Биология − наука о живом, его строении,
kse_02_zaoch.ppt
- Размер: 8.6 Мб
- Автор: Lisa Roy
- Количество слайдов: 90
Описание презентации Биология − наука о живом, его строении, по слайдам
Биология − наука о живом, его строении, формах активности, связях организмов с неживой природой и друг с другом.
Три направления в биологии: • Традиционная биология: изучает живую природу в естественном состоянии. Живая природа → флора и фауна. Классификация животных и растений. Карл Линней (1707 -1778) швед. врач и натуралист Ж. Б. Ламарк (1744 -1829) фран. ученый
Царства Животные Растения Грибы Бактерии Вирусы
Таксон ы Царство Животные Растения Тип Хордовые Покрытосеменные Класс Млекопитающие Двудольные Отряд Приматы Хищные Розоцветные Семейство Гоминиды Кошачьи Розовые Род Люди Кошки Шиповник Вид Человек разумный Домашняя кошка Роза
Три направления в биологии: • Физико-химическая биология: широкое использование экспериментальных методов. Микробиология, биохимия, биофизика. • Эволюционная биология: эволюция. Чарльз Роберт Дарвин (1809 -1882) англ. натуралист
Фундаментальное отличие объектов биологии от всех остальных Молекулы одного вещества N 2 N 2 N 2 Одинаковые (неотличимы) Элементарные частицы ē ē Одинаковые Все разные! Живые существа
Основные свойства живого организма: • Единство химического состава. кислород ( ~ 62% ) углерод ( ~ 20% ) водород ( ~ 10% ) азот ( ~ 3% ) кальций ( ~ 2, 5% ) фосфор ( ~ 1% ) ~ 98% химического состава • Обмен веществ. Метаболизм или обмен веществ − набор хим. реакций, которые возникают в живом организме для поддержания жизни. Гомеостаз − способность организма сохранять постоянство своего хим. состава и интенсивность течения всех физиологических процессов.
Способы питания организмов Автотрофный Гетеротрофный Растения Некоторые бактерии Человек Животные Грибы Бактерии (значительное большинство) Некоторые растения (бесхлорильные наземные) Пример: Подъельник
Продуценты Консументы 1 -ого уровня Фитофаги (травоядные) Консументы 2 -ого уровня Хищники Редуценты
Основные свойства живого организма: • Самовоспроизведение (репродукция). • Наследственность. • Изменчивость. • Рост и развитие. Индивидуальное развитие организма − это онтогенез , его историческое развитие − филогенез. Генетика • Раздражимость. Рефлекс − реакция организма на определенное воздействие, проходящая с участием нервной системы. Коленный рефлекс
Основные свойства живого организма: • Асимметрия. Хиральность Киральность
Происхождение жизни
Основные гипотезы происхождения жизни на Земле • Креационизм Гюстав Доре «Сотворение света» Креационизм − концепция, в рамках которой жизнь, человечество, планета Земля, а также мир в целом, рассматриваются как непосредственно созданные сверхъестественным существом в далеком прошлом.
Основные гипотезы происхождения жизни на Земле • Гипотеза самопроизвольного зарождения живого из неживого. В настоящее время общепризнано, что в современных природных условиях самозарождение невозможно. Поддерживали: Платон Аристотель Бэкон Декарт Гегель Ламарк
Основные гипотезы происхождения жизни на Земле • Гипотеза самопроизвольного зарождения живого из неживого – жизнь регулярно зарождается из неживого. Опровержение: итал. врач и биолог Франческо Реди 1688 год концепция биогенеза: «все живого от живого» 1862 год Луи Пастер (1822 -1895) фран. микробиолог Пастер опытным путем доказал невозможность зарождения живого из неживого.
Основные гипотезы происхождения жизни на Земле • Гипотеза стационарного состояния. Земля никогда не возникала, а существовала вечно; она всегда была способна поддерживать жизнь, а если и изменялась, то очень незначительно. Возражение: Конечность возраста Вселенной – 13. 7 млрд. лет
Основные гипотезы происхождения жизни на Земле • Гипотеза панспермии. Панспермия − гипотеза о появлении жизни на Земле в результате переноса каких-либо «зародышей жизни» извне: из космоса, с метеоритами и космической пылью.
Основные гипотезы происхождения жизни на Земле • Гипотеза происхождения жизни путем биохимической эволюции. А. И. Опарин (1894 -1980) биолог и биохимик Д. Б. С. Холдейн (1892 -1965) англ. биолог Гипотеза Опарина − Холдейна АБИОГЕНЕЗ живое от неживого в прошлом Самоорганизация неживой материи
Главная идея Условия на древней Земле были не такими как сейчас; А такими, что в них был возможен абиогенный синтез органики. Жизнь – продолжение химической эволюции.
При каких условиях возможен абиогенный синтез органики? Самое главное – отсутствие кислорода в атмосфере Сегодня доказано геологией Высокая температура Более 1 000 ° С на ранней Земле
От 4. 5 млрд. лет до 3. 5 млрд. лет назад I этап Образование первичной атмосферы, содержащейпаравидев, , 2234 OHCOCONHCH II этап Охлаждение планеты, конденсация водяных паров, образование первичного океана «Первичный бульон» Сначала – органические вещества – абиогенно III этап Потом из органических веществ – коацерваты – белковые капли
Согласно гипотезе генобиоза , первичными были молекулярные системы со свойствами генетического кода. Противоположный подход – гипотеза голобиоза предполагает первичность белковых структур с ферментативной активностью. ГЕНОБИОЗ и ГОЛОБИОЗ
От 3. 5 млрд. лет до 3 млрд. лет назад IV этап Образуются протобионты − истинно живые системы, способные к самовоспроизведению. 3 млрд. лет назад V этап Первичные прокариотные (доядерные) организмы − бактерии. Жизнь – продолжение химической эволюции. Биологическая эволюция
Прокариоты − одноклеточные живые организмы, не обладающие оформленным клеточным ядром. Эукариоты − живые организмы, клетки которых содержат ядра. Анаэробы − организмы, получающие энергию при отсутствии кислорода. Аэробы − организмы, которые нуждаются в свободном молекулярном кислороде. К аэробам относятся: подавляющее большинство животных, все растения, а также значительная часть микроорганизмов. Первые организмы − прокариоты и анаэробы
Возникновение органических веществ Возникновение белковых тел Гипотеза Опарина − Холдейна Жизнь есть результат длительных процессов самоорганизации в неживой природе
Экспериментальная проверка модели Опарина-Холдэйна Доказательство возможности абиогенного синтеза органики – эксперимент Миллера-Юри 1953 год
Уровни организации жизни Живая природа является целостной, но неоднородной системой, которой свойственна иерархическая организация.
Уровни: Биосферный Биогеоценотический Популяционно-видовой Организменный Одноклеточные Многоклеточные Органный Тканевый Клеточный Молекулярно-генетический
Уровни: Биосферный Биогеоценотический Популяционно-видовой Организменный Одноклеточные Многоклеточные Органный Тканевый Клеточный Молекулярно-генетический
Молекулярно-генетический уровень Молекулы белков, углеводов, липидов, нуклеиновых кислот и стероидов. Ферменты − белковые молекулы , ускоряющие (катализирующие) химические реакции в живых системах. 20 аминокислот → м олекулы белков Наследственная информация → дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) Реализация наследственной информации → рибонуклеиновая кислота (РНК)
Уровни: Биосферный Биогеоценотический Популяционно-видовой Организменный Одноклеточные Многоклеточные Органный Тканевый Клеточный Молекулярно-генетический
Клетка Структуры в клетках − органоиды или органеллы.
Уровни: Биосферный Биогеоценотический Популяционно-видовой Организменный Одноклеточные Многоклеточные Органный Тканевый Клеточный Молекулярно-генетический
Ткани
Уровни: Биосферный Биогеоценотический Популяционно-видовой Организменный Одноклеточные Многоклеточные Органный Тканевый Клеточный Молекулярно-генетический
Уровни: Биосферный Биогеоценотический Популяционно-видовой Организменный Одноклеточные Многоклеточные Органный Тканевый Клеточный Молекулярно-генетический
Среда обитания − живая и неживая природа, окружающая живой организм, с которой он взаимодействует. Царства Число видов, известных науке Животные Около 1 500 000 Растения Около 500 000 Грибы Более 100 000 Бактерии Около 6000 Вирусы Около
Экологические факторы среды обитания Абиотические факторы − это комплекс условий неорганической среды, влияющих на организм. (Рельеф, свет, температура, ветер, воздух, давление, влажность и т. д. ) Биотические факторы − это совокупность влияний жизнедеятельности одних организмов на другие. Например: численность хищников. Антропогенные факторы − это все формы деятельности человеческого общества, изменяющие природу как среду обитания живых организмов или непосредственно влияющие на их жизнь. Например: вырубка лесов.
Уровни: Биосферный Биогеоценотический Организменный Одноклеточные Многоклеточные Органный Тканевый Клеточный Молекулярно-генетический Популяционно-видовой
Популяция − совокупность организмов одного вида, населяющих определенную территорию. Популяция является элементарной единицей эволюционного процесса. Вид − генетически неделимая единица живого мира. Узоры надкрылий божий коровки
Уровни: Биосферный Популяционно-видовой Организменный Одноклеточные Многоклеточные Органный Тканевый Клеточный Молекулярно-генетический Биогеоценотический
Биоценоз − совокупность совместно обитающих и взаимно связанных видов. Биотоп − участок абиотической среды, которую занимает биоценоз. Биогеоценоз − экосистема
Биогеоценозы − исторически сложившиеся устойчивые сообщества популяций различных видов и неорганических компонентов окружающей среды, связанных между собой и окружающей средой обменом веществ, энергии и информации. Биогеоценоз пруда
Уровни: Биосферный Биогеоценотический Популяционно-видовой Организменный Одноклеточные Многоклеточные Органный Тканевый Клеточный Молекулярно-генетический
Биосфера: Живое вещество — совокупность всех живых организмов Биогенное вещество — связано с жизнедеятельностью живых организмов (газы атмосферы, каменный уголь, известняк и др. ) Косное вещество — совокупность неживых тел, которые образуются в результате процессов, не связанных с деятельностью живых организмов (лава, газы вулканического происхождения, горные породы неорган. происхождения) Биокосное вещество — результат совместной деятельности живых организмов, а также физико-химических и геологических процессов (почва, ил, океаническая и морская вода)
Типы отношений между популяциями Возможны следующие виды влияний одних организмов на другие: Положительное (+) — один организм получает пользу за счёт другого. Отрицательное (−) — организму причиняется вред из-за другого. Нейтральное (0) — другой никак не влияет на организм.
Нейтрализм(0 0)
Рыба – клоун живет вблизи актиний. Мутуализм (+ +)
Муравей и тля Протокооперация (+ +)
1) Сожительство. Например, пресноводная рыбка горчак откладывает икринки в мантийную полость двухстворчатых моллюсков. Комменсализм (+ 0)
2) Нахлебничество Комменсализм (+ 0)
Бегемот и цапля 3) Сотрапезничество Комменсализм (+ 0)
Деревья и трава Аменсализм (- 0)
Хищничество (+ -)
Венерина мухоловка
Паразитизм (+ -)
Конкуренция (- -)
Внутривидовая конкуренция (- -) − более ожесточенная
Генетика и молекулярная биология Генетика − наука о законах и механизмах наследственности и изменчивости в живой природе.
Ген − единица наследственности, контролирующая развитие одного признака. Молекулярная биология: Ген − участок молекулы ДНК.
Различные формы одного и того же гена и определяющие альтернативные варианты развития одного и того же признака называют аллели. Доминантные и рецессивные аллели. Доминантный ген − проявляется в гетерозиготном состоянии. Рецессивный ген − не проявляется в гетерозиготном состоянии.
Хромосома − структурная единица клетки, содержащая ДНК. Хромосомный набор. В диплоидном организме: одинаковые аллели → гомозиготный организм, разные аллели → гетерозиготный организм. Совокупность генов Геном Генотип Генофонд (в единичном наборе хромосом) (особь) (популяция)
Фенотип − совокупность характеристик, присущих организму на определенной стадии развития. Генотип Факторы внешней среды Фенотип Мутация − внезапное изменение наследственных структур, вызванное естественным или искусственным путем.
Воспроизводство всего живого определяется синтезом белков при помощи нуклеиновых кислот ДНК и РНК.
Молекула ДНК Звеньями молекулы ДНК выступают нуклеотиды. Нуклеотид − это соединение азотистого основания, сахара и остатка фосфорной кислоты. Азотистые основание А, Т, Г, Ц
Молекула ДНК Азотистые основание А, Т, Г, Ц Комплементарность нуклеиновых кислот А-Т Г-Ц Водородные связи между цепочками
В образовании белков участвуют 20 аминокислот. Для кодирования одной аминокислоты требуется сочетание трех нуклеотидов (триплет или кодон). Мутационная изменчивость − случайные изменения последовательности аминокислотных остатков в белке.
Все современные организмы ДНК РНК белки Информация чтение реализация копирование Посредник
Молекула РНК Азотистые основание А, У, Г, Ц РНК – посредники на всех этапах синтеза белков Синтез белка осуществляется в рибосомах. Одинарная цепочка.
РНК ДНКБелок 3 — D форма и разнообразные функции Матрицы
Современная (синтетическая) теория эволюции
Чарльз Роберт Дарвин (1809 -1882) англ. натуралист Альфред Уоллес (1823 -1913) брит. натуралист Теория Дарвина − Уоллеса наследственность изменчивость естественный отбор эволюция
Изменчивость генетическая модификационная гены среда случайна передается по наследству адаптивна не наследуется
Теория Дарвина − Уоллеса XX век генетика палеонтология молекулярная биология экология Синтетическая теория эволюции
Синтетическая теория эволюция Элементарная эволюционирующая единица – популяция
Синтетическая теория эволюция Движущий фактор (движущая сила) эволюции – естественный отбор Единственный фактор, меняющий облик популяции направленно – в сторону большей приспособленности.
В популяциях поддерживается множество генетических вариантов, что позволяет во всеоружии встретить изменение условий среды.
Искусственный отбор 10 000 лет
Популяция. Подвид Вид. Микро – уровень вида и ниже Макро – надвидовые формы основные закономерности развития жизни на Земле в целом. Синтетическая теория эволюция Четко разграничивает микро- и макроэволюцию
Основные законы эволюции 1. Скорость эволюции в разные периоды неодинакова. 2. Эволюция различных организмов происходит с разной скоростью. 3. Новые виды образуются не из наиболее высокоразвитых, а из относительно простых форм. 4. Эволюция не всегда идет от простого к сложному. Существуют примеры «регрессивной» эволюции. 5. Эволюция затрагивает популяции , а не отдельные особи и осуществляется в результате мутаций , естественного отбора.
Основные факторы эволюции Естественный отбор − д вижущая сила эволюции Мутации
Мутации – случайные наследуемые изменения ДНК Главное их свойство – случайный характер : поток информации в одну сторону ДНК → белок → признак нельзя заранее предсказать, как мутация повлияет на фенотип – в сторону большей или меньшей приспособленности
Основные факторы эволюции Естественный отбор − д вижущая сила эволюции Мутации Популяционные волны – «волны жизни» – отклонение численности организмов в популяции. Изоляция (географическая, временная и репродуктивная)
Географическая изоляция
несовпадения сроков размножения два близких подвида не смогут скрещиваться Пример: Возникают новые виды рыб, если сроки нереста подвидов не совпадают, или новые виды растений, если не совпадают сроки цветения подвидов. Временная изоляция
Репродуктивная изоляция и Серебристая чайка и клуша
Согласно данным биологии, эволюция животного мира происходила в следующей последовательности: рыбы земноводные (амфибии) пресмыкающиеся (рептилии) птицы млекопитающие