Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Общая биология. Материалы к изучению курса

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

07.09.2026

Размер:

2 Мб

Скачать

☆

1 / 141 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 > Следующая >>>

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. И. КАНТА

Н.В. Винокурова

ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ

Материалы

к изучению курса

Издательство

Российского государственного университета им. И. Канта

2005

УДК 573 ББК 28.0 В 496

Рецензент:

Е.Н. Науменко, канд. биол. наук. доцент, старший научный

сотрудник АтлантНИРО

Винокурова Н.В.

В496 Общая биология: Материалы к изучению курса. —

Калининград: Изд-во РГУ им. И. Канта, 2005. — 134 с.

ISBN 5-88874-702-5

Содержит основные понятия и закономерности по курсу общей биологии. Включает в себя разделы, посвящённые развитию понятия жизни в биологии, строению и химической организации различных типов клеток, метаболизму, индивидуальному развитию организмов, проблемам происхождения и эволюции жизни на Земле.

Пособие предназначено для студентов биоэкологических и биологических специальностей университетов

Печатается по решению Редакционно-издательского совета Рос-

сийского государственного университета им. И. Канта.

УДК 573 ББК 28.0

©Винокурова Н.В., 2005 ISBN 5-88874-702-5 © Издательство РГУ им. И. Канта, 2005

Учебное издание

Наталья Владимировна Винокурова

ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ

Материалы к изучению курса

Редактор Л.Г. Ванцева. Корректор Е.В. Владимирова

Оригинал-макет подготовлен Е.В. Мироновой

Подписано в печать 07.12.2005 г.

Бумага для множительных аппаратов. Формат 6090

Гарнитура «Таймс». Ризограф. Усл. печ. л. 8,3. Уч.-изд. л. 6,3.

Тираж 250 экз. Заказ .

Издательство Российского государственного университета им. И. Канта

236041, г. Калининград, ул. А. Невского, 14

/16.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение ..................................................................................

1. Развитие понятия жизни в науке, критерии живого,

уровни организации жизни ....................................................

2. История и развитие учения о клетке ................................. 10

3. Химическая организация клетки ....................................... 13

4. Общие сведения о метаболизме и ферментах .................. 40

5. Общий обзор строения эукариот, прокариот, вирусов .... 51

6. Размножение и гибель клеток............................................. 65

7. Закономерности ранних стадий онтогенеза у растений

и животных ............................................................................... 96

8. Происхождение и эволюция жизни на Земле ................... 114

Список рекомендуемой литературы .................................

133

ВВЕДЕНИЕ

Общая биология является дисциплиной, которая интегрирует знания разных направлений биологической науки. Особенно важными для развития и изучения частных биологических направлений являются знания о структуре и функциях живого различных иерархических уровней организации. Теоретические подходы к решению ряда прикладных проблем биологической науки формируются с учетом фундаментальных знаний общебиологических закономерностей и

законов. Знания из области биологии клетки, молекулярной биологии и биохимии, генетики, теории эволюции могут служить в качестве методологической базы экспериментальных исследований, направленных на реализацию прикладных задач частных биологических наук.

Данное пособие включает в себя основные сведения о химическом составе и структурно-функциональной организации разных типов клеток, дает представление

о метаболизме и его регуляции. Кроме того, автор счел необходимым включить в пособие основные понятия генетики, законы онтогенеза. Здесь также содержатся не только данные о типах клеточного деления, но и сведения о регуляции пролиферации и клеточной гибели. Представлен краткий обзор гипотез происхождения и эволюции жизни, рассматриваются некоторые проблемы современных

эволюционных представлений.

Данное пособие предлагает материалы, которые необходимы не только для изучения курса общей биологии, но и для освоения некоторых специальных биологических дисциплин. Пособие не претендует на место единственного и исчерпывающего источника, используемого в изучении курса общей биологии. Автор предполагает, что данные материалы будут полезны в овладении предметом, и

надеется, что они станут определенным вкладом в

фундамент общебиологических знаний студентов.

1. РАЗВИТИЕ ПОНЯТИЯ ЖИЗНИ В НАУКЕ, КРИТЕРИИ ЖИВОГО,

УРОВНИ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИЗНИ

В XVII—XVIII вв. широкое распространение получил ви-

тализм (от лат. vitalis — жизненный), основоположником ко-

торого считают древнегреческого философа Аристотеля. Сторонники этого направления предполагали, что организмам присуща особая «жизненная сила», которая управляет всеми жизненными процессами. Как только она покидает тело

, организм начинает разрушаться. Виталисты считали, что живые организмы состоят из органических веществ, которые невозможно получить искусственным путем, что к живым организмам неприменим закон сохранения энергии.

Однако эти утверждения были опровергнуты немецким химиком Ф. Велером, который в 1829 г. впервые синтезировал в лабораторных условиях органическое вещество — мочевину. В настоящее

000 органических веществ. К.А. Тимирязев (1863—1920),

100

время искусственным путем получено свыше

исследуя процесс фотосинтеза, доказал применимость закона сохранения энергии к живым организмам.

В XVIII в. был распространен механистический взгляд на природу, в соответствии с которым живые организмы рассматривались как особые механизмы, отличающиеся от механизмов, созданных человеком, только сложностью строения.

Ф. Энгельс рассматривал жизнь как особую

форму существования материи. Единство живой и неживой природы обусловлено прежде всего тем, что в состав тел живой и неживой природы входят одни и те же химические элементы. Организмы существуют в единстве с окружающей средой, так как получают из нее все необходимые элементы и энергию в процессе обмена веществ

Общая биология

Своеобразие живых организмов Энгельс видел именно в наличии в их составе белков и в обмене веществ с окружающей средой. Эти признаки живых организмов отражены в определении жизни, сформулированном Энгельсом: «Жизнь

есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней

природой, причем с прекращением этого обмена веществ прекращается и жизнь, что приводит к разложению белка».

С развитием науки определение живого уточнялось. Так, отечественный ученый М.В. Волькенштейн предложил следующее определение: «Живые тела, существующие на Земле,

представляют собой открытые, саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы, построенные из биополимеров — белков

и нуклеиновых кислот».

Было установлено, что нуклеиновые кислоты, открытые позже белков, также входят в состав всех организмов и являются необходимым компонентом живого. Это определение не исключает возможности того, что на других планетах во Вселенной может существовать жизнь, отличающаяся от земной жизни. Открытая система — это система, постоянно обменивающаяся

веществом и энергией с окружающей средой. Высокая степень упорядоченности открытой системы достигается увеличением энтропии вне ее самой. Саморегуляция и самовоспроизведение этой системы базируются на свойствах входящих в ее состав белков и нуклеиновых кислот. Учитывая историю развития знаний о биологической жизни, можно сформулировать еще одно ее

определение: жизнь — это макромо-

лекулярная открытая система, которой свойственна иерархическая организация, способность к самовозобновлению, обмен веществ и тонкий регуляторный процесс.

Все определения жизни базируются на следующих крите-

риях живого, которые неразрывно связаны между собой:

1) самовозобновление связано с постоянным обменом ве-

щества и энергии, в его основе лежит способность

хранить и использовать биологическую информацию в виде уникальных информационных молекул: белков и нуклеиновых кислот;

1. Понятия жизни, критерии живого, уровни организации жизни

2) cамовоспроизведение, обеспечивающее преемственность между поколениями биологических систем на основе закономерностей наследственности;

3) cаморегуляция, основанная на потоке вещества, энергии и информации;

4) большинство химических процессов в организме находятся не в динамичном равновесии;

5) живые организмы способны к росту;

6) раздражимость заключается в передаче информации от

внешней среды к организму, на

ее основе осуществляется са-

морегуляция и гомеостаз;

7) изменчивость — появление новых признаков в процессе репродукции, она является основой эволюции;

8) онтогенез — индивидуальное развитие организма, реализация индивидуальной программы;

9) живые организмы эволюционируют;

10) филогенез — историческое развитие (эволюционное раз-

витие), которое осуществляется в результате наследственной изменчивости, естественного отбора и борьбы за существование.

Прежде чем стать «наукой для всех», современная биология должна была определить основные достижения своего развития в ХХ в., выработать «квинтэссенцию» биологического знания. Первые попытки в этом направлении были сделаны более пятнадцати лет назад. В 1982 г. доктор биологических наук Б. Медников предложил биологии четыре важнейшие аксиомы, которые могут быть

основой для развития современ-

ных представлений о жизни в ее биологическом понимании.

1. Все живые организмы представляют собой единство фенотипа — совокупности внешних признаков и генотипа — наследственной программы.

2. В качестве основы для генов будущего поколения используется ген предыдущего поколения.

3. При передаче из поколения в поколение наследственные программы изменяются

случайно и ненаправленно.

4. Случайные изменения наследственных программ под-

вергаются отбору в результате воздействия условий внешней среды.

Общая биология

Эти аксиомы, описывающие биологические процессы на молекулярном уровне, могут дать ключ к пониманию многих явлений живой природы. Профессор Г. Шеффер предлагает другую схему — «концепцию четырехугольника». Г. Шеффер считает, что современное биологическое знание может быть основано на рассмотрении четырех базовых понятий — жизнь, порядок, энергия, информация. Известно, что одним из свойств живого

является способность уменьшать энтропию — неорганизованность неживой материи. При этом внутренняя энтропия перемещается во внешнюю среду и происходит перенос энергии. Этот процесс ведет к образованию порядка — различного рода живых структур. Направление переноса энергии задается еще одним фактором — информацией. Живые системы располагают одним особенным видом информации, который и отли чает их от неживой материи, — генетической информацией. С точки зрения науки это и есть главный «секрет жизни».

В современной научной литературе понятие «жизнь» трактуется с философско-биологических позиций. Жизнь — это одна из высших форм движения и организации материи. Известная нам земная форма жизни возникла как результат эволюции углеродистых соединений

и представлена разнообразными организмами, каждый из которых — индивидуальная целостная система, обладающая сложной структурой и обменом веществ, а также определенным порядком взаимосвязанных биохимических реакций. Живой организм или жизнь должны обладать тремя свойствами, не зависящими от природы и химической структуры.

Во-первых, способность преодолевать нарастание энтропии; во-вторых, целесообразность организации,

приспособленность к существованию в данных условиях окружающей среды, а также приспособляемость всех частей организма (молекул, клеток и органов) к выполняемым в жизненном процессе функциям; в-третьих, способность к сохранению и передаче наследственной информации, основанной на высокомолекулярной организации высокомолекулярных соединений (ДНК).

1. Понятия жизни, критерии живого, уровни организации жизни

Живая природа представляет собой сложно организованную, иерархичную систему. Выделяют несколько уровней организации живой материи.

1. Молекулярный. Любая живая система проявляется на уровне взаимодействия биологических макромолекул: нуклеиновых кислот, полисахаридов, а также других важных органических веществ.

2. Клеточный. Клетка — структурная и функциональная единица размножения и развития всех живых организмов обитающих на Земле. Неклеточных форм жизни нет, а существование вирусов лишь подтверждает это правило, так как они могут проявлять свойства живых систем только в клетках.

3. Организменный. Организм представляет собой целост- ную одноклеточную или многоклеточную живую систему, способную к самостоятельному существованию. Многоклеточный организм образован совокупностью тканей и органов, специализированных для выполнения различных функций.

4. Популяционно-видовой. Под видом понимают совокупность особей, сходных по структурно-функциональной организации, имеющих одинаковый кариотип и единое происхождение и занимающих определенный ареал обитания, свободно скрещивающихся между собой и дающих плодовитое потомство, характеризующихся сходным поведением и определенными взаимоотношениями с другими видами и

факторами неживой природы. Совокупность организмов одного и того же вида, объединенная общим местом обитания, создает популяцию как систему надорганизменного порядка. В этой системе осуществляются простейшие, элементарные эволюционные преобразования.

5. Биогеоценотический. Биогеоценоз — сообщество, совокупность организмов разных видов и различной сложности организации со всеми факторами конкретной среды их

обита-

ния — компонентами атмосферы, гидросферы и литосферы.

6. Биосферный. Биосфера — самый высокий уровень организации жизни на нашей планете. В ней выделяют живое вещество — совокупность всех живых организмов; неживое, или косное, вещество и биокосное вещество (почва).

1 / 141 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]