Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Колоквиум.docx
Скачиваний:
13
Добавлен:
07.02.2015
Размер:
68.63 Кб
Скачать

1.Биология – (от греч. Биос –жизнь и логос-учение) наука о живых существах, их строение, функциях и их св-вах. Предметом изучения биологии является все проявления жизни: разнообразие, строение и функции живых существ, их распространение, связи друг с другом и с неживой природой, как в настоящем, так и в прошлом (ископаемые организмы). Задачи биологии исходят из предмета изучения – изучение закономерностей всех проявлений жизни.

Современная биология – комплекс разных дисциплин изучающих живые организмы. Он вкл: зоологию, ботанику, анатомию и физиологию человека, миколония(грибы), микробиология(бактерии),генетика, цитология, гистология(тканевой уровень), молекулярная биология, биохимия, экология.

Биология взаимосвязана с другими естественными науками – химий, физикой, математикой.

Значение биологии:

- основа медицинских и сельскохозяйственных наук

- решение продовольственной проблемы

- разработка предупреждения и лечения болезней человека.

- охрана природы и приумножение ее богатств.

2.Системный подход при изучении биологии.  При изучении живой материи приходится иметь дело с большим количеством взаимодействующих в ней элементов. В современной биологии очень важен системный подход. Его основы заложены в трудах российского ученого А.А. Богданова (1913-22 гг.) и австрийского биолога Л. фон Берталанфи, опубликованных в 50-х годах 20 века. Система – это совокупность взаимодействующих элементов, имеющая входы и выходы для обмена со средой веществом, информацией и энергией. Систему рассматривают как совокупность взаимодействующих подсистем и элементов, составляющих единое целое. Для систем характерны упорядоченность, саморегуляция, саморазвитие, пространственные ограничения.  Основные принципы системного подхода: Целостность, позволяющая рассматривать одновременно систему как единое целое и в то же время как подсистему для вышестоящих уровней.  Иерархичность строения, т.е. наличие множества (по крайней мере, двух) элементов, расположенных на основе подчинения элементов низшего уровня – элементам высшего уровня.  Структуризация, позволяющая анализировать элементы системы и их взаимосвязи в рамках конкретной организационной структуры. Как правило, процесс функционирования системы обусловлен не столько свойствами ее отдельных элементов, сколько свойствами самой структуры.  Множественность, позволяющая использовать множество различных моделей для описания отдельных элементов и системы в целом. Применительно к биологии можно отметить, что живые системы всех уровней организации представляют собой неразрывную структурно-функциональную совокупность организмов и среды их обитания, связанную потоками энергии, вещества и информации. Это открытые саморегулирующиеся и саморазвивающиеся системы, состоящие из подсистем. Следовательно, живая природа является целостной, но неоднородной системой, которой свойственна иерархическая организация. Иерархический принцип организации позволяет выделить в живой природе отдельные уровни, что удобно с точки зрения изучения жизни как сложного природного явления.

3. Основные свойства живого. 1. Химический состав. Живые организмы состоят из тех же химических элементов, что и неживые, но в организмах есть молекулы веществ, характерных только для живого (нуклеиновые кислоты, белки, липиды). 2. ^ Дискретность и целостность. Любая биологическая система (клетка, организм, вид) состоит из отдельных частей, т.е. дискретна. Взаимодействие этих частей образует целостную систему (например, в состав организма входят отдельные органы).  3. ^ Структурная организация. Все живые системы - это комплекс сложных саморегулирующихся процессов обмена веществ, протекающих в определенном порядке, направленном на поддержание постоянства внутренней среды.  4. ^ Раздражимость и движение. Все живое реагирует на внешние воздействия благодаря свойству раздражимости. Например, растения реагируют на раздражители в виде тропизмов (изменения направления роста по направлению к свету). Животные отвечают на воздействие движением (убегают при виде опасности, движутся к пище и т.п.).  5. ^ Саморегуляция и гомеостаз. Действие раздражителей внешней среды приводит к изменению состояния организма. Способность организма противостоять воздействиям среды обеспечивается гомеостазом. Гомеостаз – постоянство внутренней среды организма. Гомеостаз поддерживается координированной деятельностью клеток, тканей и органов организма, что является признаком саморегуляции.  6. ^ Обмен веществ и энергии. Живые организмы – открытые системы, обменивающиеся веществом и энергией с окружающей средой.  7. Самовоспроизведение и самообновление. Самовоспроизведение реализуется через разные формы размножения (бесполое и половое). Самообновление – процесс создания новых клеток и уничтожения лишних в одном организме. 8. Живому организму свойственна наследственность, которая обеспечивается свойствами молекулы ДНК. При этом могут возникнуть нарушения, которые ведут к изменению признаков у потомков - изменчивости. 9. ^ Рост и развитие. Организмы наследуют генетическую информацию о развитии тех или иных признаков от своих родителей. Это происходит во время индивидуального развития –онтогенеза. На определенном этапе онтогенеза осуществляется рост организма – увеличение размеров за счет биосинтеза новых молекул и увеличения количества клеток. Рост сопровождается развитием – необратимым процессом изменений с момента рождения до смерти. 10. Эволюция. Эволюция – процесс развития и изменения жизненных форм, характеризуется повышением уровня организации представителей последующих поколений по сравнению с предшествующими поколениями.

 Молекулярно-генетический уровень. Элементарной единицей данного уровня является ген – участок молекулы ДНК, содержащий определенную генетическую информацию. Его изучает молекулярная биология. Клеточный уровень. Клетку считают элементарной структурной и функциональной единицей живой материи. Клетка может быть самостоятельным организмом (простейшие) или входить в состав тканей. Клетки и их органеллы изучает наука цитология. Тканевый уровень характерен для многоклеточных организмов. Сходные по строению и функциям клетки организма формируют ткани, специализированные на выполнении определенных функций. Ткани изучает гистология. Органный уровень. Несколько тканей формируют органы – части тела, имеющие определенное строение, занимающие определенное место в организме и выполняющие характерные функции. Органы, выполняющие сходные функции, образуют системы и аппараты органов. Структуры и функции органов и их систем изучают анатомия и физиология растений, животных и человека. Организменный уровень. На этом уровне изучают процессы, происходящие в особи, начиная с момента ее зарождения и до смерти.  Популяционный уровень. Элементарной единицей этого уровня является популяция – группа особей одного вида, обитающих в определенной местности в условиях, где возможно свободное скрещивание. Например, лягушки, живущие в одном лесном озере, удаленном от других водоемов, служат примером популяции. Несколько популяций объединяются в вид.  Видовой уровеньВид – это совокупность особей нескольких популяций, способных к скрещиванию с образованием плодовитого потомства, населяющих определенную территорию (ареал) и обладающих общими морфофункциональными признаками.  Биогеоценотический (экосистемный) уровень. Его элементарной структурой являетсябиогеоценоз (экосистема) – это совокупность разных систематических групп организмов (растений, животных, микроорганизмов) вместе со средой их обитания, объединенных обменом веществ и энергии в единый природный комплекс. Примером экосистемы может служить озеро, включающее сообщество организмов, обитающих в воде, химический состав воды, особенность рельефа дна, состав грунта, взаимодействующий с поверхностью воды атмосферный воздух, солнечную радиацию. Экосистемы изучает наука экология. Биосферный уровеньБиосфера - оболочка Земли, включающая все биогеоценозы планеты. В биосфере при участии живых организмов происходит круговорот веществ и энергии.  Все уровни организации живого тесно связаны между собой.

4. Жизнь – макромолекулярная открытая система, которой свойственна иерархическая организация, способность к самовоспроизведению, обмен веществ, тонко регулируемый поток энергии. Основные особенности живого: специфическая структура и организация биологических систем; обмен веществ, энергии, информации; самовоспроизведение биологических систем; развитие биосистем и их угнетение; гомеостаз (постоянство внутренней среды). Включенность организмов в процесс эволюции – принцип существования жизни во времени и пространстве.

Этап химической эволюции.

На этом этапе происходил абиогенный синтез органических мономеров. Вы уже знаете, что древняя атмосфера Земли была насыщена вулканическими газами, в состав которых входили оксиды серы, азота, аммиак, оксиды и двуоксиды углерода, пары воды и ряд других веществ. Активная вулканическая деятельность, сопровождавшаяся выбросами больших масс радиоактивных компонентов, сильные и частые электрические разряды во время практически не прекращающихся гроз, а также ультрафиолетовое излучение способствовали образованию органических соединений. Древняя атмосфера не содержала свободного кислорода, поэтому органические соединения не окислялись и могли накапливаться в теплых и даже кипящих водах различных водоемов, постепенно усложняться по строению, формируя так называемый «первичный бульон».

Продолжительность этих процессов составляла многие миллионы и десятки миллионов лет. Этап предбиологической эволюции.

На этом этапе протекали реакции полимеризации, которые могли активизироваться при значительном увеличении концентрации раствора (пересыхание водоема) и даже во влажном песке. В конечном счете сложные органические соединения формировали белково-нуклеиново-липоидные комплексы (ученые называли их по-разному: коацерваты, гиперциклы, пробионты, прогеноты и т. д.). В результате предбиологического естественного отбора появились первые примитивные живые организмы, которые вступили в биологический естественный отбор и дали начало всему органическому миру на Земле. Жизнь, очевидно, развивалась в водной среде на некоторой глубине, так как единственной защитой от ультрафиолетового излучения была вода Биологический этап эволюции.

Большинство ученых считают, что первые примитивные живые организмы были близки по строению к прокариотам, Они питались органическими веществами «перечного бульона», т. е. были гетеротрофами. Самой древней формой обмена веществ являлся, по-видимому, гликолиз.

При увеличении численности гетеротрофных прокариотических клеток запас органических соединений в первичном океане истощался. В этих условиях обострилась конкуренция между древними прокариотами, которая, с одной стороны, способствовала усложнению их строения, с другой — привела к появлению новых способов получения энергии для жизненных процессов. Так произошли крупные ароморфозы — появление автотрофного способа питания (хемосинтез и фотосинтез) и фиксация атмосферного азота. Организмы, способные к автотрофности, т. е. к синтезу органических веществ из неорганических за счет реакций окисления и восстановления, получили значительные преимущества в конкурентной борьбе.

В результате фотосинтеза в земной атмосфере начал накапливаться кислород. Это привело к смене восстановительной атмосферы планеты на окислительную, что явилось предпосылкой для возникновения нового типа энергетических процессов — дыхания, отличающегося от гликолиза и брожения значительно большим выходом энергии и ставшего вследствие этого основой более быстрого и эффективного типа обмена веществ.

Способность синтезировать при дыхании большее количество АТФ позволила организмам расти и размножаться быстрее, а также усложнять свои структуры и обмен веществ.

5. Важнейшим научным доказательством единства всего живого послужила клеточная теория Т. Шванна и М. Шлейдена (1839).  Основные положения: 1.Клетка является общим структурным элементом животных и растений. Этот элемент – единица строения организмов. 2.Существует универсальный путь развития всех организмов, он заключается в клеткообразовании. Принципы клеткообразования являются основой клеточной теории. 3.Клетки растений и животных гомологичны по своему строения и происхождению. 4.Клетки являются неким индивидуумом, элементарной биологической единицей.  Современное состояние клеточной теории: 1)Клетка – элементарная единица всех существующих биосистем. 2)Клетки возникают из клеток путем митоза, т. о. митоз есть универсальный способ клеткообразования у всех организмов на земле. 3)Все клетки у всех имеющихся в природе организмов являются гомологичными образованиями, т. к. для них характерен единый план строения и путь образования.  4)Важным доказательством гомологичности клеток является принципиальное сходство в них метаболических, энергетических процессов, а также информационной взаимодействие, в частности и генетического кода. Генетический код универсален. 5)Клетка является важным этапом в развитии биологических систем из небиологических компонентов, от неживого к живому.  6)Клетки обладают важным свойством – способностью к многоклеточности, что служит основой для возникновения организменного уровня организации. 7)В процессе фило- и онтогенеза клетки гомологичны, но постепенно перестают быть аналогичными, следствием чего является дифференциация и специализация клеток. 8)Дифференциация и специализация клеточных структур это один из основных механизмов индивидуального развития биосистем, в т. ч. организма.  9)Несмотря на дифференциацию и специализацию клеток многоклеточный организм представляет собой сложноорганизованную интегрированную систему, состоящую из функционирующих и взаимодействующих между собой клеток. 10)Организм не представляет собой простую сумму клеток, а их единство в целом. Свойства организма не объясняются свойствами составляющих его клеток.  11)В жизнедеятельности клеток принимают участие ядро и цитоплазма. Но в жизни клеток очень важная роль принадлежит компартментации ее содержимого.

12)Разнокачественные клетки в организме образуют структурно-функциональные единицы органов и тканей, выполняющих органные и тканевые функции.

13)В генетическом аппарате клетки находятся единицы наследственности (гены).

14)Существование в природе вирусов подтверждают универсальность клеточного строения организма, т. к. вирусы неспособны к самостоятельному функционированию, они ведут паразитический образ жизни.

15)Изучение общей ультраструктурной организации клеток и ее процессов, а также закономерностей клеткообразования, взаимодействия между клетками, клеточного гомеостаза существенно укрепило значение клеточной теории. 

6. Прокариотические организмы

К прокариотическим или доядерным организмам относят бактерии и сине-зеленые водоросли. Их генетический аппарат представлен ДНК единственной кольцевой хромосомы, находится в цитоплазме и не отграничен от нее оболочкой. Этот аналог ядра называется нуклеоидом.

Прокариотические клетки защищены клеточной оболочкой, наружная часть которой образована гликопептидом муреином. Внутренняя часть клеточной стенки представлена плазматической мембраной, выпячивания которой в цитоплазму образуют мезосомы, участвующие в построении клеточных перегородок, репродукции, и являются местом прикрепления ДНК. В цитоплазме органелл мало, но присутствуют многочисленные мелкие рибосомы. Микротрубочки отсутствуют, движения цитоплазмы не происходит.

Дыхание у бактерий осуществляется в мезосомах, у сине-зеленых водорослей – в цитоплазматических мембранах. Хлоропластов и других клеточных органелл, окруженных мембраной, нет. Размножаются прокариоты путем бинарного деления, очень быстро. Например, кишечная палочка каждые 20 минут удваивает свою численность.

Эукариотические организмы

К ним относятся царства растений, грибов и животных.

Эукариотические клетки крупнее прокариотических и состоят из трёх компонентов: поверхностного аппарата, цитоплазмы и ядра.

Растительная клетка. Пластиды – хлоропласты,хромопласты,лейкопласты.

Способ питания – афтотрофный(фототрофный, хемотропный)

Синтез атф – в хлоропластах, метахондриях

Растительная клетка отличается от животной следующими признаками: 1) прочной клеточной стенкой значительной толщины; 2) особыми органоидами - пластидами, в которых происходит первичный синтез органических веществ из минеральных за счет энергии света; 3) развитой сетью вакуолей, в значительной мере обусловливающих осмотические свойства клеток.