Биология наука о закономерностях и механизмах жизнедеятельности и развития организмов
 Скачать 50.85 Kb.
|
|
ВОПРОС №1(II) БИОЛОГИЯ – НАУКА О ЗАКОНОМЕРНОСТЯХ И МЕХАНИЗМАХ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ И РАЗВИТИЯ ОРГАНИЗМОВ Биоло́гия (греч. βιολογία — βίος, биос, «жизнь»; др.-греч. λόγος — учение) — наука о жизни (живой природе), одна из естественных наук, предметом которой являются живые существа и их взаимодействие с окружающей средой. Биология изучает все аспекты жизни, в частности, структуру, функционирование, рост, происхождение, эволюцию и распределение живых организмов на Земле. Классифицирует и описывает живые существа, происхождение их видов, взаимодействие между собой и с окружающей средой. Предметом изучения биологии служит жизнь во всех ее проявлениях: строение живых организмов, физиология, поведение, онтогенез, филогенез, их взаимоотношения друг с другом и окружающей средой. Основными задачами биологии являются: 1) раскрытие сущности жизни и ее проявления с целью познания ее; 2) изучение живых существ и закономерности их в живой природе. Основные методы исследования в биологии являются: Эмпирические – наблюдение, эксперимент. Теоретические – сравнительный, исторический, моделирования, статическая обработка, формулировка гипотез, законов и теорий и др. Наблюдение дает возможность описать биологические объекты и явления. При этом используются инструментальные методы (микроскопия, электрография, рентгенография и др) Эксперимент – исследователи искусственно создают ситуации, которые помогают изучать свойства биологических объектов. Также используются инструментальные методы: электрофорез, хроматография, культивирование тканей и др. Сравнение и обобщение – позволяют найти общие закономерности для нескольких явлений. С помощью этого метода была основана систематика, создана клеточная теория. Исторический метод – позволяет на основе данных о современном органическом мире и его прошлом познать процессы развития природы. Моделирование – имитирует отдельные биологические процессы. Например аквариум – модель природной экологической системы. История биологии Линней и Бюффон совершили огромную работу по классификации форм живых и ископаемых существ. Микроскопия открыла для наблюдения ранее неведомый мир микроорганизмов, заложив основу для развития клеточной теории. Лавуазье и другие химики и физики начали сближение представлений о живой и неживой природе. Натуралисты, такие как Александр Гумбольдт, исследовали взаимодействие организмов с окружающей средой и его зависимость от географии, закладывая основы биогеографии, экологии и этологии. В XIX веке развитие учения об эволюции постепенно привело к пониманию роли вымирания и изменчивости видов, а клеточная теория показала в новом свете основы строения живого вещества. В сочетании с данными эмбриологии и палеонтологии эти достижения позволили Чарльзу Дарвину создать целостную теорию эволюции путём естественного отбора. В начале XX века Томас Морган и его ученики заново открыли законы, исследованные ещё в середине XIX века Грегором Менделем, после чего начала быстро развиваться генетика. К 1930-м годам сочетание популяционной генетики и теории естественного отбора породило современную эволюционную теорию или неодарвинизм. Благодаря развитию биохимии были открыты ферменты и началась грандиозная работа по описанию всех процессов метаболизма. Раскрытие структуры ДНК Уотсоном и Криком дало мощный толчок для развития молекулярной биологии. За ним последовало постулирование центральной догмы, расшифровка генетического кода, а к концу XX века — и полная расшифровка генетического кода человека и ещё нескольких организмов. ВОПРОС №2(II) МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ БИОЛОГИИ Материали́зм (от лат. materialis — вещественный) — философское мировоззрение, в соответствии с которым материя (объективная реальность) является онтологически первичным началом (причиной, условием, ограничением), а идеальное (понятия, воля, дух и тому подобное) — вторичным (результатом, следствием). Материализм признает существование единственной субстанции — материи; все сущности образованы материей, а явления (в том числе сознание) — являются процессами взаимодействия материальных сущностей. Идеализм (фр. idéalisme, через лат. idealis от др.-греч. ἰδέα — идея) — термин для обозначения широкого спектра философских концепций и мировоззрений, в основе которых лежит утверждение о первичности сознания по отношению к материи (см. основной вопрос философии). Во многих историко-философских трудах проводится дихотомия, считающая противопоставление идеализма материализму сущностью философии. Идеализм утверждает первичность идеального духовного по отношению к материальному. Термин «идеализм» появился в XVIII веке. Впервые его употребил Лейбниц, говоря о философии Платона. Выделяется две основные ветви идеализма: объективный идеализм и субъективный идеализм. Креациони́зм (от лат. creatio, род. п. creationis — творение) — теологическая и мировоззренческая концепция, в рамках которой основные формы органического мира (жизнь), человечество, планета Земля, а также мир в целом, рассматриваются как непосредственно созданные Творцом или Богом. Трансформизм (лат. трансформис — превращать, изменять) — концепция, согласно которой виды изменяются и превращаются в другие. Трансформизм предшествовал эволюционному учению. Трансформисты считали, что под влиянием изменений внешней среды из одних видов растений и животных развиваются другие виды. Термин "трансформизм" применяют для характеристики взглядов таких натуралистов и философов додарвиновского периода: Ж. Бюффон, Е. Ж. Сент-Илер, Э. Дарвин, И. В. Гете, К. Ф. Рулье, П. Мопертюи, Ж. Леметри, Д. Дидро, К.-А. Гельвеции. Трансформизм сложился на основе воззрений ряда античных и средневековых мыслителей и философов, развивавших идею изменчивости. Трансформисты постулировали, но не доказывали эволюционные преобразования организмов. Для объяснения превращения видов трансформисты обычно допускали возможность целесообразной — приспособительной — реакции организмов на изменение внешних условий и наследование таким путем приобретенных признаков. Диалекти́ческий материали́зм (Диама́т) — наука о соотношении бытия и мышления и о наиболее общих законах развития бытия и мышления.[1] Согласно основным положениям марксистско-ленинской философии, диалектический материализм утверждает онтологическую первичность материи относительно сознания и постоянное развитие материи во времени. Согласно диалектическому материализму, материя — единственная основа мира, сознание — свойство материи, движение и развитие мира — результат преодоления его внутренних противоречий [2]. Диалектический материализм является составной частью марксистской теории, а не самостоятельным философским учением. ВОПРОС №3(II) СУЩНОСТЬ ЖИЗНИ Первое научно правильное определение дал Ф. Энгельс: "Жизнь есть способ существования белковых тел, и этот способ существования состоит по своему существу в постоянном самообновлении химических составных частей этих тел". При прекращении процесса обмена веществ между живыми организмами и окружающей средой белки распадаются, и жизнь исчезает. Опираясь на современные достижения биологической науки, русский ученый М. В. Волькенштейн дал новое определение понятию жизнь: "Живые тела, существующие на Земле, представляют собой открытые, саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы, построенные из биополимеров — белков и нуклеиновых кислот". Жизнь называется открытой системой, на что указывает непрерывный процесс обмена веществ и энергии с окружающей средой. На основании последних научных достижений современной биологической науки дано следующее определение жизни: "Жизнь — это открытые саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы совокупностей живых организмов, построенные из сложных биологических полимеров — белков и нуклеиновых кислот". Основой всего живого считаются нуклеиновые кислоты и белки, так как они функционируют в клетке, образовывают сложные соединения, которые входят в структуру всех живых организмов. Живые организмы, в отличие от тел неживой природы, характеризуются рядом свойств, которые являются, по сути, атрибутами жизни: упорядоченность и специфичность структуры, целостность и дискретность, саморегуляция и гомеостаз, самовоспроизведение и самовосстановление, наследственность и изменчивость, обмен веществ и энергии, рост и развитие, раздражимость, движение, саморегуляция, специфическая взаимосвязь с окружающей средой, старение и смерть, вовлечённость в непрерывный процесс исторических изменений живого (эволюционный процесс) ВОПРОС №4(II) ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ЖИВОГО И ИХ СОДЕРЖАНИЕ Обмен веществ и энергии - это совокупность физических, химических и физиологических процессов превращения веществ и энергии в живых организмах, а также обмен веществами и энергией между организмом и окружающей средой. Обмен веществ у живых организмов заключается в поступлении из внешней среды различных веществ, в превращении и использовании их в процессах жизнедеятельности и в выделении образующихся продуктов распада в окружающую среду. Все происходящие в организме преобразования вещества и энергии объединены общим названием - метаболизм (обмен веществ). На клеточном уровне эти преобразования осуществляются через сложные последовательности реакций, называемые путями метаболизма, и могут включать тысячи разнообразных реакций. Эти реакции протекают не хаотически, а в строго определенной последовательности и регулируются множеством генетических и химических механизмов. Метаболизм можно разделить на два взаимосвязанных, но разнонаправленных процесса: анаболизм (ассимиляция) и катаболизм (диссимиляция). Анаболизм - это совокупность процессов биосинтеза органических веществ (компонентов клетки и других структур органов и тканей). Он обеспечивает рост, развитие, обновление биологических структур, а также накопление энергии (синтез макроэргов). Анаболизм заключается в химической модификации и перестройке поступающих с пищей молекул в другие более сложные биологические молекулы. Например, включение аминокислот в синтезируемые клеткой белки в соответствии с инструкцией, содержащейся в генетическом материале данной клетки. Катаболизм - это совокупность процессов расщепления сложных молекул до более простых веществ с использованием части из них в качестве субстратов для биосинтеза и расщеплением другой части до конечных продуктов метаболизма с образованием энергии. К конечным продуктам метаболизма относятся вода (у человека примерно 350 мл в день), двуокись углерода (около 230 мл/мин), окись углерода (0,007 мл/мин), мочевина (около 30 г/день), а также другие вещества, содержащие азот (примерно б г/день). Раздражимость (возбудимость) — способность реагировать на внешнее воздействие изменением своих физико-химических и физиологических свойств. Раздражимость проявляется в изменениях текущих значений физиологических параметров, превышающих их сдвиги при покое. Раздражимость является универсальным проявлением жизнедеятельности всех биосистем. Таким образом, раздражимость - это способность организмов реагировать на биологически значимые внешние воздействия некими изменениями. Эти изменения могут включать в себя широкий репертуар реакций, начиная с диффузных реакций протоплазмы у простейших и кончая сложными, высокоспециализованными реакциями у человека. Раздражимость — фундаментальное свойство живых систем: её наличие — классический критерий, по которому отличают живое от не живого. Минимальная величина раздражителя, достаточная для проявления раздражимости, называется порогом восприятия Размножение — присущее всем живым организмам свойство воспроизведения себе подобных, обеспечивающее непрерывность и преемственность жизни[1] Для организмов, обладающих клеточным строением, в основе всех форм размножения лежит деление клетки [1] Разные способы размножения подразделяются на три основных типа: бесполое, вегетативное и половое Насле́дственность — способность организмов передавать свои признаки и особенности развития потомству. Благодаря этой способности все живые существа (растения, грибы, или бактерии) сохраняют в своих потомках характерные черты вида. Такая преемственность наследственных свойств обеспечивается передачей их генетической информации. Носителями наследственной информации у организмов являются гены. Изме́нчивость свойство организмов изменять свою морфофизиологическую организацию, обусловливающее разнообразие индивидов, популяций, рас и т.д. Изменчивость присуща всем организмам и наблюдается даже у генетически близкородственных особей, имеющих сходные или общие условия жизни и развития. например у близнецов, членов одной семьи, штаммов микроорганизмов и вегетативно размножающихся организмов. Онтогене́з (от греч. οντογένεση: ον — существо и γένεση — происхождение, рождение) — индивидуальное развитие организма от оплодотворения (при половом размножении) или от момента отделения от материнской особи (при бесполом размножении) до смерти. Филогене́з, или Филогения (др.-греч. φῦλον, phylon — «племя, раса» и др.-греч. γενετικός, genetikos — «имеющий отношение к рождению») — историческое развитие организмов Дискретность (от лат. discretus — разделённый, прерывистый) — свойство, противопоставляемое непрерывности, прерывность Целостность, обобщённая характеристика объектов, обладающих сложной внутренней структурой ВОПРОС №5(II) УРОВНИ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИВОГО, ИХ ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЕДИНИЦЫ И БИОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА Молекулярный уровень организации жизни Представлен разнообразными молекулами, находящимися в живой клетке. Компоненты Молекулы неорганических и органических соединений Молекулярные комплексы химических соединений (мембрана и др.) Основные процессы Объединение молекул в особые комплексы Осуществление физико-химических реакций в упорядоченном виде Копирование ДНК, кодирование и передача генетической информации Клеточный уровень организации жизни Представлен свободно живущими клетками и клетками, входящими в многоклеточные организмы. Компонент Комплексы молекул химических соединений и органоиды клетки Основные процессы Биосинтез, фотосинтез Регуляция химических реакций Деление клеток Вовлечение химических элементов Земли и энергии Солнца в биосистемы Организменный уровень организации жизни Представлен одноклеточными и многоклеточными организмами растений, животных, грибов и бактерий Компоненты Клетка — основной структурный компонент организма. Из клеток образованы ткани и органы многоклеточного организма Основные процессы Обмен веществ (метаболизм) Раздражимость Размножение Онтогенез Нервно-гуморальная регуляция процессов жизнедеятельности Гомеостаз Популяционно-видовой уровень организации жизни Представлен в природе огромным разнообразием видов и их популяций Компоненты Группы родственных особей, объединённых определённым генофондом и специфическим взаимодействием с окружающей средой Основные процессы Генетическое своеобразие Взаимодействие между особями и популяциями Накопление элементарных эволюционных преобразований Осуществление микроэволюции и выработка адаптаций к изменяющейся среде Видообразование Увеличение биоразнообразия Биогеоценотический уровень организации жизни Представлен разнообразием естественных и культурных биогеоценозов во всех средах жизни Компоненты Популяции различных видов Факторы среды Пищевые сети, потоки веществ и энергии Основные процессы Биохимический круговорот веществ и поток энергии, поддерживающие жизнь Подвижное равновесие между живыми организмами и абиотической средой (гомеостаз) Обеспечение живых организмов условиями обитания и ресурсами (пищей и убежищем) ВОПРОС №6(II) КЛЕТОЧНАЯ ТЕОРИЯ 1665 год — английский физик Р. Гук в работе «Микрография» описывает строение пробки, на тонких срезах которой он нашёл правильно расположенные пустоты. Эти пустоты Гук назвал «порами, или клетками». Наличие подобной структуры было известно ему и в некоторых других частях растений. 1670-е годы — итальянский медик и натуралист М. Мальпиги и английский натуралист Н. Грю описали в разных органах растений «мешочки, или пузырьки» и показали широкое распространение у растений клеточного строения. Клетки изображал на своих рисунках голландский микроскопист А. Левенгук. Он же первым открыл мир одноклеточных организмов - описал бактерий и протистов (инфузорий). Исследователи XVII века, показавшие распространённость «клеточного строения» растений, не оценили значение открытия клетки. Они представляли клетки в качестве пустот в непрерывной массе растительных тканей. Грю рассматривал стенки клеток как волокна, поэтому он ввёл термин «ткань», по аналогии с текстильной тканью. Исследования микроскопического строения органов животных носили случайный характер и не дали каких-либо знаний об их клеточном строении. Клеточная теория — основополагающая для общей биологии теория, сформулированная в середине XIX века, предоставившая базу для понимания закономерностей живого мира и для развития эволюционного учения. Маттиас Шлейден и Теодор Шванн сформулировали клеточную теорию, основываясь на множестве исследований о клетке (1838). Рудольф Вирхов позднее (1858) дополнил её важнейшим положением (всякая клетка из клетки). Шлейден и Шванн, обобщив имеющиеся знания о клетке, доказали, что клетка является основной единицей любого организма. Клетки животных, растений и бактерии имеют схожее строение. Позднее эти заключения стали основой для доказательства единства организмов. Т. Шванн и М. Шлейден ввели в науку основополагающее представление о клетке: вне клеток нет жизни. Современная клеточная теория включает следующие основные положения: №1 Клетка - единица строения, жизнедеятельности, роста и развития живых организмов, вне клетки жизни нет;. №2 Клетка - единая система, состоящая из множества закономерно связанных друг с другом элементов, представляющих собой определенное целостное образование; №3 Клетки всех организмов сходны по своему химическому составу, строению и функциям; №4 Новые клетки образуются только в результате деления исходных клеток; №5 Клетки многоклеточных организмов образуют ткани, ткани образуют органы. Жизнь организма в целом обусловлена взаимодействием составляющих его клеток; №6 Клетки многоклеточных организмов имеют полный набор генов, но отличаются друг от друга тем, что у них работают различные группы генов, следствием чего является морфологическое и функциональное разнообразие клеток - дифференцировка. Современная клеточная теория исходит из того, что клеточная структура является главнейшей формой существования жизни, присущей всем живым организмам, кроме вирусов. Совершенствование клеточной структуры явилось главным направлением эволюционного развития как у растений, так и у животных, и клеточное строение прочно удержалось у большинства современных организмов. |