ОСНОВНЫЕ КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОЙ БИОЛОГИИ Та или иная естественнонаучная

ОСНОВНЫЕ КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОЙ БИОЛОГИИ Та или иная естественнонаучная концепция представляет некую взаимосвязанную группу понятий, гипотез, теорий, объясняющих какое-нибудь фундаментальное явление или свойство природы. Основные биологические концепции объясняют феномен и свойства жизни. К настоящему времени еще не сложилась какаялибо определенная система биологических концепций. Разные авторы формулируют и комбинируют их по-разному, хотя суть от этого обычно не страдает. Мы предлагаем свой вариант из пяти концептуальных обобщений современной биологии.

Концепция системной многоуровневой организации жизни МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ ОНТОГЕНЕТИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ ПОПУЛЯЦИОННО-ВИДОВОЙ УРОВЕНЬ БИОГЕОЦЕНОТИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ

ПОПУЛЯЦИОННО-ВИДОВОЙ УРОВЕНЬ Например: Phaseolus vulgaris - фасоль обыкновенная, Passer domesticus - воробей домовый, Homo sapiens - человек разумный. Искусственно можно скрестить лошадь и осла, но их потомство - мул - бесплодно. Так что лошадь и осел - разные виды.

Биогеоценотический уровень Основоположником учения о биосфере Земли является выдающийся российский натуралист и философ Владимир Иванович Вернадский (1863 -1945). Основная мысль этого учения и созданной Вернадским науки биогеохимии состоит в том, что живой и неживой мир нашей планеты един, организмы и компоненты среды связаны обменом (круговоротом) веществ и энергии. Вершиной творческого наследия Вернадского является его представление о ноосфере - биосфере, обогащенной разумом человека.

Концепция материальной сущности жизни Механицизм и витализм в истории биологии. Живая материя и ее основная форма движения. Обмен веществ и энергии в живой системе. Трансформация и использование энергии. Опора и движение. Транспорт веществ. Ферментативный катализ. Защитные реакции. Иммунитет. Сигнализация. Гормональная и нервная регуляция.

ЖИВАЯ МАТЕРИЯ И ЕЕ ОСНОВНАЯ ФОРМА ДВИЖЕНИЯ. ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ В ЖИВОЙ СИСТЕМЕ Живая материя, пока она действительно живая, остается неравновесной, структурированной, высоко упорядоченной. В ней имеется свободная, готовая совершить работу энергия, а энтропия минимальна. Такое состояние поддерживается за счет притока внешней энергии и ее трансформации в энергию химических связей макромолекул.

формула жизни Взаимодействие потоков простого вещества и энергии в ходе биосинтеза живого вещества и обратный процесс распада, то есть обмен веществ и энергии, составляет фундаментальное свойство жизни, основную форму движения живой материи

Трансформация и использование энергии

Таким образом, АТФ выступает в качестве универсального переносчика энергии внутри клетки, своеобразной разменной монетой в энергетических платежах за внутриклеточные процессы.

ОПОРА И ДВИЖЕНИЕ Главное, что следует вынести из описания мышечной функции, это понимание простой физико-химической сущности движения, которая сводится к изменению объемной формы молекулы белка миозина.

ФЕРМЕНТАТИВНЫЙ КАТАЛИЗ (БИОКАТАЛИЗ) Благодаря молекулярной специфичности своих активных центров ферменты узнают и захватывают нужные вещества-субстраты, сближают их для соединения (синтеза) или, напротив, разделяют в реакциях распада (лизиса). При этом сам фермент не разрушается, а лишь изменяет свою третичную белковую структуру - происходит кратковременная и обратимая денатурация молекулы, ее конформационная перестройка

СИГНАЛИЗАЦИЯ. ГОРМОНАЛЬНАЯ И НЕРВНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ Большинство гормонов по химической природе представляют пептиды, бывают также стероиды. Каждый гормон воздействует на определенные клетки-мишени или несколько типов клеток. Восприятие гормонального сигнала осуществляется специальными молекулами-рецепторами, расположенными в оболочке либо в цитоплазме клетки

Нервная регуляция

Концепция биологической информации и самовоспроизведения жизни САМОВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ - ВАЖНЕЙШЕЕ СВОЙСТВО ЖИЗНИ. ОБЩАЯ СХЕМА ОНТОГЕНЕЗА ПРЕФОРМИЗМ И ЭПИГЕНЕЗ В ИСТОРИИ ЭМБРИОЛОГИИ ГЕНОТИП И ФЕНОТИП ОРГАНИЗМА. ЦЕНТРАЛЬНАЯ ДОГМА МОЛЕКУЛЯРНОЙ БИОЛОГИИ РЕПЛИКАЦИЯ ДНК И РАЗМНОЖЕНИЕ КЛЕТОК ФОРМЫ РАЗМНОЖЕНИЯ ОРГАНИЗМОВ. КЛОНИРОВАНИЕ РАЗВИТИЕ ОРГАНИЗМА

САМОВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ - ВАЖНЕЙШЕЕ СВОЙСТВО ЖИЗНИ. ОБЩАЯ СХЕМА ОНТОГЕНЕЗА

ГЕНОТИП И ФЕНОТИП ОРГАНИЗМА. ЦЕНТРАЛЬНАЯ ДОГМА МОЛЕКУЛЯРНОЙ БИОЛОГИИ ДНК (ген) выполняет роль матрицы (шаблона, образца) для синтеза белка. Информационная РНК служит промежуточной матрицей, то есть рабочей копией гена. В целом в молекулярной биологии выполняется принцип: один ген - один белок.

РЕПЛИКАЦИЯ ДНК И РАЗМНОЖЕНИЕ КЛЕТОК

ФОРМЫ РАЗМНОЖЕНИЯ ОРГАНИЗМОВ. КЛОНИРОВАНИЕ

РАЗВИТИЕ ОРГАНИЗМА Эмбриональная детерминация развития на основе позиционной информации, заложенной в яйце. В процессе роста и созревания яйцеклетки, когда она еще находится в материнском организме, в ее цитоплазме неравномерно откладываются различные РНК и белки-регуляторы, которые предопределяют будущий план раннего развития и ранней дифференциации клеток.

. Эмбриональная индукция - влияние одних зачатков на другие с помощью выделяемых клетками веществрегуляторов. Этот механизм включается в ранних зародышах и представляет по сути эмбриональную гуморальную регуляцию; внешние регуляторы - индукторы выступают в роли первых гормонов. Так, например на стадии гаструлы (двухслойный зародыш) под действием выделений внутреннего слоя клеток впячиваются и дифференцируются клетки будущей нервной системы

Нейрогормональная регуляция дефинитивног о (окончательного) типа, осуществляемая сложной системой желез внутренней секреции и нервной системой (рис. 17 г). Заметим, что гормоны вырабатываются железами под контролем нервной деятельности, а нервная система в свою очередь находится под воздействием внешней среды.

Концепция саморегуляции живых систем Саморегуляция и гомеостаз. Внутриклеточная саморегуляция Саморегуляция многоклеточного организма Саморегуляция в экосистемах

САМОРЕГУЛЯЦИЯ И ГОМЕОСТАЗ Таким образом, для поддержания гомеостаза системы используется принцип Обратная отрицательная связь стимулирует изменения в регулируемой системе с отрицательной обратной связи. Этот принцип широко применяется в автоматике. противоположным знаком относительно тех первичных изменений, которые Так регулируется температура в утюге или холодильнике - с помощью термореле, породили прямую связь. Первоначальные сдвиги параметров системы уровень давления пара в автоклаве - с помощью выпускного клапана, положение устраняются, и она приходит в исходное состояние. Цикличное сочетание В случае обратной положительной связи первый элемент сигнализирует второму о судна, самолета, космического корабля в пространстве - с помощью гироскопов. В прямых положительных и обратных отрицательных связей может быть, некоторых изменениях своего состояния, а в ответ получает команду на закрепление живых системах универсальный принцип обратной отрицательной связи работает во теоретически, бесконечно долгим, так как система колеблется около некоторого этого нового состояния и даже его дальнейшее изменение. Цикл за циклом первый всех случаях, когда сохраняется гомеостаз. равновесного состояния элемент с помощью второго (контрольного) элемента накапливает одни и те же изменения, его состояние стабильно изменяется в одну сторону

ВНУТРИКЛЕТОЧНАЯ САМОРЕГУЛЯЦИЯ

САМОРЕГУЛЯЦИЯ МНОГОКЛЕТОЧНОГО ОРГАНИЗМА

САМОРЕГУЛЯЦИЯ В ЭКОСИСТЕМАХ

к. ОНЦЕПЦИЯ САМООРГАНИЗАЦИИ И БИОЛОГИЧЕСКОЙ ЭВОЛЮЦИИ. ФИЛОГЕНЕЗ Проблема самоорганизации и наука синергетика Возникновение жизни на земле Этапы развития жизни на земле и современное биоразнообразие Факторы биологической эволюции Происхождение и эволюция человека