Введение в биологию

ВВЕДЕНИЕ В БИОЛОГИЮ

1. Отдельные биологические науки можно разделить на такие группы:

Таксономические биологические науки:
Ботаника
Зоология
Микология
Бактериология
Бриология	о мхах
Вирусология.
Микробиология	о микроскопических организмах
Альгология	о водорослях
Паразитология
Орнитология	о птицах
Энтомология	о насекомых
Основные разделы таксономических наук:
Анатомия
Морфология
Физиология
Филогения
Систематика	многообразие организмов и распределение их по группам
Фундаментальные биологические науки:
Молекулярная биология	изучение клетки на молекулярном уровне
Биохимия, биофизика	состав и процессы в живых объектах
Генетика	о закономерностях наследственности и изменчивости
Цитология
Гистология
Биология развития	закономерности индивидуального развития
Эмбриология	о зародышевом развитии
Экология
Эволюционное учение.	историческое развитие
Палеонтология	изучение истории органического мира
Прикладные биологические науки:
Селекция
Бионика
Космическая биология
Растениеводство
Животноводство
Медицина
Валеология
Генная инженерия
Клеточная инженерия и др.

Задание 1: заполните недостающие данные в таблице.

Задание 2: Классифицируйте данные объекты, используя разные признаки.

1	2	3	4	5
6	7	8	9	10
11	12	13	14	15
16	17	18	19	20

Вопрос: Что вы взяли за основу классификации?

ПРИЗНАКИ ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ

№	Признаки живого	НП	Вопросы
1.	Единство химического состава – материальность (в основе жизни лежат материальные тела, химические вещества, в первую очередь – макромолекулы – белки и нуклеиновые кислоты). Единство ЖП и НП (с точки зрения химии). Но! Специфика химического состава живых систем		1)  Входят ли в состав живых организмов какие-то элементы, ко­торые не встречаются в неживой природе? 2)  Одинаково ли соотношение элементов в живых системах и объек­тах неживой природы? 3)  Какие элементы чаще всего встречаются в живых организмах?
2.	Целостность.
3.	Специфическая организация, структурированность жизни – единый принцип структурной организации. На каждом уровне организации имеются ведущие структуры. Структурно-функциональной единицей жизни является клетка. Специфическая организация проявляется в тесной связи между строением и функцией. Вне клетки жизни нет. Клетка – элементарная единица живого. Но! Существуют и неклеточные формы жизни (?).		1)  Из чего состоят все живые организмы? 2)  Что является элементарной структурно-функциональной еди­ницей живого? 3)  Что вы знаете о клеточной теории? Вспомните ее основные положения.
4.	Дискретность. Само слово дискретность произошло от латинского discretum, что означа­ет «прерывистый, разделенный, состоящий из отдельных частей». Дискретность — всеобщее свойство материи. Жизнь на Земле про­является в виде дискретных форм. Любая биологическая система (например, организм, популяция, вид, биоценоз) состоит из отдель­ных, но, тем не менее, взаимосвязанных и взаимодействующих час­тей, образующих структурно-функциональное единство
5.	Обмен веществ и энергии (питание, дыхание, выделение), в результате которого происходит обновление структур, организмы получают энергию извне.

№	Признаки живого	НП	Вопросы
6.	Способность к саморегуляции (авторегуляция). За счет способности к саморегуляции живые существа поддерживают постоянство структуры и функций тела. В основе саморегуляции лежит принцип обратных связей. Гомеостаз — это способность живых организмов, живущих в непрерывно меняю­щихся условиях среды, поддерживать постоянство своего химичес­кого состава и интенсивность физиологических процессов.		(С этим свойством учащиеся уже встречались при обсуждении проблемы гомеостаза в программе 8 – 9 класса).
7.	Ритмичность. Периодические изменения в окружаю­щей среде оказывают глубокое влияние на живую природу, формируя собственные ритмы живых организмов. Эти ритмы зависят от ритмических процессов характерных для Солнца, Земли и Луны, то есть имеют космическое происхождение. Ритмичность направлена на согласование функций организмов с окружающей средой и явля­ется необходимой приспособительной реакцией.		К сожалению, это свойство живых организмов тоже обычно упускается из виду и ред­ко обсуждается, что приводит к непониманию учащимися многих явлений и процессов в живой природе.
8.	Раздражимость (раздражительность). В процесс эволюции у ЖО выработалось и закрепилось свойство избирательно реагировать на внешние воздействия - раздражимость. Реакция многоклеточных животных на раздражение осуществляется с помощью нервной системы и называется рефлек­сом. Организмы, не имеющие нервной системы, например, простей­шие или растения, лишены рефлексов. Их реакция на воздействие внешних факторов выражается в изменении характера движения или роста. Ответные реакции простейших одноклеточных живот­ных называют таксисами. Например, положительный фототаксис — движение по направлению к свету, отрицательный фототаксис — движение по направлению от света. Под тропизмами понимают определенный характер роста, свой­ственный растениям. Так, стебель обладает положительным гелио­тропизмом, поскольку растет по направлению к солнцу, а корень обладает положительным геотропизмом, поскольку его рост осуще­ствляется по направлению к центру Земли. Для растений характер­ны также настии — движение частей растительного организма, на­пример листьев, в течение светового дня, зависящее от положения солнца.		1) Каким образом организмы связаны с окружающей их средой? 2)  Как организмы отвечают на воздействие окружающей среды? 3)  Есть ли разница между понятиями «раздражимость» и «раздражительность»? В чем она заключается? 4)  Приведите примеры простых ответных реакций организмов на воздействие окружающей среды. 5)  Приведите примеры сложных ответных реакций на воздействия окружающей среды. 6)  Что называют таксисами? 7)  Что называют тропизмами? 8)  Что называют настиями? 9)  Что называют рефлексом?

№	Признаки живого	НП	Вопросы
9.	Самовоспроизведение (размножение, репродукция). Существование каждой отдельно взятой биологической системы ограничено во времени и поддержание жизни на Земле связано с самовоспроизведением. Способность к размножению – воспроизводство себе подобных по типу обмена веществ и принципиальным чертам структурно-функциональной организации. Репродукция тесно связана с другими фундаментальными свойства­ми живых организмов — наследственностью и изменчивостью.		1)  Как размножаются растительные организмы? 2)  Что вы знаете о размножении животных? 3)  Могут ли живые организмы существовать без процесса размно­жения? 4)  Могут ли размножаться объекты неживой природы?
10.	Наследственность – способность ЖО передавать свои признаки и свойства следующему поколению. Наследственность – материальная преемственность между поколениями организмов за счет информации, создающейся в процессе эволюции вида (филогенез, или историческое развитие). Использование этой информации осуществляется в ходе индивидуального развития конкретной особи (онтогенеза). Обеспечивает стабильность и постоянство признаков и является консервативной силой, позволяющей организмам самосохраняться.		1)  На каких уровнях организации живого может проявляться наследственность? 2)  Что обеспечивает передачу признаков следующему поколению? 3)  Какие молекулы обеспечивают такое свойство живых организ­мов, как наследственность? 4)  Где в клетке они расположены?
11.	Изменчивость — это способность живых организмов существо­вать в разных формах и вариациях. В ходе филогенеза и онтогенеза организмы изменяются, причем изменения носят приспособительный характер к факторам внешней среды, что возможно благодаря реактивности – способности реагировать на имеющиеся условия внешней среды и отвечать на них движением. Это неотъемлемое свойство живого, в основе которого лежат изменения наследственных моле­кул — молекул ДНК. Изменчивость приводит к разнообразию жи­вых организмов, а это, в свою очередь, приводит к появлению но­вых форм жизни.		1)  Возможно ли существование наследственности без изменчивос­ти? 2)  Какие молекулы обеспечивают такое свойство живых организмов, как изменчивость?

№	Признаки живого	НП	Вопросы
12.	Рост и развитие. Процессы роста и развития характерны для всех живых организмов и являются все­общими свойствами живой материи. Они взаимосвязаны, но нетож­дественны. Расти — значит увеличиваться в размерах и массе с со­хранением общих черт строения. Развитие же сопровождается из­менением живых объектов, в результате которого возникает новое качественное состояние объекта. Развитие бывает индивидуальным (онтогенез) и историческим (филогенез). На протяжении индивидуального развития (онто­генеза) постепенно и последовательно проявляются все свойства дан­ного организма. Историческое развитие (филогенез) — это развитие групп живых организмов, которое сопровождается образованием новых видов и прогрессивным усложнением живого.		1)  Чем процессы роста отличаются от процессов развития? 2)  Чем отличаются процессы индивидуального и исторического развития?
13.	Движение.		1.  Все ли организмы двигаются? 2.  Что означают термины «движение» и «передвижение»? 3.  Какой из них имеет общее значение для всех ЖО? Докажите.
14.	Распространение (растекание).
15.	Умирание.		1)  Что означают термины «умирание» и «вымирание»? 2)  Какой из них является естественным для всех ЖО? Почему?

Задание 3: В графе «НП» укажите знаком «+» те признаки, которые характерны, на первый взгляд, и для неживой природы. Сделайте вывод об абсолютном или относительном значении данных признаков.

УРОВНИ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИВОГО.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ В БИОЛОГИИ

СТРУКТУРА живого организма (ЖО) – биосистема	УРОВЕНЬ ОРГАНИЗАЦИИ живого	НАУКА, которая изучает	МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ	Структурный элемент	Решаемые проблемы
ОРГАНИЗМ	Органоиды   Молекулы КЛЕТКА   ТКАНИ   ОРГАНЫ   Системы органов   Функциональные системы	Организменный	МОЛЕКУЛЯРНЫЙ КЛЕТОЧНЫЙ   ОРГАННО-ТКАНЕВОЙ   ОРГАНИЗМЕННЫЙ   ПОПУЛЯЦИОННО-ВИДОВОЙ   БИОЦЕНОТИЧЕСКИЙ И БИОГЕО- ЦЕНОТИЧЕСКИЙ   БИОСФЕРНЫЙ	Молекулярная биология Биохимия Молекулярная генетика Энзимология Биохимия липидов		Биологические макромолекулы-биополимеры (белки, полисахариды, НК). Другие органические вещества.	Передача наследственной информации и роль НК в этом процессе. Процессы биосинтеза ( ДНК, РНК, АТФ и др.). Достигнуты успехи в области генной инженерии и биотехнологии.
Цитология Цитогенетика Физиология клетки Бактериология	Микроскопия Центрифугирование Авторадиография Культура тканей	Клетка – основная структурно-функциональная единица всех ЖО. Элементарная биологическая система.	Изучается клетка как структурная и функциональная единица всех ЖО. Рассматриваются проблемы морфологической организации клеток, специализации клеток в ходе развития и их физиология.
Гистология Физиология органов и систем органов Физиология ЖО Анатомия Медицина		Ткани - совокупность клеток (и межклеточного вещества), сходных по строению, функциям и происхождению, выпол­няющих в организме определенную роль. Органы - структурно-функциональные объединения несколь­ких типов тканей.	Изучаются особенности строения и функционирования органов и составляющих их тканей.
Эмбриология Ботаника Зоология Анатомия и физиология ЖО Генетика ЖО Биология онтогенеза Этология Возрастная биология	Препарирование Биохимические Кибернетические Электрофизиоло-гические	Организм (особь) - целостная дифференцированная система органов. Сейчас на Земле живет более миллиона видов животных и около полумиллиона видов растений.	·  Рассматривается особь и свойственные ей как целостной системе черты строения, ·  физиологические процессы, ·  механизмы адаптации и поведения.
ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА	Надорганизменный	Систематика Эволюционное учение Популяционная генетика	Наблюдение Препарирование Микроскопия Генетические Биохимические	Популяция – структурная единица вида - совокупность особей одного вида, которые насе­ляют определенную территорию и так или иначе изолирова­ны от особей других совокупностей того же вида.	·  Выявляются факторы, влияющие на численность популяций, ·  проблемы сохранения исчезающих видов, ·  динамика генетического состава популяций.
Экология Направления, которые изучают си-стемы надорганизменного уровня	Наблюдение Моделирование Мониторинг	Биоценоз (БЦ) – совокупность организмов разных видов. Биогеоценоз (БГЦ) (экосистема) – исторически сформированные устойчивые группировки популяций разных видов, которые связаны между собой и с окружающей средой.	·  Взаимоотношения организмов в БЦ (БГЦ), ·  условия, определяющие их численность и продуктивность, ·  устойчивость БЦ (БГЦ). ·  роль влияния человека на сохранение БЦ (БГЦ) и их комплексов.
Науки, изучающие биосферу в целом как живую сис­тему	Мониторинг Палеонтология Комплексные исследования круговорота веществ и превращения энергии	Биосфера – совокупность БГЦ (экосистем). Система высшего порядка, которая охватывает все проявления жизни на Земле.	Решаются глобальные проблемы: ·  образование О2, ·  изменение концентрации СО2 в атмосфере, ·  круговорот веществ и др.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Биологическая терминология и единицы измерения

При изучении школьного курса биологии мы пользуемся многими терминами и понятиями латинского происхождения. В последнее время при создании новых терминов для обозначения вновь открытых структур или процессов, принято использовать латинские или гре­ческие корни, придавая слову в целом латини­зированную форму.

Для тех размеров и тех количеств вещества, с которыми мы будем встречаться на клеточном уровне организации живой материи, нужны соответствующие единицы измерения.

Единицы длины: микрометр (микрон) (1мкм = 10-6м); нанометр (1нм =10-12м).

Единицы массы: нанограмм (1нг = 10-9г); пинограмм (1пг = 10-12г); дальтон - единица молекулярной массы, равная массе атома водорода.

Размеры биологических объектов

Для того, чтобы поместить на одном рисунке весь диапазон размеров, встречающихся в живой природе, использован логарифмический масштаб.