20.36M
Category: biologybiology

Введение в биологию

1.

Введение в
биологию
Лекция 1

2.

План лекции
1) Определение жизни
2) Уровни организации живого
3) Критерии живых систем
4) Происхождение жизни на Земле
5) Молекулярно-генетический уровень
6) Строение ДНК
7) Выделение ДНК из образцов
8) Клеточный уровень

3.

Жизнь

4.

Наука биология
БИОЛОГИЯ (греч., bios – жизнь; logos – слово,
учение) – НАУКА о ЖИЗНИ как ОСОБОМ ЯВЛЕНИИ во ВСЕХ
ее ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННЫХ ПРОЯВЛЕНИЯХ.
ТЕРМИН ВВЕДЕН в 1809 г. Ж.Б.ЛАМАРКОМ и
Г.ТРЕВИРАНУСОМ.

5.

Определение жизни
Современное определение
Жизнь — это макромолекулярная открытая
система, которой свойственны иерархическая
организация, способность к
самовоспроизведению, обмен веществ, тонко
регулируемый поток энергии.

6.

Определение жизни
М.В. Волькенштейн
Живые тела, существующие на Земле,
представляют собой открытые,
саморегулирующиеся и
самовоспроизводящиеся системы,
построенные из биополимеров — белков и
нуклеиновых кислот

7.

Определение жизни
Аристотель: Жизнь — питание, рост и одряхление.
Ф. Энгельс: Жизнь есть способ существования
белковых тел, существенным моментом которого
является постоянный обмен веществ с окружающей
их внешней природой, причём с прекращением этого
обмена веществ прекращается и жизнь, что приводит
к разложению белка.
М. Биша́: Жизнь — это совокупность функций,
сопротивляющихся смерти
NASA: Жизнь - самоподдерживающаяся химическая
система, способная к дарвиновской эволюции

8.

Иерархия
живых систем

9.

Определение системы
Живая материя на Земле существует в
виде биосистем — клеток, тканей,
организмов, популяций и т. д.
Система — это совокупность
компонентов, находящихся во
взаимодействии и образующих целое.

10.

Структура системы
Любая система состоит из элементов
(подсистем).
Любая система имеет определенную
структуру — определенное
расположение и связь между
подсистемами.

11.

Свойства систем
- целостность
- подчиненность компонентов общей цели
- взаимосвязанность компонентов
(изменение одного приводит к изменению
других)
- иерархичность (система включает в себя
подсистемы и сама может быть частью
высшей системы)

12.

Виды систем
Системы
Живые
Неживые
Системы
Открытые
Закрытые
Обменивается
веществом, энергией
и информацией с
внешней средой
Изолирована от
внешней среды

13.

Уровни организации живых систем
Уровни

14.

Уровни организации живых систем
Все уровни взаимосвязаны!
Каждый уровень характеризуется:
- элементарной единицей
- элементарным явлением

15.

Единица и явление
Элементарная единица — структура
или объект природы, закономерные
изменения которой вносят вклад в
процесс сохранения и развития жизни.
Элементарное явление — изменение
элементарной единицы.

16.

Молекулярно-генетический уровень
Элементарная единица — ген.
Элементарное явление — репликация.

17.

Определения
Ген — участок ДНК, содержащий
информацию о первичной структуре
белка или РНК.
Репликация ДНК — процесс удвоения
ДНК.

18.

На молекулярно-генетическом уровне
находятся:
- нуклеиновые кислоты
- белки
- полисахариды
- другие органические соединения

19.

На молекулярно-генетическом уровне
происходят:
- экспрессия гена (реализация
наследственной информации)
- рекомбинация ДНК (обмен
аллельными участками между
гомологичными хромосомами)
- репликация
- генные мутации

20.

Клеточный уровень
Элементарная единица — клетка.
Элементарные явления — реакции
клеточного метаболизма.

21.

Определения
Клетка — структурная и
функциональная единица, единица
размножения, развития и патогенеза
всего живого.
Метаболизм — совокупность
процессов обмена веществом и
энергией.

22.

В метаболизм входят

23.

Анаболизм и катаболизм

24.

Определения
Анаболизм — совокупность процессов
созидания более сложных веществ из более
простых. Происходят с затратой энергии.
Примеры: фотосинтез, биосинтез белка.
Катаболизм — совокупность процессов
распада более сложных веществ до более
простых. Происходят с выделением энергии.
Примеры: дыхание.

25.

Тканевый уровень
Элементарная единица — ткань.
Элементарные явления — тканевые
реакции.

26.

Ткани человека
- нервная
- мышечная
- эпителиальная
- соединительная

27.

Определения
Ткань — группа клеток и межклеточного
вещества, имеющих общее происхождение,
сходное строение и выполняющих
определенную функцию.
Гистология — наука о тканях.

28.

Органный уровень
Орган — часть многоклеточного
организма, состоящая из разных типов
тканей и выполняющая определенные
функции.
Система органов объединяет
органы, выполняющие сходные
функции.

29.

Онтогенетический уровень
Элементарная единица — особь.
Элементарные явления — онтогенез.

30.

Определения
Онтогенез — индивидуальное развитие
организма от зачатия до смерти.
Организм — целостная одно- или
многоклеточная система, способная к
самостоятельному существованию.

31.

Популяционно-видовой уровень
Элементарная единица — популяция.
Элементарные явления —
эволюционные изменения.

32.

Определения
Вид — основная структурная
единица систематики. Группа
особей, обладающих
наследственных сходством,
способных скрещиваться и давать
плодовитое потомство.

33.

Определения
Популяция — элементарная единица
вида, совокупность организмов одного
вида, длительное время обитающих на
одной территории (занимающих
определённый ареал) и частично или
полностью изолированных от особей
других таких же групп.

34.

Биогеоценотический уровень
Элементарная единица —
биогеоценоз.
Элементарные явления —
потоки энергии и круговорот веществ.

35.

Определения
Биогеоценоз (экосистема) — система,
включающая совокупность живых
организмов (биотические факторы) и
факторы неживой природы
(абиотические факторы) в пределах
одной территории.

36.

В состав биогеоценоза входят
- абиотические факторы (неживая
природа)
- продуценты (производители органики
из не органических веществ)
- консументы (потребители органики)
- редуценты (разрушители органики до
не органических веществ)

37.

Пищевая цепь биогеоценоза
Продуценты:
Растения,
автотрофные
бактерии
Консументы I:
Травоядные
животные
Редуценты:
Грибы,
бактерии
Консументы II:
Хищные
животные

38.

Биосферный уровень
Элементарная единица — биосфера.
Элементарные явления —
потоки энергии и круговорот веществ.

39.

Определения
Биосфера — совокупность всех
биогеоценозов Земли, оболочка Земли,
заселенная и преобразованная живыми
организмами.

40.

Биогенная миграция атомов

41.

Свойства
живых систем

42.

Свойства живых систем
- единство хим. состава
- репродукция
- метаболизм
- наследственность
- гомеостаз (постоянство
внутренней среды)
- изменчивость
- упорядоченность (низкая
энтропия)
- раздражимость (ответная
реакция на изменение
окружающей среды)
- клеточное строение
- ритмичность
- сложность организации
- способность к адаптации
- рост и развитие
- дискретность
(разделенность)
- энергозависимость
- подвижность
- открытость
- саморегуляция

43.

Единство хим. состава
Неживая природа
- преимущественно
простые
соединения
- самые
распространенные
элементы — O2, Si,
Al, Fe и др.
Живая природа
- сложные
биополимеры
- на 98% состоит из
С, O, N, H.

44.

Энтропия — мера неупорядоченности
системы
Неживая природа
- системы с высокой
энтропией
14
Живая природа
- системы с низкой энтропией

45.

Гомеостаз
Неживая природа
- постепенно
эволюционирует в сторону
увеличения энтропии
Живая природа
- при жизни поддерживает низкую
энтропию
- производит новые системы с низкой
энтропией

46.

Происхождение
жизни

47.

Теории происхождения жизни
- креационизм
- теория самопроизвольного
зарождения
- теория стационарного состояния
- теория панспермии
- теория биохимической эволюции
14

48.

Креационизм
Жизнь была создана высшим существом
14

49.

Самозарождение
Жизнь возникает постоянно из неживого
Опыт Ван Гельмонта (1579-1644): мыши
"самозародились" в шкафу из грязного
белья и пшеницы.
14

50.

Концепция биогенеза
Опыт Ф. Реди (1668г.): личинки мух появились в отрытой
банке, но не в закрытой => живое возникает только от
живого (биогенез)
14

51.

Теория стационарного состояния
Жизнь существовала всегда
14

52.

Теория панспермии
Жизнь была занесена из Космоса
14

53.

Бактерия с Марса?
Возможно, окаменелость в марсианском
метеорите
14

54.

Теория биохимической эволюции
Жизнь развилась из неживого в результате
биохимических процессов
14

55.

Молекулярногенетический
уровень:
ДНК

56.

ДНК
Дезоксирибонуклеиновая кислота
(ДНК) — биополимер, носитель
генетической информации, состоит из
дезоксирибонуклеотидов.

57.

ДНК
14

58.

Открыли двойную спираль ДНК
1953г
14

59.

Выделение ДНК
Этапы выделения:
Приборы:
- лизис (растворение) клеток
- термостат
- удаление обломков клетки
(центрифугирование)
- центрифуга
- разрушение белков
протеиназами
- вортекс
- спектрофотометр
- экстрагирование ДНК из
раствора
- осаждение ДНК
- оценка качества образца

60.

Выделение ДНК
14

61.

Термостат
14

62.

Термостат
14

63.

Центрифуга
14

64.

Центрифуга
14

65.

Центрифугирование
Центрифуга — прибор для разделения
сыпучих тел или жидкостей различного
удельного веса и отделения жидкостей
от твёрдых тел путём использования
центробежной силы. При вращении в
центрифуге частицы с наибольшим
удельным весом располагаются на
периферии, а частицы с меньшим
удельным весом — ближе к оси
вращения.
14

66.

Центрифугирование
14

67.

Вортекс
14

68.

Вортекс
14

69.

Спектрофотометр
14

70.

Клеточный уровень

71.

Классификация клеток
1. По наличию ядра
* Прокариотическая
* Эукариотическая
- Животная
- Растительная
- Грибная
2. По организму
* клетка многоклеточного
организма
* клетка одноклеточного
организма
3. По назначению
(у многоклеточных)
* соматические
* половые

72.

Прокариотическая клетка
- бактерии, археи, сине-зеленые
водоросли (цианобактерии)
- нет ядра и мембранных
органоидов
- наследственный материал
представлен кольцевой ДНК
(нуклеоид)

73.

Прокариотическая клетка
14

74.

Эукариотическая клетка
- животные, растения, грибы
- есть оформленное ядро и
мембранные органоиды
- наследственный материал
представлен линейной ДНК

75.

Эукариотическая клетка
14

76.

Эукариотическая клетка
14

77.

Эукариотическая клетка
14

78.

Виды микроскопов
- оптические
- электронные
- сканирующие
- рентгеновские
- ...

79.

Оптический (световой) микроскоп
A — окуляр; B — объектив; C
— объект; D — конденсор; E
— предметный столик; F —
зеркало.
14

80.

Оптический (световой) микроскоп
14

81.

Иммерсионная микроскопия

82.

Конфокальный микроскоп
14

83.

Конфокальный микроскоп
14

84.

Конфокальный микроскоп

85.

Конфокальный микроскоп
14

86.

Электронный микроскоп
14

87.

Электронный микроскоп

88.

Сканирующий микроскоп

89.

Сканирующий микроскоп
14
English     Русский Rules