Коллоквиум по биологии. коллоквиум по биологии. Билет 1. Биология как комплексная наука. Современные направления в биологии. Связь биологии с другими науками. Практическое значение биологических знаний.
 Скачать 156.84 Kb.
|
|
Билет №1. Биология как комплексная наука. Современные направления в биологии. Связь биологии с другими науками. Практическое значение биологических знаний. Гипотезы и теории, их роль в формировании современной естественно - научной картины мира. Методы научного познания органического мира. Биология (от греч. биос – жизнь, логос – слово, наука) – это комплекс наук о живой природе, предметом которых являются все проявления жизни: строение, функции, происхождение и развитие живых существ, а также их взаимосвязь с окружающей средой. Термин «биология» был предложен в 1802 г. Ж. Б. Ламарком и Г.Р. Тревиранусом независимо друг от друга. Биологические науки можно подразделить по направлениям исследований. Науки, изучающие систематические группы живых организмов: вирусология — наука о вирусах; микробиология — наука о микроорганизмах; микология — наука о грибах; ботаника (фитология) — наука о растениях; зоология — наука о животных; антропология — наука о человеке. Науки, изучающие разные уровни организации всего живого: молекулярная биология — наука о свойствах и проявлении жизни на молекулярном уровне; цитология — наука о клетках; гистология — наука о тканях. Науки, изучающие структуру, свойства и проявления жизни отдельных организмов: анатомия — наука о внутреннем строении; морфология — наука о внешнем строении; физиология — наука о жизнедеятельности целостного организма и его частей; генетика — наука о наследственности и изменчивости организмов. Науки, изучающие структуру, свойства и проявления коллективной жизни и сообществ живых организмов: экология — наука об отношениях живых организмов между собой и окружающей их средой; биогеография — наука о закономерностях географического распространения живых организмов. Науки о развитии живой материи: биология индивидуального развития — наука о развитии живого организма от момента его зарождения до смерти; эволюционное учение — наука об историческом развитии живой природы; палеонтология — наука о развитии жизни в прошлые геологические времена. Науки, использующие различные методы исследований: биохимия (на стыке биологии и химии) — наука о химических веществах и процессах в живых организмах; биофизика (на стыке биологии и физики) — наука о физических и физико-химических явлениях в живых организмах. Прикладные науки: биотехнология — совокупность методов получения полезных для человека продуктов и явлений с помощью живых организмов; бионика — разработка технических устройств по подобию живых систем, растениеводство, животноводство, ветеринария и др. Биология тесно связана с фундаментальными науками (математикой, физикой, химией), естественными (геологией, географией, почвоведением), общественными (психологией, социологией), прикладными (биотехнологией, бионикой, растениеводством, охраной природы) и входит в комплекс естественных наук, т.е. наук о природе. Биология является теоретической основой таких наук, как медицина, психология, социология. Биологические знания используются в пищевой промышленности, фармакологии, сельском, лесном и промысловом хозяйстве. Достижения биологии используются при решении глобальных проблем современности: взаимоотношения общества с окружающей средой, рационального природопользования и охраны природы, продовольственного обеспечения. Естественно-научная (или просто научная) картина мира формирует комплексное системной восприятие мира на основе научных теорий. Эти теории описывают различные проявления мира, в том числе и живой мир. То есть роль биологических теорий в том что они создают научные представления о какой то части мира, что позволяет избавиться от пробелов в научной картине. Ведь там есть пока пробелы, но разные направления науки, в том числе постоянно возникающие новые позволяют закрывать все новые и новые пробелы и наша картина мира (научная) становится все более целостной и понятной. Современная биология располагает широким набором методов исследования. Основные из них: метод наблюдения и описания — заключается в сборе и описании фактов; метод измерений — использует измерения характеристик объектов; сравнительный метод — основан на анализе сходства и различий изучаемых объектов; исторический метод — изучает ход развития исследуемого объекта; метод эксперимента — дает возможность изучать явления природы в заданных условиях; метод моделирования — позволяет описывать сложные природные явления с помощью относительно простых моделей. Билет №2. Биологические системы как предмет изучения биологии. Уровни организации живой природы и эволюции. Объект изучения биологии – биологические системы. Общие признаки биологических систем. Взаимосвязь тканей, органов, система органов как основа целостности организма. Основные процессы, происходящие в организме: питание и пищеварение, движение, транспорт веществ, выделение, раздражимость, регуляция у органов. Поддержание гомеостаза, принцип обратной связи. Предметом биологии являются все живые организмы и проявление их жизнедеятельности. Но живых организмов на нашей планете много, и они очень разнообразны. А еще есть вымершие организмы, которые также изучает биология. Поэтому современная биология стала настоящей системой наук, в которой выделяют много разделов. Уровни организации: Молекулярный (молекулярно-генетический) уровень представлен отдельными биополимерами (ДНК, РНК, белками, липидами, углеводами и другими соединениями); на этом уровне жизни изучаются явления, связанные с изменениями (мутациями) и воспроизведением генетического материала, обменом веществ. Этим занимается наука — молекулярная биология. Клеточный уровень — уровень, на котором жизнь существует в форме клетки — структурной и функциональной единицы жизни — изучает цитология. На этом уровне изучаются такие процессы, как обмен веществ и энергии, обмен информацией, размножение, фотосинтез, передача нервного импульса и многие другие. Тканевый уровень изучает гистология. Органный уровень. Орган включает в свой состав несколько тканей. Организменный уровень — самостоятельное существование отдельной особи — одноклеточного или многоклеточного организма — изучают, например, физиология и аутэкология (экология особей). Особь как целостный организм представляет собой элементарную единицу жизни. В другой форме жизнь в природе не существует. Популяционно-видовой уровень — уровень, который представлен группой особей одного вида — популяцией; именно в популяции происходят элементарные эволюционные процессы (накопление, проявление и отбор мутаций). Этот уровень организации изучают такие науки, как демэкология (или популяционная экология), эволюционное учение. Биогеоценотический уровень — представлен сообществами (экосистемами), состоящими из разных популяций и среды их обитания. Этот уровень организации изучает биоценология, или синэкология (экология сообществ). Биосферный уровень — уровень, представляющий совокупность всех биогеоценозов. В биосфере происходит круговорот веществ и превращение энергии с участием организмов. Биологические системы – это объекты различной сложности, имеющие несколько уровней структурно-функциональной организации и представляющие собой совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих элементов. Примеры биологических систем: клетка, ткани, органы, организмы, популяции, виды, биоценозы, экосистемы разных рангов и биосфера. Биологические системы (или живые системы) имеют совокупность признаков и свойств, среди которых основными являются: клеточное строение (Все существующие на Земле организмы состоят из клеток. Исключением являются вирусы, проявляющие свойства живого только в других организмах.); особенности химического состава (Главными особенностями химического состава клетки и многоклеточного организма являются соединения углерода — белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты.); обмен веществ и превращения энергии (Обмен веществ — совокупность биохимических превращений, происходящих в организме и других биосистемах. Все живые системы являются открытыми системами, через которые непрерывно идут потоки веществ, энергии и информации. К открытым системам относят системы, между которыми и окружающей средой происходит обмен веществ и энергии.); гомеостаз — это способность биологических систем противостоять изменениям и поддерживать относительное постоянство химического состава, строения и свойств, а также обеспечивать постоянство функционирования в изменяющихс я условиях окружающей среды; раздражимость — способность организма реагировать на внешние и внутренние раздражители (рефлексы у животных и тропизмы, таксисы и настии у растений); движение — возможность активного взаимодействия со средой, в частности, перемещение с места на место, захват пищи и т. п.; рост и развитие (Все организмы растут в течение своей жизни. Под развитием понимают как индивидуальное развитие организма, так и историческое развитие живой природы); воспроизведение (Способность живых систем воспроизводить себе подобных. В основе размножения лежит процесс удвоения молекул ДНК с последующим делением клеток); эволюция — естественный процесс развития живой природы, сопровождающийся изменением генетического состава популяций, формированием адаптаций, видообразованием и вымиранием видов, преобразованием экосистем и биосферы в целом. Клетки тела человека неодинаковы, отличаются своей специализацией. Клетки одной специальности объединяются в группы. Вместе с межклеточным веществом они образуют ткани. Из нескольких тканей складываются органы. Органы, выполняющие единую функцию и имеющие общий план строения и развития, объединятся в системы органов. Все системы органов взаимосвязаны и составляют единый организм. Питание — это совокупность процессов поступления, переваривания, всасывания и усвоения организмом питательных веществ, необходимых для нормальной жизнедеятельности организма. Пищеваре́ние — механическая и химическая обработка еды в пищеварительном тракте — сложный процесс, при котором происходит переваривание пищи и ее усвоение клетками. Транспорт веществ — это процесс переноса необходимых веществ по организму к клеткам и внутрь клеток, а также удаление отработанных веществ. Выделе́ние — процесс освобождения организма от конечных продуктов метаболизма . Раздражимость – это специфические избирательные ответные реакции организмов на изменения окружающей среды. Регуляция у органов —упорядочение, нормализация каких либо функций организма. Гомеостаз (гр. homos – тот же, одинаковый, stasis – состояние) – это способность экосистемы поддерживать устойчивое динамическое равновесие в изменяющихся условиях среды. В основе гомеостаза лежит принцип обратной связи. Гомеостаз поддерживается благодаря наличию в организме так называемых датчиков, которые посылают в мозг импульсы, содержащие информацию о важных для нормальной жизни параметрах. Этот сложный механизм регулировки невероятно важен для жизни. Суть принципа обратной связи заключается в том, что любое отклонение системы от её состояния является источником возникновения в субъекте управления нового движения, направленного на то, чтобы поддержать систему в её заданном состоянии. Билет №3. Клетка – структурная и функциональная единица организма. Развитие цитологии. М. Шлейден и Т. Шванн – основоположники клеточной теории. Клеточная теория в свете современных данных о строении и функциях клетки. Основные положения современной клеточной теории. Современные методы изучения клетки. Клетка - это структурная и функциональная единица живой материи, и именно из ее структурных компонентов и связывающих их между собой органических и неорганических соединений и материалов построено «здание» как самой клетки, так и всего многоклеточного организма. Цитология — наука, изучающая строение клетки, её функционирование, процессы размножения, развития и смерти. Процесс возникновения и развития цитологии связан с развитием методов, с помощью которых можно было бы исследовать клетку. Клеточная теория — основополагающая для 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—1839 г.). Основные положения современной клеточной теории: 1. Все простые и сложные организмы состоят из клеток, способных к обмену с окружающей средой веществами, энергией, биологической информацией. 2. Клетка — элементарная структурная, функциональная и генетическая единица живого. 3. Клетка — элементарная единица размножения и развития живого. 4. В многоклеточных организмах клетки дифференцированы по строению и функциям. Они объединены в ткани, органы и системы органов. 5. Клетка представляет собой элементарную, открытую живую систему, способную к саморегуляции, самообновлению и воспроизведению. Современные общие методы исследования клетки 1.Метод дифференциального центрифугирования. 2.Рентгеноструктурный. 3.Авторадиография. 4.Световые микроскопы. 5.Электронный микроскоп. 6.Флуоресцентная микроскопия 7.Метод меченых атомов. 8.Хроматография. 9.Электрофорез. 10.Цитохимические методы. 11.Методы культуры клеток и тканей. 12.Метод рекомбинантных ДНК. Билет №4. Молекулярные основы жизни. Макроэлементы и микроэлементы. Неорганические вещества. Вода, её роль в живой природе. Гирдофильность и гидрофобность. Роль минеральных солей в клетке. Органические вещества, понятие о регулярных и нерегулярных биополимерах. Углеводы. Моносахариды, олигосахариды и полисахариды. Функции углеводов. Липиды. Функции липидов. Белки. Функции белков. Механизм действий ферментов. Все молекулы, составляющие клетку живых организмов, по размеру можно условно разделить на: макроэлементы: 98% кислород, углерод, водород, азот 1,9% медь, калий, магний, натрий, железо, сера, форфор, хлор микроэлементы 0,1% медь, бор, кобальт, цинк, молибден, марганец, никель, бром, йод Ультрамикроэлементы 0,000001% уран, золото, бериллий, ртуть, цезий, селен Вода - непременная составная часть всего живого, она играет первостепенную роль в жизни всех живых существ, в том числе человека. Гидрофильность и гидрофобность — понятия, характеризующие сродство веществ или образованных ими тел к воде; это сродство обусловлено силами межмолекулярного взаимодействия. Понятия гидрофильность и гидрофобность могут относиться в равной степени к веществу, к поверхности тела и к тонкому слою на границе раздела фаз. Функции минеральных солей: Поддержание кислотно-щелочного равновесия Активация ферментов Создание осмотического давления Строительная функция Органические соединения, входящие в состав живого, исключительно многообразны, а многие из них очень сложны. Важнейшей характеристикой гетерополимеров является порядок расположения мономеров. В зависимости от него различают регулярные и нерегулярные полимеры. 1. Регулярные полимеры состоят из повторяющихся единиц, образованных несколькими мономерами. 2. Гораздо чаще в живых организмах встречаются нерегулярные гетерополимеры, в которых мономеры не образуют повторяющихся единиц. Для каждого такого полимера характерна своя уникальная последовательность мономеров. Это делает возможным существование огромного многообразия таких соединений. Углеводы — органические соединения, состав которых в большинстве случаев выражается общей формулой Cn(H2O)m (n и m ≥ 4). Углеводы подразделяются на моносахариды, олигосахариды и полисахариды. Моносахариды — простые углеводы, в зависимости от числа атомов углерода подразделяются на триозы, тетрозы, пентозы, гексозы и гептоз. Олигосахариды — углеводы, образующиеся в результате реакции конденсации между несколькими молекулами моносахаридов. В зависимости от числа остатков моносахаридов различают дисахариды, трисахариды и т. д. Наиболее распространены дисахариды. Полисахариды — это углеводы, образующиеся в результате реакции поликонденсации множества (несколько десятков и более) молекул моносахаридов. Функции углеводов.
|