Факультет начального образования

Кафедра естественнонаучных дисциплин

Краткий курс лекций по естествознанию

(основы биологии)

Составитель доцент кафедры Хвалей О. Д.

2011-2012 уч. год

Факультет начального образования

Кафедра естественнонаучных дисциплин

Краткий курс лекции по естествознанию (основы биологии)

Составитель: доцент кафедры Хвалей О.Д.

_{Лекция 1. Введение в биологию}

Вопросы:

1. Биология — наука о жизни.

2. Определение жизни.

3. Свойства живого.

4. Уровни организации живой материи.

5. Клеточная теория. Роль Теодора Шванна и Рудольфа Вирхова в создании клеточной теории.

6. Методы изучения клетки.

7. Современное состояние клеточной теории.

1. Биология — это наука о живой природе (греч. биос — жизнь и логос — учение). Она изучает строение и процессы, которые происходят в живых организмах, их происхождение, развитие, распространение, природные сообщества, связь друг с другом и с окружающей средой.

Биология — это комплекс наук о живой природе. Она включает ботанику (наука о растениях), зоологию (наука о животных), микробиологию (наука о микроскопических организмах — бактериях), микологию (наука о грибах), антропологию (наука о человеке). Кроме того, выделяют анатомию — науку о внутреннем строении, морфологию — науку о внешнем строении, физиологию — науку о жизнедеятельности всего организма в целом и его частей (например, физиология растений, физиология человека и животных), генетику — науку о закономерностях наследственности и изменчивости организмов, экологию — науку об отношениях различных организмов и образуемых ими сообществ между собой и с окружающей средой, биогеографию, которая изучает распространение живых организмов на Земле, палеонтологию — науку об ископаемых остатках живых организмов и ряд других наук.

Биологические науки тесно связаны с физикой, химией, математикой, геологией и принадлежат к единой группе естественных наук, т. е. наук о природе.

Методы биологических наук:

• метод наблюдения;

• описательный метод;

• сравнительный метод;

• исторический метод;

• экспериментальный метод;

• метод моделирования.

2. Определение жизни

Что такое жизнь? Наиболее удачное определение жизни в книге «Анти-Дюринг» дал Ф.Энгельс: «Жизнь есть способ существования белковых тел, и этот способ существования состоит по своему существу в постоянном самообновлении химических составных частей этих тел».

Одно из современных определений живого тела предложено советским ученым М. В. Волькенштейном: «Живые тела, существующие на Земле, представляют собой открытые, саморегулирующиеся и самовоспроизводящие системы, построенные из биополимеров — белков и нуклеиновых кислот».

Для того, что бы дать определение жизни, отграничить живое от неживого, необходимо учесть всего лишь два признака биологических систем:

1) наличие саморегулирующейся метаболической системы (обмен веществ);

2) способность к точному самовоспроизведению собственной метаболической системы (репликация ДНК, матричное ее копирование и синтез белков ферментов).

3. Свойства живого

К числу фундаментальных свойств живого относятся:

• самообновление;

• самовоспроизведение;

• саморегуляция.

Фундаментальные свойства обусловливают основные признаки жизни.

1. 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 составляют взаимосвязанные и сбалансированные процессы ассимиляции, т. е. процессы синтеза веществ в организме, и диссимиляции (процессы распада сложных веществ и соединений на простые с выделением энергии).

2. Структурная организация. Для живых организмов характерна упорядоченность элементов.

3. Репродукция — воспроизведение себе подобных.

4. Наследственность и изменчивость. Наследственность заключается в способности организмов передавать свои признаки, свойства и особенности развития из поколения в поколение. Изменчивость — это приобретение организмом новых признаков и свойств. В основе наследственной изменчивости лежат изменения биологических матриц — молекул ДНК.

5. Способность к росту и развитию. Расти — значит увеличиваться в размерах и массе с сохранением общих черт строения. Рост сопровождается развитием. Различают индивидуальное и историческое развитие организмов.

6. Раздражимость и движение. Свойство раздражимости выражается реакциями живых организмов на внешнее воздействие. Благодаря свойству раздражимости организмы избирательно реагируют на условия окружающей среды.

7. Саморегуляция и гомеостаз. Саморегуляцией в организмах поддерживается постоянство структурной организации — гомеостаз (гр. homoios — равный, неизменный, stasis — состояние).

8. Дискретность и целостность. Дискретность от лат. dis-cretus — прерывистый, состоящий из отдельных частей.

4. Различают следующие уровни организации биологических систем.

1. Молекулярно-генетический (элементарными структурами служат коды наследственной информации, которые передаются из поколения в поколение, элементарными явлениями — воспроизведение этих кодов).

2. Онтогенетический (элементарными структурами служат клетки, элементарными явлениями — их деление).

3. Популяционно-эволюционный (элементарными структурами являются популяции, элементарными явлениями — изменение генофонда популяций, которые приводят к возникновению приспособления).

4. Биосферно-биогеоценотический (элементарными структурами служат биогеоценозы, элементарными явлениями — смена биогеоценозов).

5. Цитология — наука о клетке. Предмет цитологии, — клетки одноклеточных, а также многоклеточных организмов. Предпосылкой открытия клетки были изобретение микроскопа и использование его для исследования биологических объектов.

1590 г. Я н с е н изобрел микроскоп, в котором большое увеличение обеспечивалось соединением двух линз.

1666 г. Р. Г у к, пользуясь усовершенствованным микроскопом, изучал строение пробки и впервые употребил термин клетка для описания структурных единиц, из которых состоит эта ткань. Он считал клетки пустыми, а живое вещество — это клеточные стенки.

1650-1700 гг. Антони ван Левенгук при помощи простых хорошо отшлифованных линз (200 х) наблюдал «зародыши» и различные одноклеточные организмы, в том числе бактерии. Впервые бактерии были описаны в 1676 г.

1700-1800 гг. Опубликовано много новых описаний и рисунков различных тканей, по преимуществу растительных.

1827 г.Долланд резко улучшил качество линз. После этого интерес к микроскопии быстро возрос и распространился.

1831 г. Р. Б р о у н описал ядро в растительных клетках.

1838— 1839 гг. Ботаник Шлейден и зоолог Ш в а н н объединили идеи разных ученых и сформулировали «клеточную теорию», которая постулировала, что основной единицей структуры и функции в живых организмах является клетка.

1840 г. Пуркинье предложил название протоплазма для клеточного содержимого, убедившись в том, что именно содержимое (а не клеточные стенки) представляют собой живое вещество. Позднее был введен термин цитоплазма (цитоплазма + ядро = = протоплазма).

1855 г. В и р х о в показал, что все клетки образуются из других клеток путем клеточного деления.

1866 г. Геккель установил, что хранение и передачу наследственных признаков осуществляет ядро.

1866—1888 гг. Подробно изучено клеточное строение и описаны хромосомы.

1880— 1883 гг. Открыты пластиды, в частности хлоропласты.

1890 г. Открыты митохондрии.

1898 г. Открыт аппарат Гольджи.

1887— 1900 гг. Усовершенствованы микроскоп, а также методы фиксации, окрашивания препаратов и приготовления срезов.

1900 г. Вновь открыты законы Менделя, забытые с 1865 г., и это дало толчок развитию цитогенетики. Световой микроскоп достиг теоретического предела разрешения.

1930-е гг. Появился электронный микроскоп.

С 1946 г. и по настоящее время электронный микроскоп получил широкое распространение в биологии.