Биология как наука

1.

Факультет естественных наук
Кафедра общей биологии и биоэкологии
Курс: «Биология»
Практическая работа №1
«Биология как наука»

2.

Практическая работа №1
Биология как наука
План работы:
1. Биология как наука;
2. Методы научного познания;
3. Признаки живой природы;
4. Уровни организации живой природы.

3.

Биология
Биология – совокупность или система наук о живых системах.
Предмет изучения биологии – все проявления жизни, а именно:
• строение и функции живых существ и их природных сообществ;
• распространение, происхождение и развитие новых существ и их сообществ;
• связи живых существ и их сообществ друг с другом и с неживой природой.
Задачи биологии состоят в изучении всех биологических закономерностей и раскрытии сущности
жизни. При этом в биологии используется ряд методов, характерных для естественных наук.
• наблюдение, позволяющее описать биологическое явление;
• сравнение, дающее возможность найти закономерности, общие для разных явлений;
• эксперимент, в ходе которого исследователь искусственно создает ситуацию позволяющую выявить
глубоко лежащие (скрытые) свойства биологических объектов;
• исторический метод, позволяющий на основе данных о современном мире живого и о его
прошлом, раскрывать законы развития живой природы.

4.

Методы познания живой природы
• Метод наблюдения и описания
• Сравнительный метод
• Экспериментальный метод
• Исторический метод
• Математическое моделирование
• Инструментальные методы (микроскопия, электрография,
радиолокация и др.)

5.

Методы научного исследования
Близнецовый сравнение признаков монозиготных и дизиготных близнецов- определение степени
влияния генотипа и условий среды на проявление того или иного признака;
Генеалогический построение и изучение родословных- характер наследования того или иного признака;
Гибридологический получение гибридов и анализ расщепления их признаков в ряду поколений
генетика, анализ характера наследования признаков;
Метод меченых атомов использование радиоактивных изотопов для определения места включения в
организм тех веществ, в состав которых они входят- изучение обмена веществ;
Рентгеноструктурный анализ
использование явления дифракции рентгеновских лучей на
кристаллических решетках молекул - изучение структуры ДНК, третичной структуры белков;
Центрифугирование -разделение компонентов клетки в поле действия центробежных сил в зависимости
от их массы и объема выделение рибосом или других органоидов для их дальнейшего изучения;

6.

Методы научного исследования
Световая
микроскопия –
изучение
биологических
объектов при помощи
светового микроскопа
- изучение крупных
частей клетки: ядра,
хлоропластов,
вакуолей;
изучение
одноклеточных
организмов;
Электронная
микроскопия –
изучение
биологических
объектов при помощи
электронного
микроскопа - изучение
мелких частей клетки:
митохондрий,
рибосом, центриолей
и т.д.

7.

Биология-совокупность
естественных наук:
• Ботаника
• Зоология
• Альгология
• Генетика
• Антропология
• Микология
• Герпетология
• Паразитология
• Биогеография
• Эмбриология
• Экология
• Микробиология
• Систематика
• Иммунология
• Палеонтология
• Морфология
• Гистология
• Цитология
• Анатомия
• Этология
• Арахнология
• Орнитология
• Ихтиология
• Энтомология
• Физиология
• Вирусология
• Биотехнология

8.

Значение биологии
• Важность изучения биологии для медика определяется тем, что
биология — это теоретическая основа медицины.
• «Медицина, взятая в плане теории, — это прежде всего общая
биология», — писал один из крупнейших теоретиков медицины И.В.
Давыдовский.
• Успехи медицины связаны с биологическими исследованиями, поэтому
врач постоянно должен быть осведомлен о новейших достижениях
биологии.
• Достаточно привести несколько примеров из истории науки, чтобы
убедиться в тесной связи успехов медицины с открытиями,
сделанными, казалось бы, в чисто теоретических областях биологии.

9.

Биологические системы
• Биологические системы – это объекты различной сложности, имеющие несколько
уровней структурно-функциональной организации и представляющие собой
совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих элементов.
• Примерами биологических систем являются: клетка, ткани, органы, организмы,
популяции, виды, биоценозы, экосистемы разных рангов и биосфера.
• Элементарной биологической системой, т.е. системой самого низшего ранга, является
клетка, т.к. нет систем еще более низкого ранга, которые бы обладали всей
совокупностью признаков, присущих биологическим системам.

10.

Признаки биологических систем
1. Единство химического
состава;
2. Обмен веществ
3. Самовоспроизведение
4. Наследственность
5. Изменчивость
6. Рост и развитие
7. Раздражимость
8. Дискретность
9. Саморегуляция
10.Ритмичность
11.Энергозависимость

11.

1. Единство химического состава.
• В состав живых организмов входят те же химические элементы, что и в
объекты неживой природы.
• В неживой природе самыми распространенными элементами являются
кремний, железо, магний, алюминий, кислород.
• В живых организмах 98% состава приходится на долю всего четырех
элементов: углерода, кислорода, азота и водорода.

12.

2. Обмен веществ
• К обмену веществ с окружающей средой способны все живые организмы. Они
поглощают из среды элементы питания и выделяют продукты жизнедеятельности.
• В неживой природе также существует обмен веществами, однако при
небиологическом круговороте они просто переносятся с одного места на другое или
меняют свое агрегатное состояние: например, смыв почвы, превращение воды в пар
или лед и др.
• У живых же организмов обмен веществ имеет качественно иной уровень.
• В круговороте органических веществ самыми существенными являются процессы
синтеза и распада в результате которых сложные вещества распадаются на более
простые и выделяется энергия, необходимая для реакций синтеза новых сложных
веществ.
• Обмен веществ обеспечивает относительное постоянство химического состава всех
частей организма и как следствие – постоянство их функционирования в
непрерывно меняющихся условиях окружающей среды.

13.

3. Самовоспроизведение
• – свойство организмов воспроизводить себе подобных. Процесс
самовоспроизведения осуществляется практически на всех уровнях
жизни.
• Существование каждой отдельно взятой биологической системы
ограничено во времени, поэтому поддержание жизни связано с
самовоспроизведением.
• В основе самовоспроизведения лежит образование новых молекул и
структур, обусловленное информацией, заложенной в нуклеиновой
кислоте – ДНК, которая находится в родительских клетках.

14.

Основные генетические понятия
4. Наследственность – способность организмов передавать свои признаки, свойства
и особенности развития из поколения в поколение.
Наследственность обеспечивается стабильностью ДНК и воспроизведением ее
химического строения с высокой точностью. Материальными структурами
наследственности, передаваемыми от родителей потомкам, являются хромосомы и
гены.
5. Изменчивость – способность организмов приобретать новые признаки и свойства;
в ее основе лежат изменения материальных структур наследственности.
Изменчивость поставляет разнообразный материал для отбора особей, наиболее
приспособленных к конкретным условиям существования, что, в свою очередь,
приводит к появлению новых форм жизни, новых видов организмов.

15.

6. Рост и развитие
- необратимое направленное закономерное изменение объектов живой и неживой природы.
• В результате развития возникает новое качественное состояние объекта, изменяется его
состав или структура.
Развитие живой формы материи представлено индивидуальным развитием (онтогенезом) и
историческим развитием (филогенезом = эволюцией).
• На протяжении онтогенеза постепенно и последовательно проявляются индивидуальные
свойства организмов.
• В основе этого лежит поэтапная реализация наследственных программ.
Индивидуальное развитие часто сопровождается ростом – увеличением линейных размеров и
массы всей особи и ее отдельных органов за счет увеличения размеров и количества клеток.
• Историческое развитие сопровождается образование новых видов и прогрессивным
усложнением жизни.
В результате эволюции возникло все многообразие живых организмов на Земле.

16.

7. Раздражимость
– это специфические избирательные ответные реакции организмов на изменения окружающей или
внутренней среды.
Отвечая на воздействия факторов среды, организмы взаимодействуют с ней и приспосабливаются к
ней, что помогает им выжить.
Реакции многоклеточных животных на раздражители, осуществляемые и контролируемые
центральной нервной системой, называются рефлексами. Организмы, не имеющие нервной
системы, лишены рефлексов, и их реакции выражаются в изменении характера движения (таксисы)
или роста (тропизмы).
Таксисы:
Хемотаксис – раздражение организмов связанное с воздействием на них химических веществ.
Фототаксисы - раздражение организмов связанное с воздействием на них света.
Термотаксис - раздражение организмов связанное с воздействием на них температуры.
Тропизмы:
• Гелиотропизм – рост вверх.
• Геотропизм – рост вниз.

17.

8. Дискретность
(от лат. discretus – разделенный).
Любая биологическая система состоит из отдельных изолированных, но тем не менее,
тесно связанных и взаимодействующих между собой частей, образующих
структурно-функциональное единство.
• Так, любая особь состоит из отдельных клеток с их особыми свойствами, а в
клетках также дискретно представлены органоиды и другие внутриклеточные
образования.
• Дискретность строения организма – основа его структурной упорядоченности.
• Она создает возможность постоянного самообновления системы путем замены
износившихся структурных элементов без прекращения функционирования всей
системы.

18.

9. Саморегуляция
• – способность живых организмов поддерживать постоянство своего
химического состава и интенсивность физиологических процессов
(гомеостаз).
• Саморегуляция
осуществляется
благодаря
деятельности
нервной,
эндокринной и некоторых других регуляторных систем.
• Сигналом для включения той или иной регуляторной системы может быть
изменение концентрации какого-либо вещества или состояния какой-либо
системы.

19.

10. Ритмичность
• – свойство, присущее как живой, так и неживой природе.
• Оно обусловлено различными космическими и планетарными причинами:
вращением Земли вокруг Солнца и вокруг своей оси, фазами Луны и т.д.
• Ритмичность проявляется в периодических изменениях интенсивности
физиологических функций и формообразовательных процессов через
определенные равные промежутки времени.
• Хорошо известны суточные ритмы сна и бодрствования у человека, сезонные
ритмы активности и спячки у некоторых млекопитающих и многие другие.
• Ритмичность направлена на согласование функций организма с
периодически меняющимися условиями жизни.

20.

11. Энергозависимость
• Биологические системы являются «открытыми» для поступления энергии.
• Под «открытыми» понимают динамические, т.е. не находящиеся в состоянии
покоя системы, устойчивые лишь при условии непрерывного доступа к ним веществ
и энергии извне.
• Живые организмы существуют до тех пор, пока в них поступают из окружающей
среды энергия и вещества в виде пищи.
• В большинстве случаев организмы используют энергию Солнца: одни
непосредственно – это фотоавтотрофы (зеленые растения и цианобактерии), другие
опосредованно, в виде органических веществ потребляемой пищи, – это
гетеротрофы (животные, грибы и бактерии).

21.

11. Энергозависимость
Виды организмов по способу питания:
1) Автотрофы
• Фотоавтотрофы – организмы способные превращать энергию солнечного света в энергию
химических связей органических соединений;
• Хемоавтотрофы – организы способные превращать энергию химических связей
неорганических соединений (Сера, мышьяк, тяжёлые металлы).
2) Гетеротрофы – организмы, способные превращать энергию химических связей
органических соединений в энергию химических связей неорганических соединений. Проще
говоря, превращают органические соединения в неорганические (глюкоза превращается в CO2
и Воду.
• Таким образом, биологические системы резко отличаются от объектов неживой природы своей исключительной
сложностью и высокой структурной и функциональной упорядоченностью.
• Эти отличия придают жизни качественно новые свойства.
• Живое представляет собой особую ступень развития материи.

22.

Уровни организации живой
материи
Уровень
Характеристика
Молекулярный
(молекулярногенетический)
На этом уровне живая материя организуется в сложные высокомолекулярные органические соединения, такие как белки, нуклеиновые
кислоты и др.
Субклеточный
(надмолекулярный)
На этом уровне живая материя организуется в органоиды: хромосомы, клеточную мембрану, эндоплазматическую сеть, митохондрии,
комплекс Гольджи, лизосомы, рибосомы и другие субклеточные структуры.
Клеточный
На этом уровне живая материя представлена клетками. Клетка является элементарной структурной и функциональной единицей живого.
Органно-тканевой
На этом уровне живая материя организуется в ткани и органы. Ткань — совокупность клеток, сходных по строению и функциям, а также
связанных с ними межклеточных веществ. Орган — часть многоклеточного организма, выполняющая определённую функцию или
функции.
Организменный
(онтогенетический)
На этом уровне живая материя представлена организмами. Организм (особь, индивид) — неделимая единица жизни, её реальный
носитель, характеризующийся всеми её признаками.
Популяционно-видовой На этом уровне живая материя организуется в популяции. Популяция — совокупность особей одного вида, образующих обособленную
генетическую систему, которая длительно существует в определённой части ареала относительно обособленно от других совокупностей
того же вида. Вид — совокупность особей (популяций особей), способных к скрещиванию с образованием плодовитого потомства и
занимающих в природе определённую область (ареал).
Биоценотический
На этом уровне живая материя образует биоценозы. Биоценоз — совокупность популяций разных видов, обитающих на определённой
территории.
Биогеоценотический
На этом уровне живая материя формирует биогеоценозы. Биогеоценоз — совокупность биоценоза и абиотических факторов среды
обитания (климат, почва).
Биосферный
На этом уровне живая материя формирует биосферу. Биосфера — оболочка Земли, преобразованная деятельностью живых организмов.

23.

Курс подготовил:
Ассистент кафедры
общей биологии и
биоэкологии
Темников Андрей
Андреевич
aa.temnikov@mgou.r
u