Презентация к общему курсу Биологея для студентов 1-го курса геолого-географического факультета ЮФУ Лекция 1 Тема: Свойства, уровни организации и принципы функционирования живых систем Составитель: доц. каф. ботаники ЮФУ Гарнизоненко Т.С.

Биоло́гея - (греч.βιολογία βίο, био, жизнь, др. гречю λόγος учение, наука) наука о жизни (живой природе) одна из естественных наук, объектами которой являются живые существа и их взаимодействие С окружающей средой. Биологея изучает все аспекты жизни, в частности, структуру, функционирование, рост, происхождение эволюцию и распределение живых организмов на Земле. Классифицирует и описывает живые существа, происхождение их видов, взаимодействие между собой и с окружающей средой. Условно биологические науки можно разделить на два больших цикла: таксономические и экспериментальный. Первые изучают, главным образом объекты: растения, животных, микроорганизмы, грибы и вирусы, а вторые – процессы, протекающие в живых объектах: физиологию, биохимию, анатомию и морфологию, генетику, эволюцию.

Несмотря на то, что история биологии насчитывает более 2500 лет, как наука она оформилась в начале XIX века. Термин биологея был введен Фридрихом Бурдахом в 1800 г, а спустя два года - одновременно Готтфридом Рейнхолдом Тревиранусом и Жаном-Батистом Ламарком. Карл Фририх Бурдах Готтфрид Рейнхолд Тревиранус Жан Батист Пьер Антуан де Моне, шевалье де Ламарк

Методы биологии - наблюдения - описания - сравнения - исторический - экспериментальный - математического моделирования - клонирования Жорж Кювье-создатель исторического метода Аристотель использовал методы наблюдения, описания, сравнения Щенки, клонированные из стволовых клеток

Уровни организации живой материи Существуют 3 ступени и 9 уровней организации живой материи. Однако, некоторые из них имеют историческое значение, как один из этопов формирования целостного многоклеточного организма. Ступени: -микро ступень: молекулярный, субклеточный(органоидный), клеточный, - мезо ступень: тканевой, органный, организменный, -макроступень: популяционно-видовой, биоценотический, биосферный Уровни организации живого – это иерархически соподчиненные уровни организации биосистем, отражающие уровни их усложнения. В типичном случае каждый из этих уровней является системой из подсистем нижележащего уровня и подсистемой системы более высокого уровня.

Молекулярный уровень жизни Представлен разнообразными молекулами, находящимися в живой клетке. Компоненты Молекулы неорганических и органических соединений Молекулярные комплексы химических соединений (мембрана, ансамбли ферментов, хлорофилл-белково-липоидный комплекс и др.) Основные процессы Объединение молекул в особые комплексы Осуществление физико-химических реакций в упорядоченном виде Копирование и репликация ДНК, кодирование и передача генетической информации Науки, ведущие исследования на этом уровне Биохимия, Биофизика, Молекулярная генетика Пространственная модель молекулы хлорофилла

Молекулярный уровень жизни (примеры) Вирус гриппа А : схема строения (1) и пространственная модель (2) 1 2 ВТМ

Митохондрии и хлоропласты Гигантская митохондрия хлореллы Митохондрия нейрона Схема строения хлоропласта

Клеточный уровень жизни Представлен свободноживущими одноклеточными организмами и клетками, входящими в многоклеточные организмы. Компоненты Комплексы молекул химических соединений и органоиды клетки Основные процессы Биосинтез, фотосинтез Регуляция химических реакций Деление клеток Вовлечение химических элементов Земли и энергии Солнца в биосистемы Науки, ведущие исследования на этом уровне Генная инженерия Цитогенетика Цитологея Эмбриологея Одноклеточные диатомовые водоросли

Клеточный уровень жизни (примеры) Формы бактериальной клетки Формы клеток простейших Одноклеточные водоросли

Тканевой уровень жизни Маршанция многообразная Ткани - система клеток и межклеточного вещества, объединенных общим происхождением, строением и выполняемыми функциями Компоненты: отдельные клетки межклеточное вещество; Основные процессы: обеспечение полифункциональности тканей, Осуществление физиологических процессов(транспирация у растений) Наука: гистологея Саккулина

Органный уровень Этот уровень представлен органами организмов. У простейших пищеварение, дыхание, циркуляция веществ, выделение, передвижение и размножение осуществляются за счет различных органелл. У более совершенных организмов имеются системы органов. У растений и животных органы формируются за счет разного количества тканей. Для позвоночных характерна цефализация, защищающаяся в сосредоточении важнейших центров и органов чувств в голове. Гомологичные органы животных Лист растений

Организменный уровень Представлен одноклеточными и многоклеточными организмами растений, животных, грибов и бактерий. Компоненты Клетка основной структурный компонент организма. Из клеток образованы ткани и органы многоклеточного организма Основные процессы Обмен веществ (метаболизм) Раздражение Раздражимость Онтогенез Нервно-гуморальная регуляция процессов жизнедеятельности Гомеостаз Науки, ведущие исследования на этом уровне Анатомия Биологея развития Аутоэкологея Генетика Морфологея Физиологея

Популяционно-видовой уровень Представлен в природе огромным разнообразием видов и их популяций. Компоненты Группы родственных особей, объединённых определённым генофондом и специфическим взаимодействием с окружающей средой Основные процессы Генетическое своеобразие Взаимодействие между особями и популяциями Накопление элементарных эволюционных преобразований Осуществление микроэволюции и выработка адаптаций к изменяющейся среде Видообразование Увеличение биоразнообразия Науки, ведущие исследования на этом уровне Генетика популяций Эволюция Экологея

Биоценотический уровень Представлен разнообразием естественных и культурных биогеоценозов во всех средах жизни. Компоненты Популяции различных видов Факторы среды Пищевые сети, потоки веществ и энергии Основные процессы Биохимический круговорот веществ и поток энергии, поддерживающие жизнь Подвижное (гомеостаз) Обеспечение живых организмов условиями обитания и ресурсами (пищей и убежищем) Науки, ведущие исследования на этом уровне Биогеография Биоценологея Экологея

Биосферный уровень Представлен высшей, глобальной формой организации биосистем биосферой. Компоненты Биогеоценозы Антропогенное воздействие Основные процессы Активное взаимодействие живого и неживого вещества планеты Биологический глобальный круговорот веществ и энергии Активное биогеохимическое участие человека во всех процессах биосферы, его хозяйственная и этнокультурная деятельность Науки, ведущие исследования на этом уровне Экологея Глобальная экологея Космическая экологея Социальная экологея

Биосфера и ее границы Биосфе́ра (от др. греч.βιος жизнь и σφα ρα сфера, шар) оболочка Земли заселённая живыми организмами, находящаяся под их воздействием и занятая продуктами их жизнедеятельности; «пленка жизни»; глобальная экосистема Земли. В зависимости от биологического разнообразия и возможностей осуществлять все функции живого различают эубиосферу, пара- и мета биосферу, опо- и абибиосферу. Эубиосфера (настоящая биосфера) – объем в котором организмы нормально живут и размножаются. Общая толща эубиосферы оценивается в км. Наиболее насыщенный ее слой называют био фильмом. Над и под эубиосферой лежат парбиосфера (слои атмосферы между 6-7 и км над поверхностью Земли), и мета биосфера (слой литосферы на глубине 6-15 км), куда живое попадает лишь случайно, далее - опобиосфера и биосфера, куда живое уже не проникают даже случайно, тем не менее биогенные вещества туда попадают.

Свойства живой материи 1. Единство химического состава 2. Обмен веществом и энергией 3. Репродукция, размножение 4. Наследственность – поток информации между поколениями в результате чего обеспечивается преемственность 5. Изменчивость – появление новых признаков в процессе репродукции; основа эволюции 6. Рост и развитие 7. Раздражимость – заключается в передаче информации от внешней среды к организму; на основе раздражимости осуществляется саморегуляция и поддерживается гомеостаз 8. Саморегуляция 9. Энергозависимость 10. Дискретность и целостность 11. Клеточное строение. 12. Белки-ферменты Онтогенез – индивидуальное развитие, реализация индивидуальной программы Филогенез – историческое развитие, эволюционное развитие осуществляется в результате наследственной изменчивости, естественного отбора и борьбы за существование

Признаки живого Самовозобновление – связано с постоянным обменом веществ и энергии, в основе которого лежит способность хранить и использовать биологическую информацию в виде уникальных информационных молекул: белков, нуклеиновых кислот. Обмен веществ требует постоянного притока некоторых соединений и энергии извне и выделения продуктов диссимиляции во внешнюю среду. Организм является открытой системой. Онтогенез – индивидуальное развитие организма. Филогенез – историческое развитие, эволюционные преобразования, происходящие в результате естественного отбора и борьбы за существование, на основе изменчивости и наследственности.

Принципы функционирования живых систем 1. Принцип полярности - принцип первого порядка 2. Унификация-вариабельность 3. Сплетение-расплетение 4. Порядок-беспорядок 5. Движение-покой 6. Постановка приоритетов-утрата приоритетов 7. Накопление информации-утрата информации 8. Возникновение значений-исчезновение значений