Концепции современной биологии
ПЛАН I. Общая характеристика современного биологического знания. II. Концепция происхождения жизни. III. История развития эволюционных идей
Общая характеристика современного биологического знания. 1. Основные направления биологических исследований: 1. Изучение закономерностей строения и жизнедеятельности животных, растений микроорганизмов. Изучение экосистем. 2. Изучение строения и жизнедеятельности клетки и тканей, наследственности и индивидуального развития организмов. 3. Изучение закономерностей исторического развития организмов. 4. Новейшие направления биологических исследований.
Общая характеристика современного биологического знания 2. Основные обобщения биологических наук. 1. Живые системы подчиняются физическим и химическим законам. 2. Многообразие живой природы является результатом действия трех взаимосвязанных факторов эволюции; наследственности, изменчи вости и естественного отбора. 3. Процессы метаболизма происходят с участием ферментов. 4. Витамины — предшественники коферментов. 5. Гормоны регулируют функции клеток.
Общая характеристика современного биологического знания 6. Все живые организмы — животные, растения и бактерии состоят из клеток (клеточная теория). 7. Наследственный фактор живого, функционально неделимая едини ца наследственной информации — ген (генная теория). 8. ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) — главный носитель генетической информации. 9. Биохимические реакции находятся под контролем генов. 10. Все живые организмы определенной области находятся в тесных взаимоотношениях друг с другом и с окружающей средой.
Общая характеристика современного биологического знания Аксиомы биологии Аксиома 1. Все живые организмы должны состоять из фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающейся по наследству из поколения в поколение. Наследуется не структура, а описание структуры и инструкция по ее из готовлению. Жизнь на основе только одного генотипа или одного фенотипа невоз можна, так как при этом нельзя обеспечить ни самовоспроизведения структуры, ни ее самоподдержания (Д. Нейман, И. Винер)
Общая характеристика современного биологического знания Аксиома 2. Генетические программы не возникают заново, а реплицируются мат ричным способом. В качестве матрицы, на которой строится ген будущего поколения, ис пользуется ген предыдущего поколения. Жизнь — это матричное копирование с последующей самосборкой копий (Н. К. Кольцов)
Общая характеристика современного биологического знания Аксиома 3. В процессе передачи из поколения в поколение генетические програм мы изменяются случайно и не направленно. Так же случайно некоторые из этих изменений оказываются приспособительными. Отбор случайных изменений — не только основа эволюции жизни, но и причина ее становления, потому что без мутаций отбор не действует. Аксиома основана на принципах статистической физики и принципе неопределенности В. Гейзенберга.
Общая характеристика современного биологического знания Аксиома 4. В процессе формирования фенотипа случайные изменения генетиче ских программ многократно усиливаются, что делает возможным их селек цию со стороны факторов внешней среды. Из за усиления в фенотипах случайных изменений эволюция живой природы принципиально непредсказуема (Н. В. Тимофеев-Ресовский)
Общая характеристика современного биологического знания 4. Проблемы теоретической биологии Потребность в синтезе биологических знаний и конструировании целостной картины живой природы поставила задачу создания теоретической био логии, имеющей целью познание фундаментальных и общих принципов, за конов и свойств, лежащих в основе живой материи.
Общая характеристика современного биологического знания Какой должна быть теоретическая биология Э. С. Бауэр (1935) и А. Г. Гурвич (1927, 1945) выдвинули принцип устойчи войнеравновесности живых систем как основную характеристику всех жизненных явлений. Л. Берталанфи (1932) рассматривал биологические объекты как открытые системы, находящиеся в состоянии динамического равновесия Э. Шредингер (1945), Б. П. Астауров (1970), М. Эйген (1971) представляли создание теоретической биологии по образцу теоретической физики С. Лем (1968) отстаивал кибернетическую интерпретацию в сочетании с аксиологическим подходом А. А. Малиновский (1960) кладет в основу теоретической биологии матема тические и системно структурные методы.
Общая характеристика современного биологического знания Направления развития биологии Традиционная (натуралист. биология) Физико – химическая биология Эволюционная биология
Общая характеристика современного биологического знания Структурные уровни организации живой материи u Молекулярно – генетический u Клеточный u Онтогенетический (организменный) u Популяционно – видовой u Биосферный (биогеоценотический)
Общая характеристика современного биологического знания Свойства живых организмов 1. Сложная, упорядоченная структура 2. Способность к изменению и усложнению 3. Способность к самовоспроизведению на основе генетического кода 4. Высокая приспособляемость к внешней среде 5. получение энергии из внешней среды и использование ее на поддержание собственной упорядоченности 6. Активная реакция на внешнюю среду 7. Способность сохранять и передавать информацию 8. Молекулярная хиральность (молекулярная диссиметрия).
Концепция происхождения жизни Основные теории возникновения жизни на 3 емле 1. Теория стационарного состояния – жизнь существовала всегда. 2. Креационизм Жизнь была создана сверхъестественным существом в определенное время. 3. Теория самопроизвольного зарождения – жизнь возникла неоднократно из неживого вещества. 4. Панспермия – жизнь занесена на нашу планету извне. 5. Теория биохимической эволюции – жизнь возникла в результате процессов, подчиняющихся химическим и физическим законам.
Концепция происхождения жизни Этапы биохимической эволюции: 1. Синтез низкомолекулярных органических соединений из газов первичной атмосферы. 2. Полимеризация мономеров с образованием цепей белков и нуклеиновых кислот. 3. Образование фазово обособленных систем органических веществ, отделенных от внешней среды мембранами. 4. Возникновение простейших клеток, обладающих свойствами живого, в том числе репродуктивным аппаратом, гарантирующим передачу дочерним клет кам всех химических и метаболических свойств родительских клеток.
Концепция происхождения жизни Начальная стадия биологической эволюции Химическая эволюция земного вещества. 1. Абиогенез —образование органических соединений, распространенных в живой природе, вне организма без уча стия ферментов. 2. Прокариоты —организмы, клетки которых не имеют ограниченного мембраной ядра: все бактерии, вклю чая архебактерий и цианобактерий (сине зеленые и прохлорофитовые водоросли). 3. Эукариоты —организмы, клетки которых содержат оформленные ядра: все высшие животные и растения, а также одноклеточные и многоклеточные во доросли, грибы и простейшие.
Концепция происхождения жизни Основные этапы биологической эволюции 1. Появление в условиях Земли пробионтных систем, способных к самовоспроизведению и гетеротрофному питанию (3, 8 – 3, 5 млрд. лет назад). 2. Возникновение первых безъядерных клеток (прокариот) около 3, 5 млрд. лет назад. 3. Переход от ферментативного метаболизма к кислородному дыханию (2 – 1 млрд. лет назад). В его начале возникают эукариотные клетки (клетки с ядром), которые резко повышают жизнеспособность организмов. Возникают объединения нескольких клеток (1, 6 – 1, 3 млрд. лет назад). Переход через точку Пастера оказал революционное влияние на эволюцию эукариотных организмов 1 млрд. лет назад. 4. Возникновение всех основных типов беспозвоночных животных и скелетных беспозвоночных животных (кембрий).
Концепция происхождения жизни Эволюция основных форм живой природы (основные этапы развития живой природы) u Появление простейших клеток 1 — прокариотов. u Появление высокоорганизованных клеток — эукариотов. u Появление многоклеточных организмов на основе объединения клеток эукариотов; функциональная дифференциация клеток в организмах. u Появление высших животных. Формирование у высших животные развитой нервной системы и мозга как объединяющего центра отдельных фун кций в сложные поведенческие реакции. u u Появление человека и формирование разума. Появление социальных систем (общества) и формирование обществен ного сознания.
История развития эволюционных идей Периодизация истории развития эволюционных идей Первый период - от античной натурфилософии до эпохи Возрождения. Второй период - начинается с эпохи Возрождения. Третий период – начиная с 18 века (основные эволюционные теории).
История развития эволюционных идей Основные концепции эволюционного развития 1. Ламаркизм первая целостная эволюционная концепция, тесно связанная с развитием трансформизма в истории эволюционного учения. 2. Теория катастроф Ж. Кювье (1769— 1832). 3. Эволюционная теория Ч. Дарвина (180 SI— 1882). 4. Неоламаркизм Первое крупное антидарвинистское учение, возникшее в конце XIX в. ; в дальнейшем — совокупность различных эволюционных концепций, основанных на отдельных положениях ламаркизма. 5. Антидарвинизм конца XIX – начала XX в. 6. Синтетическая теория эволюции. Микроэволюция. Макроэволюция
История развития эволюционных идей Основные положения синтетической теории эволюции 1. Главный фактор эволюции — естественный отбор, интегрирующий и регулирующий действие всех остальных факторов (онтогенетической изменчи вости, мутагенеза, гибридизации, миграции, изоляции, пульсации численно сти и др. ) 2. Эволюция протекает дивергентно, постепенно, посредством отбора случайных мутаций. Новые формы образуются через наследственные изменения (сальтации). Их жизненность определяется отбором 3. Эволюционные изменения случайны и ненаправленны. Исходный материал для эволюции — мутации. Исходная организация популяции и изменения внешних условий ограничива ют и канализируют наследственные изменения в направлении неограниченно го прогресса 4. Макроэволюция, ведущая к образованию надвидовых групп, осуществляется только посредством процессов микроэволюции и каких либо специфических механизмов возникновения новых форм жизни не имеет.
История развития эволюционных идей Элементарные явления и факторы эволюции u Популяция – элементарная эволюционная структура u Изменение генотипического состава популяции – элементарное эволюционное явление u Генофонд популяции – элементарный эволюционный материал u Элементарные эволюционные факторы – мутационный процесс, «волны жизни» , изоляция, естественный отбор (движущий, стабилизирующий, дизруптивный).
История развития эволюционных идей Основные законы эволюции 1. Эволюция происходит с разной скоростью в разные пе риоды. В настоящее время она протекает быстро, и это со провождается появлением многих новых форм и вымиранием многих старых. 2. Эволюция организмов различных типов происходит с разной скоростью. Вообще эволюция протекает быстрее при первом появлении нового вида, а затем, по мере стабилизации группы, постепенно замедляется. 3. Новые виды образуются не из наиболее высокоразвитых и специализированных форм, а напротив, из относительно простых, неспециализированных. 4. Эволюция не всегда идет от простого к сложному. Существует много примеров «регрессивной» эволюции, когда сложная форма давала начало более простым. 5. Эволюция затрагивает популяции, а не отдельные особи и происходит в результате процессов мутирования, естест венного отбора и дрейфа генов.
История развития эволюционных идей Эволюция жизни u возникновение первых живых существ — 3, 5 млрд. лет назад; u многоклеточных — 2, 5 млрд. лет; u животных и растений — 400 млн. лет; u млекопитающих и птиц — 100 млн. лет; u приматов — 60 млн. лет; u гоминид — 16 млн. лет; u рода человека — 6 млн. лет; u Homo sapiens — 60 тыс. лет).
Скачать презентацию Концепции современной биологии ПЛАН I Общая характеристика
Лекция 7 Концепции современной биологии.ppt