Тематика и содержание семинаров

Тема 1 Системная организация жизни

1. Общие принципы системной организации.

Дать определение системы. Назвать системные объекты микро-, макро- и мегамира. Объяснить важнейшие свойства систем: открытость, иерархичность, эмерджентность. Привести примеры.

2. Живые системы.

Охарактеризовать жизнь как эмерджентное свойство сложно организованной материи. Назвать уровни и подуровни организации живой материи.

3. Молекулярно-генетический уровень

Неорганические и органические молекулы. Макромолекулы как химическая основа жизнедеятельности. Дать понятия мономеров и полимеров. Привести общую структурно-функциональную характеристику углеводов, липидов, белков и нуклеиновых кислот.

4. Клеточно-организменный уровень

Дать общую характеристику клетки как элементарной живой системы. Сравнить уровень структурной сложности прокариотных и эукариотных клеток. Раскрыть сущность симбиотической гипотезы происхождения эукариотных клеток. Одноклеточные и многоклеточные организмы. Охарактеризовать тканевой и органный уровни организации живой материи. Дать понятие онтогенеза.

5. Популяционно-видовой уровень

Дать понятие биологического вида. Ареал вида. Виды-эндемики и виды-космополиты. Популяция как единица воспроизведения и эволюции биологического вида. Объяснить значение географической изоляции в микроэволюции. Раскрыть понятие генофонда популяции.

6. Биогеоценотическо-биосферный уровень

Сформулировать следующие понятия: сообщество, биоценоз, биотоп, биогеоценоз, экосистема, Биосфера. Охарактеризовать глобальный круговорот вещества и энергии, объяснить сущность экологической пирамиды.

Тема 2 Обмен веществ и энергии в живых системах

1. Приложение 2-го закона термодинамики к живой материи

1.1. Равновесие и неравновесие в природе

Раскрыть понятие материи как единства вещества и поля (энергии). Объяснить сущность 2-го закона термодинамики: показать на примерах самопроизвольное стремление неравновесной системы к достижению равновесного состояния. Доказать неравномерность (неравновесность) распределения вещества и поля в живых системах.

1.2. Энтропия и свободная энергия

Охарактеризовать энергетический баланс равновесного и неравновесного состояний системы. Усвоить понятия работы, свободной энергии и энтропии, показать соотношение этих характеристик в обоих состояниях. Обсудить возможность взаимного превращения свободной энергии и энтропии. Сформулировать понятие открытой системы.

3. Обмен веществ и энергии – фундаментальное свойство жизни

Доказать справедливость 2-го закона термодинамики для живых систем, объяснить с физической точки зрения состояния жизни и смерти.

Объяснить, за счет чего живые системы способны поддерживать неравновесное состояние (жизнь). Доказать, что живые системы являются открытыми для вещества и энергии.

Дать понятие обмена веществ и энергии. Отметить, что обмен веществ неизбежно сопряжен с обменом энергии: распад сложных веществ на простые сопровождается выделением энергии, объединение простых веществ в более сложные, т.е. синтез, требует поглощения энергии.