биология. Законы е существования и развития. Термин биология
 Скачать 0.71 Mb.
|
|
1) Введение в биологию. Биология - наука о жизни. Биология - наука, которая изучает жизнь как особую форму движения материи, законы е существования и развития. Термин «биология» был впервые предложен французским естествоиспытателем Ж.-Б. Ламарком в 1802 году для обозначения науки о жизни, как особом явлении природы. Основной задачей биологии является изучение общих закономерностей развития живой природы, раскрытие сущности жизни, систематизация живых существ. Предметом биологии являются строение и жизнедеятельность живых организмов, происхождение, развитие и распространение живых существ на Земле, их связи друг с другом и с неживой природой. В настоящее время условно можно выделить три направления в биологии. Первое направление – это классическая биология. Ее представляют ученые-натуралисты, изучающие многообразие живой природы. Они объективно наблюдают и анализируют все, что происходит в живой природе, изучают живые организмы и классифицируют их. Второе направление – это эволюционная биология. В настоящее время изучение эволюции живых организмов активно продолжается. Синтез генетики и эволюционной теории привел к созданию так называемой синтетической теории эволюции. Но и сейчас еще есть много нерешенных вопросов, ответы на которые ищут ученые-эволюционисты. Третье направление – физико-химическая биология, исследующая строение живых объектов при помощи современных физических и химических методов. Это быстро развивающееся направление биологии, важное как в теоретическом, так и в практическом отношении. Можно с уверенностью говорить, что в физико-химической биологии нас ждут новые открытия, которые позволят решить многие проблемы, стоящие перед человечеством. Все биологические науки можно подразделить на следующие группы: - общебиологические (цитология, генетика, эволюционное учение и др.); - морфологические дисциплины (например: анатомия, гистология, патологическая анатомия); - физиологические (физиология растений, животных, нормальная физиология, патологическая физиология); - экологические (экология, биогеография, паразитология); - пограничные (биохимия, биофизика, молекулярная биология и др.). 2) Значение биологии для медицины. Познание закономерностей развития патологических процессов, диагностика, лечение и профилактика заболеваний немыслимы без знания о строении и жизнедеятельности клеток, тканей, органов и целостного организма человека в норме, без знания закономерностей наследственности и изменчивости, а также приспособляемости организма человека к изменяющимся условиям внешней среды. Роль биологии в системе подготовки врача определяется формированием общекультурных, общепрофессиональных и профессиональных компетенций, системных фундаментальных знаний, умений и навыков по общим биологическим закономерностям, представляющих наибольший интерес для практического здравоохранения, в подготовке студентов к системному восприятию общемедицинских, социальных и клинических дисциплин и формировании у них естественнонаучного мировоззрения, логики биологического мышления, необходимых для последующей практической деятельности врача 3) Определение сущности жизни. Отличия живого от неживого. 4) Свойства живой материи. 1. Живые организмы характеризуются сложной упорядоченной структурой. Создание порядка – важнейшее свойство живого. Упорядоченность в пространстве сопровождается упорядоченностью во времени. Уровень их организации значительно выше, чем в неживых системах. По химическому составу в живом 98% приходится на четыре элемента: углерод, кислород, азот и водород. Строительный материал структур живого в большинстве состоит из регулярных полимеров: ДНК и РНК, белков, жиров и углеводов. 2. Раздражимость – универсальное свойство всего живого, как растений, так и животных, связана с передачей информации извне в любую биологическую систему и отражает реакцию этой системы на внешний раздражитель. Это свойство лежит в основе приспособления организмов к изменяющимся условиям окружающей среды. Благодаря раздражимости живые организмы способны избирательно реагировать на условия внешней среды и извлекать из нее только необходимое для своего существования. С раздражимостью связана саморегуляция живых систем по принципу обратной связи: продукты жизнедеятельности способны оказывать тормозящее или стимулирующее воздействие на те ферменты, которые стояли в начале длинной цепи химических реакций; 3. Все живые организмы – открытые биологические системы. Живые системы не могут существовать без притока из внешней среды энергии, в первую очередь энергии солнечного света и энергии химических связей компонентов пищи. Энергетическая открытость живого предполагает непрерывный обмен веществ между организмом и окружающей средой. 4. Наследственность – свойство живых организмов передавать свои признаки и особенности развития в ряду поколений, которые обеспечивают приспособление к среде обитания; 5. Изменчивость – способность живых организмов приобретать новые признаки и свойства в процессе индивидуального развития, в зависимости от условий среды. В первую очередь изменчивость связана с ошибками при репродукции: изменения в структуре нуклеиновых кислот приводят к появлению новой наследственной информации. Появляются новые признаки и свойства. Если они полезны для организма в данной среде обитания, то они подхватываются и закрепляются естественным отбором. Создаются новые формы и виды. Таким образом, изменчивость создает предпосылки для видообразования и эволюции. 6. Самовоспроизведение – способность создавать себе подобных, т.е. способность к размножению и репродукции. Самовоспроизведение обеспечивает преемственность между сменяющимися генерациями биологических систем. Это свойство связано с потоками информации, заложенной в структуре нуклеиновых кислот. В связи с этим живые структуры постоянно воспроизводятся и обновляются, не теряя при этом сходства с предыдущими поколениями (несмотря на непрерывное обновление вещества). Нуклеиновые кислоты способны хранить, передавать и воспроизводить наследственную информацию, а также реализовывать ее через синтез белков. Информация, хранимая на ДНК, переносится на молекулу белка с помощью молекул РНК. 7. Самообновление связано с потоком вещества и энергии. Основу обмена веществ составляют сбалансированные и четко взаимосвязанные процессы ассимиляции (анаболизм, синтез, образование новых веществ) и диссимиляции (катаболизм, распад). В результате ассимиляции происходят обновление структур организма и образование новых его частей (клеток, тканей, частей органов). Диссимиляция определяет расщепление органических соединений, обеспечивает клетку пластическим веществом и энергией. Для образования нового нужен постоянный приток необходимых веществ извне, а в процессе жизнедеятельности (и диссимиляции, в частности) образуются продукты, которые нужно вывести во внешнюю среду. 8. Саморегуляция. Биологические системы, получая необходимую информацию, осуществляют саморегуляцию всех протекающих в них биологических процессов и явлений. Саморегуляция живых систем обеспечивает их гомеостаз – относительное постоянство химического состава, структуры и свойств. В каких бы условиях среды ни оказывался живой организм, какие бы вещества ни поступали внутрь живых систем, организмы всегда будут сохранять благодаря гомеостатическим механизмам постоянство состава, структуры и свойств. 9. Дискретность и целостность. Жизни как явлению свойственны непрерывность (целостность) и прерывность (дискретность), присущие как структуре, так и функции. Например, материальный субстрат наследственности целостен, т. к. представлен молекулой нуклеиновой кислоты. Но нуклеиновая кислота дискретна, т.к. состоит из двух полинуклеотидных цепей, дискретность которых, в свою очередь, заключается в образовании каждой нуклеотидами. Процесс реализации наследственной информации непрерывен и в то же время дискретен, т. к. состоит из транскрипции и трансляции. 10. Иерархическая соподчиненность – последовательное и строго упорядоченное усложнение организации живого. Под иерархией (от греч. hieros – священный, arche– власть) понимают расположение элементов целого ступенчатым рядом – от низшего к высшему. На каждом новом уровне организации появляются новые (эмерджентные) свойства. 5) Характеристика уровней организации живого. 1. Молекулярный уровень является начальным (наиболее глубинным) уровнем организации живого, представлен биомолекулами, в первую очередь молекулами нуклеиновых кислот, белков, углеводов, липидов, стероидов и др. Элементарной единицей этого уровня является ген – участок молекулы ДНК, в котором записан определенный объем генетической информации в виде генетического кода, передаваемый из поколения к поколению. Элементарное явление – воспроизведение генетического кода на основе редупликации (самовоспроизведения) молекулы ДНК. Молекулярный уровень организации живого является основным предметом новой биологической науки – молекулярной биологии. 2. Субклеточный уровень рассматривается переходным между молекулярным и клеточным уровнями. Дискретной единицей уровня являются надмолекулярные образования – мембраны, части органелл, органеллы и аппараты клетки. Элементарное явление – функции этих образований. Процессы жизнедеятельности этого уровня обеспечивают рост и дифференциацию клетки, самовосстановление и саморазрушение клеток. 3. Клеточный уровень представлен клетками как самостоятельных организмов (бактерии, простейшие), так и клетками многоклеточных организмов. Обладая способностью к матричному синтезу, питанию, дыханию, росту, развитию и т. п., клетка является основной формой организации живой материи, структурно-функциональной единицей жизни. Субклеточный и клеточный уровни жизни – специальный предмет изучения цитологии, или клеточной биологии. 4. Тканевый уровень возник в ходе эволюции в связи со становлением многоклеточности как следствие дифференциации клеток. Его дискретная единица – ткань объединяет клетки и их производные, характеризующиеся однородностью происхождения, сходством функции, расположения, а в ряде случаев и строения. На тканевом уровне происходит специализация новообразующихся клеток. Этот уровень организации жизни является предметом изучения науки о тканях – гистологии. 5. Органный уровень характеризует сложные многоклеточные живые системы. Дискретная единица уровня – орган представляет собой часть организма, имеющую определенную форму и выполняющую специфические функции. У более высокоорганизованных живых существ взаимосвязанные (в первую очередь общей функцией или биологической ролью в организме) органы формируют системы органов. Строение органов и систем органов изучает анатомия, а процессы жизнедеятельности с их участием – физиология. 6. Организменный уровень представлен одноклеточными и многоклеточными организмами (элементарная единица – особь, организм). Элементарное явление – размножение и онтогенез, или индивидуальное развитие организмов. На этом уровне происходит реализация наследственной информации, обеспечивающая онтогенез – формирование и развитие фенотипа организма (всей совокупности его внешних и внутренних признаков). На организменном уровне осуществляется взаимодействие живого организма как единого целого с факторами внешней среды. В связи с тем, что жизнь представлена на Земле живыми организмами (особями, индивидуумами), организменный уровень изучается в разных аспектах многими биологическими науками (анатомия, физиология, онтогенетика, или биология развития, генетика и др.). 7. Популяционный уровень представлен минимальными группами особей, вовлеченными в эволюционный процесс – популяциями. Дискретная единица этого уровня – популяция является элементарной единицей эволюции. Объединение отдельных особей в популяции обеспечивает их приспособление, выживание, репродуктивный успех и успех в эволюции в целом. Популяционный уровень наряду с другими биологическими науками специально изучает молодая интенсивно развивающаяся наука – популяционная биология. 8. Видовой уровень представлен надпопуляционными объединениями особей – биологическими видами. Вид – реально существующая в природе группа особей. Основой существования вида является ничем не ограниченный половой процесс – свободное скрещивание особей вида между собой с образованием плодовитого потомства. Наряду с этим вид представляет собой единицу классификации живых организмов. Видовой уровень организации живых систем является предметом изучения систематики, экологии и др. биологических наук. 9. Биоценотический уровень представлен сообществами взаимозависимых организмов разных видов – биоценозами. В ходе эволюции сформировались биогеоценозы (экосистемы), в состав которых, кроме взаимозависимых организмов, входят абиотические факторы окружающей среды. Между теми и другими устанавливается подвижное равновесие, характеризующее экосистему в целом. На биоценотическом уровне осуществляются потоки веществ и энергии. Рассматриваемый уровень является предметом исследования бурно развивающейся биологической науки – экологии. 10. Биосферный уровень – высшая форма организации живых систем. Дискретной единицей уровня является биосфера. На биосферном уровне все биоценотические круговороты вещества и энергии объединяются в единый биосферный (глобальный) круговорот вещества и энергии. Биосферный уровень организации живого изучают многие биологические науки и, прежде всего, экология, а также созданная В.И. Вернадским в 1926 г. наука о биосфере (учение о биосфере). 6) Формы существования живого. Клеточные и неклеточные организмы. К неклеточным организмам относятся царства вирусов (растений, животных, бактерий). От неживой материи вирусов отделяет наличие свойств: способность воспроизводить себе подобные формы (репродуцироваться), наследственность и изменчивость. Клеточные организмы включают прокариоты (без ядра) и эукариоты (с ядром) 7) Строение вирусов. Находясь в клетке – хозяине, вирус представляет собой молекулу нуклеиновой кислоты. В свободном состоянии вирусы находятся в форме вириона или вироспоры, которые состоят из белковой оболочки и нуклеокапсида, в котором сосредоточен генетический материал ДНК или РНК. Группа вирусов, приспособившаяся к паразитированию в теле бактерий и вне этих клеток не проявляющая свойства жизни, получила название фагов. Многие фаги имеют головастикообразную форму, т.е. состоят из головки и хвоста. Фаги, проникая в определѐнные виды бактерий, размножаются и вызывают растворение (лизис) бактериальной клетки. Иногда проникновение фагов в клетку не сопровождается лизисом бактерии, а ДНК фага включается в наследственные структуры бактерий и передаѐтся еѐ потомкам. Это может продолжаться на протяжении многих поколений потомков бактериальной клетки, воспринявший фаг. Такие бактерии называются лизогенными. Под влиянием внешних факторов, особенно лучистой энергии, фаг в лизогенных бактериях начинает проявлять себя, и бактерии подвергаются лизису. Бактериофаги – это важный объект научных исследований в области молекулярной биологии. 8) Клеточные формы жизни. Прокариоты и эукариоты 9) Строение прокариот. Основные отличия прокариот от эукариот. Прокариоты всегда одноклеточные, только гаплоидные, размножаются прямым делением, есть обмен ген. материалом (плазмидами), споры для переживания неблагоприятных условий среды. 1. Клетка прокариот не имеет оформленного (ограниченного мембраной) ядра, наследственная информация в ней содержится в кольцевой молекуле ДНК. ДНК не заблокирована белками, в первую очередь гистонами, поэтому все гены в ней активны, т. е. постоянно функционируют. У эукариотических клеток имеется оформленное ядро, а генетический аппарат представлен молекулами ДНК в комплексе с белками – гистонами, упаковывающими ДНК в компактные структуры и регулирующими активность ее генов. 2. Цитоплазма прокариотической и эукариотической клеток окружена мембраной (плазмолеммой), однако у бактерий, растений и грибов снаружи от плазмолеммы располагается клеточная стенка, образованная веществом полисахаридной природы – муреином (бактерии), целлюлозой (растения) или хитином (грибы). Клеточная оболочка животной клетки образована плазмолеммой, покрытой снаружи слоем гликокаликса. 3. В цитоплазме прокариотической клетки отсутствуют мембранные органеллы (митохондрии, пластиды, эндоплазматическая сеть, пластинчатый комплекс, лизосомы, пероксисомы), а ограниченное количество мембран представляет собой впячивания плазмолеммы внутрь цитоплазмы. 4. Синтез белка осуществляется свободными рибосомами, имеющими меньший размер (70S), чем рибосомы эукариотнческих клеток (80S). Большая субъединица рибосомы прокариотической клетки содержит 2 молекулы рибосомной РНК (рРНК), тогда как субъединица рибосомы эукариотической клетки – 3 молекулы рРНК. 5. Специальные органеллы прокариотической клетки – жгутики устроены проще, чем жгутики эукариотической клетки: они лишены внутреннего каркаса из микротрубочек и микрофиламентов. 6. В цитоплазме многих прокариотических клеток имеются газовые вакуоли. 7. В прокариотических клетках отсутствует клеточный центр. 8. Прокариоты размножаются простым делением клетки,у эукариот имеет место половой процесс с образованием гамет. 9. У прокариотических клеток отсутствует амебоидное движение и внутриклеточные перемещения цитоплазмы. 10. Синтез АТФ осуществляется в прокариотических клетках на мембране плазмолеммы. 10) Строение растительной клетки. Отличие растительной клетки от животной.  11) Устройство светового микроскопа.  Осветитель встроен в основание штатива. Конденсор находится под предметным столиком, состоит из двух линз. диафрагма вмонтирована в нижнюю часть конденсора. Окуляр помещается в верхней части тубуса и обращен к глазу. Объектив – это система линз, укрепленных в общей металлической оправе. Штатив состоит из массивного основания и изогнутого под углом тубусодержателя . Револьвер– это вращающийся диск с четырьмя гнездами для ввинчивания объективов . Винт грубой фокусировки микроскопа – макрометрический винт, или кремальера – расположен с левой стороны штатива. Рукоятки микрометрической фокусировки (они - меньшего диаметра)расположены с обеих сторон штатива,используются при сильном увеличении и позволяют при их использовании рассматривать детали объекта, лежащие на разной глубине. Предметный столик представляет собой четырехугольную пластину с отверстием в центре, над которым помещают предметное стекло с изучаемым объектом. |