Урок №1
Биология как наука. Уровни организаций живой материи. Критерии живых систем.
Биология – изучает жизнь во всех проявлениях, а именно строения, развития, функции организма и взаимоотношения друг к другу и с окружающей средой.
Предметом изучения биологии являются все живые организмы (бактерии, грибы, растения, животные) а объектом изучения биологии является природа.
В зависимости от предмета исследования в биологии выделяют различные науки:
1. Микробиологические (изучают царство бактерий)
2. Ботанические (распространение растений и историю их происхождения)
Подразделы ботаники:
1. Микология (наука о грибах)
2. Бриология (наука о мхах)
3. Геоботаника (закономерность распространения растений по поверхности суши)
4. Палеоботаника (изучает ископаемые останки древних растений)
3. Экологические (строение, распространение и историю развития животных)
Подразделы экологические:
1. Ихтиология (наука о рыбов)
2. Орнитология (наука о птицах)
3. Этология (наука о животных)
Медицинские науки:
1. Морфология – изучает особенности внешнего строения живых организмов.
2. Анатомия – изучает внутреннее строение живых организмов.
3. Физиология – изучает особенности жизнедеятельности и функциональное состояние живых организмов.
4. Цитология – изучает строение клетки.
5. Гистология – изучает особенности строения тканей.
6. Генетика – изучает закономерности наследственности и изменчивости живых организмов.
7. Микробиология – изучает строение, способ существования и распространения микроорганизмов.
8. Экология – наука о взаимоотношениях живых организмов между собой и с факторами окружающей среды.
Также биология тесно связана с пограничными науками:
1. Биофизика – исследует биологические структуры и функции организма физическими методами.
2. Биохимия – исследует основы жизненных процессов химическими методами на биологических объектах.
3. Биотехнологии – изучает возможности использования имеющих хозяйственные значения микроорганизмов в качестве сырья, а также использования их особых свойств в производстве (в пищевой промышленности, хлебопечении, виноделии). При создании антибиотиков, вакцин, сывороток, иммуноглобулина, гормонов, а также в селекции для создания высокоурожайных сортов растений и высокопродуктивных пород животных.
Уровни организации жизни или живой материи.
Учёные-биологи выделяют следующие уровни организации живой материи:
1. Молекулярный (Молекулярный – генетический) – этот уровень является глубинным в организации живого и представлен молекулами нуклеиновыми кислотами, белков, полисахаридов, жиров и других органических молекул. На этом уровне начинает осуществляться важнейшие процессы, такие как обмен веществ и превращение энергии, хранение и реализация наследственной информации, передача признаков и свойств из поколения в поколение.
2. Клеточный.
Клетка – структурно - функциональная единица всех живых организмов обитающих на Земле. Именно с этого уровня начинается жизнь, так как клетки способны расти, размножаться и именно из них построены все живые существа. Выделяют два вида клеток: прокариоты и эукариоты.
3. Тканевой.
Ткань – совокупность клеток и межклеточного вещества объединённых выполнением общих функций. Пример: соединительная ткань кровь включает в себя клеточные (эритроциты, лейкоциты, тромбоциты) и межклеточное вещество – плазму.
4. Органный.
Орган – структурно-функциональное объединение нескольких типов тканей, занимающих определенное место в организме и выполняющий целый ряд определённых функций. Пример: кожа человека как орган объединяет эпителиальную и соединительную ткань. Эпителиальную ткань образует поверхностный слой кожи, эпидермис, а дерму образует соединительная ткань. Органы объединены в системы (сердечно-сосудистая система).
5. Организменный.
Организм представляет собой целостную, одноклеточную или многоклеточную живую систему, способную к самостоятельному существованию и неразрывно связанную с абиотическими и биологическими факторами окружающей среды.
Одноклеточный организм состоит из одной клетки (все прокариоты, а из эукариот одноклеточная водоросль хлорелла, из животных амеба, из грибов пенициллиниум)
Многоклеточный организм образован совокупностью тканей и органов выполняющие специфические функции.
6. Популяционно-видовой.
Вид – совокупность особей сходных по структурно-функциональной организацией, сходных по происхождению имеющих одинаковый кариотип, занимающих определённый ареал обитания, свободно скрещивающихся друг с другом, и дающее плодотворное потомство а также взаимодействующих с факторами окружающей среды.
Вид существует в виде популяций.
Популяция – группа организмов частично или полностью изолированно от других таких же организмов своего вида.
7. Биогеоценотический уровень.
Биогеоценоз – совокупность живых организмов, разного уровня организации, проживающих на одной территории и факторов окружающей среды. В биогеоценозе выделяют два компонента: биоценоз и экотоп.
Биоценоз – совокупность организмов, различных систематических групп, обитающих на одной территории.
Экотоп – совокупность факторов среды воздействующих на биоценоз.
Биосферный.
Биосфера – оболочка планеты, заселенная живыми организмами. Определение биосферы дал Российский учёный Вернадский. На этом уровне осуществляется определение всех круговоротов веществ (азота, кислорода, серы) в единый гигантский круговорот веществ и энергии.
Критерии живых систем.
1. Особенности химического состава.
В состав живых организмов входят те же химические элементы, что и в объекты неживой природы, но в разном соотношении. В живых организмах 98% химического состава приходится на 4 элемента: кислород, водород, углерод и азот.
2. Клеточное строение.
Все живые организмы имеют определённую организацию структурной и функциональной единицы которой для всех организмов (кроме вирусов) является клетка
3. Обмен веществ или метаболизм.
Все организмы представляют собой открытые системы являющиеся устойчивыми лишь при условии непрерывного доступа к ним веществ и энергии из вне. Живые существа извлекают, преобразуют и используют вещества и энергию у окружающей среды и возвращают в неё продукты распада и преобразованную энергию в виде тепла. В результате обмена веществ происходит восстановление или замена разрушенных структур, а также рост и развитие организма.
4. Самовоспроизведение (репродукция).
Реализуется на всех ровнях живой материи. При размножении живые организмы воспроизводят себе подобных, увеличивается их численность. В основе самовоспроизведения лежит наследственность и изменчивость
1. Наследственность заключается в способности организма передавать свои признаки, свойства и особенности развития из поколения в поколение. Наследственность обусловлена организацией генного аппарата – генетического кода. Генетический код – организация молекул ДНК и информационной РНК в которой последовательность нуклеотидов определяет порядок аминокислот в белковой молекуле.
2. Изменчивость – способность живых организмов приобретать новые признаки и свойства. В результате возникают новые комбинации генов, которых не было у исходных родительских. Таким образом изменчивость создаёт разнообразный материал для естественного отбора, то есть отбора наиболее приспособленных к конкретным условиям окружающей среды. Это приводит к появлению новых форм жизни, новых видов организмов.
5. Рост и развитие.
Рост и развитие происходит путём прироста массы организма за счёт увеличения размеров и числа клеток. В течении жизни организмы насчитывают ряд количественных (возрастает число клеток) и качественных (идёт дифференцирование клеток, образование тканей и органов, постепенное старение и смерть организма).
6. Раздражительность.
Для живых организмов характерна способность отвечать на определённые внешние воздействия, специфическими реакциями. У организмов имеющих нервную систему раздражительность проявляется в виде рефлекса, а организмы лишенные нервной системы (простейшие и растения) раздражительность проявляется в виде тропизмов, таксисов и настий.
1.Тропизм – в зависимости от направления раздражения выделяют фототаксис (движение одноклеточных к свету), хемотаксис (перемещение организмов по отношению к концентрации живых существ). Каждый вид таксиса может быть положительным или отрицательным. Например: фототаксис у эвглены зелёной объясняется тем, что при наличии нормальных условиях простейшее стремится к более освещённому участку среды. Если же на клетку воздействует свет большой интенсивности, эвглена переместиться в зону меньшей освещённости. Под тропизмами понимают определённый характер роста, который свойствен растениям. Пример: гелиотропизм – рост стебля и листьев по направлению к солнцу. Геотропизм – рост корней к направлению центру земли.
Настии – движение отдельных частей растительного организма. Пример: движение листьев
в течении светового дня.
7. Целостность (непрерывность), дискретность (прерывность). Пример: жизнь целостна, так как представлена нуклеопротеидами, в тоже время жизнь дискретна, так как состоит из нуклеиновых кислот и белка. Нуклеиновые кислоты и белки являются целостными соединениями, но тоже дискретна, так как состоят нуклеиновые кислоты из нуклеотидов а белки из аминокислот.
8. Адаптация.
Живые организмы приспособлены к среде обитания. Особенности строения, функции и поведения организма соответствующие его образу жизни называют адаптацией.
9. Эволюционное развитие. Все организмы существуют не только в пространстве, но и во времени. Эволюция есть необратимое и направленное развитие живой природы, сопровождающиеся появлением новых видов и прогрессивным усложнением жизни. Таким образом, всё то огромное многообразие живых существ которые мы наблюдаем на земле есть результат эволюции.
Конец урока №1
