей и т. д.
Онтогенез – воплощение исходной генетической информации, заложенной в в генотипе, в рабочие структуры организма. В ходе этого процесса проявляется такое свойство организма, как способность к росту. Процесс роста базируется на репродукции молекул, размножении, росте и дифференцировке клеток и других структур.
Филогенез – это историческое развитие организмов, базирующееся на прогрессивном размножении, наследственности, борьбе за существование и отборе. Результатом филогенетического развития, или эволюции, является все многообразие живых организмов на Земле.
Дайте определение биологии и приведите примеры отраслей биологии и смежных с ней дисциплин. Приведите примеры достижений современной биологии. Охарактеризуйте физическую и химическую природу жизни как явления. Назовите ступени и иерархические уровни организации живой материи. Приведите конкретный пример иерархической цепочки. Опишите свойства живых систем. Проследите, если это возможно, аналогии этих свойств в неживой природе.
