166

Лекция № 1. Биология – наука о жизни. Методы изучения биологии. Значение биологии.

Биология — наука о живой природе и закономерностях, ею управляющих. Биология изучает все проявления жизни, строение и функции живых существ, а также их сообществ. Она выясняет происхождение, распространение и развитие живых организмов, связи их друг с другом и с неживой природой. Как особая наука биология выделилась из естественных наук в XIX веке, когда учёные обнаружили, что живые организмы обладают некоторыми общими для всех характеристиками. Термин «биология» был введён независимо несколькими авторами: Фридрихом Бурдахом в 1800 году, в 1802 году Г. Р. Тревиранусом и Жаном Батистом Ламарком. В основе современной биологии лежат пять фундаментальных принципов: клеточная теория, эволюция, генетика, гомеостаз и энергия.

Живому миру характерно необычайное разнообразие. В настоящее время обнаружено и описано примерно 500 тыс. видов растений и более 1 млн. видов животных, более 3 тыс. видов бактерий и сине-зеленых водорослей, сотни тысяч грибов. Число еще не описанных видов оценивается по меньшей мере в 1—2 млн. Современная биология представляет собой систему наук о живой природе. Общие закономерности развития живой природы, раскрывающие сущность жизни, ее формы и развитие, рассматривает общая биология.

Объектами изучения биологии являются животные, растения, вирусы и др. жизненные формы. По принципу объекта изучения выделяются соответствующие специальные науки: зоология, ботаника, вирусология, микология. Каждая из таких наук изучает названные группы организмов. В свою очередь каждая из этих наук подразделяется на несколько более мелких биологических наук в соответствии с объектами их изучения.

Биологическими науками, изучающими царство растений, являются: ботаника, альгология - наука о водорослях, бриология - наука о мхах и т. д.

К зоологическим наукам относятсяпротозоология - учение о простейших, гельминтология - учение о паразитических червях, арахнология - о паукообразных, энтомология - о насекомых, мирмекология - о муравьях и т.д. Классификацией живых существ занимается систематика.

Ряд биологических наук изучает морфологию, т.е. строение организмов, другие - физиологию, т.е. процессы, протекающие в живых организмах и обмен веществ между организмами и окружающей средой. К морфологическим наукам относятся: анатомия, изучающая макроскопическую организацию животных и растений, и гистология - наука о тканях и микроскопическом строении тела. Многие общебиологические закономерности являются предметом изучения цитологии, эмбриологии, геронтологии, генетики, экологии, дарвинизма.

Анато́мия — раздел биологии и конкретно морфологии, изучающий внешнее строение организма и тела в целом и их частей на уровне выше клеточного.

Цитология - наука о клетке. Благодаря применению электронного микроскопа, новейших физических и химических методов исследований современная цитология изучает строение и жизнедеятельность клетки не только на микроскопическом, но и на субмикроскопическом уровне.

Гистология –наука о тканях (от греч. ἱστός — ткань и греч. λόγος — знание, слово, наука) — раздел биологии, изучающий строение, жизнедеятельность и развитие тканей живых организмов. Обычно это делается рассечением тканей на тонкие слои и с помощью микротома. В отличие от анатомии, гистология изучает строение организма на тканевом уровне.

Экология - наука, изучающая взаимоотношения организмов между собой и с окружающей средой. Еще не так давно экология подразделялась на экологию растений и экологию животных, в настоящее время экология развивается в трех направлениях: аутэкология - экология особи, синэкология - экология экосистем и динамика популяций, которая изучает экологические процессы в популяциях.

Выявление и объяснение общих явлений и процессов для всего многообразия организмов — задача общей биологии.  

Задачи курса:

биология как комплекс наук о жизни.

классификация биологических дисциплин

сущность клеточной теории развития живых организмов

общие свойства живых систем.: уровни организации живого (молекулярный, клеточный, тканевой, органный, организменный, популяционно-видовой, биогеоценотический, биосферный).

основные теории происхождения жизни на Земле (креационизм, панспермия, абиогенное происхождение).

предпосылки развития и сущность эволюционной теории происхождения видов на земле;

наследственность и изменчивость как факторы живых организмов

Лекция № 2 .Методы исследования в науке вообще и в биологии

Научный метод — совокупность основных способов получения новых знаний и предполагает определенный системный подход: Методы естественнонаучного познания.

Метод – это совокупность действий и приёмов, с помощью которых достигается желаемых результат. Научный метод – это инструмент для получения научных результатов.

На каждом уровне научного познания свой метод:

Эмпирический метод – наблюдение, измерение, эксперимент.

Теоретический метод – построение моделей, вывод теорий, аксиома гипотеза.

Приёмы:

• Анализ (От общего к частному)

• Синтез (От частного к общему)

• Абстрагирование – отвлечение от несущественных свойств изучаемого объекта.

• Индукция – вывод общего на основе частного.

• Дедукция – выделение частного из общего.

• Классификация – разделение объектов на группы по определенным признакам.

• Математические приемы (в частности, статистические).

Методы изучения живых объектов

Наблюдение (эмпирический метод познания) — описание того или иного биологического объекта или процесса;

Сравнение — необходимо для того, чтобы найти закономерности — то, что является  общим для разных явлений;

Эксперимент —  создаются условия, в точности соответствующие наблюдаемым, при этом  выясняются  свойства биологических объектов; фиксируются качественные и количественные характеристики.

Исторический метод — информация, сведения, данные, уже полученные и доказанные в прошлом, раскрывают и объясняют законы развития живой природы в настоящем.

Считается идеальным, когда используются все эти методы в совокупности.

Биологический эксперимент

Качественный экспериментт — самый простой вид биологического эксперимента — его цель  —установить наличие или отсутствие предполагаемого в теории явления.

Измерительный эксперимент — выявление какой-то количественной характеристика объекта или процесса.

 

 Наблюдение, описание и измерение биологических объектов

Наблюдение — это непосредственное, целенаправленное изучение предметов, опирающееся в основном на такие чувственные способности человека, как ощущение, восприятие, представление.

Эмпирическое описание — это фиксация средствами естественного или искусственного языка сведений об объектах, данных в наблюдении.

По сути это «перевод» того, что было увидено или услышано  на научный язык —  понятия и определения, знаки, схемы, рисунки, графики и цифры (статистические данные).

В отличие от эксперимента, при эмпирическом методе познания нельзя вмешиваться в изучаемый процесс, нельзя влиять или изменять условия его протекания.

Для наблюдения используют так же различные технические — опосредованные средства.

Наблюдение	исследователь изучает объект, не воздействуя на него или на внешние условия	могут быть побочные условия, мешающие объективному восприятию результатов	не всегда может быть повторено
Эксперимент	исследователь целенаправленно изменяет условия, влияет на объект исследования для выявления различных свойств	объект или явление изучается в изолированных от побочных эффектов условиях или введены дополнительные условия	должен воспроизводиться

Процесс естественно — научного познания существенно зависит от развития используемых наукой технических средств.

Трудно переоценить роль микроскопа в биологии.   Именно благодаря ему человек открыл для себя микроорганизмы. На сегодняшний момент существуют микроскопы, позволяющие исследовать живые организмы на внутриклеточном уровне.

 

Статистические измерения — измерения величин, не изменяющихся во времени.

Динамические измерения — измерения величин, меняющих свое значение во времени (давление, температура, плотность популяции и т.д.)

Методы исследования в науке довольно разнообразны, но все они базируются на научных методах познания, которые отличаются определенным подходом.

Знание этой информации помогает отделить действительные научные исследования от различных широко распространенных околонаучных экспериментов.

Лекция 3 . Краткий исторический очерк развития биологии.

История биологии началась в странах Средиземноморья в Древнем Египте и Древней Греции. Основы биологических знаний были заложены Аристотелем. Он исследовал строение более 500 видов отметив общий план строения высших животных и описав их внешний вид, рассказал об их образе жизни, нравах. Вместе со своим учеником Геофастом он разделил животных на водные, земные и воздушные, а растения — на травы, деревья и кустарники. Такую классификацию называют естественной. Теофаста, которого считают основоположником ботаники, он выделил однодольные и двудольные растения, от него пошли термины— плод, сердцевина, околоплодник. Аристотель высказывался о единстве живой природы и возможности ее развития, хотя отрицал эволюцию органического мира.

В средние века развитие биологии было сопряжено с развитием медицины. Вскрытие человеческого тела было запрещено, к человеку применялась анатомия животных: обезьяны или свиньи, это была анатомия Галена. Анатомия человека впервые была описана в труде Везалия в 1543 году, это проторило дорогу великим открытиям.

Изобретение микроскопа дало сильнейший импульс развитию биологии.

В XVIIвеке биологические знания стремительно дифференцировались и выделились анатомия, физиология, ботаника, зоология. А. Ван Левенгук обнаружил мир микроорганизмов. В трудах Р. Гука, Н. Грю, Я. Гельмота и др. получила развитие анатомия растений, были открыты клеточный и тканевои уровни организации растений, сформулированы первые догадки о роли листьев и солнечного света в питании растений.

Учение о кровообращении было разработано в 1628 году Гарвеем, в своем учении он использовал законы гидравлики - науки о физических свойствах жидкостей. В 1666-1675 гг. появляются работы Мальпиги по анатомии растений, появляются попытки систематизации растительного мира. Дж.Рей описал свыше 18 тыс. видов растений, сгруппировав их в 19 классов; появляется классификация позвоночных по анатомо-физиологическим признакам. Основы биологической классификации заложил еще Аристотель, его учение о материи и форме основано на наблюдениях за живой природой.

Совершенствование методов искусственного опыления закладывало предпосылки генетики. В XVII сложился своеобразный синтез анатомии и физиологии.

Созданием систем классификации животных и растений в XVIII в. завершился первый этап натуралистической биологии. В начале века английский биолог Дж.Ре£ описал более 18,6 тыс. видов растений, введя понятия род v вид.

. Шведский ученый К.Линней уточнил понятие «вид», добавив способность «детям» давать плодовитое потомство. Он описал более 10 тыс. видов растений и более 4 тыс. видов животных, ввел терминологию и иерархический порядок описания видов и наименования — класс, отряд, род, вид. Так, класс включает несколько отрядов, отряд — несколько родов, род — несколько видов. В животном мире Линней выделил 6 классов (млекопитающие, птицы, амфибии, рыбы, насекомые, черви). Эти группы Линней назвал таксонами. С той поры вид — важнейший таксон, хотя сначала в основу разграничения видов были положены морфологические различия — определенный план строения. Сам Линней считал эту классификацию поверхностной, но его бинарная номенклатура (вид, род) практически сохранилась. Вслед за бинарным обозначением вида (роди вид) обычно указывают первооткрывателя вида и год открытия.

Однако Линнеевская система природы базировалась на идее изначальной сотворенности и неизменности мира.

В 1770 году швейцарский ученый Шарль Бонне (1720-1793) были открыты окаменелости, доказавшие, что на нашей планете некогда существовали виды ныне вымершие. Спустя 20 лет английский топограф Уильям Смит (1769-1839) обнаружил ископаемые останки и в отложениях горных.

Биология стала интенсивно развиваться в этом направлении, в 1800 году французский натуралист Жорж Кювье (1769-1832) исследовав эти окаменелости, пришел к заключению, что они принадлежат как существующим ныне, так и вымершим животным и растениям.

Ламарк распределил их по классам несколько иначе, чем Линней. Он разделил животных на позвоночных и беспозвоночных, выделил в отдельные классы паукообразных и кольчатых червей, обосновывал идею о путях происхождения человека от обезьяноподобных предков (1809 г.). Затем, после введения понятия «семейство», виды стали объединять в роды, роды — в семейства, семейства — в отряды, отряды — в классы, классы — в типы, типы — в царства. Немецкий ученый Э.Геккель разделил живой мир на царства — прошиты, животные и растения. Затем появились надцарства и подцарства и т.п. После работ Геккеля стали говорить и о генеалогических древах и стволах. Из одного ствола происходят классы, отряды, семейства, роды.

Кельрейтер опытами по гибридизации в 1761 году доказал наличие пола у растений.

Сенебъе в 1782 году установил, что растения на свету из углекислого газа и воды способны синтезировать органические вещества и выделять в атмосферу кислород.

В конце 18 века Спалланцани доказал, что самозарождение организмов невозможно. Уже со второй половины 18 века начала 19 века все настойчивее выражается идея исторического развития живой природы.

В начале 19 века французский натуралист Жан-Батист де Ламарк (в 1809 году) предъявил научной общественности первую научную теорию эволюции. Идеи, лежавшие в ее основе были ошибочными. Ламарк, говоря современным языком, сформулировал идею наследования благоприобретенных свойств. Возникновение идеи, скорее всего, было простимулировано открытием европейцами жирафа, воспринятого в тот период как сенсация. Ламарк полагал, что жираф произошел из обычного вида антилоп, кормившихся листьями с деревьев и постоянно вытягивавших шею за листьями все выше и выше. По Ламарку в течение всей жизни у такой антилопы должны были удлиняться ноги, шея и язык, а вновь приобретенные полезные признаки должны переходить к потомкам. Так, через много поколений, антилопа превратилась в жирафа.

Эволюционные идеи Ламарка, высказанные в 1809 году, успеха не имели и критиковались многими учеными. В их числе критиков ламаркизма был и Кювье, основоположник сравнительной анатомии и палеонтологии, в 1812 году им была разработана теория катастроф. К.Вольф и К.М.Бэр своими эмбриологическими исследованиями подтвердили идею развития. Клеточная теория Шлейдена и Шванна (1839) сыграла огромную роль в понимании единства органического мира.

Немецкий биолог Август Вейсман (1834-1914) экспериментальным путем доказал несостоятельность основной идеи Ламарка. Он отрезал хвосты многим поколениям мышей, но потомство у них всегда рождалось хвостатым. Вейсман в 1883 году также доказал, что половые клетки - яйцеклетки и сперматозоиды закладываются еще в эмбриональном периоде и затем не изменяются в течение всей жизни. Это было сокрушительным ударом по ламаркизму, поскольку исключалась возможность передачи будущим поколениям изменений, происходящих в организме на всех этапах онтогенеза.

В середине 19 века Юстас Либих сформулировал принцип круговорота веществ в природе. В 1863 году И.М.Сеченовым были заложены основы материалистического понимания высшей нервной деятельности. Пастером была доказана невозможность самозарождения организмов, в 1892 году Ивановский открыл вирусы. Павловым И.П. было разработано учение об условных рефлексах.

Крупнейшим достижением 19 века было эволюционное учение Ч.Дарвина, изложенное им в труде "Происхождение видов" - 1859 год. В 1831 году Чарльз Дарвин отправился в плавание на военном корабле "Бигль", путешествие продолжалось 5 лет. Во время путешествия он собирал образцы встретившихся ему видов растений и животных, постоянно задаваясь вопросом их происхождения. После его возвращения прошло более 20 лет: прежде чем он решился опубликовать свою теорию. Он, безусловно, знал, что эволюционная теория выдвинет его на передний край борьбы в биологии и многократно убеждал себя в правильности сделанных выводов. Эго осторожность привела к тому, что к такому же заключению независимо от Дарвина пришел Альфред Уоллес; если бы не порядочность Уоллеса, официально признавшего приоритет Дарвина в открытии теории эволюции, неизвестно чье имя она бы сейчас носила.

В 1865 году Гр. Менделем были открыты законы наследственности, которые оставались незамеченными вплоть до 1900 года, когда они были вновь переоткрыты сразу несколькими учеными, так официально заявила о себе новая наука - генетика. В 1909 году Иогансеном были введены новые понятия - ген, генотип, фенотип. В 1910 году Т.Морганом и его учениками была разработана хромосомная теория наследственности.

В 20-30 годах нашего столетия в России была создана выдающаяся отечественная генетическая школа, пользовавшаяся огромным авторитетом во всем мире наиболее яркими ее представителями были Кольцов, С.С. Четвериков, Н.И. Вавилов и их многочисленные ученики. В дальнейшем в нашей стране развитие генетики шло тернистым путем, во второй трети ХХ века в Советском Союзе она была объявлена лженаукой, и представители отечественной генетической школы подвергались гонениям. Только с 60 годов справедливость была восстановлена и генетика в России стала бурно развиваться. В настоящее время отечественная генетическая школа получила признание во всем мире.

В 1944 году было установлено, что носителями генетической информации являются молекулы ДНК. В 1953 году Дж.Уотсоном и Ф.Криком была расшифрована структура ДНК и генетического кода. Позднее это привело к развитию генетической инженерии и биотехнологии.

В 20 веке бурно развивалась эволюционная теория. Большой вклад внесли в нее работы Ковалевского (теория зародышевых листков) и Мечникова. В 20-30 гг. была вскрыта роль мутационного процесса в эволюции, это позволило разработать синтетическую теорию эволюции, развивающую дарвинизм. Большую роль при этом сыграли работы С.С. Четверикова, Дж. Холдейна, Райта. Большое значение для развития эволюционной теории имело учение Шмальгаузена о микроэволюции, макроэволюции и факторах эволюции.

Крупнейшим достижением 20 века является учение В.И. Вернадского о биосфере. Новое понимание мироздания принесло учение о ноосфере, разработанное В.И. Вернадским. В 20 веке были достигнуты большие успехи в области экологии. В 1942 году В.Н.Сукачевым были разработаны теоретические основы биогеоценологии. За рубежом в 1934-35 годах А. Тенсли разработал учение об экосистемах, а Ч.Элтон - основы экологии - науки о взаимосвязях организмов между собой и с окружающей средой.

Современная биология многогранна и включает широкий спектр наук о живой природе. Достижения биологии ХХ века отнюдь не исчерпываются фактами, изложенными в данной лекции.

Ваша задача дополнить лекционный материал достижениями современной биологии и составить представления о перспективах ее развития.

Лекция № 3. Основные свойства живых организмов.

Живой организм – это главный предмет, который изучает такая наука, как биология. Он представляет собой сложную систему, состоящую из клеток, органов и тканей. Живой организм – это тот, который обладает целым рядом характерных признаков. Он дышит и питается, шевелится или движется, а также имеет потомство.

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.

Самообновление – способность организмов постоянно обновлять структурные элементы – молекулы, ферменты, органоиды, клетки – путем замены «износившихся», выполнивших свои функции (форменные элементы крови, клетки эпидермиса кожи и т. д.). При этом организмы используют вещества и энергию, которые поступают в клетки (поток вещества и энергии). Самообновление обеспечивают обмен веществ и энергии, реакции матричного синтеза, дискретность.

Обмен веществ и энергии это общее свойство всего живого, которое лежит в основе поддержания жизни. Живые организмы способны поглощать определенные вещества из окружающей среды, преобразовывать их, получать энергию за счет этих преобразований и выделять ненужные остатки этих веществ обратно в окружающую среду. Обмен веществ (метаболизм) делится на пластический (запасание веществ) и энергетический (расщепление веществ). Для извлечения энергии вещества разлагаются, для ее запасания они синтезируются. Причем, синтез собственных веществ, из которых строятся тела живых организмов, тоже протекает с затратами энергии и является частью пластического обмена (анаболизма).

Как физиологическое понятие обмен веществ включает в себя несколько не связанных на первый взгляд процессов: питание и пищеварение у животных и фотосинтез у растений, дыхание и выделение (включая потоотделение) у млекопитающих. Именно в ходе этих процессов организмы обеспечивают себя не только необходимыми веществами, но и энергией. У человека, как вы знаете, обмен веществ и другие процессы контролируются нервной и эндокринной системами. Это основа следующего свойства живого.

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, 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.

Гомеостаз (греч. homoios «подобный, одинаковый» + stasis «неподвижность, состояние»). Живые организмы, обитающие в непрерывно различных внешних условиях, поддерживают постоянство своего химического состава и интенсивность течения всех физиологических процессов.

.Обмен веществ и энергии обеспечивает гомеостаз и является условием поддержания жизни организма. Живая клетка — это сложная высокоупорядоченная система. Опытным путем установлено, что в ней непрерывно совершается синтез крупных молекул из мелких и простых — анаболические (греч. anabole «подъем») реакции, на которые затрачивается энергия, и их распад — катаболические (греч. katabole «сбрасывание вниз») реакции. Совокупность этих реакций в клетке и есть процесс метаболизма. Для его поддержания необходим непрерывный приток энергии, и для живого более важна химическая форма энергии. Биологи часто выделяют основные наблюдаемые свойства, отличающие живое от неживого и отражающие специфику биологической формы движения материи.

4.Самовоспроизведение (репродукция) — одно из важнейших свойств, поддерживающее существование видов и определяющее специфику жизни. Оно может быть многократным, информация о нем закодирована в молекулах ДНК . На молекулярном уровне самовоспроизведение происходит на основе матричного синтеза ДНК, программирующей синтез белков, определяющих специфику организма. На других уровнях — огромным разнообразием форм и механизмов, вплоть до образования клеток.

5.Иерархичность организации отражает возможности системного подхода к пониманию строения и жизнедеятельности. Клетки—как единицы организации—специфически организованы в ткани, ткани — в органы, органы — в системы органов. Организмы сорганизованы в популяции, популяции — в биоценозы, а биоценозы—в биогеоценозы, являющиеся элементарными единицами биосферы.

6.Упорядоченность структуры на молекулярном уровне приводит к образованию структур, отличающихся упорядоченностью в пространстве и во времени.. Живые системы в развитии способны к самоорганизации, к упорядочиванию структур, к росту разнообразия.

7.Регуляция процессов осуществляется в химических реакциях при помощи механизма обратной связи. В регуляции активности клеток принимают участие гормоны, обеспечивающие химическую регуляцию. Внутри клеток реакции синтеза и распада идут с участием ферментов, синтезируемых внутри самих клеток.

8.Размножение и рост Развитие — это индивидуальное развитие {онтогенез) и историческое {филогенез), где одинаково важны наследственность и изменчивость. Развитие, сопутствующее росту, проявляется в усложнении структуры и функций. В онтогенезе формируются признаки в процессе взаимодействия генотипа и среды. В филогенезе появляется большое разнообразие организмов и целесообразность. Эти процессы регулируются и подвержены генетическому контролю. В отличие от объектов неживой природы—кристаллов, которые растут, присоединяя новое вещество к поверхности, живые организмы растут за счет питания изнутри, причем живая протоплазма образуется при ассимиляции питательных веществ. Выживание вида или его бессмертие обеспечиваются сохранением признаков родителей у потомства, возникшего путем размножения. Передаваемая следующему поколению информация закодирована в молекулах ДНК и РНК

Рост и развитие. Новый организм возникает из особо устроенных половых клеток и реализует полученную наследственную информацию в ходе роста и развития. Развитие – необратимое направленное закономерное изменение объектов живой и неживой природы. В результате развития возникает новое качественное состояние объекта, вследствие которого изменяется его состав или структура. Развитие живых организмов представлено онтогенезом (индивидуальным развитием) и филогенезом (историческим развитием). На протяжении онтогенеза постепенно и последовательно проявляются индивидуальные свойства организма (проявление цвета глаз, способность держать голову, сидеть, ходить, появление зубов и т. д. у детей). Развитие сопровождается ростом – процессом увеличения количества клеток и накоплением массы внеклеточных образований в результате обмена веществ. Независимо от способа размножения (бесполое или половое) все дочерние особи образующиеся из одной зиготы, споры, почки или клетки, получают по наследству только генетическую информацию, т. е. возможность проявлять те или иные признаки и свойства. В процессе развития возникает специфическая структурная организация индивида, а увеличение его массы обусловлено репродукцией макромолекул, элементарных структур клеток и самих клеток. При смене многочисленных поколений происходит изменение видов, или филогенез (эволюция) – это необратимое и направленное развитие живой природы, сопровождающееся образованием новых видов и прогрессивным усложнением жизни.

9. Питание — источник энергии и веществ, необходимых для жизнедеятельности. Растения усваивают солнечную энергию и самостоятельно создают питательные вещества в процессе фотосинтеза. У грибов, животных (и человека), некоторых растений и большинства бактерий — гетеротрофное (греч. heteros «другой» = в рус. «разный» + trophe «пища») питание: они расщепляют с помощью ферментов органические вещества и усваивают продукты расщепления. Выделение—это выведение из организма конечных продуктов обмена с окружающей средой. Общее свойство открытых систем — обмен энергией и веществом с внешней средой — имеет свои особенности.

10.Дыхание высвобождает энергию высокоэнергетических соединений, она запасается в молекулах АТФ, обнаруженных во всех живых клетках. Дыхание относится к процессам метаболизма ( греч. metabole «перемена, превращение»), или обмена веществ и энергии.

11 Раздражимость — способность живых систем реагировать на внешние или внутренние воздействия (изменения). В организме человека раздражимость часто связана со свойством нервной, мышечной и железистой тканей осуществлять ответную реакцию в виде выработки нервного импульса, мышечного сокращения или секреции веществ (слюны, гормонов и т. д.). У живых организмов, лишенных нервной системы, раздражимость может проявляться в движениях. Так, амебы и другие простейшие покидают неблагоприятные растворы с высокой концентрацией соли. А растения изменяют положение побегов для максимального поглощения света (тянутся к свету).

Возбудимость — способность живых систем отвечать на действие раздражителя. А возбуждение конкретная ответная реакция, возникающая в итоге раздражения и возбудимости.

12.Подвижность, или способность к движению, свойственна и животным, и растениям, хотя скорости их существенно различаются. Многие одноклеточные могут двигаться с помощью особых органоидов. У многоклеточных к движению способны как клетки, так и органоиды в них. В животных, организмах движение осуществляется путем сокращения мышц.

Асимметрия — созидательный и структурообразующий принцип жизни. Неживые системы работают по законам симметрии. В классической физике имеют место законы сохранения (энергии, импульса, момента импульса, заряда и пр.), которые связаны со свойствами симметрии пространства и времени. В изолированных системах происходят обратимые процессы, т.е. имеет место симметрия между прошлым и будущим. Замкнутые системы само­произвольно и необратимо стремятся к равновесию, процессы идут с ростом энтропии.

Законы квантовой физики— есть проявление более глубоких симметрии. Все функ­ционально важные биомолекулы асимметричны: белки состоят из левовращающих аминокислот, а нуклеиновые кислоты содержат правовращающие сахара, да закручена и сама молекула ДНК — двойная спираль. Все процессы происходят с учетом спиральности, установлена даже функциональная асимметрия мозга человека.

Живое — это открытая система, использующая для сохранения упорядоченности внешнего потока энергии и вещества. Жизнь связана с непрерывным нарушением симметрии в отличие от неживых систем.

Дискретность и целостность. Дискретность – это всеобщее свойство материи: каждый атом состоит из элементарных частиц, атомы образуют молекулу. Простые молекулы входят в состав сложных соединений или кристаллов и т. д.. Живые системы резко отличаются от неживых объектов своей исключительной сложностью и высокой структурной и функциональной упорядоченностью. В то же время отдельный организм, или иная биологическая система (вид, биогеоценоз и др.), дискретен и целостен, т. е. состоит из отдельных изолированных (обособленных и отграниченных в пространстве), но в тем не менее тесно связанных и взаимодействующих между собой частей, образующих функциональное единство. Любой вид организмов включает отдельные особи. Тело высокоорганизованной особи образует пространственно отграниченные органы, которые, в свою очередь, состоят из отдельных клеток. Энергетический аппарат клетки представлен митохондриями, аппарат синтеза белка – рибосомами и т. д. вплоть до макромолекул (белки, нуклеиновые кислоты и т. д.), каждая из которых может выполнять свою функцию, лишь будучи пространственно изолированной от других. Дискретность строения организма – основа его структурной упорядоченночти, она создает возможность постоянного самообновления его путем замены «износившихся» структурных элементов без прекращения выполняемой функции. Дискретность вида определяет возможность его эволюции путем гибели или устранения из размножения неприспособленных особей и сохранения индивидов с полезными для выживания признаками.

Живые объекты в природе относительно обособлены (особи, популяции, виды). Любая особь состоит из клеток, а клетка и одноклеточные существа — из отдельных органелл. Органеллы — из дискретных, высокомолекулярных органических веществ, которые, в свою очередь, состоят из дискретных атомов, а те — из элементарных частиц. Все эти части и структуры находятся в сложных взаимодействиях, и целостность живой системы отличается от целостности неживой тем, что она поддерживается в процессе развития. И среди живых систем нет двух одинаковых особей, популяций и видов. Жизнь на Земле проявляется в дискретных формах, причем все формы и части образуют структурно-функциональное единство.

Самовоспроизведение – способность живых организмов производить себе подобных с сохранением у потомков строения и функций родительских форм. При размножении живых организмов потомство обычно похоже на родителей: кошки рожают котят, собаки - щенков. Из семян одуванчика опять вырастет одуванчик. Размножение и обеспечивает свойство самовоспроизведения. Процесс самовоспроизведения осуществляется практически на всех уровнях организации. Благодаря репродукции не только целые организмы, но и клетки, органоиды клеток (митохондрии, пластиды) после деления сходны со своими предшественниками. Из одной молекулы ДНК при ее удвоении образуются две дочерние молекулы, полностью повторяющие исходную. В основе самовоспроизведения лежат реакции матричного синтеза, т. е. образование новых молекул и структур на основе информации (поток информации), заложенной в последовательности нуклеотидов ДНК. Следовательно, самовоспроизведение тесно связано с явлением наследственности.

Наследственность. Заключается в способности организмов передавать свои признаки, свойства и особенности развития из поколения в поколение. Она обусловлена стабильностью, т. е. постоянством строения молекул ДНК.

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.

Саморегуляция – способность организмов в непрерывно меняющихся условиях окружающей среды поддерживать постоянство своего химического состава и интенсивность течения физиологических процессов (гомеостаз) на основе потока вещества, энергии и информации. При этом недостаток поступления питательных веществ мобилизует внутренние ресурсы организма, а избыток вызывает запасание этих веществ. Саморегуляция осуществляется разными путями благодаря деятельности регуляторных систем – нервной и эндокринной – и основана на принципе обратных связей: сигналом для включения той или иной системы может быть изменение концентрации какого-либо вещества или состояния какой-либо системы. Так, повышение концентрации глюкозы в крови приводит к усилению выработки гормона поджелудочной железы инсулина, уменьшающего содержание этого сахара в крови; снижение уровня глюкозы в крови замедляет выделение гормона в кровяное русло. Уменьшение числа клеток в ткани (при пилинге, дермабразии кожи, в результате травмы) вызывает усиленное размножение оставшихся клеток; восстановление нормального количества клеток дает сигнал о прекращении интенсивного клеточного деления).

В определении понятия «жизнь» к 80-м годам XX в. сложилось две позиции. Функциональный подход объединял сторонников представлений об организме как о своеоб­разном «черном ящике» (с неизвестной внутренней структурой или с не особенно важной), своеобразие которого в наличии «управляющих процессов» передачи информации, Лидеры этого подхода — математики А.А Ляпунов и А..Н. .Колмогоров — использовали средства высшей математики в определении специфики жизни, они рассматривали гомеостатические процессы. Их больше интересовали процессы преобразования информации, и они допускали возможность и небелковых форм жизни. Сторонники другого, субстанционального, подхода признавали ключевым наличие определенных субстанций и определенных ее структур. К лидерам этого подхода относился и Опарин, для которого важнейшим было признание наличия обмена веществ, и выдающийся советский биолог В.А.Энгельгардт, Они считали, что изучение проблемы жизни должно основываться на данных химии, а не математики.