20.36M

Category:

biology

Введение в биологию

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