Теоретический материал для самостоятельного изучения

Биология 10 класс.

Урок №1. Уровни организации живой материи.

Цель:

- формирование представлений о взаимосвязи наук с биологией, её месте в системе наук, роли курса общей биологии в системе естественно-научных дисциплин, об основных критериях жизни, об уровнях организации живой материи.

Задачи:

- иметь представление о месте общей биологии в системе биологических знаний, о значении биологической науки в целом;

- знать свойства характерные для всех живых организмов, уровни организации живой материи, методы биологии;

- уметь объяснять взаимосвязь различных уровней организации, значение общей биологии как интегрирующей науки.

Видео https://youtu.be/SvTMY3ECras

Биология – наука о жизни во всех её проявлениях и закономерностях, управляющих живой природой.

Современная биология возникла в результате дифференциации и интеграции разных научных дисциплин и является комплексной наукой (биохимия, биофизика, космическая биология).

Общая биология – комплекс биологических дисциплин, изучающих развитие и существование живых организмов, их эволюцию и происхождение.

Выявление и объяснение общих явлений и процессов для всего многообразия организмов – задача общей биологии. Направления биологии: классическая, эволюционная и физико-химическая.

Живые организмы обладают признаками, которые отсутствуют у неживых систем. 7 уровней организации живой материи: молекулярный, клеточный, тканевый, органный, организменный, популяционно-видовой, биогеоценотический, биосферный.

Для изучения живой природы применяют различные методы.

Здравоохранение, сельское хозяйство, промышленность базируются на тех знаниях и достижениях, которыми характеризуется современный уровень биологии. Благодаря достижениям биологии, большое значение приобретает биотехнология – новое направление материального производства.

Царства живой природы

Царство бактерий. Царство грибов. Царство растений. Царство животных.

Выпиши в тетрадь представителей данных царств.

Система биологических наук

Анатомия. Биохимия. Ботаника. Генетика. Гистология. Зоология. Микробиология. Микология. Морфология. Палеонтология. Селекция. Систематика. Физиология. Цитология. Эмбриология. Экология.

Что является объектом изучения данных наук?

История становления и развития науки биологии

Исследование природы происходило на ранних этапах развития человечества. В дальнейшем – передача биологических знаний людьми от поколения к поколению. Период накопления знаний о природе называется «естественная история».

Понятие биология упоминается уже в сочинениях Т. Роозе, 1797 и К. Бурдаха, 1800. Но специально предложено как термин Ж. Б. Ламарком и Г. Р. Тревиранусом в 1802, независимо друг от друга.

Периоды становления и развития науки биологии

1. Период до появления земледелия и скотоводства. Накопление знаний о человеке, растениях, животных.

2. Период земледелия и скотоводства. Дальнейшее накопление знаний о человеке, растениях, животных.

3. Появление древних государств (Греция, Рим). Учёные: Аристотель (описал около 500 видов животных), Теофраст («отец ботаники»), Гален (выдающийся римский врач). Систематизация знаний о человеке, растениях, животных.

4. Период Средневековья (V–XV ст. н. э.). Торможение развития биологии, преобладание религиозных взглядов о создании материи Богом.

5. Период Возрождения (XVI–XVIII ст. н. э.). Учёные: Роберт Гук (открытие клетки), Антони Ван Левенгук (открытие одноклеточных), Карл Линней («вид», классификация живых организмов). Развитие биологической науки, изучение строения и функций различных биологических объектов.

6. Создание клеточной теории и развитие эволюционных идей (XIX ст. н. э.). Резкий всплеск развития биологии, борьба материалистических и идеалистических взглядов. Учёные: Т. Шванн, М. Шлейден, Ж. Б. Ламарк, Ч. Дарвин, Э. Геккель.

7. «Генетический» период (с 1900 года)., Т. Морган, Дж. Уотсон и Ф. Крик. Преобладание материалистических взглядов, открытие закономерностей наследственности и изменчивости.

8. Развитие молекулярной биологии, генетической инженерии, биотехнологии. Севе́ро Очо́а де Альборно́ (1905–1993) и Артур Корнберг (1918–2001) – механизм биосинтеза РНК и ДНК. Маршалл Ниренберг (1927–2010), Роберт Холли (1922–1993), Хар Гобинд Корана (1922–2010) – расшифровка генетического кода и его роль в синтезе белков. Х. Г. Хорана – первый синтез гена в 1969 г.

Критерии живых систем.

1. Единство химического состава. Все живые организмы преимущественно состоят из органических молекул: нуклеиновых кислот, белков, жиров и углеводов.

2. Клеточный принцип организации. Клетка — это элементарная структурно-функциональная единица, а также единица развития любого живого организма. В природе нет более мелких систем, которым были бы присущи все без исключения свойства живого. Неклеточных форм жизни, за исключением вирусов и бактериофагов, не существует.

3. Метаболизм — обмен веществ с окружающей средой и преобразование молекул, обеспечивающие постоянство химического состава организма и строения всех его частей, т. е. поддержание гомеостаза, а следовательно, непрерывность его функционирования в постоянно меняющихся условиях внешней среды.

4. Репродукция (размножение) — способность живых систем воспроизводить себе подобных. Осуществляется репродукция на всех уровнях организации живого:
— молекулярном (редупликация ДНК);
— субклеточном (удвоение пластид, центриолей, митохондрий в клетке);
— клеточном (деление клетки путем митоза);
— тканевом (поддержание постоянства клеточного состава за счет размножения отдельных <клеток);
— организменном:
а) бесполое размножение — увеличение численности и преемственность поколений осуществляются за счет митотического деления соматических клеток;
б) половое размножение — увеличение численности и преемственность поколений обеспечиваются половыми клетками — гаметами.

5. Наследственность— способность живых организмов передавать свои признаки, свойства и особенности развития из поколения в поколение.

6. Изменчивость— способность живых организмов приобретать новые признаки и свойства.

7. Развитие и рост. Развитие живой природы — эволюция — необратимое, направленное, закономерное изменение объектов живой природы, сопровождающееся приобретением адаптаций (приспособлений), возникновением новых видов и вымиранием прежде существовавших форм. У конкретных живых организмов развитие обычно сопровождается ростом — увеличением массы организма за счет репродукции структур на всех уровнях организации организма.

8. Раздражимость— это способность организма избирательно реагировать на внешнее воздействие. У многоклеточных животных реакция на внешнее раздражение реализуется посредством нервной системы и называется рефлексом. Организмы, не имеющие нервной системы, лишены и рефлексов. У них реакция на раздражение осуществляется в форме таксисов, тропизмов или настий. Таксисы — направленные движения организма в сторону раздражителя или от него (положительный и отрицательный таксис). Различают хемотаксис, фототаксис, термотаксис и др. Тропизмы — направленный рост частей растительного организма по отношению к раздражителю. Геотропизм — рост корневой системы растения по направлению к центру планеты; гелиотропизм — рост побеговой системы по направлению к солнцу, т. е. против силы тяжести. Настии — движения частей растения по отношению к раздражителю (движение листьев в течение светового дня в зависимости от положения солнца на небосводе; раскрытие и закрытие венчика цветка).

9. Дискретность (деление на части) — всеобщее свойство материи, характерное и для живых систем. Клетки состоят из отдельных органоидов, ткани — из клеток, органы — из тканей и т. д. Это свойство позволяет осуществить замену части без остановки функционирования системы в целом и возможность специализации различных частей на неодинаковых функциях.

10. Авторегуляция(саморегуляция) — способность живых организмов в непрерывно меняющихся условиях окружающей среды поддерживать постоянство своего химического состава, структуры и интенсивность физиологических процессов — гомеостаз. Саморегуляция обеспечивается деятельностью регуляторных систем: нервной, эндокринной, иммунной и др. В биологических системах надорганизменного уровня саморегуляция осуществляется на основе межорганизменных и межпопуляционных отношений.

Электронные ресурсы:

Уровни организации живого. Проект «Вся биология» // электронный доступ: Видео http://www.sbio.info/dic/12476

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Живой мир необычайно разнообразен. В настоящее время описано примерно 500 тыс. видов растений и более 1,6 млн. животных, более 3 тыс. видов микроорганизмов. И ещё порядка двух миллионов видов ждут своего открытия учёными.

В задачи биологии входит выявление и объяснение общих явлений и процессов для всего многообразия форм жизни.

Дать полное определение сущности жизни на современном этапе развития науки ещё очень сложно. В настоящее время мы можем лишь наблюдать и фиксировать факты проявления этого феномена. Жизнь – это качественно особая форма существования материи. Важно познакомиться с различными подходами к определению сущности жизни, чтобы осознать всю сложность данного феномена.

Каждый организм независимо от сложности устройства представляет собой совокупность упорядоченно взаимодействующих структур, образующих единое целое, т.е. является системой. Отметим, что именно целое, а не сумма частей! Поскольку целое определяет новое свойство, которого не было у отдельных компонентов. При этом системы могут состоять из более мелких систем и сами входить в свою очередь в системы большего масштаба. Такая системность и иерархичность устройства является основным в организации и существовании жизни.

При этом не существует организмов, которые не взаимодействовали бы с окружающей средой, не обменивались с ней энергией и веществом. Именно эта особенность позволяет организмам поддерживать свою целостность (упорядоченность) и выполнять свои функции. При этом организмы имеют возможность обмениваться информацией и реагировать на изменения условий окружающей среды – это свойство получило название раздражимость (не путать с раздражительностью!).

Особо обратим внимание, что отличительной характеристикой биологических систем от всех других является самостоятельность организации и протекания всех процессов жизнедеятельности, хранение и передача информации о своей структуре и функциях. Эти механизмы одинаковы для всех живых организмов, что позволяет сделать вывод о единстве всего живого.

Таким образом, биологические системы можно определить, как самообновляющиеся, самовоспроизводящиеся и саморегулирующиеся на основе потоков вещества, энергии и информации структуры, состоящей из подсистем низшего уровня и являющейся подсистемой высшего уровня.

Выделяют следующие уровни организации биосистем: молекулярно-генетический, организменный (онтогенетический), популяционно-видовой, экосистемный. Для удобства изучения фундаментальных уровней организации биосистем выделяют более мелкие уровни организации. К группе микросистем относят молекулярный и клеточный, к мезосистемным – тканевой, органный и организменный, к группе макросистем – популяционно-видовой, экосистемный (биогеоценотический), биосферный уровни. Каждая биологическая система принадлежит к определённому уровню организации. Существование жизни на каждом последующем уровне определяется структурой более низшего уровня, что определяется как иерархичности живого.

Молекулярный уровень – это самый низший уровень, здесь проходит граница между живым и неживым. Этот уровень представлен системами в формате макромолекул – биополимеров, которые участвуют в построении всех живых организмов. Нуклеиновые кислоты, построенные из пяти азотистых оснований и двух моносахаров; белки построены в основном из 20 стандартных аминокислот –, которые присущи только живым организмам, но сами по себе не могут считаться живыми, т.к. не обладают всеми свойствами живого.

Клеточный уровень – характеризуется единством структурной организации всех живых организмов, которое заключается в том, что существует некая структура, отделяющая внутреннюю среду клетки от внешней; система внутренней среды, которая отвечает за выполнение всех жизненных функций клетки, генетический аппарат. Клетка – низшая система, которой присущи все свойства живого.

Органно-тканевой уровень возникает вместе с появлением многоклеточных организмов, обладающих дифференцированными клетками, которые объединяются в ткани. Различные ткани сочетаясь составляют структуры, выполняющие определённые жизненные функции – органы. Системы органов образуют в свою очередь целостные многоклеточные организмы.

Организменный уровень. Разнообразие организмов, относящихся к одному или разным видам, - следствие не разнообразия дискретных единиц низшего порядка, а все усложняющихся их пространственных комбинаций., обуславливающих новые качественные особенности. При этом каждая особь – организм как целое – имеет свои отличительные черты. Это относится и к многоклеточным и к организмам представленных одной клеткой.

Популяционно-видовой уровень – первая надорганизменная макросистема, компонентами которой являются особи одного вида (сходные по совокупности критериев вида). Вид в целом в форме популяций выполняет роль биотических компонентов биогеоценозов. Популяция – единица эволюции, Именно в ней происходят эволюционные процессы.

Биогеоценотический (от греч. биос – жизнь, геос – Земля, ценоз – общий), экосистемный уровень – исторически сложившиеся на определённой территории устойчивые сообщества популяций разных видов, связанных между собой и с окружающей средой обменом веществ, энергии и информации.

Биосферный уровень (от греч. биос – жизнь, сфера – шар). Это высший уровень организации жизни на нашей планете, где компонентами выступают не отдельные участки поверхности Земли и отдельные популяции, а в единстве оболочек Земли (водной, газовой, каменной) и живого, способного трансформировать космическую энергию Солнца в различные виды (химических связей, тепловую, механическую, электрическую и т.д.).

Вывод:

Все многообразие жизни обнаруживает единство, проявляющееся в иерархичности системной организации живой природы. Взаимосвязь и взаимообусловленность существования живого и неживого на планете Земля обусловлены постоянными потоками энергии, информации и вещества.

Законы функционирования биосистем более высоких уровней не отменяют те, которые характерны для систем более низкого уровня.

Жизнь в целом и человека в частности на планете Земля – явление космическое, уникальное, обусловленное множеством закономерных факторов, но главным является приток энергии извне. Существование биологических систем разных уровней организации без притока энергии невозможно.

Современные биосистемы различных уровней сформировались в результате достаточно длительного периода их эволюции и планеты в целом - пренебрежение человеком, в процессе хозяйственной деятельности, знаниями о законах функционирования природы может привести к нарушениям в работе биосистем.

Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля:

Задание 1. Расположите в правильной последовательности биосистемы различных уровней от низшего к более высокому:

Организм; ткань; макромолекулы; орган; клетка; система органов

Ответ: макромолекулы – клетка – ткань орган – система органов - организм

Пояснение: последовательность отражает иерархию живого.

Задание 2. Найдите ошибку (ошибки) и вычеркните их.

Уровни организации биосистем:

Атомный уровень;
молекулярно-генетический уровень;
клеточный уровень;
человеческий уровень;
органно-тканевой уровень;
организменный уровень;
популяционно-видовой уровень;
инстинктивный уровень;
экосистемный (биогеоценотический) уровень;
биосферный уровень;

Ответ:

~~Атомный уровень;~~

молекулярно-генетический уровень;
клеточный уровень;

~~человеческий уровень;~~

органно-тканевой уровень;
организменный уровень;
популяционно-видовой уровень;

~~инстинктивный уровень;~~

экосистемный (биогеоценотический) уровень;
биосферный уровень;

Пояснение: уровни отражают иерархию биологических систем. Уровень атома – это физическая система, инстинктивный уровень связан с поведенческими характеристиками и не могут выступать уровнем в иерархии биосистем; человеческий уровень (вероятно, уровень человеческого организма)– человек является частью иерархии биосистем.

Самоконтроль.

Выполните задания, предлагаемые в тексте самого урока.

Снеткова Светлана Васильевна

учитель биологии

МОУ «Бендерский теоретический лицей»

Дата добавления: 2021-07-19; просмотров: 90; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

Мы поможем в написании ваших работ!