Розділ 1. Молекулярний рівень організації живої природи Тема "Вступ"

Про матеріал

Розділ 1. Молекулярний рівень організації живої природи Тема: Вступ Мета: Ознайомити студентів із предметом і завданням загальної біології, основними методами біологічних досліджень, основними ознаками і властивостями живої матерії, рівнями організації живої матерії, їх характеристики.

Перегляд файлу

Розділ 1. Молекулярний рівень організації живої природи

Тема: Вступ

Мета: Ознайомити студентів із предметом і завданням загальної біології, основними методами біологічних досліджень, основними ознаками і властивостями живої матерії, рівнями організації живої матерії, їх характеристики.

План:

Система біологічних знань.
Історія розвитку біологічних знань.
Методи біологічних знань.
Основні властивості живого.
Рівні організації живої матерії.

Наочність і обладнання: навчальна презентація, комп’ютер, проектор, підручник.

Хід заняття:

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

ІІ. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ

Проблема природи, життя – це проблема

первинної організації матерії в живих об’єктах

академік В.O. Енгельгардт

ІІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Система біологічних знань.

Біологія - система наук про життя на різних рівнях його організації: вивчає живі організми та узагальнює закономірності, притаманні всім організмам.

Предметом вивчення біології є живі організми, їх будова, функції, зв’язки між собою і з неживою природою, природні угрупування організмів і вся біосфера в цілому.

Загальна біологія вивчає:

• закономірності, притаманні всім живим організмам;

• будову;

• функціонування;

• ріст;

• походження;

• поширення Ж.О. на Землі;

• описує і систематизує різноманітність живих організмів, взаємодію між собою та з навколишнім середовищем;

• досліджує шляхи історичного розвитку біосфери та живу матерію на різних рівнях її організації.

Сучасна біологія досліджує такі фундаментальні питання:

• клітинну будову організмів;

• еволюційне походження видів живого на Землі;

• генну теорію успадкування ознак;

• стійкість організмів до зовнішніх факторів середовища;

• забезпеченість організмів енергією - життєвою силою, що підтримує процеси, які відбуваються в організмі.

Сутність цих питань полягає в наступному:

• усі ЖО складаються з клітин, а нові клітини утворюються з материнських шляхом поділу;

• сучасна різноманітність ЖО сформувалась в процесі історичного розвитку на Землі, що називають еволюцією;

• спадкова інформація про всі ознаки й властивості ЖО закодована в генах - ділянках ДНК;

• фізіологічні процеси, що відбуваються в організмі, спрямованя насамперед на збереження його стабільного стану, що називають гомеостаз.

Основні біологічні науки:

1. Біохімія - наука про хімічний склад живих організмів і хімічні процеси, які в них відбуваються.

2. Цитологія - наука про будову та процеси життєдіяльності клітин.

3. Молекулярна біологія - вивчає процеси, що відбуваються в живих системах на молекулярному рівні.

4. Гістологія - наука про будову та функції тканин тварин (тканини рослин вивчає анатомія рослин).

5. Біотехнологія - прикладна наука, яка розробляє й впроваджує у виробництво промислові методи з використанням живих організмів і біологічних процесів.

6. Біологія індивідуального розвитку - наука про закономірності індивідуального розвитку організмів від зародження до смерті.

7. Ембріологія - наука про зародковий егап розвитку організмів.

8. Вірусологія - наука про неклітинні форми життя – віруси.

9. Генетика - наука про закономірності спадковості та мінливості, механізми передачі спадкової інформації від батьків нащадкам.

10. Екологія - наука про взаємозв'язки організмів між собою та умовами середовища мешкання, структуру та функціону вання багатовидових систем (екосистем, біосфери). Екологічні принципи слугують теоретичним підгрунтям охорони природи.

11. СеТема - прикладна наука про створення нових штамів мікроорга- нізмів, сортів рослин і порід тварин.

12. Еволюційне вчення - наука, яка встановлює закономірності історичного розвитку живої матерії на нашій планеті.

13. Систематика - наука про видову різноманітність сучасних і вимерлих живих істот. Систематики описують нові для науки види, відносять їх до вищих систематичних одиниць - родів, родин і т. д. та на основі узагальнення досягнень інших галузей біології впорядковують (класифікують) знання про живу матерію, створюючи систему організмів. Її завдання: опис нових для науки видів, розподіл їх по систематичних одиницях - родах, родинах тощо.

14. Ботаніка - наука про рослини.

15. Філогенія - наука про конкретні шляхи та етапи історичного розвитку різних груп живих організмів.

16. Палеонтологія - наука, яка досліджує вимерлі організми .

17. Бактеріологія - наука про прокаріотичні організми.

18. Анатомія - наука, яка досліджує форму, будову окремих органів, систем органів та організму в цілому. Підрозділи анатомії: анатомія тварин, людини; морфологія та мікроскопічна анатомія рослин.

19. Мікологія - наука про гриби.

2. Історія розвитку біологічних знань.

1. Арістотель (384-322рр. до н. е.)створив першу наукову систему для близько 500 видів відомих па той час тварин та заклав підвалини порівняльної анатомії. Вважав, що жива матерія виникла з неживої.

2. Теофраст (372-287 рр. до н. е.) описав різні органи рослин та заклав основи ботанічної класифікації. Системи живої природи цих двох вчених стали підґрунтям для розвитку європейської біологічної науки та істотно не змінювались аж до VIII ст. н. е.

3. Г. Галілей демонстрував винайдений ним дволінзовий збільшувальний прилад ще в 1609 р.

4. Роберт Гук у 1665 року, вивчаючи за допомогою вдосконаленого власноруч мікроскопа тоненькі зрізи корка бузини, моркви та іп., відкрив клітинну будову рослинних тканин і запропонував сам термін клітина. Антоні ван Левенгук виготовив унікальні лінзи з 150-300-кратним збільшенням, через які вперше спостерігав одноклітинні організми (одноклітинні тварини й бактерії), сперматозої¬ди, еритроцити та їхній рух у капілярах.

5. Карл Лінней започаткував сучасну систематику, а також ство¬рив власну класифікацію рослин і тварин. Він ввів ла¬тинські наукові назви видів, родів та інших систематич¬них категорій, описав понад 7500 видів рослин і близько 4000 видів тварин.

6. Роберт Броун виявив уперше ядро в клітині у 1828 року спостерігав у рослинній клітин, який згодом (1833) за¬пропонував термін «ядро».

7. Ян Пуркіне (1787-1869) описав у 1830 року ядро яйцеклітини курки.

8. Німецький зоолог Теодор Шванн 1838 року сформулював основні положення клітинної теорії.

9. Жан-Батіст Ламарк за¬пропонував першу цілісну еволюційну гіпотезу (1809), звернув увагу па роль чинників навколишнього середови¬ща в еволюції живих істот.

10. Найвагоміший внесок у по¬дальший розвиток еволюційних поглядів зробив один з найвидатпіших біологів світу - англійський учений Чарльз Дарвін. Його еволюційна гіпотеза (1859) започаткувала теоретичну біологію й значно вплинула на розвиток інших природничих наук. Учення Ч. Дарвіна згодом було доповнене і розширене працями його послідов¬ників і як завершена система поглядів під назвою «дарві¬нізм» остаточно сформувалося на початку XX ст.

11. Важливий внесок у розвиток учення про вищу нервову діяльність та фізіологію травлення хребетних тварин і лю¬дини зробили російські вчені - Іван Михайлович Сєченов та Іван Петрович Павлов.

12. Карп Еріх Корренс (1864-1933) та Еріх Чермак (1871-1962) - незалежно один від одного натрапили на забуту працю чеського дослідника Грегора Менделя «Досліди над рослинними гібридами», видану ще 1865 року. Ці вчені були вражені тим, наскіль¬ки результати їхніх дослідів збігалися з отриманими Г. Менделем. Згодом закони спадковості, встановлені Г. Менделем, сприйняли науковці різних країн, а ретельні дослідження довели їхній універсальний характер.

13. Уільям Бетсон (1861-1926) запропонував назву «генетика» 1907 року.

14. Томас Хант Мор¬ган зі своїми співробітниками створили хромосомну теорію спадковос¬ті, яка вплинула на подальший розвиток не лише генети¬ки, а й біології в цілому.

15. Дмитро Йосипович Івановський (1864-1920) відкрив у 1892 неклітинні форми життя - віруси. Цю назву невдовзі запропонував голландський дослідник Мартин Віллєм Бейєринк (1851- 1931).

16. Джеймс Уотсон, Френсис Крік та Морріс Уілкінс у 1953 році відкрили структуру ДНК (за це їм 1962 року присуджено Нобелівську премію в галузі фізіо¬логії та медицини), а згодом з’ясували роль нуклеїнових кислот у збереженні й передачі спадкової інформації.

17. Маршалла Ніренберг (1927- 2010), Роберта Холлі (1922-1993) та Хара Гобінда Хорана (1922-2010) було розшифровано гене¬тичний код і з’ясовано його рать у синтезі білків та стали лауреатами Нобелівської премії

18. За свої дослідження в галузі біохімії отримали Нобелів¬ську премію по фізіології та медицині 1953 року два біохімі¬ки німецького походження - англійський Хане Адольф Кребс (1900-1981) та американський Фріц Альберт Ліпман (1899-1986) за відкриття циклу біохімічних реакцій під час кисневого етапу енергетичного обміну (названий циклом Кребса).

19. Американський хімік Мед він Калвін (1911-1997) вивчи в етапи перетворення карбон(ІІ) оксиду на вуглеводи підчас темпової фази фотосинтезу (цикл Кельві¬на), за що отримав Нобелівську премію з хімії в 1961 році.

20. 1997 року американському лікарю-біохіміку Стенді Прузінеру (1942 р. п.) було присуджено Нобелівську премію з фізіології та медицини за дослідження пріопів - білкових інфекційних частинок, здатних спричиняти смертельно небезпечні захворювання головного мозку людини та сільськогосподарських тварин («коров’ячий сказ» та ін.).

21. Ілля Ілліч Мечников відкрив явище фагоцитозу і розвинув теорію клітинного імунітету, за що йому було присуджено Нобелівську премію з фізіології та медицини в 1908 році. Він також запропонував гіпотезу по¬ходження багатоклітинних тварин.

22. Всесвітню славу українській ботанічній школі приніс Сергій Гаврилович Навашин, який 1898 року відкрив процес подвійного запліднення у квітко¬вих рослин.

23. Володимир Іванович Вернадського створив учення про біосферу – єдину глобальну екосистему планети Земля, а також ноосферу - но¬вий стан біосфери, спричинений розумовою діяльністю люди¬ни. В.І. Вернадський започаткував нову науку - біогеохі¬мію, що вивчає біохімічну діяльність живих організмів з перетворення геологічних оболонок нашої планети.

3. Методи біологічних знань.

Основні методи сучасної біології:

- порівняльно-описовии (класифікація);

- експериментальний (лабораторний, польовий), лабораторні культури, промислові культури - біотехнологія;

- моніторинг - постійне спостереження за станом біологічних об’єктів;

- моделювання - дослідження та демонстрація за допомогою спрощеного відтворення (імітації);

- статистичний - кількісний матеріал результатів спостережень оброблюється математично.

Основні наукові поняття в біології:

Науковий факт -(зроблене) це ті спостереження чи експеримент, які можна відновити чи підтвердити. На НФ ґрунтуються теорії чи гіпотези.

Наукова гіпотеза - (припущення )виникає і формується на певних фактах. Це науково обґрунтоване припущення. Підтверджена практикою, дослідженнями, гіпотеза стає науковою теорією.

Наукова теорія - (дослідження, спостереження) це узагальнення певної системи фактів, закономірностей. Науковою можна вважати теорію, що підтверджена фактами на практиці.

Біологічні закони - це встановлені закономірності, які майже не мають винятків і можуть тлумачитись лише певним чином

4. Основні властивості живого.

Життя – багаторівнева відкрита система, що обмінюється речовиною з навколишнім середовищем.

Основні ознаки життя:

• обмін речовиною та енергією;

• гомеостаз - сталість внутрішнього середовища;

• розмноження, ріст, розвиток;

• подразливість - регуляторні системи, що забезпечують реагування організму і відповідь на дію чинника;

• здатність до руху, якщо організм малорухомий або нерухомий, рухомі рідини в його організмі;

• пристосованість організмів до середовища існування та різноманіття;

• спадковість - здатність передавати свої ознаки та особливості індивідуального розвитку нащадкам;

• мінливість - здатністю організмів набувати нових ознак у процесі індивідуального розвитку.

Властивості живих систем:

• Самооновлення

• Самовідтворення

• Саморегуляція – властивість біологічних систем автоматично встановлювати і підтримувати на визначеному , відносно постійному рівні ті чи інші фізіологічні або біологічні показники.

5. Рівні організації живої матерії.

1. Молекулярний

Біологічна система проявляється на рівні функціонування біологічно активних макромолекул: білків, нуклеїнових кислот, вуглеводів. З цього рівня розпочинаються найважливіші процеси

життєдіяльності - кодування і передача спадкової інформації, обмін речовин і перетворення енергії, йому властива стійкість молекулярних структур у поколіннях.

2. Клітинний

Клітина - структурно-функціональна і універсальна одиниця живого. У всіх організмів тільки на клітинному рівні можливі біосинтез і реалізація спадкової інформації. Клітинний рівень у одноклітинних організмів співпадає з рівнем організму. В історії життя на нашій планеті був такий період, коли всі організми знаходились на цьому рівні організації. З таких організмів складались всі види, біоценози, біосфера в цілому.

3. Тканинний

Тканина - сукупність клітин (подібних за будовою, походженням, функціями) і міжклітинної речовини, які виконують організмі певну роль. Тканинний рівень виник разом з появою багатоклітинних рослин і тварин, які мали диференційовані тканини. У багатоклітинних тварин вони розвиваються в період онтогенезу. Велика подібність між всіма організмами збігається на тканинному рівні.Спільно функціонуючі клітини різних тканин входять до складу органів всіх багатоклітинних тварин, і 5 основних тканин утворюють органи рослин.

4. Органний

Органи - це структурно-функціональні об'єднання кількох типів тканин. Наприклад, шкіра людини, як орган, включає епітелій та сполучну тканину, які разом виконують ряд функцій: серед них найважливіша - захисна, тобто функція захисту внутрішнього середовища організму від оточуючого середовища.

5. Організмовий

Організм - цілісна диференційована система органів. На рівні організму спостерігається найбільша різноманітність форм життя кожен вид складається з окремих особин - організмів. На цьому рівні відбувається онтогенез.

6. Популяційно- видовий

Сукупність організмів одного виду, що населяють певну територію і так чи інакше ізольовані від особин інших сукупностей, утворює популяцію. Між особинами популяцій відбувається вільне схрещування. Популяція - це елементарна одиниця еволюційного процесу, в ній розпочинаються процеси видоутворення.

7. Біогеоценотичний

Біогеоценози - історично сформовані стійкі угрупування популяцій різних видів, що зв'язані між собою і навколишнім середовищем обміном речовин, енергії і інформації. Це системи, в яких здійснюється кругообіг речовин і енергії, зумовлений життєдіяльністю організмів. Біогеоценози утворюють біосферу і зумовлюють всі процеси, відбуваються в ній.

8. Біосферний

Біосферний рівень організації характеризується біологічним кругообігом речовин та єдиним потоком енергії, які забезпечують функціонування біосфери, як єдиної цілісної системи. Біосфера - система вищого порядку, що охоплює всі явища життя на Землі.

IV. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ

Завдання 1.

Перейдіть за посиланням, виконайте завдання.