Основные свойства живых организмов
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАРОДНОГО ХОЗЯЙСТВА И
ГОСУДАРСТВЕННОЙ СЛУЖБЫ
ПРИ ПРЕЗИДЕНТЕ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ»
Западный филиал
КОНСПЕКТЫ ЛЕКЦИЙ
по учебной дисциплине: Естествознание-Биология
по специальностям:
38.02.04 «Коммерция (по отраслям)»
Калининград, 2017
Утверждено
На заседании ПЦК
«Общеобразовательных дисциплин»
Протокол № от « » 2017 г.
Председатель ПЦК
Е.А. Горшкова
Составитель: Х.Н.Ганюшина, преподаватель Западного филиала РАНХиГС
Конспект лекций по учебной дисциплине «Естествознание-Биология» предназначены для студентов очной формы обучения.
Содержание
Введение …………………………………………………………………………………………4
Лекция №1 «Биология- совокупность наук о живой природе.Методы научного познания в биологии»…………………………………………………………………………6
Лекция №2 «История изучения клетки» ……………...…………………………………..12
Лекция №3 «Биологическое значение химических элементов». ……………………….19
Лекция № 4 «» … ……………………………………………………………………………..23
Лекция №5 «Агрегатное состояние веществ и водородная связь»……………………..27
Лекция №6 « Чистые вещества и смеси»…………………………………………………30
Лекция №7 «Дисперсные системы»………………………………………………………..32
|
|
|
Лекция №8 «Вода. Растворы. Растворение.» ………………………………………….37
Лекция №9 «Электролитическая диссоциация»…………………………………………41
Лекция №10 «Кислоты, основания и их свойства.»…………………………………….43
Лекция №11 «Соли их свойства»……………………………………………………………47
Лекция №12 «Оксиды и их свойства»……………………………………………………..49
Введение
Данное пособие составлено в соответствии с Рабочей программой для специальности38.02.04 «Коммерция (по отраслям)».
Будущему менеджеру по продажам знание основ химии необходимо не только в плане фундаментальной общехимической подготовки, но и для успешной профессиональной деятельности.
Учебный курс биологии способствует формированию научного биологического мышления.
Имея в виду сильную ограниченность во времени, отведенном Государственным образовательным стандартом на изучение Естествознания –Биологии (лекции, — 24 часа) пособие составлено кратко, но достаточно строго и современно.
Пособие помогает ознакомить студентов с теоретическим и практическим материалом Естествознания-Биологии , способствовать активному изучению этого материала с целью реализации одного из этапов работы по формированию профессионального мышления менеджеру по продажам.
|
|
|
Известно, что для успешного усвоения Естествознания –Биологии необходимы знания ряда дисциплин: физика, математика, химия и т. д. Поэтому, предполагается, что студенты уже знакомы с этим материалом.
Студентам рекомендуется, проработав соответствующую лекцию, не нарушая приведенной очередности, обсудить указанные темы, используя вопросы для контроля, проверить свои знания на типовых задачах из блока задачи для самостоятельного решения, которые отвечают необходимому минимуму знаний по конкретной теме лекции.
При изучении дисциплины учитываются межпредметные связи с дисциплинами: «Физика», «Математика», «Химия».
Лекция № 1
Тема: Биология- совокупность наук о живой природе. Методы научного познания в биологии.
Цель:Обеспечить усвоение знаний об общих признаках живых организмов, уровнях организации живых систем, биологии как комплексной науки и её роли в современном обществе. Обеспечить условия для развития умений слушать, выделять главное, наблюдать объекты живой природы и объяснять процессы и явления, происходящие в ней, делать записи, вести диалог, оценивать результаты своей деятельности.Начать формирование у обучающихся ценностного отношения к современным проблемам общей биологии.
|
|
|
Продолжительность: 2 часа
Ход занятия:
Определение жизни
1.1. Биология как наука, ее методы Биология как наука.
Биология (от греч. bios — «жизнь», logos — «уче-ние, наука») — наука о жизни. Это дословный перевод термина «биоло-гия». Но в настоящее время биология представляет собой комплекс наук о живой природе (предмет биологии), изучающих биологические си-стемы разных уровней организации во всех проявлениях их жизне- деятельности. Вэтот комплекс входят как общебиологические, так и так-сономические науки. Общебиологические науки изучают свойства жизни, проявляющиеся на всех уровнях ее организации. К ним относятся такие науки, как генетика — наука о законах наследственности и изменчивости, цитология — наука о клетке, гистология — наука о тканях, эмбриология и био логия развития — науки о закономерностях индивидуального развития, экология — наука о взаимодействии организмов и надорганизменных систем между собой и с окружающей средой и др. Изучением общих свойств жизни занимаются некоторые пограничные науки, возникшие на стыке биологии и других наук. К ним относятся: биологическая химия и молекулярная биология — науки о химическом составе и обмене веществ в живой материи, биофизика — наука о физи-ческих явлениях в живой материи, биогеография — наука о закономер- ностях распространения живых организмов на Земле и др. Таксономическиенаукиизучаютстроениеипроцессыжизнедеятельности отдельных таксономических групп организмов. В зависимости от объек- та исследования выделяют несколько наук: ботанику (науку о растениях), зоологию (науку о животных),микологию (науку о грибах),микробиологию (науку о микроорганизмах), вирусологию (науку о вирусах) и др. Таксономические науки, в свою очередь, могут включать частные науки, изучающие отдельные систематические группы организмов. Например, в составе зоологии сформировались такие дисциплины, как орнитология, изучающая птиц, ихтиология — наука о рыбах, энтомология, предметом 8 изучения которой являются насекомые, териология, изучающая млеко- питающих, и др. В связи с применением биологических знаний в практической деятель- ности человека сформировались такие отраслевые дисциплины, как био технология — использование живых организмов в производстве ценных для человека продуктов, агробиология — применение биологических зна- ний для правильного проведения агротехнических мероприятий, селекция — разработка методов создания сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов с учетом биологических особенностей ор-ганизмов и закономерностей их взаимодействия с окружающей средой. Это далеко не полный перечень наук, входящих в состав биологии или связанных с ней общим предметом изучения.
|
|
|
Методы познания живой природы. Каждая из биологических наук, исходя из особенностей изучаемого предмета, использует собственные специфические методы исследования и методы смежных наук (физики, химии, географии и др.). С некоторыми из них вы познакомитесь при изучении разных уровней организации жизни. Здесь мы охарактеризу- ем методы, которые являются общебиологическими и используются любой наукой, изучающей живую природу. Основой всех биологических исследований является метод наблюдения. Наиболее ценную информацию дает наблюдение за жизнедеятель-ностью изучаемого объекта непосредственно в природе. Для изучения невидимых визуально деталей объекта или протекающих в нем процес- сов применяют наблюдения в лабораториях с использованием микро- скопов или других приборов. Для получения достоверной информации наблюдения неоднократно повторяют. Результаты наблюдений обрабатывают статистически, анализируют, сопоставляют с данными других наблюдений, после чего делают соответствующие выводы. Однако не всегда с помощью наблюдения можно получить ответ на инте-ресующий исследователя вопрос.
Поэтому в биологических исследовани-ях широко используют метод эксперимента. Суть метода в том, что ис- следователь при изучении объекта проводит научный опыт в природе или лаборатории, задавая определенные контролируемые параметрыусловий среды и управляя ими. Полученные экспериментальные данные сравни-ваются с результатами наблюдений в естественной среде.
Глава 1. Биология как наука. Методы научного познания 9 Изучение сложных биологических систем в природе крайне затрудни-тельно, поэтому в последние годы ученые все чаще используют метод моделирования — создания математических или компьютерных мо- делей биологических систем. Особую значимость такой метод имеет в экологических исследованиях, так как позволяет прогнозировать по- следствия разных видов деятельности человека в экосистемах или био- сфере. Стало известно, что компьютерные модели человека используют в медицине для изучения влияния новых лекарственных средств на биохимические и физиологические показатели человека с целью выяс- нения их эффективности и безопасности.
Определение жизни
Основные свойства живых организмов. Вопросы о происхождении жизни, закономерностях исторического развития в различные геологические эпохи всегда интересовали человечество. Понятие жизнь охватывает совокупность всех живых организмов на Земле и условия их существования.
Сущность жизни заключается в том, что живые организмы оставляют после себя потомство. Наследственная информация передается из поколения в поколение, организмы саморегулируются и восстанавливаются при воспроизводстве потомства. Жизнь — это особая качественная, наивысшая форма материи, способная, оставляя потомство, к самовоспроизведению.
Понятию жизнь в разных исторических периодах давались различные определения. Первое научно правильное определение дал Ф. Энгельс: "Жизнь есть способ существования белковых тел, и этот способ существования состоит по своему существу в постоянном самообновлении химических составных частей этих тел". При прекращении процесса обмена веществ между живыми организмами и окружающей средой белки распадаются, и жизнь исчезает. Опираясь на современные достижения биологической науки, русский ученый М. В. Волькенштейн дал новое определение понятию жизнь: "Живые тела, существующие на Земле, представляют собой открытые, саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы, построенные из биополимеров — белков и нуклеиновых кислот". Это определение не отрицает наличие жизни и на других планетах космического пространства. Жизнь называется открытой системой, на что указывает непрерывный процесс обмена веществ и энергии с окружающей средой.
На основании последних научных достижений современной биологической науки дано следующее определение жизни: "Жизнь — это открытые саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы совокупностей живых организмов, построенные из сложных биологических полимеров — белков и нуклеиновых кислот".
Основой всего живого считаются нуклеиновые кислоты и белки, так как они функционируют в клетке, образовывают сложные соединения, которые входят в структуру всех живых организмов.
,
Основные свойства живых организмов
Живые организмы отличаются от неживой природы присущими им свойствами. К характерным свойствам живых организмов относятся: единство химического состава, обмен веществ и энергии, сходство уровней организации. Для живых организмов характерны также размножение, наследственность, изменчивость, рост и развитие, раздражимость, дискретность, саморегуляция, ритмичность и др.
Уровни организации жизни
Все живые организмы в природе состоят из одинаковых уровней организации, это общая для всех живых организмов характерная биологическая закономерность. Выделяют следующие уровни организации живых организмов — молекулярный, клеточный, тканевый, органный, организменный, популяционно-видовой, биогеоценотический, биосферный.
1. Молекулярно-генетический уровень. Это наиболее элементарный характерный для жизни уровень. Как бы сложно или просто ни было строение любого живого организма, они все состоят из одинаковых молекулярных соединений. Примером этого являются нуклеиновые кислоты, белки, углеводы и другие сложные молекулярные комплексы органических и неорганических веществ. Их называют иногда биологическими макромолекулярными веществами. На молекулярном уровне происходят различные процессы жизнедеятельности живых организмов: обмен веществ, превращение энергии. С помощью молекулярного уровня осуществляется передача наследственной информации, образуются отдельные органоиды и происходят другие процессы.
2. Клеточный уровень. Клетка является структурной и функциональной единицей всех живых организмов на Земле. Отдельные органоиды в составе клетки имеют характерное строение и выполняют определенную функцию. Функции отдельных органоидов в клетке взаимосвязаны и выполняют единые процессы жизнедеятельности. У одноклеточных организмов (одноклеточные водоросли и простейшие) все жизненные процессы проходят в одной клетке, и одна клетка существует как отдельный организм. Вспомните одноклеточные водоросли, хламидомонады, хлореллу и простейших животных — амебу, инфузорию и др. У многоклеточных организмов одна клетка не может существовать как отдельный организм, но она является элементарной структурной единицей организма.
Тканевый уровень
Совокупность сходных по происхождению, строению и функциям клеток и межклеточных веществ образует ткань. Тканевый уровень характерен только для многоклеточных организмов. Также отдельные ткани не являются самостоятельным целостным организмом. Например, тела животных и человека состоят из четырех различных тканей (эпителиальная, соединительная, мышечная, нервная). Растительные ткани называются: образовательная, покровная, опорная, проводящая и выделительная. Вспомните строение и функции отдельных тканей.
Органный уровень
У многоклеточных организмов объединение нескольких одинаковых тканей, сходных по строению, происхождению и функциям, образует органный уровень. В составе каждого органа встречается несколько тканей, но среди них одна наиболее значительная. Отдельный орган не может существовать как целостный организм. Несколько органов, сходных по строению и функциям, объединяясь, составляют систему органов, например пищеварения, дыхания, кровообращения и т. д.
Организменный уровень
Растения (хламидомонада, хлорелла) и животные (амеба, инфузория и т. д.), тела которых состоят из одной клетки, представляют собой самостоятельный организм)А отдельная особь многоклеточных организмов считается как отдельный организм. В каждом отдельном организме происходят все жизненные процессы, характерные для всех живых организмов, — питание, дыхание, обмен веществ, раздражимость, размножение и т. д. Каждый самостоятельный организм оставляет после себя потомство. У многоклеточных организмов клетки, ткани, органы и системы органов не являются отдельным организмом. Только целостная система органов, специализированно выполняющих различные функции, образует отдельный самостоятельный организм. Развитие организма, начиная с оплодотворения и до конца жизни, занимает определенный промежуток времени. Такое индивидуальное развитие каждого организма называется онтогенезом. Организм может существовать в тесной взаимосвязи с окружающей средой.
Популяционно-видовой уровень
Совокупность особей одного вида пли группы, которая длительно существует в определенной части ареала относительно обособленно от других совокупностей того же вида, составляет популяцию. На популяционном уровне осуществляются простейшие эволюционные преобразования, что способствует постепенному появлению нового вида.
Биогеоценотический уровень
Совокупность организмов разных видов и различной сложности организации, приспособленных к одинаковым условиям природной среды, называется биогеоценозом, или природным сообществом. В состав биогеоценоза входят многочисленные виды живых организмов и условия природной среды. В природных биогеоценозах накапливается энергия и передается от одного организма к другому. Биогеоценоз включает неорганические, органические соединения и живые организмы.
Биосферный уровень
Совокупность всех живых организмов на нашей планете и общей природной среды их обитания составляет биосферный уровень. На биосферном уровне современная биология решает глобальные проблемы, например определение интенсивности образования свободного кислорода растительным покровом Земли или изменения концентрации углекислого газа в атмосфере, связанные с деятельностью человека. Главную роль в биосферном уровне выполняют "живые вещества", т. е. совокупность живых организмов, населяющих Землю. Также в биосферном уровне имеют значение "биокосные вещества", образовавшиеся в результате жизнедеятельности живых организмов и "косных" веществ (т. е. условий окружающей среды. На биосферном уровне происходит круговорот веществ и энергии на Земле с участием всех живых организмов биосферы.
Уровни организации жизни
Уровни организации органического мира – дискретные состояния биологических систем, характеризующиеся соподчиненностью, взаимосвязанностью, специфическими закономерностями.
Структурные уровни организации жизни чрезвычайно многообразны, но основными являются молекулярный, клеточный, онтогенетический, популяционно-видовой, бигиоценотический и биосферный.
1. Молекулярно-генетический уровень жизни. Важнейшими задачами биологии на этом этапе является изучение механизмов передачи генной информации, наследственности и изменчивости.
Существует несколько механизмов изменчивости на молекулярном уровне. Важнейшим из них является механизм мутации генов – непосредственное преобразование самих генов под воздействием внешних факторов. Факторами, вызывающими мутацию, являются: радиация, токсические химические соединения, вирусы.
Еще один механизм изменчивости – рекомбинация генов. Такой процесс имеет место при половом размножении у высших организмов. При этом не происходит изменения общего объема генетической информации.
Еще один механизм изменчивости был открыт лишь в 1950 –е гг. Это – неклассическая рекомбинация генов, при котором происходит общее увеличение объема генетической информации за счет включения в геном клетки новых генетических элементов. Чаще всего эти элементы привносятся в клетку вирусами.
2. Клеточный уровень. Сегодня наукой достоверно установлено, что наименьшей самостоятельной единицей строения, функционирования и развития живого организма является клетка, которая представляет собой элементарную биологическую систему, способную к самообновлению, самовоспроизведению и развитию. Цитология – наука, изучающая живую клетку, ее строение, функционирование как элементарной живой системы, исследует функции отдельных клеточных компонентов, процесс воспроизводства клеток, приспособление к условиям среды и др. Также цитология исследует особенности специализированных клеток, становление их особых функций и развитие специфических клеточных структур. Таким образом, современная цитология была названа физиологией клетки.
Значительным продвижением в изучении клеток произошло в начале 19 века, было открыто и описано клеточное ядро. На основании этих исследований и была создана клеточная теория, ставшая величайшим событием в биологии 19 в. Именно эта теория послужила фундаментом для развития эмбриологии, физиологии, теории эволюции.
Важнейшая часть всех клеток – ядро, которое хранит и воспроизводит генетическую информацию, регулирует процессы обмена веществ в клетке.
Все клетки делятся на две группы:
· Прокариоты – клетки, лишенные ядра
· Эукариоты – клетки содержащие ядра
Изучая живую клетку, ученые обратили внимание на существование двух основных типов ее питания, что позволило все организмы разделить на два типа:
· Автотрофные – сами производят необходимые им питательные вещества
· Гетеротрофные – не могут обходиться без органической пищи.
Позднее были уточнены такие важные факторы, как способность организмов синтезировать необходимые вещества (витамины, гормоны), обеспечивать себя энергией, зависимость от экологической среды и др. Таким образом, сложный и дифференцированный характер связей свидетельствует о необходимости системного подхода к изучению жизни и на онтогенетическом уровне.
3. Онтогенетический уровень. Многоклеточные организмы. Этот уровень возник в результате формирования живых организмов. Основной единицей жизни выступает отдельная особь, а элементарным явлением – онтогенез. Изучением функционирования и развития многоклеточных живых организмов занимается физиология. Эта наука рассматривает механизмы действия различных функций живого организма, их связь между собой, регуляцию и приспособление к внешней среде, происхождение и становление в процессе эволюции и индивидуального развития особи. По сути дела это и есть процесс онтогенеза – развитие организма от рождения до смерти. При этом происходит рост, перемещение отдельных структур, дифференциация и усложнение организма.
Все многоклеточные организмы состоят из органов и тканей. Ткани – это группа физически объединенных клеток и межклеточных веществ для выполнения определенных функций. Их изучение является предметом гистологии.
Органы – это относительно крупные функциональные единицы, которые объединяют различные ткани в те или иные физиологические комплексы. В свою очередь органы входят в состав более крупных единиц – систем организма. Среди них выделяют нервную, пищеварительную, сердечнососудистую, дыхательную и другие системы. Внутренние органы есть только у животных.
4. Популяционно-биоценотический уровень. Это надорганизменный уровень жизни, основной единицей которого является популяция. В отличии от популяции видом называется совокупность особей, сходных по строению и физиологическим свойствам, имеющих общее происхождение, могущих свободно скрещиваться и давать плодовитое потомство. Вид существует только через популяции, представляющие генетически открытые системы. Изучением популяций занимается популяционная биология.
Термин "популяция" был введен одним изосновоположником генетики В. Иогансеном, который назвал так генетически неоднородную совокупность организмов. Позднее популяция стала считаться целостной системой, непрерывно взаимодействующей с окружающей средой. Именно популяции являются теми реальными системами, через которые существуют виды живых организмов.
Популяции – генетически открытые системы, так как изоляция популяций не абсолютна и периодически не бывает возможным обмен генетической информацией. Именно популяции выступают в качестве элементарных единиц эволюции, изменения их генофонда ведут к появлению новых видов.
Популяции, способны к самостоятельному существованию и трансформации, объединяются в совокупности следующего надорганизменного уровня – биоценозы. Биоценоз – совокупность популяций, проживающих на определенной территории.
Биоценоз представляет собой закрытую для чужих популяций систему, для составляющих его популяций – это открытая система.
5. Биогеоцетонический уровень. Биогеоценоз – устойчивая система, которая может существовать на протяжении длительного времени. Равновесие в живой системе динамично, т.е. представляет собой постоянное движение вокруг определенной точки устойчивости. Для ее стабильного функционирования необходимо наличие обратных связей между ее управляющей и исполняющей подсистемами. Такой способ поддержания динамического равновесия между различными элементами биогеоценоза, вызвано массовым размножением одних видов и сокращением или исчезновением других, приводящее к изменению качества окружающей среды, называют экологической катастрофой.
Биогеоценоз – это целостная саморегулирующаяся система, в которой выделяется несколько типов подсистем. Первичные системы – продуценты, непосредственно перерабатывающие неживую материю; консументы – вторичный уровень, на котором вещество и энергия получаются за счет использования продуцентов; затем идут консументы второго порядка. Также существуют падальщики и редуценты.
Через эти уровни в биогеоценозе проходит круговорот веществ: жизнь участвует в использовании, переработки и восстановлении различных структур. В биогеоценозе – однонаправленный энергетический поток. Это делает его незамкнутой системой, непрерывно связанной с соседними биогеоценозами.
Саморегуляциябиогеоценлзов протекает тем успешнее, чем разнообразнее количество составляющих его элементов. От многообразия его компонентов зависит и устойчивость биогеоценозов. Выпадение одного или нескольких компонентов может привести к необратимому нарушению равновесия и гибели его как целостной системы.
6. Биосферный уровень. Это наивысший уровень организации жизни, охватывающий все явления жизни на нашей планете. Биосфера – это живое вещество планеты и преобразованная им окружающая среда. Биологический обмен веществ – это фактор, который объединяет все другие уровни организации жизни в одну биосферу. На этом уровне происходит круговорот веществ и превращение энергии, связанные с жизнедеятельностью всех живых организмов, обитающих на Земле. Таким образом, биосфера является единой экологической системой. Изучение функционирования этой системы, ее строения и функций – важнейшая задача биологии на этом уровне жизни. Занимаются изучением этих проблем экология, биоценология и биогеохимия.
Разработка учения о биосфере неразрывно связана с именем выдающегося российского ученого В.И. Вернадского. Именно ему удалось доказать связь органического мира нашей планеты, выступающего в виде единого нераздельного целого, с геологическими процессами на Земле. Вернадский открыл и изучил биогеохимические функции живого вещества.
Вопросы для самоконтроля:
1.Что такое биология?
2.Примеры наук из раздела биологии?
3.Чтотакое жизнь?
4.Назовите уровни организации живого?
5.Перечислите основные методы изучения биологии?
Лекция № 2
Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 1205; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!