Предметом изучения общей биологии является строение. Тест: "Введение в общую биологию"

Естествознание является не только одной из первых, изученных человеком, фундаментальных областей науки, но и важнейшим элементом развития нашей цивилизации. Предметом изучения общей биологии является совокупность процессов, лежащих в основе феномена жизни. Главные из них: размножение и онтогенез, наследственность и изменчивость, историческое развитие растительных и животных видов, а также естественный отбор. В данной статье мы рассмотрим их более подробно.

Роль природоведческих дисциплин в развитии общества

Прикладные биологические науки занимаются практическим изучением вышеназванных явлений живой природы, используют полученные результаты для развития современных отраслей общей биологии - клеточной и генной инженерии, биотехнологии, популяционной генетики. Стремительное развитие промышленных технологий и процессы глобализации в мировой экономике вынуждают ученых заниматься серьезными исследованиями в вопросах экологической безопасности природных комплексов.

Как природоведческая наука, общая биология изучает самые сложные структуры организации жизни: популяционно-видовую, а также различные уровни экологических систем и биосферы.

История развития биологического знания

Наука, изучающая природу во всем ее многообразии, зародилась в недрах человеческого знания при помощи философов Древней Греции и Рима, но стала называться биологией лишь в XIX веке, благодаря трудам Ж. Ламарка и Г. Тревирануса. Одними из старейших ее дисциплин считаются систематика, основанная К. Линнеем, и морфология, берущая начало в трактатах Гиппократа, Галена и Асклепия.

Предметом изучения общей биологии является установление единства живых организмов сначала на молекулярном, а далее - на клеточном уровне. Появление научной теории, созданной российским эволюционистом П. Ф. Горяниновым и немецкими учеными М. Шлейденом и Т. Шванном, доказало, что основная форма жизни на Земле - это клетка. Предложенный же Р. Вирховым принцип: "живое - от живого" поставил точку в дискуссиях ученых о возможности самозарождения организмов из неживой материи.

Цитология с помощью таких методов как центрифугирование, электронная микроскопия, метод меченых атомов, изучает строение прокариотов и ядерных клеток и является базой для развития практических разделов естествознания: гистологии, генетики, селекции.

Принципы обмена веществ в живых системах

Общая биология изучает не только химический состав и строение организмов, но и процессы, лежащие в основе их метаболизма. Биохимия устанавливает закономерности протекания реакций анаболизма, например, фотосинтеза у растений. Она также изучает биосинтез белка (процессы транскрипции и трансляции), определяет условия, необходимые для осуществления реакций диссимиляции, обеспечивающих клетки необходимым запасом энергии в виде молекул НАДФ и АТФ.

Так как предметом изучения общей биологии является молекулярный уровень жизни, серьезно рассматриваются реакции катаболизма. В аэробных условиях животная клетка синтезирует 36 моль АТФ из каждой молекулы глюкозы в реакциях цикла Кребса.

Растения и грибы в реакциях энергетического обмена в анаэробных условиях также расщепляют С 3 Н 4 О 3 до этилового спирта, а животные - до молочной кислоты. Но во всех случаях синтезируются молекулы энергетического вещества - аденозинтрифосфорной кислоты.

Как видим, предметом изучения общей биологии является механизм обмена веществ. У представителей живой природы он протекает с участием ферментов по сходным биохимическим путям. Это служит доказательством единства происхождения жизни от общих предковых клеточных форм. Достаточно подробно данный вопрос освещается в таком разделе естествознания как эволюционное учение.

Основы общей биологии

Такое название имеет природоведческая школьная дисциплина, введенная в учебные программы, начиная с 9 класса. Благодаря дидактическим принципам научности и преемственности, учащиеся старших классов познают живую природу, опираясь на знания из курса ботаники, зоологии, анатомии. Сформировать у детей целостную картину природы - главная образовательная задача.

Основы цитологии, онтогенез, закономерности наследственности - вот что изучает общая биология. Темы же, посвященные историческому развитию органического мира и основам экологии, приводят к серьезному прорыву в сознании школьников и способствуют всестороннему развитию их личностей.

Актуально

Разное
Разное

Цели и задачи биологии - первое, что необходимо уяснить, приступая к изучению данной науки. Это основа, на которой строятся все дальнейшие знания. биологии, а также ее предмет, методы и значение будут рассмотрены в данной статье.

Для начала обратимся к истории. Впервые предложил Ж. Б. Ламарк, французский ученый. Он использовал его в 1802 году для обозначения науки, которую интересует жизнь в качестве особого явления природы. Задачи современной биологии весьма обширны. Она представляет собой целый комплекс наук, занимающихся изучением живой природы, законов ее развития и существования.

Характерные черты биологии

Для этой науки характерны:

• тесное взаимодействие с различными дисциплинами, входящими в ее состав;
• высокая специализация;
• интеграция.

Сегодня интересующая нас наука постоянно обогащается новыми обобщениями, теориями, фактическим материалом.

Главная задача биологии

Задачи современной биологии весьма разнообразны, однако основная из них - познание законов, по которым протекает эволюция. Дело в том, что органический мир с момента появления жизни на земле меняется. Он постоянно развивается в результате действия естественных причин. Биосфера играет большую роль в формировании гидросферы, атмосферы, в создании лика земли.

Другие задачи

Можно выделить следующие основные задачи биологии:

• изучение биоцинозов;
• управление живой природой;
• исследование механизма, с помощью которого происходит саморегуляция;
• изучение функции и структуры клетки;
• исследование важнейших жизненных явлений, происходящих на уровне молекул (раздражимость, наследственная изменчивость, обмен веществ);
• изучение вопросов изменчивости и наследственности.

Весьма впечатляющий список, согласитесь. Итак, основные задачи биологии заключаются в познании различных общих закономерностей, по которым происходит развитие живой природы, в изучении форм жизни и раскрытии ее сущности.

Предмет биологии

Интересующая нас наука изучает жизнь, ее формы и различные закономерности развития. Многообразие всех вымерших, а также населяющих в настоящее время нашу планету живых существ является предметом ее изучения. Задачи биологии мы только что описали, теперь остановимся подробнее на ее предмете. Биологию интересуют строение (от анатомо-морфологического до молекулярного), происхождение, функции, эволюция, индивидуальное развитие, распространение, а также взаимоотношения организмов друг с другом и с окружающей средой.

Эта наука изучает как частные, так и общие закономерности, которые свойственны жизни во всех ее проявлениях. В задачи биологии входит изучение обмена энергии и веществ, изменчивости и наследственности, размножения, развития и роста, дискретности, раздражимости, движения, авторегуляции и др. Все вышеперечисленное составляет ее предмет.

Направления

В биологии в зависимости от объектов исследования можно выделить целый ряд направлений, таких как антропология, зоология, ботаника, микробиология, вирусология и др. Эти науки занимаются изучением особенностей развития, строения, происхождения, жизнедеятельности, а также распространения, разнообразия, свойств каждого вида бактерий, вирусов, растений, животных и человека. В интересующей нас области знания выделяют по свойствам, структуре и проявлениям жизни анатомию и морфологию, физиологию, генетику, биологию развития, эволюционное учение, экологию и др. Генетические задачи по биологии, кстати, - важная составная часть практики, входящей в школьную программу по этой науке.

Биофизика и биохимия изучают физико-химические процессы и химические реакции, протекающие в живых организмах, физическую структуру и химический состав на различных уровнях организации. Биометрия позволяет установить закономерности, которые нельзя заметить при изучении единичных явлений и процессов. То есть это совокупность всех приемов планирования, а также обработки полученных результатов с помощью математической статистики. Задачи биологии молекулярной включают в себя изучение жизненных явлений, протекающих на молекулярном уровне. К ним относятся, в частности, функции и структура клеток, органов и тканей. Общая биология разрабатывает универсальные закономерности структуры (строения) и функционирования. То есть ее интересует то, что является общим для всех организмов.

Молекулярный уровень

Предмет и задачи биологии можно рассматривать на различных уровнях. Сейчас мы подробно опишем каждый из них.

Сегодня выделяется несколько уровней изучения и организации жизненных явлений (структурно-функциональных): биосферно-биогеоценотический, популяционно-видовой, организменный, органный, тканевый, клеточный, молекулярный. На последнем изучается роль молекул, являющихся биологически важными, в развитии и росте организмов, в передаче и хранении наследственной информации, в превращении энергии и обмене веществ в живых клетках и др. Речь идет о следующих молекулах: липидах, нуклеиновых кислотах, белках, полисахаридах и др.

Клеточный уровень

Клеточный уровень предполагает рассмотрение структурной организации отдельной клетки. Учение о нем называется цитологией, которая включает в себя цитохимию, цитогенетику, цитофизиологию, цитоморфологию. Это учение позволяет устанавливать структурно-функциональные и физиолого-биохимические связи, наблюдаемые в различных органах и тканях между клетками.

Организменный уровень

На организменном уровне биология исследует явления и процессы, которые происходят в отдельной особи, а также механизмы, обеспечивающие согласованное функционирование ее систем и органов. К нему же относятся взаимоотношения различных органов в пределах организма, поведение его и приспособительные изменения, наблюдаемые в тех или иных экологических условиях.

Популяционно-видовой уровень

Переходим к рассмотрению следующего уровня, популяционно-видового. Он принципиально отличается от предыдущего. Продолжительность жизни отдельных особей генетически предопределена. Через некоторое время они умирают, исчерпав возможности своего развития. Однако при наличии подходящих условий среды их совокупность в целом способна развиваться неограниченно долго. Предметом экологии, фенологии, морфологии, генетики является изучение динамики и состава - это совокупность особей определенного вида, которые имеют общий генофонд и обитают на определенном пространстве с примерно одинаковыми условиями существования на организменном, клеточном и молекулярном уровнях.

Экосистемный уровень

Если говорить об уровне экосистемном (биосферно-биогеоценотическом), то на нем исследуются взаимоотношения между различными организмами и средой, а также миграция живого вещества, закономерности и пути протекания энергетических круговоротов. На нем же изучаются и другие процессы, которые происходят в экосистемах (биогеоценозах).

Методы биологии

Опишем теперь которые использует эта наука. Первый из них - наблюдение. С помощью него можно описывать и анализировать различные биологические явления. На нем основывается еще один метод - описательный. Для того чтобы понять сущность того или иного явления, требуется сначала собрать фактический материал. После нужно описать его.

Еще один важный метод - исторический. С помощью него можно выявить закономерности возникновения и развития того или иного организма, изучить становление его функций и структуры.

Экспериментальный метод основан на создании системы целенаправленным путем. С его помощью можно исследовать явления и свойства живой природы.

Последний метод, который мы охарактеризуем, - моделирования. Он представляет собой изучение определенного явления с помощью создания его модели.

Итак, предмет, задачи и методы биологии мы описали. В заключение расскажем о важности этой науки.

Значение биологии

Безусловно, она играет важную роль в формировании нашего мировоззрения, а также понимания основополагающих философско-методологических проблем. Кроме того, она имеет большое практическое значение (дает решение пищевой проблемы, рекомендации по борьбе с вредителями и др.). В частности, чтобы обеспечить нужды человека в пище, следует резко увеличить объем производимой сельскохозяйственной продукции. Решением этой задачи занимаются такие науки, как животноводство и растениеводство. Они базируются на достижениях селекции и генетики.

Знание законов изменчивости и наследственности позволяет создавать все более продуктивные породы домашних животных и сорта культурных растений. Это позволяет человечеству вести сельское хозяйство интенсивно, а не экстенсивно. Благодаря всему этому удовлетворяются потребности людей в пищевых ресурсах. Достижения биологии используются в медицине, а также в охране окружающей среды.

Как вы видите, цель и задачи науки биологии весьма важны с практической точки зрения. Благодаря ее достижениям человечество существенно продвинулось вперед.

Впервые этот термин был предложен в 1802 г. французким ученым Ж. Б. Ламарком. Для обозначения науки о жизни как особом явлении природы. Современная биология – это комплекс биологических наук изучающих живую природу, как особую форму движения материи, законы существования и развития. Биология характеризуется: 1.Высокой специализацией. 2.Тесным взаимодействием составляющих её наук. 3. Интеграцией. Биология обогатилась фактическим материалом, новыми теориями, обобщениями. Центральной задачей общей биологии является познание законов эволюции. Органический мир не остаётся неизменным с момента появления на земле жизни, он непрерывно развивается в силу естественных материальных причин. Биосфере принадлежит важная роль в формировании лика земли, образованию атмосферы, гидросферы. Задачи общей билогии: а) управление живой природой, б) изучение биоцинозов, в)изучение структуры и функции клетки, г) изучение механизма саморегуляции, д) изучение основных жизненых явления на уровне молекул (обмен в-в, наследственная изменчивость, раздражимость), е) изучение вопросов наследственности и изменчивости. Таким образом задача общей биологии состоит в познании общих закономерностей развития живой природы. Раскрытия сущности жизни и изучение форм жизни. Методы исследования: а) метод наблюдения даёт возможность анализировать и описывать биологические явления.

На методе наблюдения основывается основывается описательный метод. Для того чтобы выяснить сущность явления, необходимо прежде всего собрать и описать фактический материал. б) исторический метод – выясняет закономерности появления и развития организма, становление их структуры и функций. в) экспериментальный метод связан с целенаправленным созданием системы, помогает исследовать св-ва и явления живой природы. г) Метод моделирования – это изучение какого-либо явления через его модель. Значение биологии: а) играет роль в формировании мировозрения и понимания коренных филосовско-методологических проблем. б) играет практическую роль (борьба с вредителями, решение пищевой проблемы в) применяется в медицине г) в охране окр. среды.

2.Ложная теория расизма и социального дарвинизма – их реакционная сущность.

Вопреки научным данным в некоторых странах продуцируются расовые теории. Сущность которых заключается в том, что расовые различия являются видовыми и даже родовыми. Они говорят, что люди белой и черной расы относятся к разным видам и родам. Поэтому у них различный экономический и культурный уровень. Расисты объесняют это не социальными причинами, а биологическими особенностями рас. Они стараются доказать возможность возникновения разных рас, на различных этапах эволюции человека, например они говорят что негройдная раса произошла от ахрантропов. А

европеойдная от неонтропов. Расовые теории подразделяют на высшие и низшие. Соими теориями расисты оправдывают империалистические войны, расовое неравенство, угнетение одних народов другими. К расиским теориям относится и социальный Дарвинизм. Он переносит биологические законы борьбы за существование и естественного отбора на человеческое общество. И этим оправдывает социальное неравенство в обществе.

3.Ткани. Строение и функции эпителиальной и соединительной тканей.

Ткани – это группа клеток сходных по строению, происхождению и выполняющих определенную функцию. ^ Эпителиальная ткань. 1) Плоский эпителий. Поверхность клеток гладкая, клеки плотно прилегают друг к другу. Находятся на поверхности кожи, в ротовой полости, пищеводе, альвеолах, капсулах нефронов. Функции: покровная, защитная, выделительная: газообмен и выделение мочи. 2) Железистый эпителий. Образует железы, которые вырабатывают секрет. Расположение: железы кожи, желудок, кишечник, поджелудочная железа, железы внутренней секреции, слюнные. Ф-ции: выделительная(пот, слезы), секреторная (образование слюны, желудочного и кишечного сока, гормонов. 3) Мерцательный и ресничный эпителий. Состоит из клеток с многочисленными волосками. Расположение: дыхательные пути. Ф-ции: защитная (реснички задерживают и удаляют частички пыли). Соединительная ткань. 1) Плотная волокнистая.

Группы волокнистых, плотно лежащих клеток без межклеточного вещества. Расположение: собственно кожа (дерма), сухожилия, связки, оболочки кровеносных сосудов, роговица глаза. Ф-ции: покровная, защитная, двигательная. 2) Рыхлая волокнистая. Рыхлое межклеточное вещество расположенное в волокнистой клетке. Расположение: подкожная жировая клечатка, околосердечная сумка,

Проводящие пути нервной системы. Ф-ции: соединяет кожу с мышцами, поддерживает органы в организме, заполняя промежутки между органами, поддерживает терморегуляцию. 3) Хрящевая ткань. Круглые или овальные клетки, находящиеся в капсулах, межклеточное вещество упругое, плотное, прозрачное. Расположение: Межпозвоночные диски, хрящи гортани, трахей, ушная раковина, поверхность суставов. Ф-ции: сглаживание трущихся поверхностей костей, защита от деформации дыхательных путей и ушных раковин. 4) Костная. Клетки с длинными отростками, соединенные между собой. Межклеточное вещество представлено неорганическими солями и белком оссеином. Расположение: клетки скелета. Ф-ции: опорная, двигательная, защитная.5) Кровь и лимфа. Жидкая соединительная ткань, состоит из форменных элементов клеток крови. Состоит из плазмы 9жидксоть с растворенными в ней органическими и минеральными в-вами – сыворотка и белок фибриноген. Расположение: кровеносная ситема всего организма. Ф-ции: разносит ксилород и питательные вещества по всему организму. Забирает углекислый газ и продукты распада. Обеспечивает постоянство внутренней среды, химический и газовый состав. Регуляторная и защитные функции.

^ 1.Мембранные компоненты клетки. Строение и функции ЭР, ядра, митохондрии.

ЭР пронизывает цитоплазму всех эукариотических клеток – это разветвленная система соединенных между собой полостей, трубочек, каналов. ЭР имеет одиночную мембрану. Выделяют 2 разновидности ЭР: 1) шероховатый ЭР, 2) гладкий ЭР. На мембране шероховатого (гранулярного) ЭР располагаются рибосомы. Основная функция: синтез белка. Синтезируемый белок транспортируется по каналам шероховатой ЭР. Мембраны гладкого ЭР рибосом не имеют, но содержат ферменты синтеза, почти всех клеточных липидов (жиров). Таким образом главной функцией гладкого ЭР будет являться синтез липидов, а также осуществление системы их транспорта внутри клетки. Ядро – это наиболее важный компонент эукариотической клетки. Большинство клеток имеют одно ядро, но встречаются и многоядерные клетки (мышечная). Некоторые специализированные клетки утрачивают ядра. При рассмотрении клетки, заметно что из всех клеточных органел ядро самое большое. Ядра имеют шаровидную форму. Реже могут быть сигментированы или веретеновидны. Средний диаметр ядер 10-20 мкм. Строение ядра: В состав ядра входит ядерная оболочка(нуклеоплазма) содержащая хроматин и ядрышки. 1) Ядерная оболочка состоит из 2 мембран: наружной и внутренней. А) наружная переходит в ЭР. Ядерная оболочка пронизана ядерными спорами. Через ядерные споры происходит обмен различными веществами между ядром и цитоплазмой. Поры имеют определенную структуру, которая представляет собой продукт слияния наружной и внутренней мембраны ядерной оболочки. Эта структура регулирует прохождение молекул через поры. 2) Содержимое ядра представлено желеобразным раствором, который называется ядерным соком, нуклеоплазмой, в нем располагаются хроматин и одно или несколько ядрышек. Нуклеоплазма содержит белки, ферменты, нуклеотиды, ионы и т.д. Функции ядра: ядро необходимо для жизни клетки, т.к. регулирует всю клеточную активность:

а) клетка несет в себе генетическую информацию, б) деление ядра в свою очередь предшествует клеточному делению, поэтому дочерние клетки также имеют ядра, в) ядро управляет процессами биосинтеза белка, г) через белки контролируются все другие процессы жизнедеятельности. Митохондрии – это энергетические станции клетки. Эти палочковидные, нитевидные или шаровидные органеллы с диаметром около 1мкм и длинной около 7 мкм имеют наружную гладкую мембрану и внутренюю мембрану, образующую многочисленные складки – кристы. В кристы встроены ферменты, участвующие в преобразовании энергии питательных веществ, поступающих в клетку извне, в энергию молекул АТФ. Внутреннее пространство митохондрий заполнено гомогенным веществом, носящим название матрикса. Вещество матрикса имеет более плотную консистенцию, чем окружающая митохондрию гиалоплазма. В матриксе выявляются тонкие н+ити ДНК и РНК, а также митохондриальные рибосомы, на которых синтезируются некоторые белки.2.Естественный отбор – главный движущий фактор эволюции. Формы естественного отбора.

^ 2. Естественный отбор – результат борьбы за существование. Он основывается на преимущественном выживании и оставлении потомства с наиболее приспособленными особями каждого вида и гибели менее приспособленных организмов. В ходе естественного отбора основное значение имеет фенотип организма: окраска, способность быстро перемещаться, устойчивость к действию высоких и низких температур и т.д. Например широкое распространение инсектицидов привело к возникновению у многих видов устойчивости к ним. Однако генетический механизм оказался не одинаков у разных видов: накопление яда кутикулой, повышение содержания липидов, повышению устойчивости нервной системы. Естественный отбор – единственный фактор эволюции,

Осуществляющий направленной изменение фенотипического облика популяций и её генотипического состава вследствие размножения организмов с разными генотипами. Формы естественного отбора: а) Отбор в пользу особей с уклоняющимся от ранее установленных в популяции значений признака называют движущей формой отбора. Движущий отбор происходит при изменении внешних условий и приводит к быстрым сдвигам в генотипической структуре. (бабочки живущие на березах вследствие изменения цвета коры от загрязнения, тоже меняют окраску; у кротов изменяется размер тела в холодные, голодные зимы). Естественный отбор до тех пор смещает среднее значение признака или меняет частоту встречаемости, пока популяция не приспособится к новым условиям. Движущая форма естественного отбора приводит к закреплению новой формы реакции организма, которые соответствуют изменяющимся условиям. б) Стабилизирующая форма отбора. Поскольку в любой популяции всегда осуществляется мутационная и комбинативная изменчивость, то постоянно возникают особи с существенно отклоняющимися от среднего значения признаками. Стабилизирующая форма отбора исключает уклонение от нормы особей. Большое сходство в популяции животных и растений - результат действия стабилизирующего отбора. Например во время бури в США все воробьи с короткими и длинными крыльями погибли, а со средним размером выжили. Стабилизирующая форма отбора была открыта И.И. Шмальгаузеном. в) Дизруптивная форма – отбор благоприятствующий более чем одному фенотипическому оптимуму и действующий против промежуточных форм. Например появление 2 рас погремка – раннецветущей и позднецветущей. Их возникновение результат покосов, осуществляемых в середине лета, вследствие чего единая популяция разделилась на 2 не перекрывающиеся популяции. г) частотно-зависимый отбор. Отбор при котором приспособленность организмов зависит от их частоты в популяции. Например мутанты самцы дрозофилы имеют преимущество при спаривании с самками перед дикими самцами, но по мере возрастания частоты мутантных самцов их преимущество утрачивается.

^ 3.Ткани. Строение и функции мышечной и нервной тканей.

Ткани – это группа клеток сходных по строению, происхождению и выполняющих определенную функцию. ^ Мышечная ткань.1) Поперечно-полосатая. Многоядерные клетки цилиндрической формы до 10 см длинной. Исчерченная поперечно-полосатыми волокнами(миофибриллами). Расположение: скелетные мышцы, сердечная мышца. Ф-ции: произвольные движения тела и его частей, мимика лица, речь, непроизвольные сокращение (автоматия) сердечной мышцы, имеют свойства возбудимости и сократимости.2) Гладкая. Клетки одноядерны, длина 0,5 мкм с заостренными концами. Расположение: стенки пищеварительного тракта, кровеносных, лимфатических сосудов, мышцы кожи. Ф-ции: непроизвольные сокращения стенок внутри полых органов, например перестальтика кишечника, поднятие волос. Нервная такань. 1) Нервные клетки нейроны состоят из: а) Нервные клетки разнообразны по форме и величине, размеры до 0,1 мм в диаметре. Расположены: серое вещество головного мозга. Ф-ции: высшая нервная деятельность, связь организма с внешней средой, помещаются центры условных и безусловных рефлексов. Нервная такнь обладает свойствами: возбудимостью и проводимостью. Б) короткие отростки нейронов древовидно ветвящихся – дендриты. Расположение: соединяются с отростками соседних клеток. Ф-ции: передают возбуждение содного нейрона на другой, устанавливают связь между всеми органами тела, т.е. нервные импульсы очень быстро проходят по дендритам. В) Нервные волокна – длинные выросты нейронов до 1 м длины – аксоны. В организме они заканчиваются ветвистыми окончаниями. Расположение: Нервы переферической нервной системы которые иннервируют все органы тела. Ф-ции: проводящие пути нервной системы передают возбуждение от нервной клетки к переферии по центробежным нейронам от рецепторов.

1.Основные свойства живых организмов.

А) 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. Б) Обмен веществ и энергии. 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 состовляют 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. В) Самовоспроизведение. Существование каждой отдельно взятой биологической системы ограничено временем; подержание жизни связано с самовоспроизведением. Любой вид состоит из особей, каждая из которых рано или поздно перестаёт существовать, но благодаря самовоспроизведению жизнь вида не прекращается. В основе само воспроизведения лежит образование новых молекул и структур, которое обусловлено информацией, заложенной в нуклеиновой кислоте ДНК. Самовоспроизведение тесно связано с явлением наследственности: любое живое существо рождает себе подобных. Наследственность заключается в способности организмов передавать свои признаки, свойства и особенности развития из поколения в поколение. Она обусловлена относительной стабильностью, т.е. постоянством строение ДНК. Г) 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. Д) Способность к росту и развитию. – свойство, присущее любому живому организму. Расти – значит увеличиватся в размерах и массе с сохранением общих черт строения. Рост сопровождается развитием. В результате развития возникает новое качественное состояние объекта.

Развитие живой формы материи представлено индивидуальным и историческим развитием. На протяжении индивидуального развития постепенно и последовательно проявляются все свойства организмов. Историческое развитие сопровождается образованием новых видов и прогрессивным усложнением жизни. В результате исторического развития возникло все многообразие жизни на Земле. Е) Раздражимость. – неотъемлемая черта, присущая всему живому; она является выражением одного из свойств всех тел природы – свойства отражения. Оно связано с передачей информации из внешней среды любой биологической системе. Это свойство выражается реакциями живых организмов на внешнее воздействие. Благодаря раздражимости организмы избирательно реагируют на условия окружающей среды. Ж) Дискретность. – всеобщее свойство материи. Любая биологическая система состоит из отдельных, но тем не менее взаимодействующих частей, образующих структурно-функциональное единство.

2.Доказательства эволюции: эмбриологические, цитологические, биогеографические.

Эмбриологическое доказательство. Образование половых клеток, гаметогенез сходен у всех многоклеточных организмов, и все организмы развивались из одной диплойдной клетки(зиготы) Это свидетельствует о единстве мира живых организмов. Блестящим доказательством служит сходство зародышей на ранних стадиях развития. Все они имеют хорду, потом позвоночник, жаберные щели одинаковые отделы тела (голову, туловище, хвост). Различия проявляются по мере развития. В начале зародыш приобретает черты характеризующие класс, затем отряд, род и наконец вид, такое последовательное расхождение признаков свидетельствует о происхождении хордовых от общего ствола, давшего в процессе эволюции несколько ветвей. Связь между индивидуальным и историческим развитием организма выразили немецкие ученые Геккель и Мюллер. Генетический закон. Во 2 половине 19 века Геккель и Мюллер установили закон онтогенеза и филогенеза, который получил название биогенетического закона. Индивидуальное развитие особи (онтогенез) кратко повторяет историческое развитие вида. Однако за короткий период индивидуального развития особь не может повторить все этапы эволюции, поэтому повторение происходит в сжатой форме с выпадением ряда этапов, кроме того эмбрионы имеют сходство не со взрослыми формами предков, а с их зародышами. Пример: У зародыша образуются жаберные щели и у млекопитающих и у рыб, но у рыб из них получаются жабры, а у млекопитающих другие органы. Биогеографическое доказательство.

Английский ученый Уоллес доказал что чем теснее связь континентов, тем более родственные формы там обитают. Чем древнее изоляция, тем больше различие между ними. Уоллес выделил несколько областей: 1. Палеоарктическая(Европа, северная Африка, северная и средняя Азия, Япония), 2. Не арктическая (северная Америка), 3.Эфиопская (Африка к югу от пустыни Сахара), 4.Индомалайская (Южная Азия Малайский архипелаг), 5. Неотропическая (Южная и центральная Америка), 6. Австралийская (Австралия, Новая Зеландия, Каледония, Тасмания) Цитологическое доказательство. Цитология – наука о клетке, открытие клеточного строения растений, животных и человека, а затем установления сходства в составе и строении клеток, единство принципов хранения, реализации и передачи наследственной информации, это одно из наиболее веских доказательств органического мира.

3.Значение опорно-двигательной системы. Скелет человека.

К системе органов движения относят кости, скелет, связки, суставы, мышцы. Кости, связки, суставы массивная часть опорно-двигательной системы. Мышцы – это активная часть аппарата движения. Система органов движения единое целое: каждая часть и орган формируется и функционирует, а также взаимодействует с другими органами. Ф-ции: 1. Скелет образует структурную основу тела и определяет его размер и форму. 2. Служит опорой и защитой всего тела и отдельных органов. 3. Многие кости являются рычагами с помощью которых осуществляются ранообразные движения.4. Мышцы приводят в движение всю мощную систему рычагов. 5. Скелет активно участвует в обмене веществ: поддерживает на определенном уровне минеральный состав крови, ряд веществ входящих в состав костей – Са, Р, Mg, лимонная кислота, при необходимости вступают в обменные реакции. Скелет человека состоит из следующих отделов: 1) скелет туловища (позвоночный столб, грудная клетка), 2) скелет головы (лицевой и мозговой отделы), 3) скелет конечностей (пояса конечностей и свободных верхних и нижних конечностей). Скелет туловища. А)Позвоночный столб состоит из 33-34 позвонков. В нем различают следующие отделы. Шейный отдел состоит из 7 позвонков, грудной из 13, поясничный из 5, крестцовый из 5, копчиковый 4-5. Крестцовые позвонки срастаются в кость крестец, а копчиковые позвонки в копчик. Позвоночный столб занимает около 40% длинны тела и является его стержнем или опорой. Позвоночные отверстия всех позвонков образуют позвоночный канал в котором находится спинной мозг. К отросткам позвонком прикрепляются мышцы.

Между позвонками находятся межпозвоночные диски. Они способствуют подвижности. Межпозвоночные диски состоят из волокнистого вещества. Скелет грудной клетки. Грудная клетка образует костную основу грудной полости. Сотоит из грудины и 12 пар ребер соединеных сзади с позвоночным столбом. Нижние 2 пары свободные. Грудная клетка защищает сердце, легкие, печень и служит местом прикрепления дыхательных мышц и мышц верхних конечностей. Грудина плоская непарная кость, состоящая из рукоядки(верхная часть), тела(средняя часть), мешковидный отросток. Между этими частями тела находятся хрящевые прослойки. Скелет конечностей. В верхней части сины расположены 2 плоские треугольной формы кости (лопасти). Он связаны с позвоночником и ребрами с помощью мышц. Каждая лопатка соединяется с ключицей. А ключица в свою очередь с грудиной и ребрами. Лопатки и ключица образуют пояс верхних конечностей. Скелет свободной верхней конечности образован ключевой костью, подвижно соединённой с лопаткой. Предплечье состоит из лучеовй и локтевой костей и костей кисти. Пальцы состоят из 3 фаланг, большой палец из 2. Пояс нижних конечностей состоит из крестца, и неподвижно соединенных с ним 2 тазовых костей. Скелет свободной нижней конечности состоит из: бедренной кости, двух костей голени(большой берцовой и малой) и стопы. Стопа состоит из коротких костей предплюсны, плюсны, фаланги пальцев.Череп. Череп – скелет головы. Различают 2 отдела: мозговой или черепная коробка и лицевой. Мозговой отдел является вместилищем головного мозга. В состав мозгового отдела черепа входят непарные кости (затылочная, лобная, кленовидная и решетчатая – на границе мозгового и лицевого отдела. Парные кости: теменные, височные. Все кости мозгового отдела соединине неподвижно, а внутри височной кости находится орган слуха. Через большое отверстие в затылочной кости полость черепа соединяется с позвоночным каналом. В лицевом отделе черепа большинство костей парные: верхние челюстные, скуловые, носовые, слезные, нёбные и нижние носовые раковины. Непарных костей 3: сошник, нижняя челюсть, подъязычная кость.

1.Энергетический обмен. Характеристика и значение I,II,III этапа.

Энергетический обмен или диссимиляция представляет собой совокупность реакций расщепления органических веществ, сопровождающейся выделением энергии. В зависимости от среды обитания диссимиляция может протекать в 2-3 этапа. У аэробных в 3 этапа: 1) Подготовительный 2) безкислородный 3) кислородный. У анаэроюных в два этапа. 1) Подготовительный. Заключается в ферментативном расщеплении сложных органических соединений на более простые (белки – аминокислоты, жиры – глицерин + жирные кислоты, полисахариды – моносахариды и т.д.) Распад этих сложных субстрактов осуществляется на различных уровнях желудочно-кишечного тракта. Внутреклеточное расщепление органических веществ происходит под действием ферментов лизосом. Высвобождающая при этом энергия рассеивается в виде теплоты, а образовавщиеся малые молекулы могут подвергаться дальнейшему расщеплению или использоватся как строительный материал. 2) Бескислородный. Осуществляется непосредственно в цитоплазме клетки. В присутствии кислорода не нуждается и заключается в дальнейшем расщеплении органических субстратов. Главными источниками энергии в клетке является глюкоза. Безкислородное неполное расщепление глюкозы называется гликолизом. Это многоступенчатый ферментативный процесс превращения 6 углеродной глюкозы в молекулы пировиноградной кислоты. C6H12O6 – 2C3H4O3. В ходе р-ции гликолиза выделяется большое количество энергии (200 кДж/моль). 60% рассеивается в виде теплоты, 40% идет на синтез АТФ. В результате гликолиза из одной молекулы глюкозы образуется: 2 молекулы ПВК, 2 АТФ и 2 воды, а также атомы водорода, которые запасаются клеткой в форме НАДФ. C6H12O6 +2АДФ + 2Ф+2НАД – 2C3H4O3+2АТФ+2Н2О +2НАДФ*Н. 3) Полное окисление. Полное окисление проходит на внутренней мембране митохондрий и в матриксе под действием многочисленных ферментов крист. Полное окисление состоит из 3 стадий: 1) окислительное декарбоксилирование ПВК, 2) цикл трикарбоновых кислот (цикл Кребса), 3) заключительный этап – электротранспортная цепь. 1) ПВК поступает в митохондрию, где она

полностью окисляется аэробным путем. Сначала происходит окислеине ПВК, т.е. отщепление СО2 с одновременным окислением путем дегидрирования. Во время этих реакций ПВК соединяется с в-вом которое называют коферментом А. Затем образуется ацетилкофермент А, который за счет выделившецся энергии вовлекается в цикл трикарбоновых кислот. 2) Назван в честь открывшего его английского ученого Ганса Кребса. Он представляет из себя последовательность реакции в ходе которых из одной молекулы S KoA образуется 2 молекулы CO2, молекула АТФ, 4 пары атомов водорода, которые передаются на молекулы переносчики. 3) Белки переносчики транспортируют атомы водорода к внутренней мембране митохондрий, где передают их по цепи встроенных в мембрану белков. Затем водород соединяется с CO2. В результате образуется вода. Кислород создает разность потенциалов в мембране. При этом энергия ионов водорода используется для превращения АДФ в АТФ.

2.Характеристика биологии в додарвинский период.

В додарвиновский период (до 1859г.) в естествознании господствовали метафизические взгляды на природу, которые рассматривали явления и тела природы как раз и навсегда данные, неизменные, изолированные и не связанные между собой. Эти представления были тесно связаны с креационизмом (лат. Creatio – сотворение) и теологией (греч. Teos – Бог, logos – слово, учение, наука) которые рассматривают многообразие органического мира как результат творения его Богом. Креационисты (К. Линей, Ж. Кювье) доказывали, что виды живой природы реальны и неизменны со времени своего появления, при этом К. Линей утверждал, что видов существует столько, сколько их было создано во время «творения мира». К концу 18 века в биологии накопился огромный описательный материал, показавший, что: 1)даже внешне очень далекие виды по внутреннему строению обнаруживают определенные черты сходства; 2)современные виды отличаются от давно живших на земле ископаемых; 3)внешний вид, строение и продуктивность с/х растений и животных могут существенно изменятся с изменением условий их выращивания и содержания. Появившиеся сомнения в неизменяемости видов привели к возникновению

трансформизма – системы взглядов об изменяемости и превращении форм растений и животных под влиянием естественных причин. И хотя трансформисты, наиболее яркими представителя которых были Ж.А. Бюффон, К.Ф. Рулье, Эразм Дарвин, А. А. Кавезнев, были далеки от понимания развития природы как исторического процесса, однако их деятельность способствовала зарождению эволюционной идеи. 3.Состав, строение и свойства костей. Тип соединения костей.

В организме человека насчитывается около 200 костей, у взрослого человека 18%, а у новорожденного 14% от общей массы. Каждая кость – это сложный орган состоящий из: костной ткани, подкостницей, костного мозга, кровеносных и лифатических сосудов, нервов. Кость – это соединительная ткань состоящая из клеток, которые погружены в твердое основное вещество. Примерно 30% основного в-ва образовано органическими соединениями (оссеин, коллагенные волокна), 70% - неорганические в-ва: Na, Ca, Mg, Cl, F, карбонаты и цитраты. Морфологическая ткань представлена костными клетками, - остеобластами. Они имеют множество вырастов и расположены в межклеточном веществе в состав которого входят коллогеновые волокна и мин. в-во. Остеобласты находятся в гранулах распределенных по всему основному веществу. Они откладывают неорганическое вещество кости. Промежутки между остеобластами заполнены вставочными пластинками. Из остеобластов и вставочной пластинки состоят более крупные элементы кости перекладины. Если перекладины лежат плотно, то образуется компактное вещство кости, а если между перекладинами имеется пространство, то образуется губчатое вещство. Губчатое вещство образовано очень тонкими, костными перекладинами которые ориентированы паралельно линиями основных напряжений, а это позволяет кости выдерживать большую нагрузку. Компактное вещество имеет пластинчатое строение напоминающее систему вставленных друг в друга цилиндров – это придает кости легкость и крепкость. Костные пластинки – это межклеточное вещество ткани, а клетки лежат между пластинками костного в-ва. Надкостница – это тонкая соед. тканная оболочка.

^ Соединение костей. Соединение костей обеспечивает либо подвижность, либо устойчивость частей скелета как механической структуры. Различают следующие виды соединений костей: В зависимости от этого соединение делят на 2 группы: 1) непрерывные 2) прерывистые 3) промежуточная форма или переходная является полусустав или симфоз. К нему относятся почти неподвижные лобковые сращения, где соединение происходит пр помощи хряща внутри которого имеется небольшая полость. Непрерывное соединение делят на 3 группы: 1) волокнистые соединения при помощи соединительной ткани, образующей межкостные перегородки, связки и межкостные швы. 2) хрящевые соединения, образованные прослойками из хрящевой ткани 3) соединение костей, с помощью костной такни, или костное сращение 4) прерывистые соединения.

1.Клеточная теория. История создания, основные положения.

История изучения клетки тесно связана с изобретением микроскопа. Первый микроскоп появился в Голландии в конце XVI столетия. Известно что он состоял из трубы и 2 увеличительных стёкол. Первый кто понял и оценил огромное значение микроскопа, был английский физик и ботаник Роберт Гук. Изучая срез приготовленный из пробки, Р. Гук заметил, что в состав её входит множество очень мелких образований, похожих по форме на ячейки. Он назвал их клетками. Этот термин утвердился в биологии, хотя Р. Гук видел не клетки, а их оболочку. Затем Антон ван Левенгук усовершенствовал микроскоп. 1831 г Роберт Броун – впервые описал ядро, 1838-39 годы Матиас Шлейдер – выявил, что ядро является обязательным компонентом всех живых клеток. Теодор Шванн – сопоставил животную и растительные клетки и установил что они сходны. Основные положения клеточной теории по Т. Шванну: 1. Все организмы состоят из одинаковых частей клеток; они образуются и растут по одним и тем же законам. 2. Для элементарных частей организма общий принцип развития – клеткообразование. 3. Каждая клетка в определенных границах есть индивидум, некое самостоятельное целое. Все такни состоят из клеток. 4. Процессы возникающие в клетках растений, могут быть сведены к следующему: а) возникновение клеток; б) увеличение клеток в размере; в) превращение клеточного содержимого и утолщение клеточной стенки. М. Шлейден и Т. Шванн ошибочно считали, что клетки в организме возникают путем новообразования их первичного

неклеточного вещества. Это представление было отвергнуто немецким ученым Рудольфом Вирховым. Он сформулировал в 1859 г. теорию: «Всякоя клетка происходит из другой клетки». Основные положения клеточной теории: 1. Клетка – элементарная живая система, основа строения, жизнедеятельности, размножения и индивидуального развития прокариот и эукариот. Вне клетки жизни нет. 2. Новые клетки возникают только путем деления ранее существующих клеток. 3. Клетки всех организмов сходны по строению и химическому составу. 4. Рост и развитие многоклеточного организма – следствие роста и размножения одной или нескольких исходных клеток. 5. Клеточное строение организмов – свидетельство того, что всё живое имеет единое происхождение.

2.Численность популяций, управление численностью (колебание численности, гомеостаз).

Размеры популяций (пространственные и по числу особей) подвержены постоянным колебаниям. Периодические колебания численности популяции называют волнами жизни или популяционными волнами. Причины этих колебаний различны и в общей форме сводятся к влиянию биотических и абиотических факторов (враги, микроорганизмы вызывающие заболевания, запас пищи, влага, свет, температура, конкуренты, стихийные бедствия и т.д.). Например, осенью число кроликов было 10000, а после зимы их осталось 100. С изменением особей в популяции изменяется их плотность, т.е. число особей на единицу площади. Верхний предел плотности популяций определяется количеством самого дефицитного ресурса. Устойчивость популяции поддерживается

исторически сложившимися способами самовоспроизведения благодаря смене поколений и способности к саморегуляции путем изменения своей структуры. Например, популяция жука хрущака, при увеличении численности популяции самцы поедают яйца. У некоторых видов увеличение популяции вызывает резкое сокращение или вообще временную утрату способности давать потомство. У видов растений, не имеющих специальных приспособлений для распространения семян на большое расстояние, часто возникает состояние перенаселенности. В этих случаях уменьшается размер растений. В этого чем больше популяция, тем меньше семян, что приводит к увеличению численности популяции.

3.Теплорегуляция человеческого организма. Закаливание. Приемы закаливания.

1.Терморегуляция. Под терморегуляцией понимают совокупность физиологических и психофизических механизмов и процессов, деятельность которых направлена на поддержание относительного постоянства объёма тела. Сначала происходит восприятие и отдача температуры. Любая клетка в определенной степени обладает определенной чувствительностью, но есть особые мерные клетки, которые особенно реагируют на температуру, эти клетки называются терморецепторами. Терморецепторы находятся в коже, мышцах, сосудах, воздухоносных путях, спинном мозге. Поток нервных импульсов от переферических терморецепторов по

1.Вода в клетке. Биологическое значение воды у организмов.

Значение воды: 1) это превосходный растворитель (соли, сахара, спирты); 2) большая теплоемкость, то есть существенное увеличение тепловой энергии вызывает лишь незначительное повышение её температуры. Объясняется это тем, что часть энергии расходуется на разрыв водородных связей. Из-за большой теплоемкости вода сводит к минимуму происходящие в неё температурные изменения. Благодаря этому биохимические процессы протекают в меньшем интервале температур с постоянной скоростью; 3) Испарение воды сопровождается охлаждением, т.к. требует больших затрат энергии; 4) Большая температура кипения и замерзания, уменьшает вероятность замерзания клеток; 5) Вода, как реагент – участвует в метаболических процессах. Участвует в реациях гликолиза (в растениях вода используется для получения водорода из воды); 6) вода и эволюция – одним из главных факторов естественного отбора является недостаток воды, все наземные организмы приспособлены к тому чтобы сберегать и добывать воду. Функции воды: 1) Обеспечивает подержание структуры, 2) служит растворителем и средой для диффузии. 3) участвует в реакциях гидролиза 4) является средой, где происходит оплодотворение, 5) опеспечивает распространение семян, 6) обуслов

Тест по общей биологии.

Задание уровня А

При выполнении заданий уровня А выберите номер правильного ответа

1. Предметом изучения общей биологии является:

а) строение и функции организма

б) природные явления

в) закономерности развития и функционирования живых систем

г) строение и функции растений и животных

2. Наиболее правильно следующее из утверждений:

а) только живые системы построены из сложных молекул

б) все живые системы обладают высокой степенью организации

в) живые системы отличаются от неживых составом химических элементов

г) в неживой природе не встречается высокая сложность организации системы

3. Минимальным уровнем организации жизни, на котором проявляется такое свойство живых систем, как способность к обмену веществ, энергии, информации, является:

б) молекулярный

в) организменный

г) клеточный

4. Высшим уровнем организации является:

а) биосферный

б) биогеоценотический

в) популяционно-видовой

г) организменный

5. Первым надорганизменным уровнем жизни является:

а) биосферный

б) биогеоценотический

в) популяционно-видовой

г) организменный

6. Клеточное строение всех организмов свидетельствует о:

а) единстве живой и неживой природы

б) единстве химического состава клеток

в) единстве происхождения живых систем

г) сложности строения живых систем

7. Роль клеточной теории в науке заключается в том, что она:

а) обобщила все имеющиеся к 19 в. знания о строении организмов

б) выявила элементарную структурную и функциональную единицу жизни

в) создала базу для развития цитологии

г) сделала все перечисленное в пунктах а-в

8. Хлоропласты есть в клетках:

а) корня капусты

б) гриба-трутовика

в) листа красного перца

в) почек собаки

9. Наиболее изменчивой формой обладает:

а) нервная клетка

б) клетка инфузории туфельки

в) сперматозоид человека

г) лейкоцит человека

10. Принципиальные различия между половым и бесполым размножением заключается в том, что половое размножение:

а) происходит только у высших организмов

б) это приспособление к неблагоприятным условия среды

в) обеспечивает комбинативную изменчивость организмов

г) обеспечивает генетическое постоянство видов

11. Генетика – это наука о:

а) селекции организмов

б) наследственности и изменчивости организмов

в) эволюции органического мира

г) генной инженерии

12. Ген человека – это часть:

а) молекулы белка

б) углевода

13. Ген кодирует информацию о структуре:

а) молекулы аминокислоты

б) одной молекулы тРНК

в) одной молекулы фермента

г) нескольких молекул белка

14. Генотип организма – это:

а) совокупность генов организма

б) внешний облик организма

в) совокупность всех признаков организма

г) пара генов, отвечающих за развитие признака

15. Потомство, рождающееся от одного самоопыляющегося растения в течение нескольких лет, называется:

а) доминантным

б) гибридным

в) рецессивным

г) чистотой линией

16. Менделя заключается в выявлении:

а) распределения хромосом по гаметам в процессе мейоза

б) закономерностей наследования родительских признаков

в) изучении сцепленного наследования

г) выявлении взаимосвязи генетики и эволюции

17. Наследственность – это свойство организмов, которое обеспечивает:

а) внутривидовое сходство организмов

б) различия между особями внутри вида

в) межвидовое сходство организмов

г) изменения организмов в течение жизни

18. Гибридологический метод Г. Менделя основан на:

а) межвидовом скрещивании растений гороха

б) выращивании растений в различных условия

в) скрещивании разных сортов гороха, отличающихся по определенным признакам

г) цитологическом анализе хромосомного набора

19. У кареглазого мужчины и голубоглазой женщины родились трое кареглазых девочек и один голубоглазый мальчик. Ген карих глаз доминирует. Каковы генотипы родителей?

а) отец АА , мать Аа

б) отец аа , мать АА

в) отец аа , мать Аа

г) отец Аа , мать аа

20. Какого расщепления по генотипу следует ожидать от скрещивания гетерозиготных волнистых морских свинок, если потомство достаточно велико?

21. В каком случае приведены примеры анализирующего скрещивания:

а) ВВ х В b и bb х bb

б) Аа х аа и АА х аа

в) Сс х Сс и сс х сс

г) DD х Dd и DD х DD

22. Организм с генотипом ВВСс образует гаметы:

а) В, С и с

б) ВВ и Сс

в) ВС и Вс

г) ВВС и ВВс

23. Запишите, пользуясь решеткой Пеннета, результаты скрещивания двух морских свинок – черного (АА) самца с гладкой (bb ) шерстью с белой (аа) самкой, с волнистой (Bb ) шерстью

24. Какова вероятность рождения голубоглазого (а), светловолосого (b ) ребенка от брака голубоглазого темноволосого отца с генотипом аа Bb и кареглазой светловолосой матери с генотипом Аа bb ?

25. Результаты дигибридного скрещивания связаны с тем, что аллельные гены:

а) наследуются сцеплено с полом

б) не влияют друг на друга

в) находятся в одной хромосоме

г) наследуются независимо друг от друга

26. Сколько типов гамет образует зигота Сс Bb , если гены С(с) и В(b ) наследуются сцеплено?

г) четыре

27. Частота перекреста хромосом зависит от:

а) количества генов в хромосоме

б) доминантности или рецессивности генов

в) расстояния между генами

г) количества хромосом в клетке

28. Явление сцепленного наследования получило название:

а) третьего закона Менделя

б) гипотезы чистоты гамет

в) кроссинговер

г) закона Моргана

29. У яйцеклеток и сперматозоидов человека одинаково:

а) количество аутосом

б) форма половых хромосом

г) строение

30. В наибольшей степени от влияния условий среды зависит проявление такого признака, как:

а) цвет глаз человека

б) раса, к которой принадлежит человек

в) количество пальцев на руках

г) масса человека

31. Влиянием условий внешней среды обусловлены такие различия, как:

а) форма звездочек на лбу у двух коров одной породы

б) величина клубней вегетативного потомства картофеля одного сорта

в) различия в цвете глаз у детей одной семьи

г) различия в группах крови у шимпанзе

32. Какой из названных признаков обладает наиболее узкой нормой реакции?

а) строение глаза

б) удойности коров

в) масса человека

33.Модификационная изменчивость:

а) наследуется

б) связана с изменениями генотипа

в) не наследуется

г) не зависит от внешней среды

34. Не наследуется изменчивость:

а) цитоплазматическая

б) комбинативная

в) фенотипическая

г) мутационная

35. Выберите правильное утверждение:

а) под влиянием внешней среды генотип особи не изменяется

б) наследуется не фенотип, а способность к его проявлению

в) модификационные изменения передаются по наследству

г) модификации не носят приспособительного характера

36. Примером геномной мутации является:

а) возникновение серповидноклеточной анемии

б) возникновение длинных корней у верблюжьей колючки

в) появление в потомстве красноглазых дрозофил мух с темными глазами

г) появление триплоидных форм картофеля

37. Выберите правильное утверждение:

а) все здоровые люди обладают одинаковым числом хромосом в клетках

б) хромосомы всех людей содержат одинаковые по своему проявлению гены

в) близнецы, родившиеся в один день, называются идентичными

г) болезнь Дауна связана с трисомией по 23-й паре хромосом

38. Применение наркотиков родителями:

а) снижает вероятность вредных мутаций у потомства

б) повышает эту вероятность

в) не оказывает никакого влияния на мутационные процессы

г) всегда ведет к наследственным заболеваниям

39. К биотехнологии относится:

а) использование в технике принципов строения живого

б) выращивание культурных растений

в) межпородное скрещивание животных

г) получение гормонов с использованием бактерий

40. Методы селекции основаны на:

а) учении об искусственном отборе

б) борьбе за существование

в) межвидовой конкуренции

г) внутривидовой конкуренции

41. Главным фактором одомашнивания растений и животных служит:

а) искусственный отбор

б) естественный отбор

в) приручение

г) бессознательный отбор

42. Закон гомологичных рядов наследственной изменчивости создан:

43. Основным критерием для установления родства между видами является:

а) внешнее сходство

б) генетическое сходство

в) общие центры происхождения

г) общий ареал распространения

44. южноамериканский центр происхождения культурных растений родина:

а) банана, кофе, сорго

б) кукурузы, табака, какао

в) ананаса, картофеля

г) риса, сахарного тростника

45. Повышение продуктивности при скрещивании разных пород или видов называется:

а) инбридинг

б) мутация

в) гетерозис

г) доминирование

46. Явление полиплоидии связано с:

а) редукцией диплоидного набора хромосом

б) кратным увеличением диплоидного набора

в) сохранением диплоидного набора хромосом

г) образование гаплоидных организмов

47. Гетерозис – это результат:

а) мутации

б) полиплоидии

в) близкородственного скрещивания

г) отдаленной гибридизации

48. Создание гормонов, ферментов, вакцин – это задача:

а) клеточной инженерии

б) селекции животных

в) генной инженерии

г) селекции микроорганизмов

49. Этические нормы ограничивают или запрещают:

а) цитогенетические исследования

б) изучение родословных человека

в) клонирование людей

г) клонирование растений

50. Одним из достоинств работы К. Линнея было:

а) соответствие его системы современным представлениям о систематике

б) научное доказательство родства между многими видами

в) признание эволюционного развития органического мира

г) введение бинарной номенклатуры

51.В современной систематике для отнесения организма к той или иной систематической категории исследуют:

а) признаки родства и морфофизиологического сходства

б) признаки внешнего сходства организмов

в) только уровень организации

г) только генетический анализ родственников

52. Человеком современного типа считают:

а) неандертальца

б) кроманьонца

в) синантропа

г) питекантропа

53. Электрон хлорофилла поднимается в клетке на более высокий энергетический уровень под воздействием энергии света в процессе:

а) фагоцитоза

б) синтеза белка

в) фотосинтеза

г) хемосинтеза

54. В цепи питания заяц-беляк – это:

а) консумент 1 порядка

б) продуцент

в) консумент 2 порядка

г) редуцент

55. В состав ДНК не входит нуклеотид

б) урацил

в) аденин

г) цитозин

56. Коровы одной и той же породы в разных условиях содержания дают различные удои молока, что свидетельствует о проявлении:

а) генных мутаций

б) хромосомных мутаций

в) комбинативной изменчивости

г) модификационной изменчивости

г) освещенность

59. Структуру двойной спирали имеет молекула:

в) гемоглобина

г) глюкозы

60. Сокращение численности и ареала уссурийского тигра является примером:

б) дегенерации

в) идиоадаптации

г) ароморфоза

Задание уровня В

Укажите последовательность явлений и процессов, происходящих при подготовке к митозу и во время него:

А) расхождение дочерних хроматид к полюсам клетки

В) спирализация хромосом

В) деспирализация хромосом

Г) удвоение клеточной ДНК

Д) формирование интерфазных ядер дочерних клеток

Е) присоединение хромосом к нитям веретена деления

Задание уровня С

Каким образом нуклеотидная последовательность гена определяет функцию кодируемого им белка?

В результате в настоящее время изучением систематических групп занимаются такие разделы как: вирусология наука о вирусах; микробиология наука занимающаяся изучением микроорганизмов; микология наука о грибах; ботаника или фитология наука о растениях; зоология наука о животных; антропология наука о человеке. Изучение различных сторон жизнедеятельности живых организмов. В зоологии микробиологии и ботанике выделяются науки изучающие отдельные стороны жизни данных организмов. систематика изучает систематику и...

Если эта работа Вам не подошла внизу страницы есть список похожих работ. Так же Вы можете воспользоваться кнопкой поиск

Предмет биологии. Сущность, свойства и уровни организации живого.

План:

2. Жизнь как особая форма материи. Свойства живого.

3. Уровни организации живой материи.

1. Предмет, задачи, структура биологии.

Биология (от греч. bios — жизнь, logos — наука) — наука о жизни, об общих закономерностях существования и развития живых существ. Или иными словами, биологией называется наука, занимающаяся изучением жизни во всех ее проявлениях, а также свойств живого вообще.

Предметом изучения биологии являются живые организмы, их строение, функции, развитие, взаимоотношения со средой и происхождение. Подобно физике и химии она относится к естественным наукам, предметом изучения которых является природа.

Биология — одна из старейших естественных наук, хотя сам термин «биология» для ее обозначения впервые был предложен лишь в 1797 г. немецким профессором анатомии Теодором Рузом (1771-1803), после чего этот термин использовали в 1800 г. профессор Дерптского университета (ныне г. Тарту) К. Бурдах (1776-1847), а в 1802 г. Ж.-Б. Ламарк (1744-1829) и Л. Тревиранус (1779-1864).

Биология — естественная наука. Как и другие науки, она возникла и всегда развивалась в связи с желанием человека познать окружающий его мир, а также в связи с материальными условиями жизни общества, развитием общественного производства, медицины, практическими потребностями людей.

Классификация биологических наук. Многообразие живой природы так велико, что правильнее говорить о биологии как о комплексе знаний или как о комплексной науке.

Биология стала в наше время такой в результате дифференциации и интеграции разных биологических наук. В рамках этой системы, дисциплины можно разделить по различным направлениям исследований, а именно:

1. Изучение систематических групп (классификация в зависимости от объекта изучения). Самыми старыми биологическими науками являются зоология и ботаника, изучающие животных и растения соответственно. Однако в процессе дифференциации зоология, ботаника и микробиология разделились на ряд самостоятельных наук. В результате в настоящее время изучением систематических групп занимаются такие разделы как:

• вирусология — наука о вирусах;
• микробиология — наука, занимающаяся изучением микроорганизмов;
• микология — наука о грибах;
• ботаника (или фитология) — наука о растениях;
• зоология — наука о животных;
• антропология — наука о человеке.

При этом каждая из дисциплин делится на ряд более узких направлений в зависимости от объекта исследований (рис. 1). Например, зоология объединяет такие науки, как: протозоология — наука о простейших (одноклеточных) животных, малакология — наука о моллюсках, энтомология — наука о насекомых, териология — наука о млекопитающих, и др. В ботанике в самостоятельные науки выделились дендрология (наука о деревьях и кустарниках), птеридология (наука о папоротниках), альгология (наука о водорослях), бриология (наука о мхах), биогеоботаника (наука о распространении растений) и другие науки. Микробиология разделилась на бактериологию, вирусологию и иммунологию.

Рис. 1. Схема биологических наук

2. Изучение различных сторон жизнедеятельности живых организмов. В зоологии, микробиологии и ботанике выделяются науки, изучающие отдельные стороны жизни данных организмов.

• систематика - изучает систематику и родство разных групп организмов ,
• морфология - исследует внешнее строение органов организмов и их видоизменения,
• анатомия - изучает внутреннее строение организмов ,
• физиология - изучает процессы, протекающие в организмах ,
• экология - изучает взаимоотношения организмов со средой и другими организмами и др.
• генетика - наука о законах наследственности и изменчивости организмов и методах управления ими

3. Изучение разных уровней живой материи. По уровню изучения живой материи различают:

• молекулярную биологию – наука, исследующая общие свойства и проявления жизни на молекулярном уровне
• цитологию или учение о клетке (от греч. «цитос» – клетка), изучает клеточный уровень
• гистологию или учение о тканях (от греч. «гистос» – ткань), изучает тканевый уровень
• анатомию, морфологию и физиологию – науку о строении органов, изучает уровень органа и организма
• экологию – биологию групп организмов (популяций, видов и т. д.)

4. Отдельно можно выделить науки о развитии живой материи. Сюда обычно относят биологию индивидуального развития организмов, включающую

• эмбриологию (наука о предзародышевом развитии, оплодотворении, зародышевом и личиночном развитии организмов), а также
• теорию эволюции или эволюционное учение (комплекс знаний об историческом развитии живой природы).

5. Изучением коллективной жизни и сообществ живых организмов занимаются:

• этология — наука о поведении животных,
• экология (в общем смысле) — наука об отношениях различных организмов и образуемых ими сообществ между собой и с окружающей средой.

Как самостоятельные разделы экологии рассматривают: биоценологию — науку о сообществах живых организмов, популяционную биологию — отрасль знаний, изучающую структуру и свойства популяций, и др. Биогеография занимается изучением общих вопросов географического распространения живых организмов.

Естественно, такая классификация биологических наук в значительной степени условна и не дает представления обо всем многообразии биологических дисциплин.

Отдельные биологические науки имеют комплексное значение. Например, комплексной наукой стала генетика, предметом изучения которой являются наследственность и изменчивость организмов. В наше время комплексной наукой стала экология, изучающая взаимоотношения организмов между собой и со средой.

В биологии одновременно с дифференциацией шел процесс возникновения и оформления новых наук, которые расчленялись на более узкие науки. Например, генетика, возникнув в качестве самостоятельной науки, разделилась на общую и молекулярную, на генетику растений, животных и микроорганизмов. В то же время возникли генетика пола, генетика поведения, популяционная генетика, эволюционная генетика и т. д. В недрах физиологии возникли сравнительная и эволюционная физиология, эндокринология и другие физиологические науки.

В последние годы отмечается тенденция оформления узких наук , получающих название по проблеме (объекту) исследования. Такими науками являются энзимология, мембранология, кариология, плазмидология и другие.

В результате интеграции наук возникли биохимия, биофизика, радиобиология, цитогенетика, космическая биология и другие науки.

Ведущее положение в современном комплексе биологических наук занимает физико-химическая биология, новейшие данные которой вносят существенный вклад в представления о научной картине мира, в дальнейшее обоснование материального единства мира.

Методы исследований. Основными методами, используемыми в биологических науках, являются описательный, сравнительный, исторический и экспериментальный.

Описательный метод является самым старым методом и основан на наблюдении организмов. Он заключается в сборе фактического материала и описании его. Возникнув в самом начале биологического познания, этот метод долгое время оставался единственным в изучении организмов. Поэтому старая (традиционная) биология являлась, по существу, описательной наукой. Использование этого метода позволило заложить основы биологических знаний. Достаточно вспомнить насколько успешным оказался этот метод в систематике и в создании науки о систематике организмов. Описательный метод широко используется и в наше время, особенно в зоологии, ботанике, цитологии, экологии и других науках.

Сравнительный метод заключается в сравнении изучаемых организмов, их структур и функций между собой с целью выявления сходств и различий. Этот метод утвердился в биологии в XVIII в. и оказался очень плодотворным в решении многих крупнейших проблем. С помощью этого метода и в сочетании с описательным методом были получены сведения, позволившие в XVIII в. заложить основы систематики растений и животных (К. Линней), а также сформулировать клеточную теорию (М. Шлейден и Т. Шванн) и учение об основных типах развития (К. Бэр). Метод широко был использован в XIX в. в обосновании теории эволюции, а также в перестройке ряда биологических наук на основе этой теории. Однако использование этого метода не сопровождалось выходом биологии за пределы описательной науки.

Сравнительный метод широко используют в разных биологических науках и в наше время. Сравнение приобретает особую ценность тогда, когда невозможно дать определение понятия. Например, с помощью электронного микроскопа часто получают изображения, истинное содержание которых заранее неизвестно. Только сравнение их со светомикроскопическими изображениями позволяет получить желаемые данные.

Исторический метод входит в биологию во второй половине XIX в. благодаря Ч. Дарвину, который позволил поставить на научные основы исследование закономерностей появления и развития организмов, становления структуры и функций организмов во времени и в пространстве. С введением этого метода в биологии немедленно произошли значительные качественные изменения. Исторический метод превратил биологию из науки чисто описательной в науку, объясняющую, как произошли и как функционируют многообразные живые системы. Благодаря этому методу биология поднялась сразу на несколько ступеней выше. В настоящее время исторический метод вышел, по существу, за рамки метода исследования. Он стал всеобщим подходом к изучению явлений жизни во всех биологических науках.

Экспериментальный метод заключается в активном изучении того или иного явления путем эксперимента. Вопрос об опытном изучении природы, т.е. вопрос об эксперименте был поставлен еще в XVII в. английским философом Ф. Бэконом (1561-1626). Его введение в биологию связано с работами В. Гарвея в XVII в. по изучению кровообращения. Однако экспериментальный метод широко вошел в биологию лишь в начале XIX в., причем через физиологию, в которой стали использовать большое количество инструментальных методик, позволявших регистрировать и количественно характеризовать приуроченность функций к структуре.

Другим направлением, по которому в биологию вошел экспериментальный метод, оказалось изучение наследственности и изменчивости организмов. Здесь главнейшая заслуга принадлежит Г. Менделю, который в отличие от своих предшественников использовал эксперимент не только для получения данных об изучаемых явлениях, но и для проверки гипотезы, формулируемой на основе получаемых данных. Работа Г. Менделя явилась классическим образцом методологии экспериментальной науки.

Начиная примерно с 40-х годов XX в. экспериментальный метод в биологии подвергся значительному усовершенствованию за счет повышения разрешающей способности многих биологических методик и разработки новых экспериментальных приемов. Например, была очень повышена разрешающая способность генетического анализа, ряда иммунологических методик. В практику исследований были введены культивированные соматические клетки, выделение биохимических мутантов микроорганизмов и соматических клеток и т. д.

Экспериментальный метод стал широко обогащаться методами физики и химии. Например, структура и генетическая роль ДНК были выяснены в результате сочетанного использования химических методов выделения ДНК, химических и физических методов определения ее первичной и вторичной структуры и биологических методов (трансформации и генетического анализа бактерий), доказательства ее роли как генетического материала.

В настоящее время экспериментальный метод характеризуется исключительными возможностями в изучении явлений жизни. Эти возможности определяются использованием микроскопии разных видов, включая электронную с техникой ультратонких срезов, биохимических методов, высокоразрешающего генетического анализа, иммунологических методов, разнообразных методов культивирования и прижизненного наблюдения в культурах клеток, тканей и органов, маркировки эмбрионов, техники оплодотворения в пробирке, метода меченых атомов, рентгене структурного анализа, ультрацентрифугирования, спектрофотометрии, хроматографии, электрофореза, секвенирования, конструкции биологически активных рекомбинантных молекул ДНК и т. д.

Исследование каких-либо явлений, процессов или систем объектов путем построения и изучения моделей их функционирования также широко используется в биологии. По существу, на идее моделирования базируется любой метод, однако неизбежным следствием при этом является упрощение рассматриваемого явления или объекта. Новое качество, заложенное в экспериментальном методе, вызвало качественные изменения и в моделировании. Наряду с моделированием на уровне организмов в настоящее время очень развивается моделирование на молекулярном и клеточном уровнях, а также математическое моделирование различных биологических процессов.

Значение биологии. Для чего необходимо изучать биологию? В тексте одной из лекций Томаса Гексли есть такие строки: «Для человека, не знакомого с естественной историей, пребывание среди природы подобно посещению художественной галереи, где 90% всех удивительных произведений искусства повернуты лицам к стене. Познакомьте его с основами естественной истории — и вы снабдите его путеводителем к этим шедеврам, достойным быть обращенными к жаждущему знания и красоты человеческому взгляду». Помимо такой познавательной и эстетической стороны биологические знания имеют и чисто практическое применение во многих областях человеческой деятельности.

Прежде всего биологические знания имеют познавательное значение. Однако чрезвычайно велико и их практическое значение.

На основе биологических знаний уже давно в промышленных условиях осуществляется микробиологический синтез многих органических кислот, которые широко используются в народном хозяйстве и медицине. В 40-50-е годы было создано промышленное производство антибиотиков, а в начале 60-х годов — производство аминокислот. Важное место в микробиологической промышленности сейчас занимает производство ферментов. Микробиологическая промышленность производит сейчас в больших количествах витамины и другие вещества. Как аминокислоты и антибиотики, так и витамины крайне необходимы в народном хозяйстве и медицине. На основе трансформирующей способности микроорганизмов основано промышленное производство веществ с фармакологическими свойствами из стероидного сырья растительного происхождения.

Наибольшие успехи в производстве различных веществ, в том числе лекарственных (инсулин, соматостатин, интерферон и др.), связаны с генетической инженерией, составляющей сейчас основу биотехнологии.

Исключительно важное значение биология имеет для сельскохозяйственного производства . Например, теоретической основой селекции растений и животных является генетика. В последние годы в сельскохозяйственное производство также вошла генетическая инженерия. Она открыла новые перспективы в увеличении производства пищи.

Генетическая инженерия оказывает существенное влияние на поиск новых источников энергии, новых путей сохранения окружающей среды, очистки ее от различных загрязнений.

Развитие биотехнологии , теоретическую основу которой составляет биология, а методическую — генетическая инженерия, является новым этапом в развитии материального производства. Появление этой технологии есть один из моментов новейшей революции в производительных силах.

Биологическое познание прямым образом связано с медициной , причем эти связи уходят в далекое прошлое и датируются тем же временем, что и возникновение самой биологии. Больше того, многие выдающиеся медики далекого прошлого были одновременно и выдающимися биологами (Гиппократ, Герофил, Эразистрат, Гален, Авиценна, Мальпиги и другие). Создание в XIX в. клеточной теории заложило подлинно научные основы связи биологии с медициной. В укреплении связей биологии с производством и медициной существенный вклад принадлежит генетике, данные которой имеют важнейшее значение в разработке основ диагностики, лечения и профилактики наследственных болезней.

В конце концов, и сам человек является живым организмом, поэтому биология является теоретической основой таких наук, как медицина, психология, социология и других.

Как никогда остро сегодня стоят проблемы взаимоотношений человека с окружающей его средой, рационального использования ресурсов и охраны природы. Практика показала, что элементарное незнание законов экологии приводит к тяжелейшим, иногда необратимым последствиям как для самой природы, так и для человека. В будущем, по мере роста численности населения, значение биологии еще более возрастет. Уже сейчас острыми являются проблемы продовольственного обеспечения.

2. Жизнь как особая форма материи. Свойства живого

Определение жизни. Итак, живые организмы являются предметом изучения биологии. И чтобы продолжать разговор о живых организмах, необходимо сформулировать определение понятия « жизнь ». Большое внимание проблеме определения понятия жизни и вопросу о критериях, свойствах живого уделяли такие ученые, как Э. Шредингер, A .Н. Колмогоров, Н.С. Шкловский, К. Саган, И. Пригожий. Однако четкого, ясного, всеми (или хотя бы большинством специалистов) принятого определения так и не существует.

Так, например, К. Гробстейн предлагает такую формулировку: «Жизнь — это макромолекулярная система, для которой характерна определенная иерархическая организация, а также способность к воспроизведению, обмен веществ, тщательно регулируемый поток энергии, являет собой распространяющийся центр упорядоченности в менее упорядоченной Вселенной».

Российский математик А.А. Ляпунов характеризует жизнь как «Высокоустойчивое состояние вещества, использующее для выработки сохраняющих реакций информацию, кодируемую состояниями отдельных молекул».

Материалистическое определение жизни дал один из основоположников научного коммунизма Ф. Энгельс: «Жизнь есть способ существования белковых тел, и этот способ существования состоит по своему существу в постоянном самообновлении химических составных частей этих тел». Это определение дано Энгельсом более 100 лет назад, но не потеряло своей актуальности. В него вошли два важных положения:

1) жизнь тесно связана с белковыми телами, белками.

2) непременное условие жизни — постоянный обмен веществ, с прекращением которого прекращается жизнь.

Всеобщим методологическим подходом к пониманию сущности жизни в настоящее время является понимание жизни в качестве процесса, конечным результатом которого является самообновление, проявляющееся в самовоспроизведении. Все живое происходит только из живого, а всякая организация, присущая живому, возникает только из другой подобной организации. Следовательно, можно дать еще одно определение: «Жизнь – это специфичная структура, способная к самовоспроизведению (размножению) и самоподдержанию с затратой энергии». Здесь подчеркиваются другие два важных момента:

1. живые системы способны к самовоспроизведению (репродукции)
2. живым организмам необходима энергия для существования и присуща способность к самоподдержанию.

Сущность жизни заключается в ее самовоспроизведении, в основе которого лежит координация физических и химических явлений и которое обеспечивается передачей генетической информации от поколений к поколениям. Именно эта информация обеспечивает самовоспроизведение и саморегуляцию живых существ. Поэтому жизнь — это качественно особая форма существования материи, связанная с воспроизведением. Жизнь представляют собой особую форму движения материи, высшую по сравнению с физической и химической формой существования , а живые организмы резко отличаются от неживых систем (объектов физики и химии) своей исключительной сложностью и высокой специфичностью, структурной и функциональной упорядоченностью . Эти отличия придают жизни качественно новые свойства, вследствие чего живое и представляет собой особую, ступень развития материи.

Свойства живого. Строгого и четкого определения понятия «жизнь» не существует. По этой причине мы не можем с достаточной степенью достоверности говорить о ее природе или происхождении. Однако возможно перечислить и описать те признаки живой материи, которые отличают ее от предметов неживой природы. Разные авторы выделяют от 10 до 12 различных свойств живого.

Рассмотрим наиболее полный перечень общих, характерных для всего живого свойств и их отличий от похожих процессов, протекающих в неживой природе:

1. Единство химического состава. В состав живых организмов входят те же химические элементы, что и в неживые объекты, однако их соотношение различно. Элементарный состав неживой природы наряду с кислородом представлен в основном кремнием, железом, магнием, алюминием и т. д. А в живых организмах 98% химического состава приходится на четыре элемента — углерод, кислород, азот и водород , которые являются о сновными биогенными элементами. Помимо них важны Na , Mg , Cl , P , S , К, Ре, Са и др. Все перечисленные химические элементы участвуют в построении организма в виде ионов, либо в составе тех или иных соединений — молекул неорганических или органических веществ.

2. Обмен веществ (метаболизм). Все живые организмы способны к обмену веществ с окружающей средой, поглощая из нее элементы, необходимые для питания, и выделяя продукты жизнедеятельности. Отметим, что в неживой природе также существует обмен веществами. Однако в неживой природе они просто переносятся с одного места на другое или меняется их агрегатное состояние: например, смыв почвы, превращение воды в пар или лед. В отличие от этого, у живых организмов в круговороте органических веществ осуществляются процессы синтеза и распада.

Как это происходит? Живые организмы поглощают из окружающей среды различные вещества. Вследствие ряда химических превращений вещества из окружающей среды уподобляются веществам живого организма, из них строится его тело. Эти процессы называются ассимиляцией (ассимиляция – «уподобление», корень здесь тот же, что и в слове «симулянт» – симулянт «уподобляется» больному). Это совокупность процессов синтеза. Например, белок куриного яйца в организме человека претерпевает ряд сложных превращений, прежде чем преобразуется в белки, свойственные организму. Синтез требует энергии, для получения которой организмы расходуют большую часть потребляемой пищи. Она возникает при разложении веществ. Этот процесс разложения называется диссимиляцией (разуподоблением). (подробнее об этом в гл. Метаболизм ).

3. Саморегуляция (авторегуляция). Это способность живых организмов, обитающих в непрерывно меняющихся условиях окружающей среды, поддерживать постоянство своего химического состава и интенсивность течения физиологических процессов, т.е. гомеостаз . Недостаток поступления каких-либо питательных веществ мобилизует внутренние ресурсы организма, а избыток вызывает прекращение синтеза этих веществ. Саморегуляция осуществляется разными путями благодаря деятельности регуляторных систем — нервной, эндокринной, иммунной и др. В биологических системах надорганизменного уровня саморегуляция осуществляется на основе межорганизменных и межпопуляционных отношений.

4. Самовоспроизведение (репродукция). Это свойство организмов воспроизводить себе подобных . Это свойство является важнейшим среди всех остальных. Положение «все живое происходит только от живого» означает, что жизнь возникла лишь однажды и что с тех пор начало живому дает только живое. Благодаря репродукции не только целые организмы, но и клетки и молекулы после деления сходны со своими предшественниками. Важнейшее значение самовоспроизведения заключается в том, что оно поддерживает существование видов, определяет специфику биологической формы движения материи. Этот процесс осуществляется практически на всех уровнях организации живой материи:

На молекулярном уровне происходит самовоспроизведение молекулы ДНК. Из одной молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты при ее удвоении образуются две дочерние молекулы, полностью повторяющие исходную. Репродукция на молекулярном уровне является основой для всех последующих.

На субклеточном уровне происходит удвоение пластид, центриолей, митохондрий

На клеточном уровне – деление клетки

На тканевом – поддержание постоянства клеточного состава за счет размножения отдельных клеток

На организменном репродукция проявляется в виде бесполого или полового размножения.

5. Наследственность. 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. Благодаря наследственности сохраняются общие признаки для родственных организмов, организмов одного вида и т.д.

6. Изменчивость. Изменчивость — это генетически обусловленная способность организмов приобретать новые признаки и свойства. Она определяется изменениями в генетических структурах . Это свойство как бы противоположно наследственности, но вместе с тем тесно связано с ней, так как при этом изменяются гены, определяющие развитие тех или иных признаков. Если бы деление молекул ДНК всегда происходило с абсолютной точностью, то при размножении организмы имели бы одни и те же признаки и не могли приспосабливаться к меняющимся условиям среды.

7. Рост и развитие. Способность к развитию — это всеобщее свойство материи. Под развитием понимают необратимое направленное закономерное изменение объектов живой природы, которое сопровождается приобретением адаптаций (приспособлений), возникновением новых видов. В результате развития возникает новое качественное состояние объекта, вследствие которого изменяется его состав или структура. Развитие живой формы существования материи представлено индивидуальным развитием, или онтогенезом, и историческим развитием, или филогенезом. Развитие сопровождается ростом, это направленное закономерное количественное изменение, увеличение размеров организма .

8. Специфичность организации . Она характерна для любых организмов, в результате чего они имеют определенную форму и размеры. Единицей организации (структуры и функции) является клетка. В свою очередь клетки специфически организованы в ткани, последние — в органы, а органы — в системы органов. Организмы не «разбросаны» случайно в пространстве. Они специфически организованы в популяции, а популяции специфически организованы в биоценозы. Последние вместе с абиотическими факторами формируют биогеоценозы (экологические системы), являющиеся элементарными единицами биосферы.

9. Упорядоченность структуры . Для живого характерна не только сложность химических соединений, из которого оно построено, но и упорядоченность их на молекулярном уровне, приводящая к образованию молекулярных и надмолекулярных структур. Создание порядка из беспорядочного движения молекул — это важнейшее свойство живого, проявляющееся на молекулярном уровне. Упорядоченность в пространстве сопровождается упорядоченностью во времени. В отличие от неживых объектов упорядоченность структуры живого происходит за счет внешней среды. При этом в среде уровень упорядоченности снижается.

10. Энергозависимость (потребление энергии). Многие неживые объекты имеют сложную структуру, к тому же способны самоподдерживаться, размножаться, расти.

Например, кристаллы. В насыщенном растворе хлорида натрия (поваренной соли) выпадают кристаллы NaCl . По мере испарения раствора они растут, увеличиваются в числе и в размерах. Более того, обломив уголок кристалла и положив его в раствор обратно, мы можем наблюдать, что кристалл «залечит» дефект, обломанный уголок достроится NaCl, выпадающего из раствора. Кроме того, структура кристаллов специфична, зависит от того вещества, из которого они возникают. NaCl кристаллизируется в виде кубов, алмаз — в виде двух четырехгранных пирамидок с общим основанием—октаэдров.

Почему же кристаллы не относятся к живым системам? Отличием живых систем служит особенности в потреблении энергии. Кристаллы — структуры с минимумом свободной энергии. Чтобы разрушить кристалл, переведя его, например, в жидкое состояние, надо затратить энергию. Например, поглощая энергию, разрушается структура кристаллов льда, при этом каждый грамм льда должен получить около 333 кДж. Живые структуры, наоборот, поглощают энергию при росте и развитии (растения — в виде света, животные—потребляя пищу). Так что в энергетическом балансе кристаллы и живые существа — противоположности. Особенно если учесть, что при разрушении живых систем энергия выделяется в виде теплоты, например, при сгорании дров.

Живые тела представляют собой «открытые» для поступления энергии системы, т.е. динамические системы, устойчивые лишь при условии непрерывного доступа к ним энергии и материи извне. Следовательно, живые организмы существуют до тех пор, пока в них поступают энергия и материя в виде пищи из окружающей среды.

Причем в организме свободная энергия увеличивается, а энтропия (хаос), соответственно, понижается, а в окружающей среде свободная энергия, напротив, уменьшается, а энтропия возрастает. По образному выражению известного физика XX в. Э. Шредингера, «организм питается отрицательной энтропией».

11. Ритмичность. В биологии под ритмичностью понимают периодические изменения интенсивности физиологических процессов с различными периодами колебаний (от нескольких секунд до года и т.д.). Ритмичность направлена на приспособление к периодически меняющимся условиям среды.

12. Движение . Способностью к движению обладают все живые существа. Многие одноклеточные организмы двигаются с помощью особых органоидов. К движению способны и клетки многоклеточных организмов (лейкоциты, блуждающие соединительнотканные клетки и др.), а также некоторые клеточные органеллы. Совершенство двигательной реакции достигается в мышечном движении многоклеточных животных организмов, которое заключается в сокращении мышц.

13. Раздражимость. Любой организм неразрывно связан с окружающей средой: в процессе эволюции у живых организмов выработалось и закрепилось свойство избирательно реагировать на внешние воздействия. Это свойство носит название раздражимости. Всякое изменение окружающих организм условий среды представляет собой по отношению к нему раздражение, а его реакция на внешние раздражители служит показателем его чувствительности и проявлением раздражимости.

14. Раздражимость . Способность живых организмов избирательно реагировать на внешние воздействия носит название раздражимости. Реакция многоклеточных животных на раздражение осуществляется через посредство нервной системы и называется рефлексом.

Организмы, которые не имеют нервной системы, лишены и рефлексов. У таких организмов реакция на раздражение осуществляется в разных формах:

а) таксисы — это направленные движения организма в сторону раздражителя (положительный таксис) или от него (отрицательный). Например, фототаксис — это движение в направлении к свету. Различают также хемотаксис, термотаксис и др.;

б) тропизмы — направленный рост частей растительного организма по отношению к раздражителю (геотропизм — рост корневой системы растения по направлению к центру планеты; гелиотропизм — рост побеговой системы по направлению к Солнцу, против силы тяжести);

в) настии — движения частей растения по отношению к раздражителю (движение листьев в течение светового дня в зависимости от положения Солнца на небосводе или, например, раскрытие и закрытие венчика цветка).

15. Дискретность. Дискретность—всеобщее свойство материи от латинского «дискретус», что означает прерывистый, разделенный. Так, известно, что каждый атом состоит из элементарных частиц, атомы образуют молекулу, простые молекулы входят в состав сложных соединений или кристаллов и т.д. Жизнь на Земле также проявляется в виде дискретных форм. Это означает, что отдельный организм или иная биологическая система (вид, биоценоз т.д.) состоит из отдельных изолированных, т.е. обособленных или отграниченных в пространстве, но тесно связанных и взаимодействующих между собой частей, образующих структурно-функциональное единство. Например, любой вид организмов включает отдельные особи. Тело высокоорганизованной особи образует отдельные органы, которые, в свою очередь, состоят из отдельных клеток. В фантастических романах порой описывают неземную жизнь в виде единого целого, например живого океана на планете Солярис. Но на Земле жизнь существует в виде отдельных видов, представленных многими особями, индивидуумами. (Индивидуум по-латыни — то же, что и «атом» по-гречески: «неделимый»)

3. Уровни организации живой материи

Принцип дискретности лег в основу представлений об уровнях организации живой материи. Уровень организации — это функциональное место биологической структуры определенной степени сложности в общей «системе систем» живого. Обычно выделяют следующие уровни:

1. Молекулярный — самый низкий уровень организации живого. Именно на этом уровне в основном проявляются такие процессы жизнедеятельности, как обмен веществ и превращение энергии, передача наследственной информации.

2. Клеточный. Клетка является элементарной структурной и функциональной единицей живого. Вирусы, будучи неклеточной формой организации живого, проявляют свои свойства как живые организмы, только внедрившись в клетки.

3. Тканевой. Ткань — совокупность структурно сходных клеток и связанных с ними межклеточных веществ, объединенных выполнением определенных функций.

4. Органный. Под органом понимают часть многоклеточного организма, выполняющую определенную функцию или функции.

5. Организменный. Организм (этот термин можно применять ко всем живым существам — как одноклеточным, так и многоклеточным), — это реальный носитель жизни, характеризующийся всеми ее свойствами. Он происходит от одного зачатка (зиготы, споры, части другого организма) и индивидуально подвержен действию эволюционных и экологических факторов. Процесс формирования организма состоит из дифференцировки его структур (органелл — если это одноклеточный организм; клеток, тканей, органов) в соответствии с выполняемыми ими функциями. Очень удобно использовать этот уровень при рассмотрении взаимодействия живого существа с окружающей его средой.

6. Популяционно-видовой. Популяция представляет собой систему надорганизменного порядка. Под этим понимают совокупность всех особей одного вида, образующих обособленную генетическую систему и населяющих пространство с относительно однородными условиями обитания. Популяция обычно имеет сложную структуру и является элементарной единицей эволюции. Вид — это генетически стабильная система, совокупность популяций, особи которых способны в природных условиях к скрещиванию с образованием плодовитого потомства и занимают определенную область географического пространства (ареал).

7. Биоценотический. Биоценоз — совокупность организмов разных видов различной сложности организации, обитающих на какой-то определенной территории. Если в такой территориальной системе учитываются и факторы среды обитания, т. е. неживой компонент, то говорят о биогеоценозе.

8. Биосферный — это самый высокий уровень организации. В данном случае обычно рассматривают все живые организмы и области их существования в планетарном масштабе. Биосфера — это оболочка Земли, которую населяют или когда-либо населяли живые организмы (к ней относятся части атмосферы, литосферы и гидросферы, каким-либо образом связанные с деятельностью живых существ).

Организм построен по принципу иерархии структур, так же как вся живая природа, поэтому на его примере можно рассмотреть все уровни организации (рис. 2).

Рис. 2. Уровни организации живой материи (на примере отдельного организма).

БИОЛОГИЯ

зоология

икробиология

ботаника

протозоология малакология энтомология

териология

бактериология вирусология иммунология

дендрология птеридология альгология бриология биогеоботаника