ЛЕКЦИЯ 1. КЛАССИФИКАЦИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ НАУК. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ. ЖИВОЕ И НЕЖИВОЕ. ОСНОВНЫЕ ГИПОТЕЗЫ ПРОИСХОЖДЕНИЯ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ.
БИОЛОГИЯ - (греч. βιολογία — βίος, биос, «жизнь» ; λόγος — слово) — 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.
Классификация биологических наук Зоология позвоночных и беспозвоночный Паразитология Протозоология Гельминтология Энтомология Макалогия Ихтиология Герпетология Орнитология Териология Ботаника Микробиология Дендрология Бактериология Птеридология Вирусология Альгология Иммунология Бриология Геоботаника Систематика Анатомия растений Физиология Цитология Гистология Эмбриология Генетика Энзимология Экология Мембранология Биохимия Кариология Биофизика Плазмидология Космическая биология
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 1. Описательный метод или метод наблюдение, позволяющее описать биологическое явление. 2. Сравнительный метод. дающий возможность найти закономерности, общие для разных явлений. 3. Экспериментальный метод, в ходе которого исследователь искусственно создаёт ситуацию, помогающую выявить глубже лежащие свойства биологических объектов. 4. Исторический метод, позволяющий на основе данных о современном органическом мире и его прошлом познавать процессы развития живой природы.
Вернадский Владимир Иванович «Идея о том, что явления жизни можно объяснить существованием сложных углеродистых соединений – живых белков, бесповоротно опровергнута совокупностью эмпирических фактов геохимии. . . Живое вещество – это совокупность всех организмов»
Что такое живое? Живое вещество — вся совокупность тел живых организмов в биосфере, вне зависимости от их систематической принадлежности. ru. wikipedia. org/wiki/Живое_вещество Совокупность организмов на планете (растительный и животный мир, микроорганизмы). revolution. allbest. ru/ecology/00074998_0. html, Содержимое цитоплазмы и ядра клетки, из которого состоит организм. fatalenergy. com. ru/power/index. php Согласно В. И. Вернадскому, "совокупность всех живых организмов, в данный момент существующих, численно выраженная в элементарном химическом составе, в весе, энергии". www. google. ru/url? q=http: //www. ecosystema. ru/07 referats/slovar/07 j. php&sa =X&ei=WLKi. TLDBG 9 Oi. OIv 02 Mc. D&ved=0 CAYQp. AMo. Ag&usg=AFQj. CNGn. Ia Совокупность всех живых организмов Земли (вирусов, бактерий, OAWRc. Fr 9 R 7 b. QPzf 4 s. Ci. D-vfw грибов, растений, животных). Имеет массу около 2. 4 х 10 12 т, занимает особо важное место в биосфере. www. google. ru/url? q=http: //www. skonline. ru/digest/44756. html&sa=X&ei=W LKi. TLDBG 9 Oi. OIv 02 Mc. D&ved=0 CAg. Qp. AMo. BA&usg=AFQj. CNFt 0 x. HSJ 8 o-
ПРИЗНАКИ ЖИВОЙ МАТЕРИИ 1. Единство химического состава - в живых организмах 98% химического состава приходится на 4 элемента: углерод, кислород, азот и водород. Отличительной особенностью живого вещества является то, что слагающие его индивидуальные химические соединения – белки, ферменты и пр. – устойчивы только в живых организмах (в значительной степени это характерно и для минеральных соединений, входящих в состав живого вещества). 2. Раздражимость - все живые существа способны реагировать на изменение внешней и внутренней среды, что помогает им выжить
ПРИЗНАКИ ЖИВОЙ МАТЕРИИ 3. Обмен веществ и энергии. Живое вещество биосферы характеризуется огромной свободной энергией. В неорганическом мире по количеству свободной энергии с живым веществом могут быть сопоставлены только недолговечные незастывшие лавовые потоки. Все живые организмы способны к обмену веществ с окружающей средой, поглощая из нее вещества, необходимые организму и выделяя продукты жизнедеятельности. Питание, дыхание, выделение - разновидности обмена веществ.
ПРИЗНАКИ ЖИВОЙ МАТЕРИИ 4. Рост. Объекты неживой природы (например, кристалл или сталагмит) растут, присоединяя новое вещество к наружной поверхности. Живые существа растут изнутри за счет питательных веществ, которые организм получает в процессе автотрофного или гетеротрофного питания. В результате ассимиляции этих веществ образуется новая живая протоплазма. Рост живых существ сопровождается развитием - необратимым количественным и качественным изменением. Резкое отличие между живым и неживым веществом биосферы наблюдается в скорости протекания химических реакций: в живом веществе реакции идут в тысячи и миллионы раз быстрее.
ПРИЗНАКИ ЖИВОЙ МАТЕРИИ 5. Движение (подвижность). Произвольное движение живого вещества, в значительной степени саморегулируемое. В. И. Вернадский выделял две специфические формы движения живого вещества: а) пассивную, которая создается размножением и присуща как животным, так и растительным организмам; б) активную, которая осуществляется за счет направленного перемещения организмов (она характерна для животных и в меньшей степени для растений). Живому веществу также присуще стремление заполнить собой все возможное пространство.
ПРИЗНАКИ ЖИВОЙ МАТЕРИИ 6. Размножение. Живое вещество существует в форме непрерывного чередования поколений, благодаря чему современное живое вещество генетически связано с живым веществом прошлых эпох. При этом характерным для живого вещества является наличие эволюционного процесса, т. е. воспроизводство живого вещества происходит не по типу абсолютного копирования предыдущих поколений, а путем морфологических и биохимических изменений. Выживание вида обеспечивается сохранением главных признаков родителей у потомства, возникшего путем бесполого или полового размножения.
ПРИЗНАКИ ЖИВОЙ МАТЕРИИ 7. Наследственность - способность организмов передавать свои признаки и функции следующим поколениям. Закодированная наследственная информация, которая передается от одного поколения к другому, содержится в молекулах нуклеиновых кислот: ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты) и РНК (рибонуклеиновой кислоты). 8. Изменчивость - способность организмов приобретать новые признаки и свойства. Живое вещество обнаруживает значительно большее морфологическое и химическое разнообразие, чем неживое. Кроме того, в отличие от неживого абиогенного вещества живое вещество не бывает представлено исключительно жидкой или газовой фазой. Тела организмов построены во всех трех фазовых состояниях.
ПРИЗНАКИ ЖИВОЙ МАТЕРИИ 9. Живое вещество представлено в биосфере в виде дисперсных тел – индивидуальных организмов. Причем, будучи дисперсным, живое вещество никогда не находится на Земле в морфологически чистой форме – в виде популяций организмов одного вида: оно всегда представлено биоценозами. 10. Саморегуляция. Выражается в способности организмов поддерживать постоянство своего химического состава и функций в системе (например, постоянство температуры тела), физиологических процессов в непрерывно меняющихся условиях окружающей среды. В отличие от живой материи мертвое органическое вещество легко разрушается под действием механических и химических факторов окружающей среды.
Пол Дэвис «В мире науки» № 3, 2008 «Чужие среди своих» Исследуя с помощью сканирующего электронного микроскопа осадочные породы возрастом 200 млн лет, взятые со дна глубокой океанской впадины у берегов Западной Австралии, Филиппа Юинз (Philippa Uwins) из Квинслендского университета обнаружила крошечные структуры размером от 20 до 15 нм (на фотографии — коричневые шарообразные и продолговатые образования). Они содержали ДНК и, по-видимому, размножались в лабораторных условиях.
УРОВНИ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИВОЙ МАТЕРИИ Молекулярный, наиболее древний уровень структуры живой природы, граничащий с неживой природой. Клеточный уровень жизни, включающий в себя молекулярный. Сложное строение клетки. Тканевый уровень организации живой материи объединяет в единое целое сходные по строению и функциям клетки Органный уровень. Орган - это группа тканей, объединенных для эффективного выполнения общей функции. Система органов - это группа органов и тканей, скоординировано работающих с целью выполнения определенной функции. Организменный уровень. Организм представляет собой совокупность различных органов, образующих системы органов, выполняющих жизненные функции многоклеточного организма
УРОВНИ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИВОЙ МАТЕРИИ Популяционно-видовой уровень. Организмы, сходные по определенным критериям, образуют вид. Совокупность организмов одного и того же вида, объединенная общим местом обитания, создает популяцию. Биоценотический уровень. Биогеоценоз - совокупность организмов разных видов и различной сложности организации, обитающих на определенной территории с факторами окружающей среды (абиотическими факторами - климатом, почвой, воздухом, водой). Биосферный уровень - самый высокий уровень организации живого. Биосферу, охватывающую все явления жизни на планете Земля, составляют совокупность всех биогеоценозов, или совокупность всех живых организмов.
ФУНКЦИИ ЖИВОГО ВЕЩЕСТВА 1. Энергетическая. Заключается в поглощении солнечной энергии при фотосинтезе, а химической энергии – путем разложения энергонасыщенных веществ и передаче энергии по пищевой цепи разнородного живого вещества. 2. Концентрационная. Избирательное накопление в ходе жизнедеятельности определенных видов вещества. 3. Деструктивная. Заключается в минерализации необиогенного органического вещества, разложении неживого неорганического вещества, вовлечении образовавшихся веществ в биологический круговорот. 4. Средообразующая. Преобразование физико-химических параметров среды (главным образом за счет необиогенного вещества). 5. Транспортная. Перенос вещества против силы тяжести и в горизонтальном направлении.
Биохимические законы Первый биогеохимический закон — биогенная миграция химических элементов в биосфере стремится к своему максимальному проявлению. Анализ геологических данных показывает, что распространение жизни, живых существ (давление жизни) неуклонно нарастает. Живые организмы способны занимать самые различные экологические ниши, сохраняться в самых неблагоприятных условиях (в горячих и серных источниках, на дне океанов, на ледниках). Это дало основание говорить о «всюдности» жизни (термин Вернадского).
Биохимические законы Второй биохимический закон — эволюция видов, приводящая к созданию форм жизни, устойчивых в биосфере, должна идти в направлении, увеличивающем проявление биогенной миграции атомов в биосфере. Согласно этому закону, в биосфере право на жизнь получают только виды, необходимые самой биосфере для выполнения определённых функций и усиления тем самым биогенной миграции химических элементов. Биогенетический закон Геккеля-Мюллера: каждое живое существо в своем индивидуальном развитии (онтогенез) повторяет в известной степени формы, пройденные его предками или его видом (филогенез).
Фалес оспаривал мифологические представления и создал стихийноматериалистическое мировоззрение с элементами диалектики. Фалес Милетский (624 -547 гг. до н. э. ) Древнегреческие философы Милетской школы (VIII-VI вв. до н. э. ) принимали идею возникновения живых существ из воды либо из различных влажных или гниющих материалов, что было результатом непосредственного влияния вавилонской культуры. А. И. Опарин отмечал, что философские взгляды Милетской школы «содержат зачатки всех концепций по вопросу происхождения жизни, которые впоследствии будут развиты более детально» .
КОНЦЕПЦИИ ПРОИСХОЖДЕНИЯ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ 1. Философские мысли о возникновении жизни Анаксимандр первым предложил немифологическую теорию о возникновении Вселенной и примитивную эволюционную теорию происхождения жизни из воды. В начале всего было Бесконечное начало, которое включало в себя все элементы в смешанном виде. Затем из Бесконечного начала образовались первоэлементы - огонь, вода, земля, воздух. Анаксима ндр Миле тский (610 — 547/540 до н. э. )
Демокри т Абдерский (ок. 460 до н. э. — ок. 370 до н. э. ) Эпику р (342/341 до н. э. , — 271/270 до н. э) Возникновение живых существ - естественный процесс, результат природных сил, а не «акта творения» внешних сил.
Плато н (428 или 427 до н. э. , — 348 или 347 до н. э. ). Настоящее имя — Аристокл Аристо тель (384 до н. э. — 322 до н. э. ) Идеи Платона о двойственности мира - первичном мире идей и вторичном, материальном, мире - сыграли отрицательную роль в развитии взглядов на возникновение жизни. Даже такой разносторонний и самобытный философ, как Аристотель, который колебался между идеализмом и материализмом, признавал бога за высшую форму и перводвигатель.
2. КРЕАЦИОНИЗМ По вопросу о происхождении жизни было широко развито учение о самозарождении организмов, сущность которого христианские богословы видели в одушевлении безжизненной материи «вечным божественным духом» . Фома Акви нский (1225— 1274) Живые существа возникают путем одухотворения безжизненной материи. Так, в частности, образуются лягушки, змеи, рыбы при гниении морской тины и унавоженной земли. Даже те черви, которые в аду мучают грешников, по мнению Фомы Аквинского, возникают там, в результате гниения грехов. Фома вообще всячески поддерживал и пропагандировал воинствующую демонологию.
3. ТЕОРИЯ СТАЦИОНАРНОГО СОСТОЯНИЯ Согласно теории стационарного состояния, Земля никогда не возникала, а существовала вечно; она всегда была способна поддерживать жизнь, а если и изменялась, то очень незначительно. Согласно этой версии, виды также никогда не возникали, они существовали всегда, и у каждого вида есть лишь две возможности — либо изменение численности, либо вымирание. Однако гипотеза стационарного состояния в корне противоречит данным современной астрономии, которые указывают на конечное время существования любых звёзд и, соответственно, планетных систем вокруг звёзд. По современным оценкам, основанным на учете скоростей радиоактивного распада, возраст Земли, Солнца и Солнечной системы исчисляется ~4, 6 млрд лет. Поэтому эта гипотеза обычно не рассматривается академической наукой.
4. КОНЦЕПЦИЯ БИОГЕНЕЗА Франческо Реди (1626— 1697) — известный итальянский (тосканский) врач и натуралист Иллюстрация из «Опытов по происхождению насекомых» Франческо Реди (1668)
Луи Пасте р (1822, — 1895) Пастер поставил точку в многовековом споре о самозарождении некоторых форм жизни в настоящее время, опытным путем доказав невозможность этого
5. ПАНСПЕРМИЯ Согласно теории Панспермии, предложенной в 1865 году Г. Рихтером и окончательно сформулированной Аррениусом в 1895 году, жизнь могла быть занесена на Землю из космоса. Наиболее вероятно попадание живых организмов внеземного происхождения с метеоритами и космической пылью.
6. ТЕОРИЯ АБИОГЕНЕЗА. Теория Опарина—Холдейна Согласно этой теории процесс, приведший к возникновению жизни на Земле, может быть разделён на три этапа: - Возникновение органических веществ - Возникновение белковых тел Александр Иванович Опарин Джон Бёрдон Сандерсон Холдейн Жизнь возникла в результате взаимодействия взвеси органических соединений ( «первичного бульона» ), образовавшихся в бескислородных условиях на первобытной Земле. Тогда, 4 млрд лет назад, атмосфера на Земле состояла из аммиака, паров воды и углекислого газа. Под воздействием атмосферного электричества образовались органические соединения, которые положили начало нуклеиновым кислотам и белкам, генам и клеткам.
7. ГИПОТЕЗА МИРА РНК Мир РНК — гипотетический этап возникновения жизни на Земле, когда как функцию хранения генетической информации, так и катализ химических реакций выполняли ансамбли молекул рибонуклеиновых кислот. Впоследствии из их ассоциаций возникла современная ДНК-РНК-белковая жизнь, обособленная мембраной от внешней среды. Структура рибозима — молекулы РНК, выполняющей функцию катализа Идея мира РНК была впервые высказана Карлом Вёзе в 1968 году, позже развита Лесли Оргелом (и окончательно сформулирована Уолтером Гильбертом в 1986 году.
1. Пивоваров О. Н. , Пивоваров И. О. , Кудрина Л. Н. ПРИРОДА ЖИВЫХ СИСТЕМ Издательства: НИА. Природа, РЭФИА Москва. 2002 3. Карл Эдвард САГАН Космос (Carl Edward Sagan. Cosmos) Торгово-издательский дом «Амфора» , 2008. 2. М. Ичас О природе живого: механизмы и смысл. Пер. с англ. - М. : Мир, 1994. - 496 с.
Скачать презентацию ЛЕКЦИЯ 1 КЛАССИФИКАЦИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ НАУК МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ЖИВОЕ
лекция 1ОБ 12.ppt