Биология (от греч. bios - жизнь, logos - наука) - наука о жизни, об общих закономерностях существования и развития живых существ. Предметом ее изучения являются живые организмы, их строение, функции, развитие, взаимоотношения со средой и происхождение. Подобно физике и химии она относится к естественным наукам, предметом изучения которых является природа.
Хотя концепция биологии как особой естественной науки возникла в XIX веке,
биологические дисциплины зародились ранее в медицине и естественной истории.
Обычно их традицию ведут от таких античных учёных как Аристотель и Гален через
арабских медиков аль-Джахиза ибн-Сину, ибн-Зухра и ибн-аль-Нафиза.
В эпоху Возрождения биологическая мысль в Европе была революционизирована
благодаря изобретению книгопечатания и распространению печатных трудов, интересу
к экспериментальным исследованиям и открытию множества новых видов животных и
растений в эпоху Великих географических открытий. В это время работали
выдающиеся умы Андрей Везалий и Уильям Гарвей, которые заложили основы
современной анатомии и физиологии. Несколько позже Линней и Бюффон совершили
огромную работу по классификации форм живых и ископаемых существ. Микроскопия
открыла для наблюдения ранее неведомый мир микроорганизмов, заложив основу для
развития клеточной теории. Развитие естествознания, отчасти благодаря появлению
механистической философии, способствовало развитию естественной истории.
К началу XIX века некоторые современные биологические дисциплины, такие как ботаника и зоология, достигли профессионального уровня. Лавуазье и другие химики и физики начали сближение представлений о живой и неживой природе. Натуралисты, такие как Александр Гумбольдт исследовали взаимодействие организмов с окружающей средой и его зависимость от географии, закладывая основы биогеографии, экологии и этологии. В XIX веке развитие учения об эволюции постепенно привело к пониманию роли вымирания и изменчивости видов, а клеточная теория показала в новом свете основы строения живого вещества. В сочетании с данными эмбриологии и палеонтологии эти достижения позволили Чарльзу Дарвину создать целостную теорию эволюции путём естественного отбора. К концу XIX века идеи самозарождения окончательно уступили место теории инфекционного агента как возбудителя заболеваний. Но механизм наследования родительских признаков всё ещё оставался тайной.
В начале XX века Томас Морган и его ученики заново открыли законы, исследованные
ещё в середине XIX века Грегором Менделем, после чего начала быстро развиваться
генетика. К 1930-м годам сочетание популяционной генетики и теории естественного
отбора породило современную эволюционную теорию или неодарвинизм. Благодаря
развитию биохимии были открыты ферменты и началась грандиозная работа по
описанию всех процессов метаболизма. Раскрытие структуры ДНК Уотсоном и Криком
дало мощный толчок для развития молекулярной биологии. За ним последовало
постулирование центральной догмы, расшифровка генетического кода, а к концу XX
века - и полная расшифровка генетического кода человека и ещё нескольких
организмов, наиболее важных для медицины и сельского хозяйства. Благодаря этому
появились новые дисциплины геномика и протеомика. Хотя увеличение количества
дисциплин и чрезвычайная сложность предмета биологии породили и продолжают
порождать среди биологов всё более узкую специализацию, биология продолжает
оставаться единой наукой, и данные каждой из биологических дисциплин, в
особенности геномики, применимы во всех остальных.
Традиционная или натуралистическая биология
Ее объектом изучения является живая природа в ее естественном состоянии и нерасчлененной целостности - «Храм природы», как называл ее Эразма Дарвина. Истоки традиционной биологии восходят к средним векам, хотя вполне естественно здесь вспомнить и работы Аристотеля, который рассматривал вопросы биологии, биологического прогресса, пытался систематизировать живые организма («лестница Природы»). Оформление биологии в самостоятельную науку - натуралистическую биологию приходится на 18-19 века. Первый этап натуралистической биологии ознаменовался созданием классификаций животных и растений. К ним относятся известная классификация К. Линнея (1707 - 1778), являющаяся традиционной систематизацией растительного мира, а также классификация Ж.-Б. Ламарка, применившего эволюционный подход к классифицированию растений и животных. Традиционная биология не утратила своего значения и в настоящее время. В качестве доказательства приводят положение экологии среди биологических наук а также во всем естествознании. Ее позиции и авторитет в настоящее время чрезвычайно высоки, а она в первую очередь основывается на принципах традиционной биологии, поскольку исследует взаимоотношения организмов между собой (биотические факторы) и со средой обитания (абиотические факторы).
Свойства живых организмов
Каждый организм представляет собой совокупность упорядочение взаимодействующих структур, образующих единое целое, то есть является системой. Живые организмы обладают признаками, которые отсутствуют у большинства неживых систем. Однако среди этих признаков нет ни одного такого, который был бы присущ только живому. Возможный способ описать жизнь - перечислить основные свойства живых организмов. Эти свойства так же являются одним из предметов изучения биологии:
1. Одна из наиболее примечательных особенностей живых организмов - это их сложность и высокая степень организации. Они характеризуются усложненным внутренним строением и содержат множество различных сложных молекул.
2. Любая составная часть организма имеет специальное
назначение и выполняет определенные функции. Это относится не только к органам
(почки, легкие, сердце и т. д.), но и к микроскопическим структурам и молекулам.
3. Живые организмы обладают способностью извлекать, преобразовывать и использовать энергию окружающей среды либо в форме органических питательных веществ, либо в виде энергии солнечного излучения. Благодаря этой энергии и веществам, поступающим из окружающей среды, организмы поддерживают свою целостность (упорядоченность) и осуществляют различные функции, возвращают же в природу продукты распада и преобразованную энергию в виде тепла, т. е. организмы способны к обмену веществ и энергией.
4. Организмы способны специфически реагировать на изменения окружающей среды. Способность реагировать на внешнее раздражение - универсальное свойство живого.
6. Самая поразительная особенность живых организмов - способность к самовоспроизведению, т. е. к размножению. Потомки всегда сходны с родителями. Таким образом, существуют механизмы передачи информации о признаках, свойствах и функциях организмов из поколения в поколение, основанные на способности молекул ДНК (дезоксирибо-нуклеиновая кислота) к самоудвоению (репликации). В этом проявляется наследственность. Как установлено, механизмы передачи наследственных свойств одинаковы для всех видов. Однако сходство родителей и потомков никогда не бывает полным: потомки, будучи похожи на родителей, всегда чем-то от них отличаются. В этом состоит явление изменчивости, основные законы которой также общие для всех видов. Таким образом, живым организмам свойственны размножение, наследственность и изменчивость.
7. Для живого характерна способность к историческому развитию и изменению от
простого к сложному. Этот процесс называют эволюцией. В результате эволюции
возникло все многообразие организмов, приспособленных к определенным условиям
существования.
Итак, жизнь представляет собой форму организации открытых саморегулирующихся и
самовоспроизводящихся дискретных иерархических систем, построенных на основе
белков и нуклеиновых кислот. Открытость систем является термодинамической
характеристикой (свойством) живых объектов, так как они непрерывно обмениваются
веществом и энергией с окружающей средой (в отличие от изолированных систем, не
обменивающихся с окружающей средой ни веществом, ни энергией, а также от
замкнутых, которые обмениваются только энергией). Благодаря непрерывному обмену
веществом и энергией в живых системах осуществляется саморегуляция, которая
выражается, во-первых, способностью к активным реакциям на внешние воздействия,
во-вторых, способностью поддерживать в определенных пределах постоянство своего
состояния (гомеостаз) при изменениях условий окружающей среды. Оба типа
регуляторных процессов основаны на особенностях превращения энергии в живых
системах и связаны с биологическими свойствами белков, являющихся катализаторами
химических реакций обмена веществ.
При определении живого следует знать, что даже продукты химического
взаимодействия белков и нуклеиновых кислот (вирусные частицы) могут обнаруживать
только некоторые свойства, характерные для живых объектов. Для существования
полноценной жизни необходим, по крайней мере, клеточный уровень, а клетка
представляет собой четко ограниченный в пространстве (поверхностные структуры) и
времени (от рождения до гибели) объект.
1. Какой ученый предложил термин «биология»:
А) Ч. Дарвин;
Б) А. Левенгук;
В) Т. Руз;
Г) Л. К. Тревиранус.
2. Что такое гипотеза:
А) предположение;
Б) утверждение;
В) закон;
Г) сопоставление.
3. Как называется способность организмов передавать свои признаки и свойства, особенности развития из поколения в поколение:
А) мутации;
Б) наследственность;
В) изменчивость;
Г) размножение.
4. Предметом изучения общей биологии является:
А) строение и функции организма;
В) закономерности развития и функционирования живых систем.
Г) особенности жизнедеятельности бактерий.
5. Какой из научных методов исследования был основным в самый ранний период развития биологии:
А) экспериментальный;
Б) микроскопия;
В) метод наблюдения и описания объектов.
Г) исторический.
6. Как называется совокупность приёмов и операций, используемых при построении системы научных знаний:
А) научный метод;
Б) научный эксперимент;
В) научный факт;
Г) научная гипотеза.
7. Какой метод помогает осмыслить полученные факты, сопоставив их с ранее известными результатами:
А) описательный;
Б) эксперимент;
В) сравнительный;
Г) исторический.
8. Установите соответствие между наукой и предметом её изучения:
1.Биология
2.Альгология
3.Систематика
4.Генетика
5.Анатомия
6.Экология
7.Гистология
8.Палеонтология.
Предмет изучения:
А) наследственность и изменчивость
Б) ткани
В) ископаемые остатки
Г) живые организмы
Д) классификация живых организмов
Е) строение организмов
Ж) водоросли
З) взаимодействие живых организмов друг с другом и окружающей средой.
9. Установите соответствие между наукой и предметом её изучения:
1.Зоология
2.Бриология
3.Орнитология
4.Цитология
5.Вирусология
6.Энтомология
7.Физиология
8.Ихтиология
Предмет изучения:
А) функции организмов
Б) вирусы
В) мхи
Г) рыбы
Д) клетка
Е) животные
Ж) птицы
З) насекомые.
10. Найдите ошибки в приведенном тексте, укажите номера предложений, в которых они сделаны, исправьте ошибки:
1) Живые организмы имеют сходный химический состав и единый принцип строения.
2) Живые организмы и объекты неживой природы размножаются.
3) Объекты неживой природы приспособлены к определенной среде обитания.
4) Все живые организмы представляют собой «открытые системы».
5) Живым организмам и объектам неживой природы свойственно упорядоченное, постепенное и последовательное развитие.
6) Наследственность и изменчивость – свойство живых организмов.
Ответы:
В; 2) А; 3) Б; 4) В; 5) В; 6) А; 7) Г.
1- Г
2- Ж
3- Д
4- А
5- Е
6- З
7- Б
8- В
1- Е
2- В
3- Ж
4- Д
5- Б
6- З
7- А
8- Г
10) 2 – объекты неживой природы не способны к размножению;
3 – к определенной среде обитания приспособлены живые организмы;
5 – упорядоченное, постепенное и последовательное развитие харатерно для живых организмов.
1.Предмет, задачи и методы изучения общей биологии. Значение общей биологии.
Впервые этот термин был предложен в 1802 г. французким ученым Ж. Б. Ламарком. Для обозначения науки о жизни как особом явлении природы. Современная биология – это комплекс биологических наук изучающих живую природу, как особую форму движения материи, законы существования и развития. Биология характеризуется: 1.Высокой специализацией. 2.Тесным взаимодействием составляющих её наук. 3. Интеграцией. Биология обогатилась фактическим материалом, новыми теориями, обобщениями. Центральной задачей общей биологии является познание законов эволюции. Органический мир не остаётся неизменным с момента появления на земле жизни, он непрерывно развивается в силу естественных материальных причин. Биосфере принадлежит важная роль в формировании лика земли, образованию атмосферы, гидросферы. Задачи общей билогии: а) управление живой природой, б) изучение биоцинозов, в)изучение структуры и функции клетки, г) изучение механизма саморегуляции, д) изучение основных жизненых явления на уровне молекул (обмен в-в, наследственная изменчивость, раздражимость), е) изучение вопросов наследственности и изменчивости. Таким образом задача общей биологии состоит в познании общих закономерностей развития живой природы. Раскрытия сущности жизни и изучение форм жизни. Методы исследования: а) метод наблюдения даёт возможность анализировать и описывать биологические явления.
На методе наблюдения основывается основывается описательный метод. Для того чтобы выяснить сущность явления, необходимо прежде всего собрать и описать фактический материал. б) исторический метод – выясняет закономерности появления и развития организма, становление их структуры и функций. в) экспериментальный метод связан с целенаправленным созданием системы, помогает исследовать св-ва и явления живой природы. г) Метод моделирования – это изучение какого-либо явления через его модель. Значение биологии: а) играет роль в формировании мировозрения и понимания коренных филосовско-методологических проблем. б) играет практическую роль (борьба с вредителями, решение пищевой проблемы в) применяется в медицине г) в охране окр. среды.
2.Ложная теория расизма и социального дарвинизма – их реакционная сущность.
Вопреки научным данным в некоторых странах продуцируются расовые теории. Сущность которых заключается в том, что расовые различия являются видовыми и даже родовыми. Они говорят, что люди белой и черной расы относятся к разным видам и родам. Поэтому у них различный экономический и культурный уровень. Расисты объесняют это не социальными причинами, а биологическими особенностями рас. Они стараются доказать возможность возникновения разных рас, на различных этапах эволюции человека, например они говорят что негройдная раса произошла от ахрантропов. А
европеойдная от неонтропов. Расовые теории подразделяют на высшие и низшие. Соими теориями расисты оправдывают империалистические войны, расовое неравенство, угнетение одних народов другими. К расиским теориям относится и социальный Дарвинизм. Он переносит биологические законы борьбы за существование и естественного отбора на человеческое общество. И этим оправдывает социальное неравенство в обществе.
3.Ткани. Строение и функции эпителиальной и соединительной тканей.
Ткани – это группа клеток сходных по строению, происхождению и выполняющих определенную функцию. ^ Эпителиальная ткань. 1) Плоский эпителий. Поверхность клеток гладкая, клеки плотно прилегают друг к другу. Находятся на поверхности кожи, в ротовой полости, пищеводе, альвеолах, капсулах нефронов. Функции: покровная, защитная, выделительная: газообмен и выделение мочи. 2) Железистый эпителий. Образует железы, которые вырабатывают секрет. Расположение: железы кожи, желудок, кишечник, поджелудочная железа, железы внутренней секреции, слюнные. Ф-ции: выделительная(пот, слезы), секреторная (образование слюны, желудочного и кишечного сока, гормонов. 3) Мерцательный и ресничный эпителий. Состоит из клеток с многочисленными волосками. Расположение: дыхательные пути. Ф-ции: защитная (реснички задерживают и удаляют частички пыли). Соединительная ткань. 1) Плотная волокнистая.
Группы волокнистых, плотно лежащих клеток без межклеточного вещества. Расположение: собственно кожа (дерма), сухожилия, связки, оболочки кровеносных сосудов, роговица глаза. Ф-ции: покровная, защитная, двигательная. 2) Рыхлая волокнистая. Рыхлое межклеточное вещество расположенное в волокнистой клетке. Расположение: подкожная жировая клечатка, околосердечная сумка,
Проводящие пути нервной системы. Ф-ции: соединяет кожу с мышцами, поддерживает органы в организме, заполняя промежутки между органами, поддерживает терморегуляцию. 3) Хрящевая ткань. Круглые или овальные клетки, находящиеся в капсулах, межклеточное вещество упругое, плотное, прозрачное. Расположение: Межпозвоночные диски, хрящи гортани, трахей, ушная раковина, поверхность суставов. Ф-ции: сглаживание трущихся поверхностей костей, защита от деформации дыхательных путей и ушных раковин. 4) Костная. Клетки с длинными отростками, соединенные между собой. Межклеточное вещество представлено неорганическими солями и белком оссеином. Расположение: клетки скелета. Ф-ции: опорная, двигательная, защитная.5) Кровь и лимфа. Жидкая соединительная ткань, состоит из форменных элементов клеток крови. Состоит из плазмы 9жидксоть с растворенными в ней органическими и минеральными в-вами – сыворотка и белок фибриноген. Расположение: кровеносная ситема всего организма. Ф-ции: разносит ксилород и питательные вещества по всему организму. Забирает углекислый газ и продукты распада. Обеспечивает постоянство внутренней среды, химический и газовый состав. Регуляторная и защитные функции.
^ 1.Мембранные компоненты клетки. Строение и функции ЭР, ядра, митохондрии.
ЭР пронизывает цитоплазму всех эукариотических клеток – это разветвленная система соединенных между собой полостей, трубочек, каналов. ЭР имеет одиночную мембрану. Выделяют 2 разновидности ЭР: 1) шероховатый ЭР, 2) гладкий ЭР. На мембране шероховатого (гранулярного) ЭР располагаются рибосомы. Основная функция: синтез белка. Синтезируемый белок транспортируется по каналам шероховатой ЭР. Мембраны гладкого ЭР рибосом не имеют, но содержат ферменты синтеза, почти всех клеточных липидов (жиров). Таким образом главной функцией гладкого ЭР будет являться синтез липидов, а также осуществление системы их транспорта внутри клетки. Ядро – это наиболее важный компонент эукариотической клетки. Большинство клеток имеют одно ядро, но встречаются и многоядерные клетки (мышечная). Некоторые специализированные клетки утрачивают ядра. При рассмотрении клетки, заметно что из всех клеточных органел ядро самое большое. Ядра имеют шаровидную форму. Реже могут быть сигментированы или веретеновидны. Средний диаметр ядер 10-20 мкм. Строение ядра: В состав ядра входит ядерная оболочка(нуклеоплазма) содержащая хроматин и ядрышки. 1) Ядерная оболочка состоит из 2 мембран: наружной и внутренней. А) наружная переходит в ЭР. Ядерная оболочка пронизана ядерными спорами. Через ядерные споры происходит обмен различными веществами между ядром и цитоплазмой. Поры имеют определенную структуру, которая представляет собой продукт слияния наружной и внутренней мембраны ядерной оболочки. Эта структура регулирует прохождение молекул через поры. 2) Содержимое ядра представлено желеобразным раствором, который называется ядерным соком, нуклеоплазмой, в нем располагаются хроматин и одно или несколько ядрышек. Нуклеоплазма содержит белки, ферменты, нуклеотиды, ионы и т.д. Функции ядра: ядро необходимо для жизни клетки, т.к. регулирует всю клеточную активность:
а) клетка несет в себе генетическую информацию, б) деление ядра в свою очередь предшествует клеточному делению, поэтому дочерние клетки также имеют ядра, в) ядро управляет процессами биосинтеза белка, г) через белки контролируются все другие процессы жизнедеятельности. Митохондрии – это энергетические станции клетки. Эти палочковидные, нитевидные или шаровидные органеллы с диаметром около 1мкм и длинной около 7 мкм имеют наружную гладкую мембрану и внутренюю мембрану, образующую многочисленные складки – кристы. В кристы встроены ферменты, участвующие в преобразовании энергии питательных веществ, поступающих в клетку извне, в энергию молекул АТФ. Внутреннее пространство митохондрий заполнено гомогенным веществом, носящим название матрикса. Вещество матрикса имеет более плотную консистенцию, чем окружающая митохондрию гиалоплазма. В матриксе выявляются тонкие н+ити ДНК и РНК, а также митохондриальные рибосомы, на которых синтезируются некоторые белки.2.Естественный отбор – главный движущий фактор эволюции. Формы естественного отбора.
^ 2. Естественный отбор – результат борьбы за существование. Он основывается на преимущественном выживании и оставлении потомства с наиболее приспособленными особями каждого вида и гибели менее приспособленных организмов. В ходе естественного отбора основное значение имеет фенотип организма: окраска, способность быстро перемещаться, устойчивость к действию высоких и низких температур и т.д. Например широкое распространение инсектицидов привело к возникновению у многих видов устойчивости к ним. Однако генетический механизм оказался не одинаков у разных видов: накопление яда кутикулой, повышение содержания липидов, повышению устойчивости нервной системы. Естественный отбор – единственный фактор эволюции,
Осуществляющий направленной изменение фенотипического облика популяций и её генотипического состава вследствие размножения организмов с разными генотипами. Формы естественного отбора: а) Отбор в пользу особей с уклоняющимся от ранее установленных в популяции значений признака называют движущей формой отбора. Движущий отбор происходит при изменении внешних условий и приводит к быстрым сдвигам в генотипической структуре. (бабочки живущие на березах вследствие изменения цвета коры от загрязнения, тоже меняют окраску; у кротов изменяется размер тела в холодные, голодные зимы). Естественный отбор до тех пор смещает среднее значение признака или меняет частоту встречаемости, пока популяция не приспособится к новым условиям. Движущая форма естественного отбора приводит к закреплению новой формы реакции организма, которые соответствуют изменяющимся условиям. б) Стабилизирующая форма отбора. Поскольку в любой популяции всегда осуществляется мутационная и комбинативная изменчивость, то постоянно возникают особи с существенно отклоняющимися от среднего значения признаками. Стабилизирующая форма отбора исключает уклонение от нормы особей. Большое сходство в популяции животных и растений - результат действия стабилизирующего отбора. Например во время бури в США все воробьи с короткими и длинными крыльями погибли, а со средним размером выжили. Стабилизирующая форма отбора была открыта И.И. Шмальгаузеном. в) Дизруптивная форма – отбор благоприятствующий более чем одному фенотипическому оптимуму и действующий против промежуточных форм. Например появление 2 рас погремка – раннецветущей и позднецветущей. Их возникновение результат покосов, осуществляемых в середине лета, вследствие чего единая популяция разделилась на 2 не перекрывающиеся популяции. г) частотно-зависимый отбор. Отбор при котором приспособленность организмов зависит от их частоты в популяции. Например мутанты самцы дрозофилы имеют преимущество при спаривании с самками перед дикими самцами, но по мере возрастания частоты мутантных самцов их преимущество утрачивается.
^ 3.Ткани. Строение и функции мышечной и нервной тканей.
Ткани – это группа клеток сходных по строению, происхождению и выполняющих определенную функцию. ^ Мышечная ткань.1) Поперечно-полосатая. Многоядерные клетки цилиндрической формы до 10 см длинной. Исчерченная поперечно-полосатыми волокнами(миофибриллами). Расположение: скелетные мышцы, сердечная мышца. Ф-ции: произвольные движения тела и его частей, мимика лица, речь, непроизвольные сокращение (автоматия) сердечной мышцы, имеют свойства возбудимости и сократимости.2) Гладкая. Клетки одноядерны, длина 0,5 мкм с заостренными концами. Расположение: стенки пищеварительного тракта, кровеносных, лимфатических сосудов, мышцы кожи. Ф-ции: непроизвольные сокращения стенок внутри полых органов, например перестальтика кишечника, поднятие волос. Нервная такань. 1) Нервные клетки нейроны состоят из: а) Нервные клетки разнообразны по форме и величине, размеры до 0,1 мм в диаметре. Расположены: серое вещество головного мозга. Ф-ции: высшая нервная деятельность, связь организма с внешней средой, помещаются центры условных и безусловных рефлексов. Нервная такнь обладает свойствами: возбудимостью и проводимостью. Б) короткие отростки нейронов древовидно ветвящихся – дендриты. Расположение: соединяются с отростками соседних клеток. Ф-ции: передают возбуждение содного нейрона на другой, устанавливают связь между всеми органами тела, т.е. нервные импульсы очень быстро проходят по дендритам. В) Нервные волокна – длинные выросты нейронов до 1 м длины – аксоны. В организме они заканчиваются ветвистыми окончаниями. Расположение: Нервы переферической нервной системы которые иннервируют все органы тела. Ф-ции: проводящие пути нервной системы передают возбуждение от нервной клетки к переферии по центробежным нейронам от рецепторов.
1.Основные свойства живых организмов.
А) Единство химического состава. В состав живых организмов входят те же химические элементы, что и в объекты не живой природы. Однако соотношение элементов в живом и неживом не одинаково. В живых организмах 98% химического состава приходится на четыре элемента: углерод, кислород, азот и водород. Б) Обмен веществ и энергии. Важный признак живых систем – использование внешних источников энергии в виде пищи, света и др. Через живые системы проходят потоки веществ и энергии, вот почему они открытые. Основу обмена веществ состовляют взаимосвязанные и сбалансированные процессы ассимиляции, т.е. процессы синтеза веществ в организме, и диссимиляции, в результате которых сложные вещества и соединения распадаются на простые и выделяется энергия, необходимая для реакций биосинтеза. Обмен веществ обеспечивает относительное постоянство химического состава всех частей организма. В) Самовоспроизведение. Существование каждой отдельно взятой биологической системы ограничено временем; подержание жизни связано с самовоспроизведением. Любой вид состоит из особей, каждая из которых рано или поздно перестаёт существовать, но благодаря самовоспроизведению жизнь вида не прекращается. В основе само воспроизведения лежит образование новых молекул и структур, которое обусловлено информацией, заложенной в нуклеиновой кислоте ДНК. Самовоспроизведение тесно связано с явлением наследственности: любое живое существо рождает себе подобных. Наследственность заключается в способности организмов передавать свои признаки, свойства и особенности развития из поколения в поколение. Она обусловлена относительной стабильностью, т.е. постоянством строение ДНК. Г) Изменчивость. – свойство, противоположное наследственности. Оно связано с приобретением организмами новых признаков и свойств. В основе наследственной изменчивости лежат изменения биологических матриц – молекул ДНК. Изменчивость создает разнообразный материал для отбора наиболее приспособленных к конкретным условиям существования, что, в свою очередь приводит к появлению новых форм жизни, новых видов живых организмов. Д) Способность к росту и развитию. – свойство, присущее любому живому организму. Расти – значит увеличиватся в размерах и массе с сохранением общих черт строения. Рост сопровождается развитием. В результате развития возникает новое качественное состояние объекта.
Развитие живой формы материи представлено индивидуальным и историческим развитием. На протяжении индивидуального развития постепенно и последовательно проявляются все свойства организмов. Историческое развитие сопровождается образованием новых видов и прогрессивным усложнением жизни. В результате исторического развития возникло все многообразие жизни на Земле. Е) Раздражимость. – неотъемлемая черта, присущая всему живому; она является выражением одного из свойств всех тел природы – свойства отражения. Оно связано с передачей информации из внешней среды любой биологической системе. Это свойство выражается реакциями живых организмов на внешнее воздействие. Благодаря раздражимости организмы избирательно реагируют на условия окружающей среды. Ж) Дискретность. – всеобщее свойство материи. Любая биологическая система состоит из отдельных, но тем не менее взаимодействующих частей, образующих структурно-функциональное единство.
2.Доказательства эволюции: эмбриологические, цитологические, биогеографические.
Эмбриологическое доказательство. Образование половых клеток, гаметогенез сходен у всех многоклеточных организмов, и все организмы развивались из одной диплойдной клетки(зиготы) Это свидетельствует о единстве мира живых организмов. Блестящим доказательством служит сходство зародышей на ранних стадиях развития. Все они имеют хорду, потом позвоночник, жаберные щели одинаковые отделы тела (голову, туловище, хвост). Различия проявляются по мере развития. В начале зародыш приобретает черты характеризующие класс, затем отряд, род и наконец вид, такое последовательное расхождение признаков свидетельствует о происхождении хордовых от общего ствола, давшего в процессе эволюции несколько ветвей. Связь между индивидуальным и историческим развитием организма выразили немецкие ученые Геккель и Мюллер. Генетический закон. Во 2 половине 19 века Геккель и Мюллер установили закон онтогенеза и филогенеза, который получил название биогенетического закона. Индивидуальное развитие особи (онтогенез) кратко повторяет историческое развитие вида. Однако за короткий период индивидуального развития особь не может повторить все этапы эволюции, поэтому повторение происходит в сжатой форме с выпадением ряда этапов, кроме того эмбрионы имеют сходство не со взрослыми формами предков, а с их зародышами. Пример: У зародыша образуются жаберные щели и у млекопитающих и у рыб, но у рыб из них получаются жабры, а у млекопитающих другие органы. Биогеографическое доказательство.
Английский ученый Уоллес доказал что чем теснее связь континентов, тем более родственные формы там обитают. Чем древнее изоляция, тем больше различие между ними. Уоллес выделил несколько областей: 1. Палеоарктическая(Европа, северная Африка, северная и средняя Азия, Япония), 2. Не арктическая (северная Америка), 3.Эфиопская (Африка к югу от пустыни Сахара), 4.Индомалайская (Южная Азия Малайский архипелаг), 5. Неотропическая (Южная и центральная Америка), 6. Австралийская (Австралия, Новая Зеландия, Каледония, Тасмания) Цитологическое доказательство. Цитология – наука о клетке, открытие клеточного строения растений, животных и человека, а затем установления сходства в составе и строении клеток, единство принципов хранения, реализации и передачи наследственной информации, это одно из наиболее веских доказательств органического мира.
3.Значение опорно-двигательной системы. Скелет человека.
К системе органов движения относят кости, скелет, связки, суставы, мышцы. Кости, связки, суставы массивная часть опорно-двигательной системы. Мышцы – это активная часть аппарата движения. Система органов движения единое целое: каждая часть и орган формируется и функционирует, а также взаимодействует с другими органами. Ф-ции: 1. Скелет образует структурную основу тела и определяет его размер и форму. 2. Служит опорой и защитой всего тела и отдельных органов. 3. Многие кости являются рычагами с помощью которых осуществляются ранообразные движения.4. Мышцы приводят в движение всю мощную систему рычагов. 5. Скелет активно участвует в обмене веществ: поддерживает на определенном уровне минеральный состав крови, ряд веществ входящих в состав костей – Са, Р, Mg, лимонная кислота, при необходимости вступают в обменные реакции. Скелет человека состоит из следующих отделов: 1) скелет туловища (позвоночный столб, грудная клетка), 2) скелет головы (лицевой и мозговой отделы), 3) скелет конечностей (пояса конечностей и свободных верхних и нижних конечностей). Скелет туловища. А)Позвоночный столб состоит из 33-34 позвонков. В нем различают следующие отделы. Шейный отдел состоит из 7 позвонков, грудной из 13, поясничный из 5, крестцовый из 5, копчиковый 4-5. Крестцовые позвонки срастаются в кость крестец, а копчиковые позвонки в копчик. Позвоночный столб занимает около 40% длинны тела и является его стержнем или опорой. Позвоночные отверстия всех позвонков образуют позвоночный канал в котором находится спинной мозг. К отросткам позвонком прикрепляются мышцы.
Между позвонками находятся межпозвоночные диски. Они способствуют подвижности. Межпозвоночные диски состоят из волокнистого вещества. Скелет грудной клетки. Грудная клетка образует костную основу грудной полости. Сотоит из грудины и 12 пар ребер соединеных сзади с позвоночным столбом. Нижние 2 пары свободные. Грудная клетка защищает сердце, легкие, печень и служит местом прикрепления дыхательных мышц и мышц верхних конечностей. Грудина плоская непарная кость, состоящая из рукоядки(верхная часть), тела(средняя часть), мешковидный отросток. Между этими частями тела находятся хрящевые прослойки. Скелет конечностей. В верхней части сины расположены 2 плоские треугольной формы кости (лопасти). Он связаны с позвоночником и ребрами с помощью мышц. Каждая лопатка соединяется с ключицей. А ключица в свою очередь с грудиной и ребрами. Лопатки и ключица образуют пояс верхних конечностей. Скелет свободной верхней конечности образован ключевой костью, подвижно соединённой с лопаткой. Предплечье состоит из лучеовй и локтевой костей и костей кисти. Пальцы состоят из 3 фаланг, большой палец из 2. Пояс нижних конечностей состоит из крестца, и неподвижно соединенных с ним 2 тазовых костей. Скелет свободной нижней конечности состоит из: бедренной кости, двух костей голени(большой берцовой и малой) и стопы. Стопа состоит из коротких костей предплюсны, плюсны, фаланги пальцев.Череп. Череп – скелет головы. Различают 2 отдела: мозговой или черепная коробка и лицевой. Мозговой отдел является вместилищем головного мозга. В состав мозгового отдела черепа входят непарные кости (затылочная, лобная, кленовидная и решетчатая – на границе мозгового и лицевого отдела. Парные кости: теменные, височные. Все кости мозгового отдела соединине неподвижно, а внутри височной кости находится орган слуха. Через большое отверстие в затылочной кости полость черепа соединяется с позвоночным каналом. В лицевом отделе черепа большинство костей парные: верхние челюстные, скуловые, носовые, слезные, нёбные и нижние носовые раковины. Непарных костей 3: сошник, нижняя челюсть, подъязычная кость.
1.Энергетический обмен. Характеристика и значение I,II,III этапа.
Энергетический обмен или диссимиляция представляет собой совокупность реакций расщепления органических веществ, сопровождающейся выделением энергии. В зависимости от среды обитания диссимиляция может протекать в 2-3 этапа. У аэробных в 3 этапа: 1) Подготовительный 2) безкислородный 3) кислородный. У анаэроюных в два этапа. 1) Подготовительный. Заключается в ферментативном расщеплении сложных органических соединений на более простые (белки – аминокислоты, жиры – глицерин + жирные кислоты, полисахариды – моносахариды и т.д.) Распад этих сложных субстрактов осуществляется на различных уровнях желудочно-кишечного тракта. Внутреклеточное расщепление органических веществ происходит под действием ферментов лизосом. Высвобождающая при этом энергия рассеивается в виде теплоты, а образовавщиеся малые молекулы могут подвергаться дальнейшему расщеплению или использоватся как строительный материал. 2) Бескислородный. Осуществляется непосредственно в цитоплазме клетки. В присутствии кислорода не нуждается и заключается в дальнейшем расщеплении органических субстратов. Главными источниками энергии в клетке является глюкоза. Безкислородное неполное расщепление глюкозы называется гликолизом. Это многоступенчатый ферментативный процесс превращения 6 углеродной глюкозы в молекулы пировиноградной кислоты. C6H12O6 – 2C3H4O3. В ходе р-ции гликолиза выделяется большое количество энергии (200 кДж/моль). 60% рассеивается в виде теплоты, 40% идет на синтез АТФ. В результате гликолиза из одной молекулы глюкозы образуется: 2 молекулы ПВК, 2 АТФ и 2 воды, а также атомы водорода, которые запасаются клеткой в форме НАДФ. C6H12O6 +2АДФ + 2Ф+2НАД – 2C3H4O3+2АТФ+2Н2О +2НАДФ*Н. 3) Полное окисление. Полное окисление проходит на внутренней мембране митохондрий и в матриксе под действием многочисленных ферментов крист. Полное окисление состоит из 3 стадий: 1) окислительное декарбоксилирование ПВК, 2) цикл трикарбоновых кислот (цикл Кребса), 3) заключительный этап – электротранспортная цепь. 1) ПВК поступает в митохондрию, где она
полностью окисляется аэробным путем. Сначала происходит окислеине ПВК, т.е. отщепление СО2 с одновременным окислением путем дегидрирования. Во время этих реакций ПВК соединяется с в-вом которое называют коферментом А. Затем образуется ацетилкофермент А, который за счет выделившецся энергии вовлекается в цикл трикарбоновых кислот. 2) Назван в честь открывшего его английского ученого Ганса Кребса. Он представляет из себя последовательность реакции в ходе которых из одной молекулы S KoA образуется 2 молекулы CO2, молекула АТФ, 4 пары атомов водорода, которые передаются на молекулы переносчики. 3) Белки переносчики транспортируют атомы водорода к внутренней мембране митохондрий, где передают их по цепи встроенных в мембрану белков. Затем водород соединяется с CO2. В результате образуется вода. Кислород создает разность потенциалов в мембране. При этом энергия ионов водорода используется для превращения АДФ в АТФ.
2.Характеристика биологии в додарвинский период.
В додарвиновский период (до 1859г.) в естествознании господствовали метафизические взгляды на природу, которые рассматривали явления и тела природы как раз и навсегда данные, неизменные, изолированные и не связанные между собой. Эти представления были тесно связаны с креационизмом (лат. Creatio – сотворение) и теологией (греч. Teos – Бог, logos – слово, учение, наука) которые рассматривают многообразие органического мира как результат творения его Богом. Креационисты (К. Линей, Ж. Кювье) доказывали, что виды живой природы реальны и неизменны со времени своего появления, при этом К. Линей утверждал, что видов существует столько, сколько их было создано во время «творения мира». К концу 18 века в биологии накопился огромный описательный материал, показавший, что: 1)даже внешне очень далекие виды по внутреннему строению обнаруживают определенные черты сходства; 2)современные виды отличаются от давно живших на земле ископаемых; 3)внешний вид, строение и продуктивность с/х растений и животных могут существенно изменятся с изменением условий их выращивания и содержания. Появившиеся сомнения в неизменяемости видов привели к возникновению
трансформизма – системы взглядов об изменяемости и превращении форм растений и животных под влиянием естественных причин. И хотя трансформисты, наиболее яркими представителя которых были Ж.А. Бюффон, К.Ф. Рулье, Эразм Дарвин, А. А. Кавезнев, были далеки от понимания развития природы как исторического процесса, однако их деятельность способствовала зарождению эволюционной идеи. 3.Состав, строение и свойства костей. Тип соединения костей.
В организме человека насчитывается около 200 костей, у взрослого человека 18%, а у новорожденного 14% от общей массы. Каждая кость – это сложный орган состоящий из: костной ткани, подкостницей, костного мозга, кровеносных и лифатических сосудов, нервов. Кость – это соединительная ткань состоящая из клеток, которые погружены в твердое основное вещество. Примерно 30% основного в-ва образовано органическими соединениями (оссеин, коллагенные волокна), 70% - неорганические в-ва: Na, Ca, Mg, Cl, F, карбонаты и цитраты. Морфологическая ткань представлена костными клетками, - остеобластами. Они имеют множество вырастов и расположены в межклеточном веществе в состав которого входят коллогеновые волокна и мин. в-во. Остеобласты находятся в гранулах распределенных по всему основному веществу. Они откладывают неорганическое вещество кости. Промежутки между остеобластами заполнены вставочными пластинками. Из остеобластов и вставочной пластинки состоят более крупные элементы кости перекладины. Если перекладины лежат плотно, то образуется компактное вещство кости, а если между перекладинами имеется пространство, то образуется губчатое вещство. Губчатое вещство образовано очень тонкими, костными перекладинами которые ориентированы паралельно линиями основных напряжений, а это позволяет кости выдерживать большую нагрузку. Компактное вещество имеет пластинчатое строение напоминающее систему вставленных друг в друга цилиндров – это придает кости легкость и крепкость. Костные пластинки – это межклеточное вещество ткани, а клетки лежат между пластинками костного в-ва. Надкостница – это тонкая соед. тканная оболочка.
^ Соединение костей. Соединение костей обеспечивает либо подвижность, либо устойчивость частей скелета как механической структуры. Различают следующие виды соединений костей: В зависимости от этого соединение делят на 2 группы: 1) непрерывные 2) прерывистые 3) промежуточная форма или переходная является полусустав или симфоз. К нему относятся почти неподвижные лобковые сращения, где соединение происходит пр помощи хряща внутри которого имеется небольшая полость. Непрерывное соединение делят на 3 группы: 1) волокнистые соединения при помощи соединительной ткани, образующей межкостные перегородки, связки и межкостные швы. 2) хрящевые соединения, образованные прослойками из хрящевой ткани 3) соединение костей, с помощью костной такни, или костное сращение 4) прерывистые соединения.
1.Клеточная теория. История создания, основные положения.
История изучения клетки тесно связана с изобретением микроскопа. Первый микроскоп появился в Голландии в конце XVI столетия. Известно что он состоял из трубы и 2 увеличительных стёкол. Первый кто понял и оценил огромное значение микроскопа, был английский физик и ботаник Роберт Гук. Изучая срез приготовленный из пробки, Р. Гук заметил, что в состав её входит множество очень мелких образований, похожих по форме на ячейки. Он назвал их клетками. Этот термин утвердился в биологии, хотя Р. Гук видел не клетки, а их оболочку. Затем Антон ван Левенгук усовершенствовал микроскоп. 1831 г Роберт Броун – впервые описал ядро, 1838-39 годы Матиас Шлейдер – выявил, что ядро является обязательным компонентом всех живых клеток. Теодор Шванн – сопоставил животную и растительные клетки и установил что они сходны. Основные положения клеточной теории по Т. Шванну: 1. Все организмы состоят из одинаковых частей клеток; они образуются и растут по одним и тем же законам. 2. Для элементарных частей организма общий принцип развития – клеткообразование. 3. Каждая клетка в определенных границах есть индивидум, некое самостоятельное целое. Все такни состоят из клеток. 4. Процессы возникающие в клетках растений, могут быть сведены к следующему: а) возникновение клеток; б) увеличение клеток в размере; в) превращение клеточного содержимого и утолщение клеточной стенки. М. Шлейден и Т. Шванн ошибочно считали, что клетки в организме возникают путем новообразования их первичного
неклеточного вещества. Это представление было отвергнуто немецким ученым Рудольфом Вирховым. Он сформулировал в 1859 г. теорию: «Всякоя клетка происходит из другой клетки». Основные положения клеточной теории: 1. Клетка – элементарная живая система, основа строения, жизнедеятельности, размножения и индивидуального развития прокариот и эукариот. Вне клетки жизни нет. 2. Новые клетки возникают только путем деления ранее существующих клеток. 3. Клетки всех организмов сходны по строению и химическому составу. 4. Рост и развитие многоклеточного организма – следствие роста и размножения одной или нескольких исходных клеток. 5. Клеточное строение организмов – свидетельство того, что всё живое имеет единое происхождение.
2.Численность популяций, управление численностью (колебание численности, гомеостаз).
Размеры популяций (пространственные и по числу особей) подвержены постоянным колебаниям. Периодические колебания численности популяции называют волнами жизни или популяционными волнами. Причины этих колебаний различны и в общей форме сводятся к влиянию биотических и абиотических факторов (враги, микроорганизмы вызывающие заболевания, запас пищи, влага, свет, температура, конкуренты, стихийные бедствия и т.д.). Например, осенью число кроликов было 10000, а после зимы их осталось 100. С изменением особей в популяции изменяется их плотность, т.е. число особей на единицу площади. Верхний предел плотности популяций определяется количеством самого дефицитного ресурса. Устойчивость популяции поддерживается
исторически сложившимися способами самовоспроизведения благодаря смене поколений и способности к саморегуляции путем изменения своей структуры. Например, популяция жука хрущака, при увеличении численности популяции самцы поедают яйца. У некоторых видов увеличение популяции вызывает резкое сокращение или вообще временную утрату способности давать потомство. У видов растений, не имеющих специальных приспособлений для распространения семян на большое расстояние, часто возникает состояние перенаселенности. В этих случаях уменьшается размер растений. В этого чем больше популяция, тем меньше семян, что приводит к увеличению численности популяции.
3.Теплорегуляция человеческого организма. Закаливание. Приемы закаливания.
1.Терморегуляция. Под терморегуляцией понимают совокупность физиологических и психофизических механизмов и процессов, деятельность которых направлена на поддержание относительного постоянства объёма тела. Сначала происходит восприятие и отдача температуры. Любая клетка в определенной степени обладает определенной чувствительностью, но есть особые мерные клетки, которые особенно реагируют на температуру, эти клетки называются терморецепторами. Терморецепторы находятся в коже, мышцах, сосудах, воздухоносных путях, спинном мозге. Поток нервных импульсов от переферических терморецепторов по
1.Вода в клетке. Биологическое значение воды у организмов.
Значение воды: 1) это превосходный растворитель (соли, сахара, спирты); 2) большая теплоемкость, то есть существенное увеличение тепловой энергии вызывает лишь незначительное повышение её температуры. Объясняется это тем, что часть энергии расходуется на разрыв водородных связей. Из-за большой теплоемкости вода сводит к минимуму происходящие в неё температурные изменения. Благодаря этому биохимические процессы протекают в меньшем интервале температур с постоянной скоростью; 3) Испарение воды сопровождается охлаждением, т.к. требует больших затрат энергии; 4) Большая температура кипения и замерзания, уменьшает вероятность замерзания клеток; 5) Вода, как реагент – участвует в метаболических процессах. Участвует в реациях гликолиза (в растениях вода используется для получения водорода из воды); 6) вода и эволюция – одним из главных факторов естественного отбора является недостаток воды, все наземные организмы приспособлены к тому чтобы сберегать и добывать воду. Функции воды: 1) Обеспечивает подержание структуры, 2) служит растворителем и средой для диффузии. 3) участвует в реакциях гидролиза 4) является средой, где происходит оплодотворение, 5) опеспечивает распространение семян, 6) обуслов
22 апреля 2017Естествознание является не только одной из первых, изученных человеком, фундаментальных областей науки, но и важнейшим элементом развития нашей цивилизации. Предметом изучения общей биологии является совокупность процессов, лежащих в основе феномена жизни. Главные из них: размножение и онтогенез, наследственность и изменчивость, историческое развитие растительных и животных видов, а также естественный отбор. В данной статье мы рассмотрим их более подробно.
Роль природоведческих дисциплин в развитии общества
Прикладные биологические науки занимаются практическим изучением вышеназванных явлений живой природы, используют полученные результаты для развития современных отраслей общей биологии - клеточной и генной инженерии, биотехнологии, популяционной генетики. Стремительное развитие промышленных технологий и процессы глобализации в мировой экономике вынуждают ученых заниматься серьезными исследованиями в вопросах экологической безопасности природных комплексов.
Как природоведческая наука, общая биология изучает самые сложные структуры организации жизни: популяционно-видовую, а также различные уровни экологических систем и биосферы.
История развития биологического знания
Наука, изучающая природу во всем ее многообразии, зародилась в недрах человеческого знания при помощи философов Древней Греции и Рима, но стала называться биологией лишь в XIX веке, благодаря трудам Ж. Ламарка и Г. Тревирануса. Одними из старейших ее дисциплин считаются систематика, основанная К. Линнеем, и морфология, берущая начало в трактатах Гиппократа, Галена и Асклепия.
Предметом изучения общей биологии является установление единства живых организмов сначала на молекулярном, а далее - на клеточном уровне. Появление научной теории, созданной российским эволюционистом П. Ф. Горяниновым и немецкими учеными М. Шлейденом и Т. Шванном, доказало, что основная форма жизни на Земле - это клетка. Предложенный же Р. Вирховым принцип: "живое - от живого" поставил точку в дискуссиях ученых о возможности самозарождения организмов из неживой материи.
Цитология с помощью таких методов как центрифугирование, электронная микроскопия, метод меченых атомов, изучает строение прокариотов и ядерных клеток и является базой для развития практических разделов естествознания: гистологии, генетики, селекции.
Принципы обмена веществ в живых системах
Общая биология изучает не только химический состав и строение организмов, но и процессы, лежащие в основе их метаболизма. Биохимия устанавливает закономерности протекания реакций анаболизма, например, фотосинтеза у растений. Она также изучает биосинтез белка (процессы транскрипции и трансляции), определяет условия, необходимые для осуществления реакций диссимиляции, обеспечивающих клетки необходимым запасом энергии в виде молекул НАДФ и АТФ.
Так как предметом изучения общей биологии является молекулярный уровень жизни, серьезно рассматриваются реакции катаболизма. В аэробных условиях животная клетка синтезирует 36 моль АТФ из каждой молекулы глюкозы в реакциях цикла Кребса.
Растения и грибы в реакциях энергетического обмена в анаэробных условиях также расщепляют С 3 Н 4 О 3 до этилового спирта, а животные - до молочной кислоты. Но во всех случаях синтезируются молекулы энергетического вещества - аденозинтрифосфорной кислоты.
Как видим, предметом изучения общей биологии является механизм обмена веществ. У представителей живой природы он протекает с участием ферментов по сходным биохимическим путям. Это служит доказательством единства происхождения жизни от общих предковых клеточных форм. Достаточно подробно данный вопрос освещается в таком разделе естествознания как эволюционное учение.
Основы общей биологии
Такое название имеет природоведческая школьная дисциплина, введенная в учебные программы, начиная с 9 класса. Благодаря дидактическим принципам научности и преемственности, учащиеся старших классов познают живую природу, опираясь на знания из курса ботаники, зоологии, анатомии. Сформировать у детей целостную картину природы - главная образовательная задача.
Основы цитологии, онтогенез, закономерности наследственности - вот что изучает общая биология. Темы же, посвященные историческому развитию органического мира и основам экологии, приводят к серьезному прорыву в сознании школьников и способствуют всестороннему развитию их личностей.
Источник: fb.ruАктуально
Разное
Разное
План лекции:
1. Актуальность биологических знаний в современном мире. Место общей биологии в системе биологических наук.
2. Методы изучения.
3. Понятие «жизнь» и свойства живого.
4. Уровни организации живого.
5. Практическое значение биологии.
1. Актуальность биологически знаний в современном мире.
БИОЛОГИЯ – наука о жизни во всех её проявлениях и закономерностях, управляющих живой природой. Название ее возникло из сочетания двух греческих слов: БИОС – жизнь, ЛОГОС – учение. Эта наука изучает все живые организмы.
Термин «биология» ввёл в научный оборот французский учёный Ж. Б. Ламарк в 1802 году. Предмет изучения биологии – живые организмы (растения, животные, грибы, бактерии), их строение, функции, развитие, происхождение, взаимоотношения со средой.
В органическим мире выделяют 5 царств: бактерии (дробянки), растения, животные, грибы, вирусы. Эти живые организмы изучаются соответственно науками: бактериология и микробиология, ботаника, зоология, микология, вирусология. Каждая из этих наук делится на разделы. Например, зоология включает энтомологию, териологию, орнитологию, ихтиологию и др. каждая группа животных изучается по плану: анатомия, морфология, гистология, зоогеография, этология и т.д. Кроме этих разделов можно назвать ещё: биофизика, биохимия, биометрия, цитология, гистология, генетика, экологи, селекция, космическая биология, генная инженерия и много других.
Таким образом, современная биология – комплекс наук, изучающих живое.
Но эта дифференцировка привела бы науку к тупику, если бы не было интегрирующей науки – общей биологии. Она объединяет все биологические науки на теоретическом и практическом уровнях.
· Что же изучает общая биология?
Общая биология изучает закономерности жизни на всех уровнях ее организации, механизмы биологических процессов и явлений, пути развития органического мира и его рациональное использование.
· Что может объединять все биологические науки?
Общая биология играет объединяющую роль в системе знаний о живой природе, поскольку в ней систематизируются ранее изученные факты, совокупность которых позволяет выявить основные закономерности органического мира.
· Какова цель общей биологии?
Осуществление разумного использования, охрана и воспроизведение природы.
2. Методы изучения биологии.
Основными методами биологии являются:
наблюдение (позволяет описать биологические явления),
сравнение (дает возможность найти общие закономерности в строении, жизнедеятельности различных организмов),
эксперимент или опыт (помогает исследователю изучить свойства биологических объектов),
моделирование (имитируются многие процессы, недоступные для непосредственного наблюдения или экспериментального воспроизведения),
исторический метод (позволяет на основе данных о современном органическом мире и его прошлом познать процессы развития живой природы).
Общая биология пользуется методами других наук и комплексными методами, которые позволяют изучать и решать поставленные задачи.
1. ПАЛЕОНТОЛОГИЧЕСКИЙ метод, или морфологический метод изучения. Глубокое внутренне сходство организмов может показать родство сравниваемых форм (гомология, аналогия органов, рудиментарные органы и атавизмы).
2. СРАВНИТЕЛЬНО – ЭИБРИОЛОГИЧЕСКИЙ - выявление зародышевого сходства, работы К. Бэра, принцип рекапитуляции.
3. КОМПЛЕКСНЫЙ – метод тройного параллелизма.
4. БИОГЕОГРАФИЧЕКИЙ – позволяет проанализировать общий ход эволюционного процесса в самых разных масштабах (сравнивание флор и фаун, особенности распространения близких форм, изучение реликтовых форм).
5. ПОПУЛЯЦИОННЫЙ – позволяет улавливать направления естественного отбора по изменению распределения значений признака в популяциях на разных стадиях ее существования или при сравнении разных популяций.
6. ИММУНОЛОГИЧЕКИЙ – позволяет с большой степенью точности выявить «кровное родство» разных групп.
7. ГЕНЕТИЧЕСКИЙ – позволяет определить генетическую совместимость сравниваемых форм, а значит, определить степень родства.
Нет ни одного «абсолютного» или совершенного метода. Целесообразно использовать их в комплексе, поскольку они взаимодополняемы.
3. Понятие «жизни» и свойства живого.
Что такое жизнь?
Одно из определений более 100 лет назад дал Ф. Энгельс: "Жизнь есть способ
существования белковых тел, непременное условие жизни - постоянный обмен
веществ, с прекращением которого прекращается и жизнь.»
По современным представлениям, жизнь - это способ существования открытых коллоидных систем, обладающих свойствами саморегуляции, воспроизведения и развития на основе геохимического взаимодействия белков, нуклеиновых кислот других соединений вследствие преобразования веществ и энергии из внешней среды.
Жизнь возникает и протекает в виде высокоорганизованных целостных биологических систем. Биосистемами являются организмы, их структурные единицы (клетки, молекулы), виды, популяции, биогеоценозы и биосфера.
Живые системы обладают рядом общих свойств и признаками, которые отличают их от неживой природы.
1.
Все биосистемы характеризуются высокой упорядоченностью
, которая
может поддерживаться только благодаря протекающим в них процессам. В состав
всех биосистем, лежащих выше молекулярного уровня, входят определенные элементы (98% химического состава
приходится на 4 элемента: углерод,
кислород, водород, азот, а в общей массе веществ основную долю составляет вода
- не мене 70 – 85%). Упорядоченность клетки проявляется в том, что для нее
характерен определенный набор клеточных компонентов, а упорядоченность
биогеоценоза - в том, что в его состав входят определенные функциональные
группы организмов и связанная с ними неживая среда.
2.
Клеточное строение
: Все
живые организмы имеют клеточное строение, за исключением вирусов.
3.
Метаболизм
. Все живые организмы способны к обмену веществ с
окружающей средой, поглощая из нее вещества, необходимые для питания и дыхания,
и выделяя продукты жизнедеятельности. Смысл биотических круговоротов
заключается в преобразовании молекул, обеспечивающих постоянство внутренней
среды организма и, таким образом, непрерывность его функционирования в
постоянно меняющихся условиях внешней среды (поддержание гомеостаза) .
4. Репродукция, или самовоспроизведение
, - способность живых
систем воспроизводить себе подобных. Этот процесс осуществляется на всех
уровнях организации живого;
а) редупликация ДНК - на молекулярном уровне;
б) удвоение пластид, центриолей, митохондрий в клетке - на субклеточном уровне;
в) деление клетки путем митоза - на клеточном уровне;
г) поддержание постоянства клеточного состава за счет размножения отдельных
клеток - на тканевом уровне;
д) на организменном уровне репродукция проявляется в виде бесполого размножения
особей (увеличение численности потомства и преемственность поколений
осуществляется за счет митотического деления соматических клеток) или полового
(увеличение численности потомства и преемственность поколений обеспечиваются
половыми клетками - гаметами).
5.
Наследственность
заключается в способности организмов передавать свои признаки, свойства и
особенности развития из поколения в поколение. .
6. Изменчивость
- это способность организмов приобретать новые
признаки и свойства; в ее основе лежат изменения биологических матриц - молекул
ДНК.
7.
Рост и развитие
. Рост -
процесс, в результате которого происходит изменение размеров организма (за счет
роста и деления клеток). Развитие - процесс, в результате которого происходит
качественно изменение организма. Под развитием живой природы - эволюции
понимают необратимое, направленное, закономерное изменение объектов живой
природы, которое сопровождается приобретением адаптации (приспособлений),
возникновением новых видов и вымиранием прежде существовавших форм. Развитие живой
формы существования материи представлено индивидуальным развитием, или
онтогенезом, и историческим развитием, или филогенезом.
8.
Приспособленность
. Это
соответствие между особенностями биосистем и свойствами среды, с которой они
взаимодействуют. Приспособленность не может быть достигнута раз и навсегда, так
как среда непрерывно меняется (в том числе благодаря воздействию биосистем и их
эволюции). Поэтому все живые системы способны отвечать на изменения среды и
вырабатывать приспособления ко многим из них. Долгосрочные приспособления
биосистем осуществляются благодаря их эволюции. Краткосрочные приспособления
клеток и организмов обеспечиваются благодаря их раздражимости.
9
. Раздражимость
. Способность
живых организмов избирательно реагировать на внешние или внутренние
воздействия. Реакция многоклеточных животных на раздражение осуществляется
через посредство нервной системы и называется рефлексом. Организмы, которые не
имеют нервной системы, лишены и рефлексов. У таких организмов реакция на
раздражение осуществляется в разных формах:
а) таксисы - это направленные движения организма в сторону раздражителя
(положительный таксис) или от него (отрицательный). Например, фототаксис - это
движение в направлении к свету. Различают также хемотаксис, термотаксис и др.;
б) тропизмы - направленный рост частей растительного организма по отношению к
раздражителю (геотропизм - рост корневой системы растения по направлению к
центру планеты; гелиотропизм - рост побеговой системы по направлению к Солнцу,
против силы тяжести);
в) настии - движения частей растение по отношению к раздражителю (движение
листьев в течение светового дня в зависимости от положения Солнца на небосводе
или, например, раскрытие и закрытие венчика цветка).
10
. Дискретность (деление на
части)
. Отдельный организм или иная биологическая система (вид, биоценоз
др.) состоит из отдельных изолированных, т. е. обособленных или отграниченных в
пространстве, но, тем не менее, связанных и взаимодействующих между собой
частей, образующих структурно-функциональное единство. Клетки состоят из
отдельных органоидов, ткани - из клеток, органы - из тканей и т. п. Это
свойство позволяет осуществить замену части без остановки функционирования
целостной системы и возможность специализации различных частей на неодинаковых
функциях.
11. Авторегуляция
- способность живых организмов, обитающих в
непрерывно меняющихся условиях окружающей среды, поддерживать постоянство
своего химического состава и интенсивность течения физиологических процессов -
гомеостаз. Саморегуляция обеспечивается деятельностью регуляторных систем -
нервной, эндокринной, иммунной и др. В биологических системах надорганизменного
уровня саморегуляция осуществляется на основе межорганизменных и
межпопуляционных отношений.
12
. Ритмичность
. В биологии
под ритмичностью понимают периодические изменения интенсивности физиологических
функций и формообразовательных процессов с различными периодами колебаний (от
нескольких секунд до года и столетия).
Ритмичность направлена на согласование функций организма с окружающей средой,
т. е. на приспособление к периодически меняющимся условиям существования.
13.
Энергозависимость.
Живые
тела представляют собой "открытые" для поступления энергии системы.
Под "открытыми" системами понимают динамические, т. е. не находящиеся
в состоянии покоя системы, устойчивые лишь при условии непрерывного доступа к
ним энергии и материи извне. Таким образом, живые организмы существуют до тех
пор, пока в них поступают энергия в виде пищи из окружающей среды.
14. Целостность - живая материя определенным образом организована, подчинена ряду специфических законов, характерных для неё.
4. Уровни организации живой материи.
Во всём многообразии живой природы можно выделить несколько уровней организации живого. Просмотр учебного фильма «Уровни организации живого» и на его основе составление краткого опорного конспекта.
1. Молекулярный. Любая живая система, как бы сложно она ни была организована, состоит из биологических макромолекул: нуклеиновых кислот, белков, полисахаридов, а также других важных органических веществ. С этого уровня начинаются разнообразные процессы жизнедеятельности организма: обмен веществ и превращение энергии, передача наследственной информации и др.
2. Клеточный. Клетка - структурная и функциональная единица, а также единица развития всех живых организмов, обитающих на Земле. На клеточном уровне сопрягаются передача информации и превращение веществ и энергии.
5. Биогеоценотический. Биогеоценоз - совокупность организмов разных видов и различной сложности организации с факторами среды их обитания. В процессе совместного исторического развития организмов разных систематических групп образуются динамичные, устойчивые сообщества.
6. Биосферный. Биосфера - совокупность всех биогеоценозов, система, охватывающая все явления жизни на нашей планете. На этом уровне происходит круговорот веществ и превращение энергии, связанные с жизнедеятельностью всех живых организмов.
5. Практическое значение общей биологии.
o В БИОТЕХНОЛОГИИ – биосинтез белков, синтез антибиотиков, витаминов, гормонов.
o В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ – селекция высокопродуктивных пород животных и сортов растений.
o В СЕЛЕКЦИИ МИКРОООРГАНИЗМОВ.
o В ОХРАНЕ ПРИРОДЫ – разработка и внедрение методов рационального и рачительного природоиспользования.
Контрольные вопросы:
1. Дайте определение «биологии». Кто предложил данный термин?
2. Почему современную биологию считают комплексной наукой? Из каких подразделов состоит современная биология?
3. Какие специальные науки можно выделить в биологии? Дайте их краткую характеристику.
4. Какие методы исследования используют в биологии?
5. Приведите определение понятия «жизнь».
6. Почему живые организмы называют открытыми системами?
7. Перечислите основные свойства живого.
8. Чем отличаются живые организмы от неживых тел?
9. Какие уровни организации характерны для живой материи?
Загрузка...
