2.3Биологические науки[править | править исходный текст]

Сюда перенаправляется запрос «Биологические науки». На эту тему нужна отдельная статья.

Большинство биологических наук является дисциплинами с более узкой специализацией. Традиционно они группируются по типам исследуемых организмов:

ботаника изучает растения,

зоология — животных,

микробиология — микроорганизмы.

Области внутри биологии далее делятся либо по масштабам исследования, либо по применяемым методам:

биохимия изучает химические основы жизни,

молекулярная биология — сложные взаимодействия между биологическими молекулами,

клеточная биология и цитология — основные строительные блоки многоклеточных организмов, клетки,

гистология и анатомия — строение тканей и организма из отдельных органов и тканей,

физиология — физические и химические функции органов и тканей,

этология — поведение живых существ,

экология — взаимозависимость различных организмов и их среды,

генетика — передачу наследственной информации,

биология развития — развитие организма в онтогенезе,

палеобиология и эволюционная биология — зарождение и историческое развитие живой природы.

3)

Определение жизни. Фундаментальные свойства живого. Информационные потоки жизни, их роль в проявлении свойств живого

Жизнь — активная форма существования материи, в некотором смысле высшая по сравнению с её физической и химической формами существования; совокупность физических и химических процессов, протекающих в клетке, позволяющих осуществлять обмен веществ и её деление.

Фундаментальные свойства живого:

1) Самообновление - связано с потоком вещества и энергии. Основу обмена веществ составляют сбалансированные и четко взаимосвязанные процессы ассимиляции и диссимиляции. В результате ассимиляции происходят обновление структур организма и образование новых его частей (клеток, тканей, частей органов). Диссимиляция определяет расщепле­ние органических соединений, обеспечивает клетку пластиче­ским веществом и энергией.

2) Самовоспроизведение - обеспечивает преемственность между сменяющимися генерациями биологических систем. Это свойство связано с потоками информации, заложенной в структуре нуклеиновых кислот.

3) саморегуляция - базируется на совокупности потоков вещества, энергии и информации через живой организм;

4) раздражимость - связана с передачей информации извне в любую биологическую систему и отражает реакцию этой системы на внешний раздражитель. Благодаря раздражимости живые организмы способны избирательно реагировать на условия внешней среды и извлекать из нее только необходи­мое для своего существования.

5) поддержание гомеостаза (от гр. homoios — «подобный, одинаковый» и stasis — «неподвижность, состояние») — отно­сительного динамического постоянства внутренней среды ор­ганизма, физико-химических параметров существования системы;

6) структурная организация — определенная упорядочен­ность, стройность живой системы. Обнаруживается при на­следовании не только отдельных живых организмом, но и их совокупностей в связи с окружающей средой биогеоценозов;

7) адаптация — способность живого организма постоянно приспосабливаться к изменяющимся условиям существовании в окружающей среде. В ее основе лежат раздражимость и ха­рактерные для нее адекватные ответные реакции;

8) репродукция (воспроизведение). Так как жизнь существу­ет в виде отдельных (дискретных) живых системы (например, клеток), а существование каждой такой системы строго огра­ничено во времени, поддержание жизни на 'Земле связано с ре­продукцией живых систем. На молекулярном уровне воспроиз­ведение осуществляется благодаря матричному синтезу, новые молекулы образуются по программе, заложенной в структуре (матрице) ранее существовавших молекул;

9) наследственность - обеспечивает преемственность между поколениями организмов (на основе потоков информации).

10) изменчивость — свойство, противоположное наследствен­ности. За счет изменчивости живая система приобретает приз­наки, ранее ей несвойственные. В первую очередь измен­чивость связана с ошибками при репродукции: изменения в структуре нуклеиновых кислот приводят к появлению новой наследственной информации. Появляются новые признаки и свойства. Если они полезны для организма в данной среде обитания, то они подхватываются и закрепляются естествен­ным отбором. Создаются новые формы и виды. Таким образом, изменчивость создает предпосылки для видообразования и эво­люции;

11) индивидуальное развитие (процесс онтогенеза) — воплоще­ние исходной генетической информации, заложенной в структу­ре молекул ДНК (т. е. в генотипе), в рабочие структуры орга­низма. В ходе этого процесса проявляется такое свойство, как способность к росту, что выражается в увеличении массы тела и его размеров.

12) филогенетическое развитие (закономерности его установ­лены Ч.Р.Дарвином). Базируется на прогрессивном размно­жении, наследственности, борьбе за существование и отборе. В результате эволюции появилось, огромное количество ви­дов. Прогрессивная эволюция прошла ряд ступеней. Это доклеточные, одноклеточные и многоклеточные организмы вплоть до человека.

При этом онтогенез человека повторяет филогенез (т. е. индиви­дуальное развитие проходит те же этапы, что и эволюционный процесс);

13) дискретность (прерывистость) и в то же время целост­ность. Жизнь представлена совокупностью отдельных организ­мов, или особей. Каждый организм, в свою очередь, также дискретен, поскольку состоит из совокупности органов, тка­ней и клеток. Каждая клетка состоит из органелл, но в то же время автономна. Наследственная информация осуществляет­ся генами, но ни один ген в отдельности не может определять развитие того или иного признака.

3.3Благодаря наличию потока информации клетка приобретает структуру, отвечающую критериям живого, поддерживает ее во времени, передает в ряду поколений. В этом потоке участвуют ядро, макро молекулы, переносящие информацию в цитоплазму мРНК, цитоплазматический аппарат транскрипции рибосомы и полисомы, тРНК, ферменты активации аминокислот. Также функционируют геномы митохондрий, а в зеленых растениях — и хлоропластов.

Поток энергии обеспечивается механизмами энергообеспечения — брожением, фото — или хемосинтезом, дыханием. Дыхательный обмен включает реакции расщепления низкокалорийного органического «топлива» в виде глюкозы, жирных кислот, аминокислот, использование выделяемой энергии для образования высококалорийного клеточного «топлива» в виде АТФ. Энергия АТФ в разнообразных процессах преобразуется

в тот или иной вид работы — химическую синтезы, осмотическую поддержание перепадов концентрации веществ, электрическую, механическую, регуляторную. Анаэробный гликолиз — процесс бескилородного расщепления глюкозы. Фотосинтез — механизм преобразования энергии солнечного света в энергию химических связей органических веществ.

4)))1. Эволюционно-обусловленные уровни организации живого. Упорядоченность живых систем. Понятия компартментации и дискретности, их проявление на всех уровнях организации жизни. Уровни организации жизни, элементарная единица и элементарное явление.

Основные этапы развития жизни на Земле

Основная группа или ступень

Уровень

Биологическая микросистема

Молекулярный

Клеточный

Биологическая мезосистема

Тканевый

Органный

Организменный

Биологическая макросистема

Популяционно-видовой

Биоценотический

Биосферный

4.2Упорядоченность и сложность живых систем

Жизнь качественно превосходит другие формы существования материи в отношении многообразия и сложности химических компонентов и динамики протекающих в живом превращений. Живые системы характеризуются гораздо более высоким уровнем структурной и функциональной упорядоченности в пространстве и во времени.Живые системы обмениваются с окружающей средой энергией, веществом и информацией, являясь, таким образом, открытыми системами. При этом, в отличие от неживых систем, в них не происходит выравнивания энергетических разностей и перестройки структур в сторону более вероятных форм, а непрерывно происходит работа «против равновесия». На этом основаны ошибочные утверждения, что живые системы якобы не подчиняются второму закону термодинамики. Однако снижение энтропии в живых системах возможно только за счёт повышения энтропии в окружающей среде (негэнтропия), так что в целом процесс повышения энтропии продолжается, что вполне согласуется с требованиями второго закона термодинамики.

4.3 Дискре́тность (от лат. discretus — разделённый, прерывистый) — свойство, противопоставляемое непрерывности, прерывность. Высокая упорядоченность внутреннего содержимого эукариотиче-ской клетки достигается путем компартментации ее объема — подразделения на «ячейки», отличающиеся деталями химического (ферментного) состава. Компартментация (рис. 2.3) способствует пространственному разделению веществ и процессов в клетке. Отдельный компартмент представлен органеллой (лизосома) или ее частью (пространство, отграниченное внутренней мембраной митохондрии). Благодаря компартментации клеточного объема в эукариотической клетке наблюдается разделение функций между разными структурами. Одновременно различные структуры закономерно взаимодействуют друг с другом.

4.4В медико-биологической науке широко используют классификацию уровней в соответствии с важнейшими чертами, структурами и компонентами организма. Объектами служат организм, органы, ткани, клетки, внутриклеточные структуры, молекулы. В названной классификации выделяются молекулярно-генетический, клеточный, организменный или онтогенетический, популяционно-видовой, биогеоценотический уровни.

1.Молекулярно – генетический.

На этом уровне изучаются физико – химические процессы, происходящие в организме – синтез и разложение белков, липидов, нуклеиновых кислот, обмен веществ и энергии, копирование генетической информации. Элементарной единицей на молекулярно-генетическом уровне служит ген, в котором записан определенный объем биологической наследственной информации.

Элементарное явление на этом уровне – редупликация (самовоспроизведение) ДНК, в процессе которой могут возникать нарушения, изменяющие смысл генетической информации, приводящие к изменчивости. Биологическая информация, заключающаяся в молекулах ДНК, не участвует непосредственно в процессах жизнедеятельности. Она переходит в действующую форму, будучи перенесена в молекулы белков. Отмеченный перенос осуществляется благодаря механизму матричного синтеза, в котором исходная ДНК служит, как и в случае с редупликацией, матрицей (формой), но для образования не дочерней молекулы ДНК, а матричной РНК, контролирующей биосинтез белков. В основе этого процесса лежит принцип комплементарности. Это дает основание причислить матричный синтез информационных макромолекул также к элементарному явлению на молекулярно-генетическом уровне организации жизни.