Лекция 1.

Жизнь как особая форма существования материи

• Александр Иванович Опарин определял жизнь как «особую, очень сложную форму движения материи».

• Австрийский физик Л. Больцман (1844–1906) сделал первую попытку дать определение жизни с физических позиций. Он писал, что «всеобщая борьба за существование – это борьба за отрицательную энтропию, становящуюся доступной при переходе от пылающего Солнца к холодной Земле».

• Фридрих Энгельс в «Диалектике природы» писал: «Жизнь есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого является обмен веществом и энергией с окружающей их внешней природой, причем с прекращением этого обмена веществ прекращается и жизнь, что приводит к разложению белка».

• Русский геохимик Владимир Вернадский (1863–1945) отметил около двадцати различий между живым и неживым. Основываясь на них, он дал следующее обобщение: «Жизнь есть космическое явление, в чем-то резко отличное от косной материи».

Жизнь – это макромолекулярная открытая система, которой свойственны - иерархическая организация, - способность к самовоспроизведению, самосохранению и саморегуляции, - обмен веществ, - тонко регулируемый поток энергии. Согласно данному определению жизнь представляет собой ядро упорядоченности, распространяющееся в менее упорядоченной Вселенной.

неклеточные и имеющие клеточное строение

• К неклеточным относятся вирусы и фаги.

• Вирусы - это особая группа организмов, значительно меньших размеров и простого строения. Они не имеют клеточной структуры (нет ядра, цитоплазмы, оболочки), величина измеряется миллимикронами.

• Бактериофаги - это вирусы, паразитирующие на бактериях

• Все организмы, имеющие клеточное строение, делятся на две группы:

• предъядерные ПРОКАРИОТЫ (бактерии и цианобактерии)

• ядерные ЭУКАРИОТЫ (грибы, растения и животные)

АВТОТРОФЫ и ГЕТЕРОТРОФЫ

• Автотрофы сами синтезируют необходимые органические вещества, используя абиотические внешние источники энергии и минеральные вещества, поглощаемые из окружающей среды.

• Фотоавтотрофы (фотосинтетики).

• Хемоавтотрофы (хемосинтетики).

К фотоавтотрофам относятся зеленые растения и фотосинтезирующие бактерии, к хемоавтотрофам - различные виды хемосинтезирующих бактерий.

Автотрофы используя разные источники энергии, из минеральных элементов синтезируют органическое вещество и запасают энергию уже в виде связей этого вещества

• Гетеротрофные организмы, в отличие от автотрофов, неспособны использовать энергию абиотических источников для синтеза сложных органических соединений.

Гетеротрофами являются все животные, грибы, актиномицеты, подавляющее большинство бактерий, некоторые водоросли и бесхлорофильные высшие растения.

Энергию и органические вещества для поддержания и построения своей биомассы они получают с пищей, представляющей собой живую или мертвую массу автотрофов и гетеротрофов, а также продукты их жизнедеятельности.

ПРОДУЦЕНТЫ КОНСУМЕНТЫ РЕДУЦЕНТЫ

• автотрофы - продуценты(производители)

• консументы(потребители). Фитофаги) — это консументы первого порядка. Хищники или паразиты относятся к плотоядным, — консументы второго порядка. Консументы третьего порядка — это плотоядные, питающиеся плотоядными.

• редуценты – как правило, бактерии: разлагают мертвое органическое вещество на составные минеральные части,

Царства

5 Царств:

• отдельно царство вирусов – доклеточные формы жизни,

• царство прокариоты (БАКТЕРИИ),

• царство грибы,

• царство зеленые растения,

• царство животные.

• С 1977 года к ним также некоторыми исследователями иногда присоединяют ещё два царства —

• Археи, которые ранее относились к прокариотам,

• Протисты, к которому относят все эукариотические организмы, не входящие в состав животных, растений и грибов.

Основные свойства живых организмов.

• Единство химического состава

• Обмен веществ и энергии

• Самовоспроизведение

• Наследственность

• Изменчивость

• Способность к росту и развитию. Индивидуальное развитие. Историческое развитие

• Раздражимость

• Дискретность

• Поддержание гомеостаза (от гр. homoios – «подобный, одинаковый» и stasis – «неподвижность, состояние»)

• Структурная организация

• Адаптация

Уровни организации живой материи

• Микросистемы (доорганизменная ступень) включают в себя молекулярный (молекулярно-генетический) и субклеточный уровни.

• Мезосистемы (организменная ступень) включают в себя клеточный, тканевый, организменный уровни.

• Макросистемы (надорганизменная ступень) включают в себя популяционно-видовой, биоценотический и глобальный уровни (биосферу в целом).

Уровни организации живой материи

• Молекулярно-генетический

• Клеточный

• Тканевый

• Органный

• Организменный

• Популяционно - видовой

• Биогеоценотический

• Биосферный

• Ноосферный

Классификация биологических наук

По объектам изучения

• зоология;

• ботаника;

• вирусология

Ботаническими науками являются: микология (наука о грибах); альгология (наука о водорослях); бриология (наука о мхах) и т.д.К зоологическим наукам относятся:протозоология - учение о простейших; гельминтология - о паразитических червях;арахнология - о паукообразных;энтомология - о насекомых и т. д.

По проявлениям жизни

• Науки о строении организмов (морфология) – анатомия (растений, животных, человека)

• наука о тканях и о микроскопическом строении тела - гистология  

• наука, изучающая развитие организма на самых ранних стадиях, предшествующих метаморфозу, вылуплению или рождению – эмбриология

• наука о клетке - цитология

• систематика – вирусов, бактерий, грибов, растений, животных.

• Науки о жизнедеятельности организмов – физиология; общая биология; экология; биогеография.

• Науки о психике и поведении организмов – психология; зоопсихология; этология

• Генетика – наука о наследственности и изменчивости

Химический состав живых систем

• Макроэлементы составляют до 99 % массы клетки, из которых до 98 % приходится на 4 элемента: кислород, азот, водород и углерод.

• Микроэлементы – преимущественно ионы металлов (кобальта, меди, цинка и др.) и галогенов (йода, брома и др.). Они содержатся в количествах от 0,001 % до 0,000001 %.

• Ультрамикроэлементы. Их концентрация ниже 0,000001 %. К ним относят золото, ртуть, селен и др.

• Большая часть неорганических веществ в клетке находится в виде солей – либо диссоциированных на ионы, либо в твердом состоянии.

• Из катионов важны K⁺, Na⁺, Ca²⁺ , Mg²⁺,

• Из анионов важны H2PO^4- , Cl^-, HCO^3-.

• Основными органическими соединениями клетки являются:

• Белки

• Жиры

• Углеводы

• Нуклеиновые кислоты

Биогенные элементы

• Азот

• Углерод

• Кислород

• Водород

• Фосфор

• Калий

• Кальций

• Сера

• Магний

• Элементы и соединения, требующиеся организмам в сравнительно больших количествах, называют макроэлементами.

• Элементы и их соединения, которые хоть и необходимы для жизнедеятельности биологических систем, но требуются в крайне малых количествах обычно называют следовыми или микроэлементами.

• макроэлементы

С О Н N P S Ca Mg Na

• микроэлементы

Fe Mn Cu Zn Si В Mo Cl

Нуклеиновые кислоты

• Нуклеиновые кислоты – это фосфорсодержащие биополимеры, мономерами которых являются нуклеотиды

• Существует 2 вида нуклеиновых кислот – дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) и рибонуклеиновая кислота (РНК). Нуклеотиды, входящие в состав ДНК, содержат углевод дезокси-рибозу, в состав РНК – рибозу

ДНК

• ДНК представляет собой спираль, состоящую из двух комплементарных полинуклеотидных цепей, закрученных вправо.

В состав нуклеотидов ДНК входят:

• азотистое основание

• дезоксирибоза

• остаток фосфорной кислоты.

• Азотистые основания делят на

• пуриновые (аденин и гуанин)

• пиримидиновые (тимин и цитозин).

• Две цепи нуклеотидов соединяются между собой через азотистые основания по принципу комплементарности: между аденином и тимином возникают две водородные связи, между гуанином и цитозином – три

• А II Т

• Г III Ц

Функции ДНК

• обеспечивает сохранение и передачу генетической информации

• регуляция всех процессов

Авто-репродукция ДНК

• Процесс самовоспроизведения (ДНК называется репликацией. Репликация обеспечивает копирование генетической информации и передачу ее из поколения в поколение

• Репликация происходит в синтетический период интерфазы митоза. Фермент репликаза движется между двумя цепями спирали ДНК и разрывает водородные связи между азотистыми основаниями.

• Затем к каждой из цепочек с помощью фермента ДНК-полимеразы по принципу комплементарности достраиваются нуклеотиды дочерних цепочек. В результате репликации образуются две идентичные молекулы ДНК. Количество ДНК в клетке удваивается

РНК

• РНК – одноцепочечный полимер из полинуклеотидов.

В состав нуклеотидов РНК входят