Основные признаки живой материи. Лекция: Свойства живой материи Признаки и свойства живой материи
Живые системы обладают рядом общих свойств и признаками, которые отличают их от неживой природы:
1)высокая упорядоченность , которая может поддерживаться только благодаря протекающим в них процессам. В состав всех биосистем, лежащих выше молекулярного уровня, входят определенные элементы (98% химического состава приходится на 4 элемента: углерод, кислород, водород, азот, а в общей массе веществ основную долю составляет вода - не мене 70 – 85%).
2)Клеточное строение : Все живые организмы имеют клеточное строение, за исключением вирусов.
3)Метаболизм . Все живые организмы способны к обмену веществ с окружающей средой, поглощая из нее вещества, необходимые для питания и дыхания, и выделяя продукты жизнедеятельности.
4)Репродукция, или самовоспроизведение - способность живых систем воспроизводить себе подобных.
5)Наследственность ,которая заключается в способности организмов передавать свои признаки, свойства и особенности развития из поколения в поколении
6)Изменчивость - это способность организмов приобретать новые признаки и свойства; в ее основе лежат изменения биологических матриц - молекул ДНК.
7)Рост и развитие . Рост - процесс, в результате которого происходит изменение размеров организма (за счет роста и деления клеток). Развитие - процесс, в результате которого происходит качественно изменение организма. Под развитием живой природы - эволюции понимают необратимое, направленное, закономерное изменение объектов живой природы, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ сопровождается приобретением адаптации (приспособлений), возникновением новых видов и вымиранием прежде существовавших форм. Развитие живой формы существования материи представлено индивидуальным развитием, или онтогенезом, и историческим развитием, или филогенезом.
8)Приспособленность . Это соответствие между особенностями биосистем и свойствами среды, с которой они взаимодействуют. Приспособленность не может быть достигнута раз и навсегда, так как среда непрерывно меняется (в том числе благодаря воздействию биосистем и их эволюции). По этой причине все живые системы способны отвечать на изменения среды и вырабатывать приспособления ко многим из них.
9)Раздражимость . Способность живых организмов избирательно реагировать на внешние или внутренние воздействия. Реакция многоклеточных животных на раздражение осуществляется через посредство нервной системы и принято называть рефлексом. Организмы, которые не имеют нервной системы, лишены и рефлексов. У таких организмов реакция на раздражение осуществляется в разных формах: а) таксисы - это направленные движения организма в сторону раздражителя (положительный таксис) б) тропизмы - направленный рост частей растительного организма по отношению к раздражителю в) настии - движения частей растение по отношению к раздражителю (движение листьев в течение светового дня в зависимости от положения Солнца на небосводе или, к примеру, раскрытие и закрытие венчика цветка).
10) Дискретность (деление на части) . Отдельный организм или иная биологическая система (вид, биоценоз др.) состоит из отдельных изолированных, т. е. обособленных или отграниченных в пространстве, но, тем не менее, связанных и взаимодействующих между собой частей, образующих структурно-функциональное единство. Клетки состоят из отдельных органоидов, ткани - из клеток, органы - из тканей и т. п. Это свойство позволяет осуществить замену части без остановки функционирования целостной системы и возможность специализации различных частей на неодинаковых функциях.
11)Авторегуляция - способность живых организмов, обитающих в непрерывно меняющихся условиях окружающей среды, поддерживать постоянство своего химического состава и интенсивность течения физиологических процессов - гомеостаз. Саморегуляция обеспечивается деятельностью регуляторных систем - нервной, эндокринной, иммунной и др.
12)Ритмичность . В биологии под ритмичностью понимают периодические изменения интенсивности физиологических функций и формообразовательных процессов с различными периодами колебаний (от нескольких секунд до года и столетия). Ритмичность направлена на согласование функций организма с окружающей средой, т. е. на приспособление к периодически меняющимся условиям существования. 13)Энергозависимость. Живые тела представляют собой "открытые" для поступления энергии системы. Под "открытыми" системами понимают динамические, т. е. не находящиеся в состоянии покоя системы, устойчивые лишь при условии непрерывного доступа к ним энергии и материи извне.
14)Целостность - живая материя определенным образом организована, подчинена ряду специфических законов, характерных для неё.
Выделение , или экскреция , - это выведение из организма «шлаков» - ненужных продуктов обмена веществ. К шлакам, например, относится диоксид углерода (углекислый газ), который должен обязательно выводиться, поскольку, накапливаясь в избытке, он оказывает вредное действие. Животные получают с пищей много белков; эти вещества в организме не запасаются, поэтому они должны расщепляться и выводиться из организма. Таким образом, выделение у животных сводится в основном к экскреции азотистых веществ.
Размножение живой материи
Продолжительность жизни организмов ограничена, однако все они обладают способностью непрестанно «поддерживать жизнь», обеспечивая выживание вида. Вид выживает в результате того, что родители передают потомству свои основные признаки, независимо от того, возникло ли потомство в результате полового или бесполого размножения. В поисках причин, обусловливающих такую передачу признаков (наследование), «редукционисты» открыли нуклеиновые кислоты - ДНК (дезоксирибонуклеиновую кислоту) и РНК (рибонуклеиновую кислоту). В молекулах этих кислот содержится закодированная информация, передающаяся от одного поколения организмов другому, следующему за ним.
Рост живой материи
Объекты неживой природы (например, кристаллы или сталагмиты) растут путем наращивания вещества на своей наружной поверхности. Живые же существа растут изнутри, используя питательные вещества, поступающие в организм с пищей. В результате ассимиляции этих веществ образуется новая живая материя.
Перечисленные выше семь главных признаков живого в той или иной степени присущивсем организмам . Все эти - лишь наблюдаемые проявления главных свойств материи, т. е. ее способности извлекать, накапливать и использовать энергию извне. Но, кроме того, живая материя способна не только поддерживать, но и увеличивать свои энергетические запасы. В отличие от живой материи мертвое органическое вещество легко разрушается под действием механических и физических факторов среды. Живые существа обладают встроенной системой саморегуляции, которая поддерживает процессы жизнедеятельности и препятствует неуправляемому распаду структур и веществ и бесцельному выделению энергии. Такая регуляция направлена на поддержание гомеостаза на всех уровнях организации живых систем - от молекул до целых сообществ.
Все перечисленные здесь особенности живого рассматриваются более подробно в соответствующих разделах книги, причем во многих главах описаны химические и физические механизмы, лежащие в основе тех или иных явлений. Этим мы обязаны успешным исследованиям последних лет. Наши знания о том, что происходит в клетке или в организме, несомненно, обогатились после открытия и изучения ДН К, белкового синтеза, механизмов наследственности, ферментов, гормонов, иммунного ответа и многих других аспектов структуры и функции живых организмов.
В приложениях, помещенных в конце третьего тома, вы найдете некоторые сведения, необходимые любому биологу , и в том числе: сведения по химии, описания методов научного познания, экспериментальных подходов и многое другое. Приложения составлены так, чтобы снабдить необходимой информацией тех студентов, у которых есть существенные пробелы в той или иной области. Освоив эту информацию, можно попытаться выработать у себя способность к критической оценке и описанию наблюдаемых явлений. Ведь именно такой способ мышления лежит в основе любого научного поиска.
Биология – наука о живых системах, закономерностях и механизмах их возникновения, существования и развития. Предмет биологии. Биологические науки, их задачи, объекты изучения. Значение биологии как базисной дисциплины в подготовке врача.
Термин «биология» введен Ж.Б.Ламарком и Тревиранусом в 1802 году (bios-хизнь).
Биология – наука о жизни, о формах живого, о закономерностях существования и развития органического мира. Объект исследования биологии – живые организмы. Изучаются строение, функции, связи с другими организмами и окружающей средой (в т. ч. неживой природой). Открытия в биологии конца ХХ века сравнимы с открытиями космоса.
Современная биологическая наука образует сложную систему биологических направлений. Есть разные классификации биологических наук.
Палеонтология – наука о вымерших животных и растениях.
Неонтология – изучает ныне живущих организмов.
Классификация по объекту исследования.
Зоология: протозоология – учение о простейших организмах
арахнология – о паукообразных
энтомология – о насекомых
Зоология изучает строение, происхождение, развитие, образ жизни животных.
Ботаника – изучает строение, происхождение, развитие и функции растений (лекарственные и ядовитые растения)
Гидробиология – наука о водных объектах
Вирусология – наука о вирусах
Микробиология – наука о микроорганизмах.
Классификация по свойствам живого.
Морфология – изучает форму, строение организма (анатомия, гистология)
Физиология – изучает процессы, протекающие в живом организме и обмен веществ между организмом и окружающей средой (нормальная физиология, патологическая физиология)
Экология – изучает взаимодействия между организмом и окружающей средой (гигиена с экологией, биология с экологией)
Этология – наука о поведении животных, человека (у человека детерминировано поведение)
Биология клетки – цитология
Биология развития – закономерности развития (ранее – эмбриология)
Генетика – наука о закономерностях наследственности и изменчивости (кафедра неврологии)
Геронтология – учение о старении организма и борьбе за долголетие
Гериатрия – наука об обмене веществ, протекающем в стареющем организме
Антропология – наука о закономерностях происхождения человека, человеческих рас
Эволюционное учение – изучает закономерности исторического развития.
Существуют смежные дисциплины.
Биохимия – классическая наука о химических реакциях, которые протекают в живых клетках, обеспечивают рост, жизнедеятельность и размножение организмов. Биохимии принадлежит открытие ферментов и их роли.
Биофизика – изучает живые объекты, используя оригинальные физические методы и концепции.
Молекулярная биология (50-е годы ХХ века) – совокупность биохимии, биофизики, классической генетики и биологии. Привела к открытию генетического кода и биосинтеза белка.
Биоорганическая химия – использует приемы и методы органической химии, используется для определения структуры и функций в клетке и их взаимной влиянии. Разработка новых лекарственных средств.
Физико-химическая биология – конец ХХ века – союз биофизики, биохимии, биоорганической химии, молекулярной биологии.
Биоинженерия генная – создание нового организма с заранее заданными свойствами. В настоящее время можно выделить, создать ген или группу генов с интересующим признаком, происходит вживление в другой организм (ген инсулина человека встроен в кишечную палочку).
Геномика – компьютерный анализ генома (в том числе и генома человека) и медицинские приложения (так называемая – медицинская геномика). Используется геномная диагностика, выявляющая предрасположенность к каким – либо заболеваниям человека.
Протеомика – связь между наследственным материалом и проявлением признаков.
Биология взаимодействует практически со всеми науками и используется в технике (биотехнологические приемы, промышленный микробиологический синтез, сыроварение и др.)
Избранный подход способствует формированию у студентов генетического, онтогенетического и экологического образа мышления, совершенно необходимого современному врачу, который связывает здоровье своих пациентов с сочетанным действием трех главных факторов: наследственности, среды жизни и образа жизни.
В соответствии с магистральными направлениями и «зонами прорыва» современной биомедицины наибольшие дополнения и изменения в настоящем издании относятся к разделам генетики, онтогенеза, популяционной биологии человека, антропогенеза.
Для уяснения содержания биологических основ жизнедеятельности и развития человека в их наиболее полном объеме материал излагается соответственно всеобщим уровням организации жизни: молекулярно-генетическому, клеточному, организменному, популяционно-видовому, экосистемному. Наличие перечисленных уровней отражает структуру и необходимые условия процесса исторического развития, в связи с чем присущие им закономерности проявляют себя более или менее типичным образом во всех без исключения живых формах, включая человека.
Велика роль курса биологии не только в естественнонаучной, но и в мировоззренческой подготовке врача. Предлагаемый материал учит разумному и осознанно внимательному отношению к окружающей природе, себе самому и окружающим как части этой природы, способствует выработке критической оценки последствий воздействия человека на среду обитания. Биологические знания воспитывают бережное и уважительное отношение к детям и лицам преклонного возраста. Открывшаяся на рубеже веков в связи с развитием геномики возможность активно и фактически произвольно изменять генетическую конституцию людей неизмеримо увеличивает ответственность врача, требуя от него неукоснительного следования этическим нормам, гарантирующим соблюдение интересов пациента. Это важнейшее обстоятельство также находит отражение в учебнике.
2.Человек как объект биологии. Значение биологического и социального наследства человека для медицины. На планете среди других существ люди занимают особое место, т.к. они приобрели социальную сущность. Это значит, что уже не биологические механизмы, а общественное производство, труд обеспечивают выживание, всесветное расселение, благополучие человека. Но социальность не противопоставляет людей всем остальным. Человечество подчиняется законам общественного, а не биологического развития. Человечество составляет своеобразный, но неотъемлемый компонент биосферы. Благодаря животному происхождению ж/д. человеческого организма основывается на фундаментальных биологических механизмах, которые составляют его биологическое наследство. Биологическое наследство играет роль в патологии человека. Патолог Давыдовский писал, что естественность и законность болезней вытекают из основных свойств жизни, а именно из универсального и важнейшего свойства организмов - приспосабливаться к меняющимся условиям внешней среды. По его мнению, полнота такого приспособления и есть полнота здоровья.
Человек сочетает в себе биологическое и социальное. Особенностью человеческого биологического является то, что оно проявляется в условиях определяющего действия законов общественного развития. Биологические процессы с необходимостью совершаются в организме человека и им принадлежит фундаментальная роль в определении важнейших сторон ж/д и развития.
3.Развитие представлений о сущности жизни. Определение жизни с позиций системного подхода. Свойства живого.
Все живые организмы избирательно относятся к окружающей среде. Состав химических элементов живых систем отличаются от химических элементов земной коры. В земной коре O,Si,Al,Na,Fe,K, в живых организмах H,O,C,N. Всех других элементов менее 1%. В любом живом организме можно найти все элементы окружающей среды, правда, в разном количестве. Однако это не означает, что они необходимы. Необходимы 20 химических элементов – тех, без которых живая система обойтись не может. В зависимости от окружающей среды и обмена веществ набор этих веществ разный. Некоторые химические элементы входят в состав всех живых организмов (универсальные химические элементы) H,C,N,O.Na,Mg,P,S,Ca,K,Cl,Fe,Cu,Mn,Zn,B,V,Si,Co,Mo
. Кремнийвходит в состав мукополисахаридов соединительной ткани.
В состав живых организмов входят 4 элемента, которые удивительно подошли для выполнения функций живого: О, С, Н, N. Они обладают общим свойством: они легко образуют ковалентные связи посредством спаривания электронов. Атомы С обладают свойством: могут соединяться в длинные цепи и кольца, с которыми могут связываться другие химические элементы. Соединений С очень много. Ближе всего к углероду кремний, но С образует СО2, который широко распространен в природе и доступен всем, а оксид кремния - элемент песка (нерастворим).
Любой живой организм на 90% состоит из 6 химических элементов – С, О, Н, Р,N,S – биоэлементы (биогенные элементы).
Все живые организмы используют общие материалы для жизнедеятельности. Используются около 120 Это продукты химической эволюции (органические соединения живых систем и компоненты неживой материи).
Жизнь по своей природе материальна, но не любая материя является живой.
Жизнь – особая форма материи. Живым организмам присущи специфические функции, свойства и закономерности.
Свойства живой материи
Репродукция (самовоспроизведение, размножение)
Обмен веществ
Раздражимость
Саморегуляция
Гомеостаз
Наследственность
Изменчивость
Ритмичность
Постоянная связь с внешней средой
Эволюционный критерий.
Гомеостаз - поддержание постоянства внутренней среды организма в непрерывно меняющихся условиях внешней среды. Обмен веществ присущ всем живым организмам, поэтому это свойство легко легло в основу экологического определения жизни.
Свойства живой материи полезно знать, поскольку это то, что касается каждого из нас. Причем непосредственно. Ведь человек - это и есть живая материя, которая наделена разумом. Впрочем, это неполное определение.
Понятие
Прежде чем начать перечислять свойства живой материи, стоит разобраться со значением термина. Неплохой вариант был предложен Михаилом Владимировичем Волькенштейном - советским биофизиком и химиком. Он говорил, что все живые тела, которые существуют на нашей планете, являются самовоспроизводящимися и саморегулирующимися системами. И их главная составляющая - это нуклеиновые кислоты и белки. Так что не только человек является живой материей. А ещё и птицы, морские обитатели, млекопитающие и т. д. Но человек - это высокоорганизованная живая материя, которую от всего остального отличают особые признаки, свойства. И вот им хотелось бы уделить больше внимания.
Химический состав
Это первая особенность, которую необходимо отметить вниманием. И простейшее формальное свойство, отличающее живую материю от неживой. У них совершенно разный молекулярный состав и структура. Все элементы, входящие в состав живой материи, могут образовывать соединения и вступать в реакции.
Организм человека и животного включает в себя воду, органические и неорганические вещества - кальций, магний, натрий, железо, цинк, водород, углерод, азот, калий, фосфор, селен, хром, кобальт и многое другое в тех или иных количествах. Простейший пример - белки и жиры. Они есть в организме человека, животных и даже растений. И они способны перевариваться, усваиваться, иссякать. Противоположный пример - нефть. Естественно, это неживая материя, представляющая собой коллоидную, а не биологическую систему. И состоит нефть из мицелл - полутвёрдых сгустков высокомолекулярных смол, карбенов и асфальтенов, которые не растворяются в жидких углеводородах.
Обмен веществ и саморегуляция
Это ещё одни специфические свойства живой материи. Обмен веществ, если выражаться простым языком, представляет собой набор химических реакций, которые возникают в организме для поддержания его жизни. А саморегуляция - это способность сохранять свою стабильность на том или ином уровне, отличающемся постоянством. И человек наиболее ярко проявляет её. Поскольку в случае с личностью саморегуляция осуществляется не только на биологическом уровне, но ещё на социологическом и психологическом.
И это всё естественно. Человек способен управлять своим психическим состоянием, воздействовать на себя при помощи слов и мысленных образов. Отдельно имеет место быть эмоциональная саморегуляция. Это способность человека реагировать на произошедшее так, как принято в социуме, сохраняя некую «гибкость». То есть он может допустить проявление спонтанных эмоций, но также у него получается скрывать их. Это уже нечто высшее, что является контролем собственных чувств.
Теоретический пример. Человеку, когда он ехал в автобусе домой, пришло СМС о том, что он выиграл в лотерею миллион рублей. Если он сохранил нейтральность и, только придя в квартиру, начал прыгать от радости и восторженно благодарить судьбу, можно говорить о том, что он владеет эмоциональной саморегуляцией.
Развитие и рост
Нельзя не отметить и эти свойства живой материи. В такой науке, как биология, ростом называется увеличение массы организма, которое происходит по причине увеличения неклеточных образований и размеров клеток. А развитие непосредственно связано с данным процессом. Порой даже два этих понятия употребляются, отождествляясь. Что логично, ведь те или иные стадии развития могут наступить лишь после того, как организм достигнет определённых размеров. При этом ничто из перечисленного невозможно без обмена веществ.
Изменчивость
Это то, чем сопровождается развитие и рост. Важно учитывать данный факт. Потому как расти может не только человек, растение или животное, но и сугроб или кристалл, например. А вот изменяться может лишь живая материя. Собственно говоря, этим и характеризуется эволюция. Вспомнить хотя бы ту же теорию Дарвина - яркий пример. Рост без изменений не является возможным, поскольку организм, развиваясь, приспосабливается к окружающей среде. Которая тоже меняется.
Этот же процесс включает в себя и способность каждой живой материи реагировать на окружающую среду. А также проявление жизненной деятельности всех биологических систем. Раздражимость является основным свойством любого живого организма, будь то травинка или человек. Минимальную величину раздражителя, кстати, принято называть порогом восприятия. И кстати, проявление этого свойство у многих организмов имеет кое-что общее. Например, цветок всегда «поворачивается» к солнцу. Человек, если ему холодно на улице, тоже постарается найти менее затененное место. И таких примеров - масса.
Размножение
Стоит отметить вниманием и данный фактор, рассказывая про основные свойства живой материи. Способность к самовоспроизведению (размножению) обеспечивает тому или иному виду относительное бессмертие. И сложно опровергнуть данное утверждение, поскольку мы - явный тому пример. Сейчас на Земле проживает около 7.3 млрд человек. А ведь ещё в октябре 1999-го было 6 миллиардов. За 17 лет население возросло на миллиард! Так что вид Homo sapiens будет существовать очень долго (если не вечно).
Правда, есть виды, которые уже вымерли, к превеликому сожалению. Например, квагга. Это которое считалось видом зебр. Квагги были приручены человеком и использовались для охраны стад. Последний представитель умер в 1883 году в Амстердамском зоопарке. Сегодня многие животные находятся на грани вымирания, и чтобы их исчезновения не произошло, они должны активно самовоспроизводиться, то есть осуществлять одну из функций живой материи.
О наследственности
Рассказывая про основные свойства живой материи, нельзя не отметить вниманием и этот аспект. То, каким будет организм, зависит от наследственности. А часть «заложена» в нём непосредственно. Простой пример - цвет глаз. Если у мужчины радужная оболочка голубая, как и у его жены, вероятность того, что у пары родится кареглазый малыш, стремится к нулю. У зелёного больше «шансов» - 1 %. Все остальные проценты отходят голубому цвету. Но, кстати, если оба родителя кареглазы, то вероятность распределяется иначе. 75 % - что у ребёнка будет такой же цвет. Но есть вероятность в 18.75 % появления на свет младенца с зелёными глазами. У голубого меньше всего шансов - 6.25 %. Впрочем, это другая тема, но принцип понятен. Наследственность - то, что входит в важнейшие свойства живой материи.
Об уровнях
Итак, исходя из всего вышеперечисленного можно понять, что представляет собой биологическая природа. Это сложно организованная система. И в ней есть Таблица состоит из нескольких пунктов-характеристик.
Итак, первое. Молекулярный уровень. Это то, о чём говорилось изначально. То есть проявление взаимодействия микромолекул, таких как полисахариды, нуклеиновые кислоты и т. д.
Второй уровень - клеточный. Как и любая форма жизни. Ведь клетка является не просто структурной, но и функциональной единицей размножения организмов.
Следующий уровень, на котором мы остановимся, - организменный. Ему предшествуют тканевый и органный. Тут принцип понятен. Организм - это живая система, состоящая из того или иного количества клеток. Взять, к примеру, планктон. Это одноклеточная водоросль. Но живой организм. Человек состоит примерно из 100 триллионов клеток. И он - тоже живой организм. Суть одна, состав разный. Это и доказывают
Таблица также содержит и другие понятия. Есть ещё популяционно-видовой уровень. В него входят совокупности особей, которые имеют единое происхождение и схожи по своей структуре и функциональной организации.
Последние уровни - биогеоценотический и биосферный. Они самые масштабные. К биогеоценотическому относятся организмы различной сложности и сфер обитания. А к биосферному - все совокупности и проявления жизни, существующие на нашей планете.
Психика
Это свойство высокоорганизованной живой материи. Данный аспект уже был оговорен ранее. Но теперь стоит уделить ему чуть больше внимания.
Почему психика свойственна лишь людям и животным? Потому что она подразумевает переживание ими эмоций и ощущений, а также наличие памяти и восприятия. Конечно, может, братья наши меньшие и не способны размышлять о смысле бытия, существовании Бога и предназначении нашей планеты. Но они ощущают боль, страх, спокойствие, усталость и многое другое - как и мы. То есть у них тоже получается отражать объективную реальность, взаимодействовать с ней.
Это свойство живой высокоорганизованной материи также включает в себя пресловутую раздражимость, чувствительность, поведение и сознание. И если первые три качества присущи как человеку, так и животному, то последним обладаем лишь мы. Во всяком случае, обратное пока что не доказано. Сознание представляет собой совокупность тех или иных образов (устойчивых или меняющихся), формирующихся в процессе жизни. Которые, собственно говоря, и образуют индивидуальное мировосприятие.
Дискретность
Или, говоря иными словами, то, что противопоставляется непрерывности и целостности. Дискретность является всеобщим свойством материи. И любой она присуща. Поскольку абсолютно всё (будь то организм, популяция или даже клетка) состоит из множества частиц. Они раздельные, но между собой постоянно взаимодействуют. И образуют, таким образом, единую, целостную систему.
Понятие дискретности легко пояснить на примере того же человеческого тела. Оно состоит из множества органов, тканей, сухожилий, клеток, сосудов. Которые в совокупности и образуют наш организм. Без чего-то одного он не может полноценно существовать.
Негэнтропия
Данный аспект также включен в свойства живой материи. Кратко говоря, это то же самое, что и упорядоченность. Без которой не может существовать дискретности (если говорить о биологии). Здесь всё просто. Все живые системы создают порядок и образуют структуру. Опять-таки, яркий пример - наше кровообращение. Которое, к слову, обеспечивает пресловутый обмен веществ. Кровообращение - сложнейший процесс, происходящий по сердечно-сосудистой замкнутой системе. И этот процесс расписывается специалистами на несколько страниц. Он происходит постоянно, каждую секунду - человек (или любое другое создание) даже не задумывается об этом. Всё потому, что наш организм - живая система, которая образовала данную структуру, комплекс сложных процессов.
Мобильность
Это последнее, что хотелось бы отметить вниманием, рассказывая про основные фундаментальные свойства живой материи. Мобильность характерна для каждого существа. Она подразумевает способность передвигаться, которая необходима каждому. Тому же цветку - чтобы повернуться к солнцу. Благодаря мобильности каждое живое создание может найти себе пищу, выйти из неблагоприятно сложившейся ситуации, эволюционировать или найти пару для размножения (будь то львы, люди или птицы). Нельзя недооценивать двигательную функцию. Ведь она нужна не только организму в целом, но и его частям. Что и говорить, если даже наши органы и клетки проявляют определенную активность: кровь циркулирует, сердце бьётся, легкие сокращаются. И пресловутый планктон передвигается за счет крошечных жгутиков. Недаром ведь говорят, что движение - это жизнь. Данное утверждение верно, поскольку всё существующее на свете и называющееся живым находится в постоянном движении. Если задуматься, то можно понять: это действительно так.
Что ж, изучив, какие свойства присущи живой материи, можно сделать однозначный вывод. Всё перечисленное выше - связано тесным образом. Поскольку касается проявления и поддержания жизнедеятельности организма. Одно невозможно без другого. И лишь задумавшись над этой темой и соотнеся всё с реальными примерами, можно понять, насколько всё тщательно продумано природой.
Занятие №1.
Тема занятия: Введение. Свойства живой материи. Уровневая организация живой природы.
Основные задачи.
рассмотреть объект изучения биологии - живую природу, методы познания живой природы и многообразие живых организмов;
изучить признаки живых организмов, свойства живой материи и их сущность, общие закономерности биологии (самообновление, саморегуляция, самовоспроизведение);
познакомить обучающихся с уровневой организацией живой природы;
выяснить роль биологии в формировании современной естественно - научной картины мира, в практической деятельности людей и медицине.
Тип занятия: изучение нового материала.
Планируемые предметные результаты:
обучающийся должен:
знать объект изучения биологии, методы познания живой природы и многообразие живых организмов;
уметь показать роль биологии в формировании современной естественно - научной картины мира, в практической деятельности людей и медицине;
иметь представление о признаках живых организмов, свойствах живой материи и их сущности, общих закономерностях биологии (самообновлении, саморегуляции, самовоспроизведении), а также об уровневой организации живой природы.
Междисциплинарные связи: математика, физика, химия, геология, история.
Внутридисциплинарные связи: ботаника, зоология, анатомия и физиология.
Ход занятия.
Организационный момент.
Изложение нового материала.
Изучение живой природы всегда было важнейшей стороной деятельности человека. Сначала от этого зависела жизнь людей, поскольку необходимо было знать, какие из миллионов видов организмов, населяющих Землю, можно использовать в пищу, для изготовления одежды, в качестве лекарственных средств. Лишь намного позднее люди стали изучать природу с научными целями. Одними из первых попытку осмыслить и привести в систему знания о живой природе предприняли древнегреческие, а позднее древнеримские философы и врачи. Труды Гиппократа, Аристотеля, Галена и других ученых положили начало ботанике, зоологии, анатомии и физиологии человека.
Начиная с XVII века, наряду с наблюдением и описанием организмов и природных явлений, в науке стали применять методы количественных измерений и эксперимент. В этот период активно развивалась ботаника: появились первые травники, создавались ботанические сады и гербарии.
В XVIII веке было накоплено много знаний о растениях и животных. Назрела необходимость их систематизировать. Так появилась наука систематика . А изучением живых организмов занималась естественная история.
Естественная история стала предшественницей биологии - науки, изучающей жизнь. Биология, наряду с физикой, химией, астрономией, вошла в число естественных наук, получивших название - естествознание .
Дальнейшее развитие биологическая наука получила в связи с появлением микроскопа. Это изобретение позволило учёным внедриться в тайны микромира. В XIX веке в биологии были сделаны крупнейшие теоретические обобщения: создана клеточная теория, установлены основные закономерности наследственности и изменчивости. Переворот в биологии произвело учение Ч. Дарвина о закономерностях эволюции.
В последние десятилетия значительно расширилось использование достижений биологической науки в различных областях социальной жизни, существенно возросла её роль в формировании культуры личности и общества в целом. В настоящее время биология стала основой для определения оптимальных способов воздействия человека на природу, для разработки мер в целях сохранения и укрепления здоровья человека, увеличения продолжительности его жизни. Исследования в области молекулярной биологии и биотехнологии показали, что на основе познания возможно не только изменение и преобразование природы, но её сохранение и даже воссоздание. Сегодня стало возможным получение генетических копий существующих индивидов млекопитающих и идентификация личности на основе изучения хромосомного набора клетки. Взаимодействие биологии с другими сферами культуры порождает новые области знания: биоэтику, биополитику, биоэстетику.
Основные задачи современной биологии следующие:
выявление общих свойств живых организмов;
объяснение причин их многообразия;
раскрытие связей между строением организмов и условиями окружающей среды;
выяснение проблем возникновения и развития жизни.
К методам , широко применяемым в биологической науке, относят:
наблюдение - это целенаправленное восприятие явлений;
описание - это фиксация средствами естественного или искусственного языка (например, математическими символами) сведений об изучаемом объекте;
измерение - это совокупность действий по нахождению числового значения измеряемой величины;
эксперимент - это метод познания, с помощью которого в специально созданных и контролируемых условиях исследуются явления природы;
метод сравнения - позволяет через сопоставление изучать сходство и различие в строении и функциях организмов и их частей.
исторический метод - позволяет выяснить последовательность появления и развития организмов в истории развития жизни на Земле;
метод моделирования - позволяет изучать какой - либо объект, процесс или явление на основе исследования его копии (модели), замещающей оригинал.
Система биологических наук. Многообразие явлений и процессов, происходящих в живой природе, столь велико, что правильнее говорить о системе биологических наук. В эту систему входят научные дисциплины, которые изучают систематические группы организмов; уровни организации живой материи; строение, свойства и особенности индивидуальной жизни организмов; структуру, свойства и проявления коллективной жизни групп организмов и др.
Исследованиями систематических групп организмов занимаются: вирусология (наука о вирусах), микробиология (наука о микроорганизмах), микология (наука о грибах), ботаника (наука о растениях), зоология (наука о животных); антропология (наука о человеке). Каждая из перечисленных наук подразделяется на частные дисциплины. Так, строение организмов изучают морфология и анатомия, процессы жизнедеятельности исследует физиология, а распространение растений и животных - соответственно фитогеография и зоогеография.
Уровни организации живого исследуют научные дисциплины: молекулярная биология - наука, изучающая проявление свойств жизни на молекулярном уровне; цитология - наука о строении и жизнедеятельности клетки; гистология - наука о тканях и др.
В системе биологических наук вычленяют науки о развитии живой материи. Например, эмбриология изучает процессы предзародышевого развития, или процессы оплодотворения, зародышевого и личиночного развития организмов. Наука, изучающая ископаемые организмы и условия их жизни, называется палеонтологией. Теория эволюции представляет собой комплекс знаний об историческом развитии живой природы.
Изучением живых организмов и их сообществ, взаимодействующих между собой и с окружающей средой, занимается экология.
Многие явления жизни подчиняются законам физики и химии. Вещества, входящие в состав живых организмов, и пути превращения биологических молекул изучает биохимия. Физические процессы и явления, характерные для живых организмов, исследует биофизика.
Биология изучает общие и частные закономерности и свойства организмов и живой природы в целом. Универсальные для всего живого закономерности изучает общая биология. Традиционно общая биология включает цитологию, основы индивидуального развития организмов, молекулярную биологию, генетику, селекцию, эволюционное учение, антропогенез, основы экологии, учение о биосфере.
В зависимости от того, в какой сфере человеческой деятельности применяются биологические знания, вычленяют такие научные дисциплины, как биотехнология, разрабатывающая методы использования биологических процессов и систем в производстве; генная инженерия, селекция микроорганизмов, агробиология, медицинская биология, космическая биология и др.
Итак, науку в целом и биологию в частности рассматривают как способ познания мира. Объектом биологической науки может выступать любая система любого уровня организации живой материи.
Уровни организации живого. Во всем многообразии живой природы можно выделить несколько уровней организации живого:
Молекулярный уровень. Любая живая система, как бы просто или сложно она ни была организована, состоит из макромолекул нуклеиновых кислот, белков, полисахаридов и других важных органических соединений. На молекулярном уровне проявляются обмен веществ и превращение энергии, происходит передача наследственной информации.
Клеточный уровень. Клетка - структурно-функциональная единица, а также единица размножения всех живых организмов, обитающих на Земле. На клеточном уровне происходят процессы жизнедеятельности: рост, развитие, передача информации, превращение веществ и энергии.
Организменный уровень. Элементарная единица организменного уровня - особь. Любая особь (организм) - это живая система. В другой форме жизнь на нашей планете не существует. Организмы бывают одноклеточными и многоклеточными. Многоклеточные организмы состоят из множества клеток. Клетки, сходные по происхождению, строению и выполняемым функциям, образуют ткани. Из тканей формируются органы . Иногда вычленяют тканевый и органный уровни как промежуточные между клеточным и организменным уровнями.
Популяционный уровень. Совокупность особей одного и того же вида, обитающих на общей территории, образует популяцию . Популяция - надорганизменная система, в которой происходят элементарные эволюционные процессы.
Биогеоценотический уровень. Популяции различных видов растений, животных, грибов, бактерий, взаимосвязанных между собой и проживающих на ограниченном участке земной поверхности с однородными условиями, составляют биогеоценоз . Основная функция биогеоценоза - накопление и перераспределение энергии между ее членами, а также осуществление круговорота веществ.
Биосферный уровень. Биосферу можно рассматривать как совокупность всех биогеоценозов, как систему, охватывающую все процессы, связанные с жизнью на нашей планете.
Все уровни живой природы взаимосвязаны и подчиняются общим
закономерностям существования. Каждый предыдущий уровень - структурная единица последующего, что свидетельствует о целостности и дискретности живой природы.
Основные свойства живых систем. Живые организмы могут быть рассмотрены как особые системы.
Открытость живой системы означает ее способность существовать только при условии постоянного обмена веществом и энергией с окружающей средой. Подавляющее большинство живых организмов использует энергию солнечных лучей. Зеленые растения потребляют эту энергию для синтеза органических веществ, необходимых как самим растениям, так и другим организмам, живущим на Земле. Все организмы используют энергию, содержащуюся в пище, для поддержания своей жизнедеятельности, роста и размножения.
Свойство саморегуляции связано со способностью любой живой системы поддерживать постоянство состава своей внутренней среды, т.е. с гомеостазом. Организмам свойственно относительное постоянство химического состава, их физико-химических особенностей. Это важнейшее условие для сохранения функций живой системы при изменении условий окружающей среды.
Преемственность жизни обеспечивается способностью организмов к самовоспроизведению. Все живое способно к размножению. Новые организмы возникают в результате размножения таких же организмов.
Самовоспроизведение тесно связано с явлением наследственности - способности организмов передавать свои признаки и свойства из поколения в поколение.
Свойство, противоположное наследственности и тесно взаимосвязанное с ней, - изменчивость . Изменчивость проявляется в способности организмов приобретать новые признаки. Благодаря изменчивости организмы могут приспосабливаться к изменяющимся условиям среды, т.е. адаптироваться.
Другие важные свойства живого - рост и развитие. Рост характеризуется изменением количественных параметров: увеличением размера и количества клеток, увеличением массы тела. Рост происходит благодаря усвоению питательных веществ и сопровождается развитием.
Неотъемлемая черта всего живого - раздражимость, которая проявляется в способности живых систем (клетка, орган, организм) отвечать специфическими реакциями на определенные внешние воздействия. Любые внешние воздействия можно рассматривать как информацию о чём-то.
Важнейшими свойствами живого следует считать целостность и дискретность. С одной стороны, живая природа целостна, так как представляет собой систему взаимосвязанных частей, организована определённым образом и подчиняется общим законам. С другой стороны, органический мир дискретен, так как состоит из изолированных единиц - организмов, или особей. Каждый организм также дискретен, поскольку образован изолированными, хотя и взаимодействующими органами, тканями, клетками. Вот почему любой организм представляет собой целостную систему.
Рефлексия.
Что изучает биология? Докажите, что биология - это наука.
Перечислите известные вам методы биологии.
Какие практические задачи решает биология?
Домашнее задание: стр. 4 - 15; сделать схему, отражающую три системы (ступени) и уровни организации жизни для каждой системы; оформить в тетради.