Vispārējā bioloģija: lekciju konspekti. Vispārīgā bioloģija: Lekciju piezīmes Vispārējā bioloģija lasīt

1. Šūnu teorija (CT) Šūnu teorijas priekšvēsture

Šūnu teorijas izveides priekšnoteikumi bija mikroskopa izgudrošana un pilnveidošana un šūnu atklāšana (1665, R. Huks - pētot korķa koka, plūškoka u.c. mizas griezumu). Slavenu mikroskopu darbi: M. Malpighi, N. Gru, A. van Leuwenhoek - ļāva redzēt augu organismu šūnas. A. van Lēvenhuks ūdenī atklāja vienšūnu organismus. Vispirms tika pētīts šūnu kodols. R. Brauns aprakstīja augu šūnas kodolu. Ya.E. Purkine iepazīstināja ar protoplazmas jēdzienu - šķidru želatīnveida šūnu saturu.

Vācu botāniķis M. Šleidens pirmais nonāca pie secinājuma, ka katrai šūnai ir kodols. CT pamatlicējs ir vācu biologs T. Švāns (kopā ar M. Šleidenu), kurš 1839. gadā publicēja darbu “Mikroskopiskie pētījumi par dzīvnieku un augu struktūras un augšanas atbilstību”. Viņa noteikumi:

1) šūna - visu dzīvo organismu (gan dzīvnieku, gan augu) galvenā struktūrvienība;

2) ja kādā mikroskopā redzamā veidojumā ir kodols, tad to var uzskatīt par šūnu;

3) jaunu šūnu veidošanās process nosaka augu un dzīvnieku šūnu augšanu, attīstību, diferenciāciju. Papildinājumus šūnu teorijai veica vācu zinātnieks R. Virčovs, kurš 1858. gadā publicēja savu darbu "Šūnu patoloģija". Viņš pierādīja, ka meitas šūnas veidojas, daloties mātes šūnām: katra šūna no šūnas. XIX gadsimta beigās. augu šūnās tika atrasti mitohondriji, Golgi komplekss un plastidi. Hromosomas tika atklātas pēc dalīšanās šūnu iekrāsošanas ar īpašām krāsvielām. Mūsdienu CT noteikumi

1. Šūna - visu dzīvo organismu uzbūves un attīstības pamatvienība, ir dzīvā mazākā struktūrvienība.

2. Visu organismu (gan vienšūnu, gan daudzšūnu) šūnas ir līdzīgas pēc ķīmiskā sastāva, uzbūves, vielmaiņas pamatizpausmēm un dzīvības aktivitātes.

3. Šūnu vairošanās notiek to dalīšanās ceļā (katra jauna šūna veidojas mātes šūnas dalīšanās laikā); sarežģītos daudzšūnu organismos šūnām ir dažādas formas un tās ir specializētas atbilstoši savām funkcijām. Līdzīgas šūnas veido audus; audi sastāv no orgāniem, kas veido orgānu sistēmas, tie ir cieši savstarpēji saistīti un pakļauti nervu un humorāliem regulēšanas mehānismiem (augstākajos organismos).

Šūnu teorijas nozīme

Kļuva skaidrs, ka šūna ir vissvarīgākā dzīvo organismu sastāvdaļa, to galvenā morfofizioloģiskā sastāvdaļa. Šūna ir daudzšūnu organisma pamats, bioķīmisko un fizioloģisko procesu norises vieta organismā. Šūnu līmenī visi bioloģiskie procesi galu galā notiek. Šūnu teorija ļāva izdarīt secinājumu par visu šūnu ķīmiskā sastāva līdzību, to uzbūves vispārējo plānu, kas apliecina visas dzīvās pasaules filoģenētisko vienotību.

2. Dzīves definīcija pašreizējā zinātnes attīstības stadijā

Ir diezgan grūti sniegt pilnīgu un nepārprotamu dzīves jēdziena definīciju, ņemot vērā tās izpausmju milzīgo dažādību.

Lielākajā daļā dzīvības jēdziena definīciju, ko gadsimtu gaitā devuši daudzi zinātnieki un domātāji, tika ņemtas vērā vadošās īpašības, kas atšķir dzīvos no nedzīviem. Piemēram, Aristotelis teica, ka dzīvība ir ķermeņa "uzturs, augšana un vājums"; A. L. Lavuazjē dzīvi definēja kā "ķīmisku funkciju"; G. R. Treviranuss uzskatīja, ka dzīve ir "stabila procesu vienveidība ar atšķirīgu ārējo ietekmi". Ir skaidrs, ka šādas definīcijas nevarēja apmierināt zinātniekus, jo tās neatspoguļoja (un nevarēja atspoguļot) visas dzīvās vielas īpašības. Turklāt novērojumi liecina, ka dzīvo īpašības nav ārkārtējas un unikālas, kā šķita iepriekš, tās ir atsevišķi sastopamas starp nedzīviem objektiem. AI Oparins definēja dzīvi kā "īpašu, ļoti sarežģītu matērijas kustības formu". Šī definīcija atspoguļo dzīves kvalitatīvo oriģinalitāti, ko nevar reducēt uz vienkāršiem ķīmiskiem vai fizikāliem likumiem. Taču arī šajā gadījumā definīcijai ir vispārīgs raksturs un tā neatklāj šīs kustības specifisko īpatnību.

F. Engelss "Dabas dialektikā" rakstīja: "Dzīve ir proteīnu ķermeņu eksistences veids, kura būtiskais punkts ir matērijas un enerģijas apmaiņa ar vidi."

Praktiskai pielietošanai ir noderīgas tās definīcijas, kas satur pamatīpašības, kas noteikti ir raksturīgas visām dzīvajām formām. Lūk, viens no tiem: dzīvība ir makromolekulāra atvērta sistēma, kurai raksturīga hierarhiska organizācija, spēja pašatražoties, pašsaglabāšanās un pašregulācija, vielmaiņa, smalki regulēta enerģijas plūsma. Saskaņā ar šo definīciju dzīvība ir kārtības kodols, kas izplatās mazāk sakārtotā Visumā.

Dzīve pastāv atvērtu sistēmu veidā. Tas nozīmē, ka jebkura dzīvā forma nav slēgta tikai sev, bet pastāvīgi apmainās ar vielu, enerģiju un informāciju ar vidi.

3. Dzīvās vielas pamatīpašības

Šīs īpašības kompleksā raksturo jebkuru dzīvo sistēmu un dzīvi kopumā:

1) pašatjaunošanās. Saistīts ar matērijas un enerģijas plūsmu. Metabolisma pamatā ir līdzsvaroti un skaidri savstarpēji saistīti asimilācijas (anabolisms, sintēze, jaunu vielu veidošanās) un disimilācijas (katabolisms, sabrukšana) procesi. Asimilācijas rezultātā tiek atjauninātas ķermeņa struktūras un veidojas jaunas daļas (šūnas, audi, orgānu daļas). Disimilācija nosaka organisko savienojumu sadalīšanos, nodrošina šūnu ar plastisko vielu un enerģiju. Lai izveidotu jaunu, ir nepieciešams pastāvīgs nepieciešamo vielu pieplūdums no ārpuses, un dzīves (un jo īpaši disimilācijas) procesā veidojas produkti, kas jāieved ārējā vidē;

2) pašvairošanās. Nodrošina nepārtrauktību starp secīgām bioloģisko sistēmu paaudzēm. Šī īpašība ir saistīta ar informācijas plūsmām, kas iestrādātas nukleīnskābju struktūrā. Šajā sakarā dzīvās struktūras tiek pastāvīgi reproducētas un atjauninātas, nezaudējot savu līdzību ar iepriekšējām paaudzēm (neskatoties uz nepārtrauktu matērijas atjaunošanos). Nukleīnskābes spēj uzglabāt, pārsūtīt un reproducēt iedzimtu informāciju, kā arī realizēt to proteīnu sintēzes ceļā. DNS uzkrātā informācija tiek pārnesta uz proteīna molekulu ar RNS molekulu palīdzību;

3) pašregulācija. Tas ir balstīts uz matērijas, enerģijas un informācijas plūsmu kopumu caur dzīvu organismu;

4) aizkaitināmība. Saistīts ar informācijas nodošanu no ārpuses uz jebkuru bioloģisko sistēmu un atspoguļo šīs sistēmas reakciju uz ārēju stimulu. Pateicoties uzbudināmībai, dzīvie organismi spēj selektīvi reaģēt uz vides apstākļiem un iegūt no tā tikai to, kas nepieciešams to pastāvēšanai. Aizkaitināmība ir saistīta ar dzīvo sistēmu pašregulāciju pēc atgriezeniskās saites principa: atkritumu produkti spēj inhibēt vai stimulēt tos fermentus, kas bija garas ķīmisko reakciju ķēdes sākumā;

5) homeostāzes uzturēšana (no gr. homoios - "līdzīgs, identisks" un stāze - "nekustīgums, stāvoklis") - ķermeņa iekšējās vides relatīvā dinamiskā noturība, sistēmas pastāvēšanas fizikāli ķīmiskie parametri;

6) strukturālā organizācija - noteikta sakārtotība, dzīvas sistēmas harmonija. Tas atrodams, pētot ne tikai atsevišķus dzīvos organismus, bet arī to kopumus saistībā ar vidi - biogeocenozes;

7) adaptācija - dzīva organisma spēja pastāvīgi pielāgoties mainīgajiem eksistences apstākļiem vidē. Tā pamatā ir aizkaitināmība un tai raksturīgas adekvātas reakcijas;

8) pavairošana (reprodukcija). Tā kā dzīvība pastāv atsevišķu (diskrētu) dzīvo sistēmu (piemēram, šūnu) veidā, un katras šādas sistēmas pastāvēšana ir stingri ierobežota laikā, dzīvības uzturēšana uz Zemes ir saistīta ar dzīvo sistēmu vairošanos. Molekulārā līmenī reprodukcija tiek veikta matricas sintēzes dēļ, jaunas molekulas veidojas saskaņā ar programmu, kas noteikta jau esošo molekulu struktūrā (matricā);

9) iedzimtība. Nodrošina nepārtrauktību starp organismu paaudzēm (pamatojoties uz informācijas plūsmām).

Tas ir cieši saistīts ar dzīvības autoreprodukciju molekulārā, subcelulārā un šūnu līmenī. Iedzimtības dēļ no paaudzes paaudzē tiek nodotas pazīmes, kas nodrošina pielāgošanos videi;

10) mainība ir iedzimtībai pretēja īpašība. Mainīguma dēļ dzīvā sistēma iegūst pazīmes, kas tai iepriekš bija neparastas. Pirmkārt, mainīgums ir saistīts ar kļūdām reprodukcijā: izmaiņas nukleīnskābju struktūrā izraisa jaunas iedzimtas informācijas rašanos. Parādās jaunas zīmes un īpašības. Ja tie ir noderīgi kādam organismam dotajā biotopā, tad tos savāc un fiksē dabiskā atlase. Tiek veidotas jaunas formas un veidi. Tādējādi mainīgums rada priekšnosacījumus specifikācijai un evolūcijai;

11) individuālā attīstība (ontoģenēzes process) - sākotnējās ģenētiskās informācijas iemiesojums, kas iekļauts DNS molekulu struktūrā (t.i., genotipā) ķermeņa darba struktūrās. Šī procesa laikā izpaužas tāda īpašība kā augšanas spēja, kas izpaužas ķermeņa svara un izmēra palielinājumā. Šī procesa pamatā ir molekulu vairošanās, šūnu un citu struktūru pavairošana, augšana un diferenciācija utt.;

12) filoģenētiskā attīstība (tās modeļus noteica K. R. Darvins). Pamatojoties uz progresīvu vairošanos, iedzimtību, cīņu par eksistenci un atlasi. Evolūcijas rezultātā parādījās milzīgs skaits sugu. Progresīvā evolūcija ir izgājusi vairākus posmus. Tie ir pirmsšūnu, vienšūnu un daudzšūnu organismi līdz pat cilvēkiem.

Tajā pašā laikā cilvēka ontoģenēze atkārto filoģenēzi (t.i., indivīda attīstība iziet cauri tiem pašiem posmiem kā evolūcijas process);

13) diskrētums (pārtraukums) un vienlaikus integritāte. Dzīvi attēlo atsevišķu organismu jeb indivīdu kopums. Katrs organisms savukārt ir arī diskrēts, jo sastāv no orgānu, audu un šūnu kopuma. Katra šūna sastāv no organellām, bet tajā pašā laikā ir autonoma. Iedzimto informāciju veic gēni, bet ne viens gēns pats par sevi var noteikt konkrētas pazīmes attīstību.

4. Dzīves organizācijas līmeņi

Dzīvā daba ir holistiska, bet neviendabīga sistēma, kurai raksturīga hierarhiska organizācija. Hierarhiskā sistēma ir tāda sistēma, kurā daļas (vai veseluma elementi) ir sakārtotas secībā no augstākās līdz zemākajai. Organizācijas hierarhiskais princips ļauj izdalīt atsevišķus līmeņus dzīvajā dabā, kas ir ļoti ērti, pētot dzīvi kā sarežģītu dabas parādību. Ir trīs galvenie dzīves posmi: mikrosistēmas, mezosistēmas un makrosistēmas.

Mikrosistēmas (pirmsorganisma stadija) ietver molekulāro (molekulāri ģenētisko) un subcelulāro līmeni.

Mezosistēmas (organisma stadija) ietver šūnu, audu, orgānu, sistēmiskos, organisma (organisma kopumā) vai ontoģenētiskos līmeņus.

Makrosistēmas (supraorganismu stadija) ietver populācijas sugas, biocenotisko un globālo līmeni (biosfēru kopumā). Katrā līmenī var izdalīt elementāru vienību un parādību.

Elementārā vienība (EE) ir struktūra (vai objekts), kuras regulāras izmaiņas (elementārās parādības, EE) dod savu ieguldījumu dzīvības attīstībā noteiktā līmenī.

Hierarhiskie līmeņi:

1) molekulāri ģenētiskais līmenis. EE attēlo genoms. Gēns ir DNS molekulas (un dažos vīrusos arī RNS molekulas) daļa, kas ir atbildīga par jebkuras vienas pazīmes veidošanos. Nukleīnskābēs iestrādātā informācija tiek realizēta proteīnu matricas sintēzes ceļā;

2) subcelulārais līmenis. EE attēlo kāda subcelulāra struktūra, t.i., organelle, kas veic tai raksturīgās funkcijas un veicina visas šūnas darbu;

3) šūnu līmenis. EE ir šūna, kas ir neatkarīgi funkcionējoša elementāra bioloģiskā sistēma. Tikai šajā līmenī ir iespējama ģenētiskās informācijas realizācija un biosintēzes procesi. Vienšūnu organismiem šis līmenis sakrīt ar organisma līmeni. EE ir šūnu vielmaiņas reakcijas, kas veido enerģijas, informācijas un matērijas plūsmu pamatu;

4) audu līmenis. Šūnu kopums ar tāda paša veida organizāciju veido audu (EE). Līmenis radās, parādoties daudzšūnu organismiem ar vairāk vai mazāk diferencētiem audiem. Audi funkcionē kopumā un tiem piemīt dzīvas būtnes īpašības;

5) orgānu līmenis. Tas veidojas kopā ar funkcionējošām šūnām, kas pieder pie dažādiem audiem (EE). Tikai četri galvenie audi ir daļa no daudzšūnu organismu orgāniem, seši galvenie audi veido augu orgānus;

6) organisma (ontoģenētiskais) līmenis. EE ir indivīds savā attīstībā no dzimšanas brīža līdz savas kā dzīvas sistēmas pastāvēšanas beigām. EI ir regulāras izmaiņas organismā individuālās attīstības (ontoģenēzes) procesā. Ontoģenēzes procesā noteiktos vides apstākļos bioloģiskās struktūrās iemiesojas iedzimta informācija, t.i., pamatojoties uz indivīda genotipu, veidojas tā fenotips;

7) populācijas-sugas līmenis. EE ir populācija, t.i., vienas sugas indivīdu (organismu) kopums, kas apdzīvo vienu un to pašu teritoriju un brīvi krustojas. Populācijai ir genofonds, t.i., visu indivīdu genotipu kopums. Elementāro evolūcijas faktoru (mutācijas, īpatņu skaita svārstības, dabiskā atlase) ietekme uz genofondu izraisa evolucionāri nozīmīgas izmaiņas (ER);

8) biocenotiskais (ekosistēmas) līmenis. EE - biocenoze, t.i., vēsturiski izveidojusies stabila dažādu sugu populāciju kopiena, kas ar vielu, enerģijas un informācijas apmaiņu (cikliem) ir saistītas savā starpā un ar apkārtējo nedzīvo dabu, kas pārstāv EE;

9) biosfēras (globālais) līmenis. EE - biosfēra (dzīvības izplatības apgabals uz Zemes), tas ir, viens planētu biogeocenožu komplekss, kas atšķiras pēc sugu sastāva un abiotiskās (nedzīvās) daļas īpašībām. Biogeocenozes nosaka visus procesus, kas notiek biosfērā;

10) nosfēriskais līmenis. Šo jauno koncepciju formulēja akadēmiķis V. I. Vernadskis. Viņš pamatoja doktrīnu par noosfēru kā prāta sfēru. Šī ir neatņemama biosfēras sastāvdaļa, kas tiek mainīta cilvēka darbības dēļ.

LEKCIJA № 2. Dzīvu sistēmu ķīmiskais sastāvs. Olbaltumvielu, polisaharīdu, lipīdu un ATP bioloģiskā loma

1. Šūnas ķīmiskās struktūras pārskats

Visas dzīvās sistēmas satur ķīmiskos elementus dažādās proporcijās un no tiem veidotus ķīmiskos savienojumus, gan organiskos, gan neorganiskos.

Pēc kvantitatīvā satura šūnā visus ķīmiskos elementus iedala 3 grupās: makro-, mikro- un ultramikroelementos.

Makroelementi veido līdz 99% no šūnu masas, no kuriem līdz 98% veido 4 elementi: skābeklis, slāpeklis, ūdeņradis un ogleklis. Mazākos daudzumos šūnas satur kāliju, nātriju, magniju, kalciju, sēru, fosforu un dzelzi.

Mikroelementi pārsvarā ir metālu joni (kobalts, varš, cinks utt.) un halogēni (jods, broms utt.). To saturs ir no 0,001% līdz 0,000001%.

Ultramikroelementi. To koncentrācija ir mazāka par 0,000001%. Tie ietver zeltu, dzīvsudrabu, selēnu utt.

Ķīmiskais savienojums ir viela, kurā viena vai vairāku ķīmisko elementu atomi ir saistīti viens ar otru ar ķīmiskām saitēm. Ķīmiskie savienojumi ir neorganiski un organiski. Neorganiskie ietver ūdeni un minerālsāļus. Organiskie savienojumi ir oglekļa savienojumi ar citiem elementiem.

Šūnas galvenie organiskie savienojumi ir olbaltumvielas, tauki, ogļhidrāti un nukleīnskābes.

2. Biopolimēri Proteīni

Tie ir polimēri, kuru monomēri ir aminoskābes. Tie galvenokārt sastāv no oglekļa, ūdeņraža, skābekļa un slāpekļa. Olbaltumvielu molekulai var būt 4 strukturālās organizācijas līmeņi (primārā, sekundārā, terciārā un ceturtā struktūra).

Olbaltumvielu funkcijas:

1) aizsargājošs (vīrusu infekcijas laikā interferons tiek intensīvi sintezēts organismā);

2) strukturāls (kolagēns ir daļa no audiem, piedalās rētu veidošanā);

3) motors (miozīns ir iesaistīts muskuļu kontrakcijā);

4) rezerves (olu albumīni);

5) transports (eritrocītu hemoglobīns nes barības vielas un vielmaiņas produktus);

6) receptors (receptoru proteīni nodrošina vielu un citu šūnu atpazīšanu no šūnām);

7) regulējošie (regulējošie proteīni nosaka gēnu aktivitāti);

8) hormonālās olbaltumvielas ir iesaistītas humorālajā regulācijā (insulīns regulē cukura līmeni asinīs);

9) fermentu proteīni katalizē visas ķīmiskās reakcijas organismā;

10) enerģija (1 g proteīna sadalīšanās atbrīvo 17 kJ enerģijas).

Ogļhidrāti

Tie ir mono- un polimēri, kas satur oglekli, ūdeņradi un skābekli attiecībā 1:2:1.

Ogļhidrātu funkcijas:

1) enerģija (sadaloties 1 g ogļhidrātu, atbrīvojas 17,6 kJ enerģijas);

2) strukturālā (celuloze, kas augos ietilpst šūnu sieniņās);

3) uzglabāšana (barības vielu piegāde cietes veidā augos un glikogēna veidā dzīvniekiem).

Tauki (lipīdi) var būt vienkārši vai sarežģīti. Vienkāršas lipīdu molekulas sastāv no trīsvērtīgā spirta glicerīna un trīs taukskābju atlikumiem. Kompleksie lipīdi ir vienkāršu lipīdu savienojumi ar olbaltumvielām un ogļhidrātiem.

Lipīdu funkcijas:

1) enerģija (sadaloties 1 g lipīdu, veidojas 38,9 kJ enerģijas);

2) strukturālie (šūnu membrānu fosfolipīdi, kas veido lipīdu divslāni);

3) uzglabāšana (barības vielu piegāde zemādas audos un citos orgānos);

4) aizsargājošs (zemādas audi un tauku slānis ap iekšējiem orgāniem pasargā tos no mehāniskiem bojājumiem);

5) regulējošie (lipīdus saturoši hormoni un vitamīni regulē vielmaiņu);

6) siltumizolējošs (zemādas audi saglabā siltumu). ATP

ATP (adenozīna trifosforskābes) molekula sastāv no adenīna slāpekļa bāzes, ribozes piecu oglekļa cukuru un trīs fosforskābes atlikumiem, kas savstarpēji saistīti ar makroerģisku saiti. ATP tiek ražots mitohondrijās fosforilējot. Tās hidrolīzes laikā tiek atbrīvots liels enerģijas daudzums. ATP ir galvenais šūnas makroergs – enerģijas akumulators augstas enerģijas ķīmisko saišu enerģijas veidā.

LEKCIJA № 3. Nukleīnskābes. Olbaltumvielu biosintēze

Nukleīnskābes ir fosforu saturoši biopolimēri, kuru monomēri ir nukleotīdi. Nukleīnskābju ķēdes ietver no vairākiem desmitiem līdz simtiem miljonu nukleotīdu.

Ir 2 veidu nukleīnskābes - dezoksiribonukleīnskābe (DNS) un ribonukleīnskābe (RNS). Nukleotīdi, kas veido DNS, satur ogļhidrātu dezoksiribozi, bet RNS satur ribozi.

1. DNS

Parasti DNS ir spirāle, kas sastāv no divām komplementārām polinukleotīdu ķēdēm, kas savītas pa labi. DNS nukleotīdu sastāvā ietilpst: slāpekļa bāze, dezoksiriboze un fosforskābes atlikums. Slāpekļa bāzes iedala purīnā (adenīns un guanīns) un pirimidīnā (timīns un citozīns). Divas nukleotīdu ķēdes ir savienotas viena ar otru caur slāpekļa bāzēm saskaņā ar komplementaritātes principu: starp adenīnu un timīnu veidojas divas ūdeņraža saites, bet starp guanīnu un citozīnu - trīs.

DNS funkcijas:

1) nodrošina ģenētiskās informācijas saglabāšanu un nodošanu no šūnas uz šūnu un no organisma uz organismu, kas saistīta ar tās spēju vairoties;

2) visu šūnā notiekošo procesu regulēšana, ko nodrošina transkripcijas iespēja ar sekojošu translāciju.

DNS pašreproducēšanas (automātiskās pavairošanas) procesu sauc par replikāciju. Replikācija nodrošina ģenētiskās informācijas kopēšanu un nodošanu no paaudzes paaudzē, mitozes rezultātā izveidojušos meitas šūnu ģenētisko identitāti un hromosomu skaita noturību mitotisko šūnu dalīšanās laikā.

Replikācija notiek mitozes starpfāzes sintētiskajā periodā. Replikāzes enzīms pārvietojas starp diviem DNS spirāles pavedieniem un sarauj ūdeņraža saites starp slāpekļa bāzēm. Pēc tam katrai no ķēdēm, izmantojot DNS polimerāzes enzīmu, tiek komplektēti meitas ķēžu nukleotīdi saskaņā ar komplementaritātes principu. Replikācijas rezultātā veidojas divas identiskas DNS molekulas. DNS daudzums šūnā dubultojas. Šo DNS dublēšanas metodi sauc par daļēji konservatīvu, jo katra jaunā DNS molekula satur vienu "veco" un vienu no jauna sintezētu polinukleotīdu ķēdi.

Bioloģija(no grieķu val. bios- dzīve + logotipi- vārds, doktrīna) - zinātne, kas pēta dzīvi kā parādību, kas Visumā ieņem īpašu vietu. Kopā ar citām zinātnēm, kas pēta dabu (fiziku, ķīmiju, astronomiju, ģeoloģiju u.c.), tā ir dabaszinātņu vidū. Parasti arī humanitārās zinātnes tiek izdalītas kā neatkarīga grupa (pēta cilvēka, cilvēku sabiedrības pastāvēšanas un attīstības likumus); tie ietver socioloģiju, psiholoģiju, antropoloģiju, etnogrāfiju utt.

Cilvēka (kā biosociālas būtnes) fenomens interesē gan dabas, gan humanitārās zinātnes. Taču bioloģijai ir īpaša loma, jo tā ir saikne starp tām. Šis secinājums ir balstīts uz mūsdienu priekšstatiem par dabas attīstību, kas noveda pie dzīvības rašanās. Dzīvo organismu evolūcijas procesā radās cilvēks ar kvalitatīvi jaunām īpašībām - inteliģenci, runu, radošās darbības spēju, sociālo dzīvesveidu utt.

Nedzīvās dabas pastāvēšana un attīstība ir pakļauta fizikāliem un ķīmiskiem likumiem. Ar dzīvo organismu parādīšanos tie sāk veikt bioloģiskie procesi ir būtiski atšķirīgs raksturs un ir pakļauts citiem likumiem - bioloģiskā. Tomēr ir svarīgi atzīmēt, ka līdz ar to tiek saglabāti fizikāli ķīmiskie procesi, kas ir pamatā rašanās (kvalitatīvi atšķirīgām un savdabīgām) bioloģiskajām parādībām.

Cilvēka īpašās īpašības un sociālās īpašības neizslēdz viņa dabisko piederību. Cilvēka organismā notiek gan fizikāli ķīmiskie, gan bioloģiskie procesi (tāpat kā visās dzīvajās būtnēs). Taču indivīds pilnvērtīgi var attīstīties tikai sabiedrībā, saskarsmē ar citiem cilvēkiem. Tikai tā tiek apgūta runa un apgūtas zināšanas, prasmes un iemaņas. Būtiskā atšķirība šeit ir tāda, ka cilvēces pastāvēšanas un attīstības pamatā ir tās spēja zināt, uzkrāt zināšanas no paaudzes paaudzē līdz produktīvai darbībai.

Patiesi grandiozi zinātnes, tostarp bioloģijas, sasniegumi 20. gs. būtiski paplašināja un padziļināja mūsu izpratni gan par dabas un cilvēka vienotību, gan to sarežģītajām attiecībām. Piemēram, ekoloģijas dati liecina, ka dzīvie organismi, tostarp cilvēki, ir ne tikai atkarīgi no dabas, bet arī darbojas kā spēcīgs faktors, kas ietekmē gan dabu, gan pat kosmosu. Tas jo īpaši attiecas uz Zemes atmosfēru, plašu ģeoloģisko slāņu veidošanos, salu sistēmu veidošanos utt. Pašlaik cilvēce visspēcīgāk ietekmē planētas dzīvo un nedzīvo dabu.

Bioloģija mūsdienās ir zinātņu komplekss, kas pēta dažādas dzīvās būtnes, to uzbūvi un darbību, izplatību, izcelsmi un attīstību, kā arī dabiskās organismu kopienas, to attiecības savā starpā, ar nedzīvo dabu un cilvēku.

Papildus vispārējai kognitīvajai nozīmei, bioloģijai ir milzīga loma cilvēkam, kas ilgu laiku kalpojusi par medicīnas, veterinārmedicīnas, agronomijas un lopkopības teorētisko pamatu.

Tagad ir ražošanas nozares, kuru pamatā ir biotehnoloģija, i., viņi ražošanas procesā izmanto dzīvos organismus. Var minēt pārtikas, farmācijas, ķīmiskās rūpniecības u.c.

Saistībā ar cilvēka un dabas attiecību problēmu liela nozīme ir arī dažādām bioloģijas zinātnēm. Tikai uz zinātniska pamata ir iespējams atrisināt tādas problēmas kā dabas resursu racionāla izmantošana, saudzējoša attieksme pret apkārtējo pasauli un kompetenta vides aizsardzības pasākumu organizēšana.

"Vispārējā bioloģija" ir priekšmets, kas ir vissvarīgākais posms vidusskolēnu bioloģiskajā izglītībā. Tas balstās uz zināšanām, prasmēm un iemaņām, kas jau iegūtas, pētot botāniku, zooloģiju un cilvēka bioloģiju.

Sākot no 6. klases iepazinies ar dažādām dzīvo organismu grupām: vīrusiem, baktērijām, sēnītēm, augiem, dzīvniekiem. Uzzinājāt par to uzbūvi un funkcionēšanu, formu daudzveidību, izplatību u.c.. 8. klasē bioloģijas stundu priekšmets bija cilvēks un viņa kā biosociālas būtnes specifika.

Vispārējā bioloģija atšķirībā no citām specializētajām disciplīnām ņem vērā to, ko saka pats nosaukums, ir izplatītas(visiem dzīviem organismiem) visa savdabīgās īpašības un īpašības dzīvs vispārējie organizācijas, dzīves, attīstības modeļi, kas raksturīgi visām formām dzīvi.

1. nodaļa Dzīves būtība

§ 1. Dzīves definīcija un dzīvo pamatīpašības

Viens no izaicinājumiem, ar ko saskaras jebkura zinātne, ir nepieciešamība radīt definīcijas, t.i. e. īsi paziņojumi, tomēr dodot pabeigts objekta vai parādības būtības attēlojums. Bioloģijā dzīvības noteikšanai ir desmitiem iespēju, taču neviena no tām neapmierina divas iepriekš minētās prasības uzreiz. Vai nu definīcija aizņem 2-3 grāmatas lappuses, vai arī no tās tiek “izkritušas” kādas svarīgas dzīvojošas īpašības.

Dzīvību tās īpašajās izpausmēs uz Zemes pārstāv dažādas organismu formas. Saskaņā ar mūsdienu bioloģiskajām zināšanām ir iespējams izdalīt īpašību kopumu, kas būtu jāatzīst par kopīgu visas dzīvās būtnes un kas tos atšķir no nedzīvās dabas ķermeņiem. Tādējādi uz koncepciju dzīve mēs nonāksim, izprotot dzīvo organismu specifiskās īpašības.

Ķīmiskā sastāva specifika. Atšķirība starp dzīvo un nedzīvu skaidri izpaužas jau to ķīmiskā sastāva līmenī. Ļoti bieži jūs varat atrast frāzi "bioloģiskā daba" kā "savvaļas dzīvnieku" sinonīmu. Un tas ir absolūti godīgi. Viss organiskās vielas rodas dzīvajos organismos to dzīvībai svarīgās darbības gaitā. Kā saka eksperti, viņi biogēns(t.i., ko radījušas dzīvas būtnes). Turklāt tieši organiskās vielas nosaka pašu dzīvo organismu pastāvēšanas iespēju. Tā, piemēram, nukleīnskābes satur iedzimtu (ģenētisku) informāciju; olbaltumvielas nosaka struktūru, nodrošina kustību, visu dzīvības procesu regulēšanu; cukuri (ogļhidrāti) pilda enerģētiskās funkcijas utt.. Uz Zemes nav zināma neviena dzīva būtne, kas nebūtu olbaltumvielu un nukleīnskābju kombinācija.

Organiskajām vielām ir sarežģītākas molekulas nekā neorganiskajām, un tām ir raksturīga bezgalīga daudzveidība, kas, kā redzēsim tālāk, lielā mērā nosaka dzīvo organismu daudzveidību.

Dzīvo būtņu strukturālā organizācija. Pat pamatklasēs, botānikas un zooloģijas stundās, jums stāstīja, ka zinātnieki T. Švāns un M. Šleidens (1839) formulēja šūnu teoriju par visu augu un dzīvnieku uzbūvi. Kopš tā laika Keidžs ir atzīts strukturālā un funkcionālā vienība jebkura dzīva būtne. Tas nozīmē, ka viņu ķermeņi ir uzbūvēti no šūnām (ir arī vienšūnas) un organisma vitālās aktivitātes īstenošanu nosaka pašu šūnu iekšienē notiekošie procesi. Atcerieties arī, ka visu augu un dzīvnieku šūnām ir līdzīga struktūra (ir membrāna, citoplazma, kodols, organellas).

Bet jau šajā līmenī tas parādās struktūras sarežģītība dzīvo organizācija. Šūnā ir daudz dažādu komponentu (organellu). Šāda iekšējā sastāva neviendabīgums ļauj tik mazā telpā vienlaikus veikt simtiem un tūkstošiem ķīmisku reakciju.

Tas pats attiecas uz daudzšūnu organismiem. No visdažādākajām šūnām veidojas dažādi audi, orgāni, orgānu sistēmas (veic dažādas funkcijas), kas kopā veido sarežģītu un neviendabīgu integrālu sistēmu – dzīvu organismu.

vielmaiņa dzīvajos organismos. Visiem dzīviem organismiem ir raksturīga vielu un enerģijas apmaiņa ar vidi.

F. Engelss 19. gadsimta beigās. izcēla šo dzīvo īpašību, dziļi novērtējot tā nozīmi. Piedāvājot savu dzīves definīciju, viņš rakstīja:

Dzīve ir proteīna ķermeņu eksistences veids, kura būtisks punkts ir nepārtraukta vielu apmaiņa ar apkārtējo ārējo dabu, un, pārtraucot šo vielmaiņu, beidzas arī dzīvība, kas noved pie olbaltumvielu sadalīšanās.

Arī neorganiskos ķermeņos var būt vielmaiņa... Bet atšķirība ir tāda, ka neorganisko ķermeņu gadījumā vielmaiņa tos iznīcina, savukārt organisko ķermeņu gadījumā tas ir nepieciešams nosacījums to pastāvēšanai.

Šajā procesā dzīvs organisms saņem nepieciešamās vielas kā materiālu augšanai, iznīcināto (“izlietoto”) komponentu atjaunošanai un kā enerģijas avotu dzīvības uzturēšanai. Iegūtās organismam kaitīgās vai nevajadzīgās vielas (oglekļa dioksīds, urīnviela, ūdens u.c.) tiek izvadītas ārējā vidē.

Organismu pašvairošanās (vairošanās). pavairošana- sava veida reprodukcija - svarīgākais nosacījums dzīves turpināšanai. Individuāls organisms ir mirstīgs, tā dzīves ilgums ir ierobežots, un vairošanās nodrošina sugu pastāvēšanas nepārtrauktību, vairāk nekā kompensējot indivīdu dabisko nāvi.

Iedzimtība un mainīgums.

Iedzimtība- organismu spēja nodot no paaudzes paaudzē visu īpašību kopumu, kas nodrošina organismu pielāgošanos videi.

Tas nodrošina līdzību, dažādu paaudžu organismu līdzību. Nav nejaušība, ka reprodukcijas sinonīms ir vārds pašreproducēšana. Vienas paaudzes indivīdi rada sev līdzīgus jaunas paaudzes indivīdus. Mūsdienās iedzimtības mehānisms ir labi zināms. Iedzimtā informācija (t.i., informācija par organismu īpašībām, īpašībām un īpašībām) tiek šifrēta nukleīnskābēs un tiek nodota no paaudzes paaudzē organismu vairošanās procesā.

Acīmredzot ar "cieto" iedzimtību (ti, absolūtu vecāku pazīmju atkārtošanos) uz mainīgo vides apstākļu fona organismu izdzīvošana būtu neiespējama. Organismi nevarēja izveidot jaunus biotopus. Visbeidzot, tiktu izslēgts arī evolūcijas process, jaunu sugu veidošanās. Tomēr arī dzīviem organismiem ir mainīgums,ar ko saprot to spēju iegūt jaunas pazīmes un zaudēt vecās. Rezultāts ir dažādi indivīdi, kas pieder vienai sugai. Mainīgums var rasties gan atsevišķiem indivīdiem to individuālās attīstības laikā, gan organismu grupā paaudžu virknē vairošanās laikā.

Organismu individuālā (ontoģenēze) un vēsturiskā (evolucionārā; filoģenēze) attīstība. Jebkurš organisms savas dzīves laikā (no rašanās brīža līdz dabiskajai nāvei) piedzīvo regulāras izmaiņas, ko sauc individuālā attīstība. Ir palielināts ķermeņa izmērs un svars - augšana, jaunu struktūru veidošanās (dažreiz kopā ar iepriekš esošo iznīcināšanu - piemēram, kurkuļa astes zaudēšana un pāru ekstremitāšu veidošanās), vairošanās un, visbeidzot, eksistences beigas.

Organismu evolūcija ir neatgriezenisks dzīvo būtņu vēsturiskās attīstības process, kura laikā tiek novērota secīga sugu maiņa iepriekš esošo izzušanas un jaunu rašanās rezultātā. Pēc savas būtības evolūcija ir progresīva, jo dzīvo būtņu organizācija (struktūra, funkcionēšana) ir izgājusi vairākus posmus - pirmsšūnu dzīvības formas, vienšūnu organismi, arvien sarežģītāki daudzšūnu organismi un tā tālāk līdz pat cilvēkam. Konsekventa organizācijas sarežģītība palielina organismu dzīvotspēju, to adaptācijas spējas.

Aizkaitināmība un kustība. Būtiska dzīvo būtņu īpašība aizkaitināmība(spēja uztvert ārējos vai iekšējos stimulus (ietekmi) un adekvāti reaģēt uz tiem). Tas izpaužas kā vielmaiņas izmaiņas (piemēram, ar dienasgaismas stundu samazināšanos un apkārtējās vides temperatūras pazemināšanos rudenī augiem un dzīvniekiem), motoru reakciju veidā (skatīt zemāk) un augsti organizētos dzīvniekos (ieskaitot cilvēkus) ir raksturīgas izmaiņas uzvedībā.

Raksturīga reakcija uz kairinājumu gandrīz visām dzīvajām būtnēm ir kustība,i., telpiskā nobīde visu organismu vai atsevišķas to ķermeņa daļas. Tas raksturīgs gan vienšūnu (baktērijas, amēbas, skropstas, aļģes), gan daudzšūnu (gandrīz visiem dzīvniekiem) organismiem. Dažām daudzšūnu šūnām (piemēram, dzīvnieku un cilvēku asins fagocītiem) ir arī mobilitāte. Daudzšūnu augiem, salīdzinot ar dzīvniekiem, ir raksturīga zema mobilitāte, tomēr tiem ir arī īpašas motorisko reakciju izpausmes formas. Ir divu veidu aktīvās kustības: izaugsmi un saraušanās. Pie pirmajiem, lēnākiem, pieder, piemēram, uz loga augošo istabas augu stublāju stiepšanās pret gaismu (to vienpusējā apgaismojuma dēļ). Saraušanās kustības tiek novērotas kukaiņēdājiem augiem (piemēram, saulainā lapu strauja locīšana, ķerot uz tās nolaižamus kukaiņus).

Uzbudināmības parādība ir pamatā organismu reakcijām, kuru dēļ tās tiek atbalstītas homeostāze.

homeostāze- tā ir organisma spēja pretoties pārmaiņām un uzturēt relatīvu iekšējās vides noturību (noteiktas ķermeņa temperatūras, asinsspiediena, sāļu sastāva, skābuma u.c. uzturēšana).

Aizkaitināmības dēļ organismiem ir spēja pielāgošanās.

Zem pielāgošanās attiecas uz organisma pielāgošanās procesu noteiktiem vides apstākļiem.

Noslēdzot sadaļu, kas veltīta dzīvo organismu pamatīpašību noteikšanai, varam izdarīt šādu secinājumu.

Atšķirība starp dzīviem organismiem un nedzīvas dabas objektiem ir nevis dažu "netveramu", pārdabisku īpašību klātbūtnē (visi fizikas un ķīmijas likumi attiecas arī uz dzīvām būtnēm), bet gan dzīvo sistēmu augstajā strukturālajā un funkcionālajā sarežģītībā. . Šī īpašība ietver visas iepriekš apspriestās dzīvo organismu īpašības un padara dzīvības stāvokli par kvalitatīvi jaunu matērijas īpašību.

§ 2. Dzīves organizācijas līmeņi

Līdz 1960. gadiem bioloģijā ir priekšstats par dzīvo organizācijas līmeņi kā organiskās pasaules arvien sarežģītākās sakārtotības konkrēta izpausme. Dzīvību uz Zemes pārstāv savdabīgas struktūras organismi, kas pieder noteiktām sistemātiskām grupām (sugām), kā arī dažādas sarežģītības kopienas (biogeocenoze, biosfēra). Savukārt organismiem ir raksturīga orgānu, audu, šūnu un molekulārā organizācija. Katrs organisms, no vienas puses, sastāv no tam pakārtotām specializētām organizācijas sistēmām (orgāni, audi utt.), no otras puses, tas pats ir samērā izolēta vienība virsorganismu bioloģisko sistēmu (sugas, biogeocenozes) sastāvā. un biosfēru kopumā). Dzīvās vielas organizācijas līmeņi ir parādīti attēlā. viens.

Rīsi. 1. Dzīves organizācijas līmeņi

Visās no tām ir tādas dzīvības īpašības kā diskrētums un integritāte.Ķermenis sastāv no dažādām sastāvdaļām – orgāniem, bet tajā pašā laikā, pateicoties to mijiedarbībai, tas ir neatņemams. Suga ir arī vienota sistēma, lai gan to veido atsevišķas vienības - indivīdi, tomēr to mijiedarbība saglabā sugas integritāti.

Dzīvības pastāvēšanu visos līmeņos nodrošina zemākā ranga struktūra. Piemēram, šūnu organizācijas līmeņa raksturu nosaka subcelulārais un molekulārais līmenis; organisma - orgāns; audu, šūnu; sugas - organismu u.c.

Īpaši jāatzīmē organizācijas vienību lielā līdzība zemākajos līmeņos un arvien pieaugošā atšķirība augstākajos līmeņos (1. tabula).

1. tabula

Dzīves organizācijas līmeņu raksturojums

2. nodaļa

§ 1. Dzīvo organismu klasifikācijas principi

Mūsu planētas dzīvā pasaule ir bezgalīgi daudzveidīga un ietver milzīgu skaitu organismu sugu, kā redzams tabulā. 2.

2. tabula

Lielo dzīvo būtņu grupu sugu skaits

Patiesībā, pēc ekspertu domām, šodien uz Zemes dzīvo divreiz vairāk sugu, nekā zinātne zina. Katru gadu zinātniskās publikācijās tiek aprakstītas simtiem un tūkstošiem jaunu sugu.

Daudzu objektu (objektu, parādību) izziņas procesā salīdzinot to īpašības un zīmes, cilvēki ražo klasifikācija. Tad līdzīgi (līdzīgi, līdzīgi) objekti tiek apvienoti grupās. Grupu sadalījums ir balstīts uz atšķirības starp apgūstamajiem priekšmetiem. Tādā veidā tiek veidota sistēma, kas aptver visus pētītos objektus (piemēram, minerālus, ķīmiskos elementus vai organismus) un izveido attiecības starp tiem.

Sistemātika kā neatkarīga bioloģiskā disciplīna risina problēmas klasifikācija organismi un ēka sistēmas dzīvā daba.

Mēģinājumi klasificēt organismus tika veikti senos laikos. Zinātnē ilgu laiku pastāvēja sistēma, ko izstrādāja Aristotelis (4. gadsimtā pirms mūsu ēras). Viņš sadalīja visus zināmos organismus divās valstībās - augi un dzīvnieki, izmantojot kā atšķirības pazīmes nekustīgums un nejutīgums pirmais, salīdzinot ar otro. Turklāt Aristotelis visus dzīvniekus sadalīja divās grupās: "dzīvnieki ar asinīm" un "dzīvnieki bez asinīm", kas kopumā atbilst mūsdienu iedalījumam mugurkaulnieku un bezmugurkaulnieku grupās. Pēc tam viņš izdalīja vairākas mazākas grupas, vadoties pēc dažādām raksturīgām iezīmēm.

Protams, no mūsdienu zinātnes viedokļa Aristoteļa sistēma šķiet nepilnīga, taču jāņem vērā tā laika faktu zināšanu līmenis. Viņa darbā ir aprakstītas tikai 454 dzīvnieku sugas, un pētījumu metožu iespējas bija ļoti ierobežotas.

Gandrīz divus tūkstošus gadu botānikā un zooloģijā tika uzkrāts aprakstošais materiāls, kas nodrošināja taksonomijas attīstību 17.–18. gadsimtā, kas vainagojās ar plašu atzinību ieguvušo K. Linneja (1707–1778) oriģinālo organismu sistēmu. Balstoties uz savu priekšgājēju pieredzi un paša atklātajiem jaunajiem faktiem, Linnejs ielika mūsdienu taksonomijas pamatus. Viņa grāmata, kas izdota ar nosaukumu Dabas sistēma, tika izdota 1735. gadā.

Klasifikācijas pamatvienībai Linnejs paņēma formu; viņš ieviesa zinātniskā lietošanā tādus jēdzienus kā "ģints", "ģimene", "atdalītība" un "šķira"; saglabāja organismu dalījumu augu un dzīvnieku valstībās. Ieteicamais ievads binārā nomenklatūra(ko joprojām izmanto bioloģijā), t.i., katrai sugai piešķirot latīņu nosaukumu, kas sastāv no diviem vārdiem. Pirmais – lietvārds – ir ģints nosaukums, kas apvieno radniecīgu sugu grupu. Otrais vārds, parasti īpašības vārds, ir sugas nosaukums. Piemēram, sugas "kaustiskais sviests" un "ložņu sviests"; "zelta karūsis" un "sudraba karūsis".

Vēlāk, 19. gadsimta sākumā, J. Cuvier jēdzienu "tips" ieviesa sistēmā kā augstāko dzīvnieku klasifikācijas vienību (botānikā - "katedra").

Īpaša nozīme mūsdienu taksonomijas veidošanā bija Č.Dārvina (1859) evolūcijas mācību rašanās. Pirms Darvina periodā radītās dzīvo organismu zinātniskās sistēmas bija mākslīgs. Viņi diezgan formāli apvienoja organismus grupās pēc līdzīgām ārējām pazīmēm, nepievēršot nozīmi viņu ģimenes saitēm. Čārlza Darvina idejas nodrošināja zinātnei konstruēšanas metodi dabiskā sistēma dzīvā pasaule. Tas nozīmē, ka tam ir jābalstās uz dažiem būtisks, klasificēto objektu - organismu - fundamentālās īpašības.

Mēģināsim pēc analoģijas izveidot "dabisku sistēmu" tādiem objektiem kā grāmatas, izmantojot personīgās bibliotēkas piemēru. Ja vēlaties, varam kārtot grāmatas skapju plauktos, sagrupējot vai nu pēc formāta, vai pēc muguriņu krāsas. Bet šajos gadījumos tiks izveidota "mākslīgā sistēma", jo "objekti" (grāmatas) tiek klasificēti pēc sekundārajām, "nebūtiskām" īpašībām. "Dabiskā" "sistēma" būtu bibliotēka, kur grāmatas tiek grupētas pēc to satura. Šajā skapī mums ir zinātniskā literatūra: vienā plauktā ir grāmatas par fiziku, otrā - par ķīmiju utt. Citā skapī - daiļliteratūra: proza, dzeja, folklora. Līdz ar to esam realizējuši pieejamo grāmatu klasifikāciju pēc galvenās īpašības, būtiskās kvalitātes - to satura. Tā kā tagad ir "dabiskā sistēma", mēs varam viegli orientēties dažādu "objektu" daudzumā, kas to veido. Un, iegādājoties jaunu grāmatu, varam tai viegli atrast vietu konkrētā skapī un atbilstošā plauktā, tas ir, “sistēmā”.

A. A. Kamenskis, E. A. Kriksunovs, V. V. Pasečņiks

Bioloģija. Vispārīgās bioloģijas 10.–11.klase

Leģenda:

- uzdevumi, kuru mērķis ir attīstīt prasmes strādāt ar dažādās formās sniegto informāciju;

- uzdevumi, kuru mērķis ir attīstīt komunikācijas prasmes;

- uzdevumi, kuru mērķis ir attīstīt vispārējās garīgās prasmes un iemaņas, spēju patstāvīgi plānot konkrētu problēmu risināšanas veidus.

Ievads

Jūs sākat mācīties skolas kursu "Vispārīgā bioloģija". Tas ir nosacīts nosaukums skolas bioloģijas kursa daļai, kuras uzdevums ir pētīt dzīvo būtņu vispārīgās īpašības, tās pastāvēšanas un attīstības likumus. Atspoguļojot savvaļas dzīvniekus un cilvēkus kā daļu no tā, bioloģija kļūst arvien svarīgāka zinātnes un tehnoloģiju progresā, kļūstot par produktīvu spēku. Bioloģija rada jaunu tehnoloģiju – bioloģisko, kurai jākļūst par jaunas industriālās sabiedrības pamatu. Bioloģiskām zināšanām ir jāveicina bioloģiskās domāšanas un ekoloģiskās kultūras veidošanās katrā sabiedrības loceklī, bez kuras nav iespējama cilvēka civilizācijas tālāka attīstība.

§ 1. Īsa bioloģijas attīstības vēsture

1. Ko pēta bioloģija?

2. Kādas bioloģijas zinātnes jūs zināt?

3. Kādus biologus jūs zināt?

Bioloģija kā zinātne. Jūs labi zināt, ka bioloģija ir zinātne par dzīvi. Šobrīd tas pārstāv dzīvās dabas zinātņu kopumu. Bioloģija pēta visas dzīvības izpausmes: dzīvo organismu uzbūvi, funkcijas, attīstību un izcelsmi, to attiecības dabiskajās kopienās ar vidi un citiem dzīviem organismiem.

Kopš cilvēks sāka apzināties savu atšķirību no dzīvnieku pasaules, viņš sāka pētīt apkārtējo pasauli. Sākumā no tā bija atkarīga viņa dzīvība. Primitīviem cilvēkiem bija jāzina, kurus dzīvos organismus var ēst, lietot kā zāles, apģērbu un mājokļu izgatavošanai un kuri no tiem ir indīgi vai bīstami.

Attīstoties civilizācijai, cilvēks varēja atļauties tādu greznību kā nodarboties ar zinātni izglītības nolūkos.

Seno tautu kultūras pētījumi liecina, ka viņiem bija plašas zināšanas par augiem un dzīvniekiem un tās plaši izmantoja ikdienas dzīvē.

Čārlzs Darvins (1809-1882)

Mūsdienu bioloģija ir sarežģīta zinātne, kurai raksturīga dažādu bioloģisko disciplīnu, kā arī citu zinātņu - galvenokārt fizikas, ķīmijas un matemātikas - ideju un metožu savstarpēja iespiešanās.

Mūsdienu bioloģijas galvenie attīstības virzieni.Šobrīd bioloģijā nosacīti var izdalīt trīs virzienus.

Pirmkārt, šis klasiskā bioloģija. To pārstāv dabas zinātnieki, kas pēta savvaļas dzīvnieku daudzveidību. Viņi objektīvi novēro un analizē visu, kas notiek savvaļas dabā, pēta dzīvos organismus un klasificē tos. Ir nepareizi uzskatīt, ka klasiskajā bioloģijā visi atklājumi jau ir izdarīti. XX gadsimta otrajā pusē. ir aprakstītas ne tikai daudzas jaunas sugas, bet arī atklāti lieli taksoni, līdz pat karaļvalstīm (Pogonophores) un pat supervalstīm (Archaebacteria vai Archaea). Šie atklājumi piespieda zinātniekus no jauna paskatīties uz visu savvaļas dzīvnieku attīstības vēsturi. Īstiem dabaszinātniekiem daba ir vērtība pati par sevi. Katrs mūsu planētas stūris viņiem ir unikāls. Tāpēc viņi vienmēr ir starp tiem, kas akūti izjūt apdraudējumu apkārtējai dabai un aktīvi par to iestājas.

Otrais virziens ir evolūcijas bioloģija. 19. gadsimtā dabiskās atlases teorijas autors Čārlzs Darvins sācis kā parasts dabas pētnieks: vācis, novērojis, aprakstījis, ceļojis, atklājot savvaļas dabas noslēpumus. Tomēr galvenais viņa darba rezultāts, kas padarīja viņu par slavenu zinātnieku, bija teorija, kas izskaidro organisko daudzveidību.

Šobrīd aktīvi turpinās dzīvo organismu evolūcijas izpēte. Ģenētikas un evolūcijas teorijas sintēze noveda pie t.s sintētiskā evolūcijas teorija. Taču arī tagad joprojām ir daudz neatrisinātu jautājumu, uz kuriem atbildes meklē evolūcijas zinātnieki.

Izveidota 20. gadsimta sākumā. mūsu izcilais biologs Aleksandrs Ivanovičs Oparins pirmā zinātniskā teorija par dzīvības izcelsmi bija tīri teorētiska. Šobrīd aktīvi tiek veikti eksperimentāli šīs problēmas pētījumi, un, pateicoties progresīvu fizikāli ķīmisko metožu izmantošanai, jau ir veikti svarīgi atklājumi un gaidāmi jauni interesanti rezultāti.

Aleksandrs Ivanovičs Oparins (1894-1980)

Jauni atklājumi ļāva papildināt antropoģenēzes teoriju. Taču pāreja no dzīvnieku pasaules uz cilvēku joprojām ir viens no lielākajiem bioloģijas noslēpumiem.

Trešais virziens - fizikālā un ķīmiskā bioloģija, dzīvo objektu uzbūves izpēte, izmantojot mūsdienu fizikālās un ķīmiskās metodes. Šī ir strauji augoša bioloģijas joma, kas ir svarīga gan teorētiskā, gan praktiskā ziņā. Ar pārliecību varam teikt, ka fizikālajā un ķīmiskajā bioloģijā mūs sagaida jauni atklājumi, kas ļaus atrisināt daudzas problēmas, ar kurām saskaras cilvēce.

Bioloģijas kā zinātnes attīstība. Mūsdienu bioloģija sakņojas senatnē un ir saistīta ar civilizācijas attīstību Vidusjūras valstīs. Mēs zinām daudzu izcilu zinātnieku vārdus, kuri ir devuši ieguldījumu bioloģijas attīstībā. Nosauksim tikai dažus no tiem.

Hipokrāts(460 - ap 370 BC) sniedza pirmo salīdzinoši detalizētu cilvēka un dzīvnieku uzbūves aprakstu, norādīja uz vides un iedzimtības lomu slimību rašanās procesā. Viņš tiek uzskatīts par medicīnas dibinātāju.

Aristotelis(384.–322.g.pmē.) sadalīja apkārtējo pasauli četrās valstībās: nedzīvajā zemes, ūdens un gaisa pasaulē; augu pasaule; dzīvnieku pasaule un cilvēku pasaule. Viņš aprakstīja daudzus dzīvniekus, lika pamatus taksonomijai. Četros viņa sarakstītajos bioloģiskajos traktātos bija gandrīz visa informācija par dzīvniekiem, kas līdz tam laikam bija zināmi. Aristoteļa nopelni ir tik lieli, ka viņš tiek uzskatīts par zooloģijas pamatlicēju.

Teofrasts(372–287 BC) pētīja augus. Viņš aprakstīja vairāk nekā 500 augu sugas, sniedza informāciju par daudzu no tiem uzbūvi un vairošanos, lika lietā daudzus botāniskos terminus. Viņš tiek uzskatīts par botānikas pamatlicēju.

Gajs Plīnijs vecākais(23-79) vāca informāciju par līdz šim zināmajiem dzīvajiem organismiem un uzrakstīja 37 enciklopēdijas "Dabas vēsture" sējumus. Gandrīz līdz viduslaikiem šī enciklopēdija bija galvenais zināšanu avots par dabu.

Klaudijs Galēns savos zinātniskajos pētījumos viņš plaši izmantoja zīdītāju sekciju. Viņš bija pirmais, kurš veica salīdzinošu cilvēka un pērtiķa anatomisko aprakstu. Pētīja centrālo un perifēro nervu sistēmu. Zinātnes vēsturnieki viņu uzskata par pēdējo lielo senatnes biologu.

Klaudijs Galēns (ap 130. g. — ap 200. gadu)

Reliģija bija dominējošā ideoloģija viduslaikos. Tāpat kā citas zinātnes, arī bioloģija šajā periodā vēl nebija izveidojusies kā neatkarīga joma un pastāvēja vispārējā reliģisko un filozofisko uzskatu virzienā. Un, lai gan zināšanu uzkrāšana par dzīviem organismiem turpinājās, par bioloģiju kā zinātni tolaik var runāt tikai nosacīti.

Renesanse ir pārejas periods no viduslaiku kultūras uz jauno laiku kultūru. Tā laika fundamentālās sociāli ekonomiskās pārvērtības pavadīja jauni atklājumi zinātnē.

Tā laikmeta slavenākais zinātnieks Leonardo da Vinči(1452–1519) sniedza zināmu ieguldījumu bioloģijas attīstībā.

Viņš pētīja putnu lidojumu, aprakstīja daudzus augus, kaulu savienošanas veidus locītavās, sirds darbību un acs vizuālo funkciju, cilvēku un dzīvnieku kaulu līdzību.

XV gadsimta otrajā pusē. dabaszinātnes sāk strauji attīstīties. To veicināja ģeogrāfiskie atklājumi, kas ļāva būtiski paplašināt informāciju par dzīvniekiem un augiem. Straujā zinātnisko zināšanu uzkrāšanās par dzīviem organismiem noveda pie bioloģijas sadalīšanas atsevišķās zinātnēs.

XVI-XVII gs. Botānika un zooloģija sāka strauji attīstīties.

Mikroskopa izgudrojums (17. gs. sākums) ļāva pētīt augu un dzīvnieku mikroskopisko uzbūvi. Tika atklāti ar neapbruņotu aci neredzami mikroskopiski mazi dzīvi organismi, baktērijas un vienšūņi.

deva lielu ieguldījumu bioloģijas attīstībā Kārlis Linnejs, ierosināja dzīvnieku un augu klasifikācijas sistēmu.

Kārlis Maksimovičs Bērs(1792-1876) savos darbos formulēja galvenos homologo orgānu teorijas nosacījumus un dīgļu līdzības likumu, kas lika embrioloģijas zinātniskos pamatus.

M.: 1992. - 288s. M.: 1987. - 288s.

Mācību grāmata vidusskolas 10 - 11 klasēm. Ed. Yu.I. Poļanskis.

Formāts: pdf ( 1992 , 22. izdevums, 288.)

Izmērs: 32 MB

Skatīties, lejupielādēt:drive.google

Formāts: pdf ( 1987 , 17. izdevums, 288.)

Izmērs: 9,3 MB

Skatīties, lejupielādēt:drive.google

Formāts: djvu/zip ( 1987 , 17. izdevums, 288.)

Izmērs: 6 Mb

/ Lejupielādēt failu

Formāts: djvu/zip ( 1967 , 2. izdevums, 304.)

Izmērs: 5,15 Mb

/ Lejupielādēt failu

SATURS:
Ievads 6
I NODAĻA. EVOLŪCIJAS DOKTRĪNA
1. Evolūcijas idejas pirms Č.Darvina. Darvina mācību parādīšanās 11
2. Darvina mācības galvenie nosacījumi. Darvinisma nozīme 14
3. Skats. Iedzīvotāji 16
4. Iedzimtība un mainīgums 19-
5. Mākslīgā atlase. Dzīvnieku šķirņu un augu šķirņu evolūcijas faktori 22
6. Cīņa par eksistenci 25
7. Dabiskā atlase, citi evolūcijas faktori 29
8. Organismu piemērotība un tās relativitāte 33
9. Jaunu sugu veidošanās 38
II NODAĻA. ORGĀNISKĀS PASAULES ATTĪSTĪBA
10. Makroevolūcija, tās pierādījumi 43
11. Augu un dzīvnieku sistēma - evolūcijas attēlojums 47
12. Organiskās pasaules evolūcijas galvenie virzieni.50
13. Dzīvības attīstības vēsture uz Zemes 54
III NODAĻA. CILVĒKA IZCELSME
14. Pierādījumi par cilvēka izcelsmi no dzīvniekiem 59
15. Antropoģenēzes virzošie spēki (faktori) 63
16. Cilvēka evolūcijas virzieni. Senie cilvēki 67
17. Cilvēka evolūcijas virzieni. Senie un pirmie mūsdienu cilvēki 70
18.Cilvēku rases. Rasisma un sociālā darvinisma kritika 73
IV NODAĻA. EKOLOĢIJAS PAMATI
19. Ekoloģijas problēmas. Ekoloģiskie faktori un to mijiedarbība. Matemātiskā modelēšana 77
20. Galvenie abiotiskie vides faktori un to nozīme savvaļas dzīvniekiem 80
21. Organismu pielāgošanās dabas sezonālajām izmaiņām. Fotoperiodisms 82
22. Sugas un populācija - to ekoloģiskās īpašības 86
23. Sugu racionālas izmantošanas un to daudzveidības saglabāšanas problēmas 89
24. Ekoloģiskās sistēmas 91
25. Rezervuārs un ozolu mežs kā biogeocenožu piemēri 95
26. Biogeocenožu izmaiņas 101
27. Cilvēka radītās biogeocenozes 104
V NODAĻA. BIOSFĒRAS DOKTRĪNAS PAMATI
28. Planētas Zeme biosfēras un biomasas īpašības 109
29. Zemes un okeāna virsmas biomasa. 113
30. Vielu cirkulācija un enerģijas transformācija biosfērā 116
VI NODAĻA. CITOLOĢIJAS PAMATI
31. Šūnu teorija 123
32. Šūnu membrānas uzbūve un funkcijas 127
33. Citoplazma un tās organoīdi: endoplazmatiskais tīklojums, mitohondriji un plastidi 131
34. Golgi aparāts, lizosomas un citas citoplazmas organellas. 136. ieslēgumi
35. Kodols 139
36.Prokariotu šūnas. Nešūnu dzīvības formas - vīrusi 141
37.Šūnas ķīmiskais sastāvs. Neorganiskās vielas 145
38.Šūnas organiskās vielas. Olbaltumvielas, to struktūra 147
39. Olbaltumvielu īpašības un funkcijas 153
40. Ogļhidrāti. Lipīdi 155
41.Nukleīnskābes. DNS un RNS - 157
42.Vielmaiņa. Adenozīna trifosforskābe - ATP 162
43. Enerģijas vielmaiņa šūnā. ATP 165 sintēze
44. Plastmasas apmaiņa. Olbaltumvielu biosintēze. i-RNS 167 sintēze
45. Polipeptīdu ķēdes sintēze uz ribosomas 171
46. Augu šūnu plastmasas un enerģijas apmaiņas iezīmes 175
VII NODAĻA. ORGANISMU REPRODUKCIJA UN INDIVIDUĀLĀ ATTĪSTĪBA
47.Šūnu dalīšanās. Mitoze. 181
48. Organismu vairošanās formas 185
49. Meioze 187
50. Mēslošana 190
51. Organisma individuālā attīstība-ontoģenēze 192
52. Dzīvības izcelsme un sākotnējā attīstība uz Zemes 195
VIII NODAĻA. ĢENĒTIKAS PAMATI
53. Hibridoloģiskā metode iedzimtības pētīšanai. Mendeļa pirmais likums 203
54. Pārmantojuma modeļu citoloģiskās pamati 207
55.Dihibrīda krustojums. Mendeļa otrais likums 211
56. Dihibrīda krustošanās citoloģiskie pamati 214
57. Saistītā mantojuma fenomens un dzimuma ģenētika 215
58. Genotips kā integrāla sistēma 220
59. Cilvēka ģenētika un tās nozīme medicīnā un sabiedrības veselībā 222
60. Modifikācijas mainīgums 227
61. Iedzimta mainība 230
62. Iedzimtības un mainīguma materiālie pamati. Gēnu inženierija. 236
63. Ģenētika un evolūcijas teorija. 239
IX NODAĻA. AUGU, DZĪVNIEKU UN MIKROORGANISMU AUGSTS
64. Mūsdienu selekcijas uzdevumi 245
65. Kultivēto augu daudzveidības un izcelsmes centri 246
66. Stādkopība 248
67. IV Mičurina darbi. Augu selekcijas sasniegumi Padomju Savienībā 253
68. Dzīvnieku audzēšana. 256
69. Augsti produktīvu mājdzīvnieku šķirņu veidošana. mikroorganismu atlase. Biotehnoloģija 259
X NODAĻA. BIOSFĒRAS EVOLŪCIJA. DABAS REGULĒJUMU TRAUCĒJUMI CILVĒKA DARBĪBAS DĒĻ
70. Biosfēra un zinātnes un tehnoloģijas progress 267
71. Noosfēra 270
Terminu rādītājs 277
Īss terminu vārdnīca 281

Natālija Sergejevna Kurbatova, E. A. Kozlova

Vispārējā bioloģija

1. Šūnu teorijas attīstības vēsture

1) šūna - visu dzīvo organismu (gan dzīvnieku, gan augu) galvenā struktūrvienība;

2) ja kādā mikroskopā redzamā veidojumā ir kodols, tad to var uzskatīt par šūnu;

3) jaunu šūnu veidošanās process nosaka augu un dzīvnieku šūnu augšanu, attīstību, diferenciāciju.

Papildinājumus šūnu teorijai veica vācu zinātnieks R. Virčovs, kurš 1858. gadā publicēja savu darbu "Šūnu patoloģija". Viņš pierādīja, ka meitas šūnas veidojas, daloties mātes šūnām: katra šūna no šūnas. XIX gadsimta beigās. augu šūnās tika atrasti mitohondriji, Golgi komplekss un plastidi. Hromosomas tika atklātas pēc dalīšanās šūnu iekrāsošanas ar īpašām krāsvielām. Mūsdienu CT noteikumi

1. Šūna - visu dzīvo organismu uzbūves un attīstības pamatvienība, ir dzīvā mazākā struktūrvienība.

2. Visu organismu (gan vienšūnu, gan daudzšūnu) šūnas ir līdzīgas pēc ķīmiskā sastāva, uzbūves, vielmaiņas pamatizpausmēm un dzīvības aktivitātes.

Šūnu teorijas nozīme

2. Dzīve. Dzīvās vielas īpašības

Dzīve ir makromolekulāra atvērta sistēma, kurai raksturīga hierarhiska organizācija, spēja pašvairot, pašsaglabāšanās un pašregulācija, vielmaiņa, smalki regulēta enerģijas plūsma.

Dzīvojamo konstrukciju īpašības:

1) pašatjaunošanās. Metabolisma pamats ir līdzsvaroti un skaidri savstarpēji saistīti asimilācijas (anabolisms, sintēze, jaunu vielu veidošanās) un disimilācijas (katabolisms, sabrukšana) procesi;

2) pašvairošanās. Šajā sakarā dzīvās struktūras tiek pastāvīgi reproducētas un atjauninātas, nezaudējot savu līdzību ar iepriekšējām paaudzēm. Nukleīnskābes spēj uzglabāt, pārsūtīt un reproducēt iedzimtu informāciju, kā arī realizēt to proteīnu sintēzes ceļā. DNS uzkrātā informācija tiek pārnesta uz proteīna molekulu ar RNS molekulu palīdzību;

3) pašregulācija. Tas ir balstīts uz matērijas, enerģijas un informācijas plūsmu kopumu caur dzīvu organismu;

5) homeostāzes uzturēšana - ķermeņa iekšējās vides relatīvā dinamiskā noturība, sistēmas pastāvēšanas fizikāli ķīmiskie parametri;

6) strukturālā organizācija - sakārtotība, dzīvas sistēmas, konstatēts pētījumā - biogeocenozes;

7) adaptācija - dzīva organisma spēja pastāvīgi pielāgoties mainīgajiem eksistences apstākļiem vidē;

8) pavairošana (reprodukcija). Tā kā dzīvība pastāv atsevišķu dzīvo sistēmu veidā, un katras šādas sistēmas pastāvēšana ir stingri ierobežota laikā, dzīvības uzturēšana uz Zemes ir saistīta ar dzīvo sistēmu vairošanos;

9) iedzimtība. Nodrošina nepārtrauktību starp organismu paaudzēm (pamatojoties uz informācijas plūsmām). Iedzimtības dēļ no paaudzes paaudzē tiek nodotas pazīmes, kas nodrošina pielāgošanos videi;

10) mainīgums - mainīguma dēļ dzīvā sistēma iegūst pazīmes, kas tai iepriekš bija neparastas. Pirmkārt, mainīgums ir saistīts ar kļūdām reprodukcijā: izmaiņas nukleīnskābju struktūrā izraisa jaunas iedzimtas informācijas rašanos;

11) individuālā attīstība (ontoģenēzes process) - sākotnējās ģenētiskās informācijas iemiesojums, kas iestrādāts DNS molekulu struktūrā ķermeņa darba struktūrās. Šī procesa laikā izpaužas tāda īpašība kā augšanas spēja, kas izpaužas ķermeņa svara un izmēra palielināšanā;

12) filoģenētiskā attīstība. Pamatojoties uz progresīvu vairošanos, iedzimtību, cīņu par eksistenci un atlasi. Evolūcijas rezultātā parādījās milzīgs skaits sugu;

3. Dzīves organizācijas līmeņi