«биология»

Вид материала

Лекция

Содержание Лекция №2. Многообразие органического мира. Принципы классификации живых организмов Типы метаболизма живых организмов Принципы классификации живых организмов Классификация животных, имеющих медицинское значение Тип инфузории (Ciliophora). Тип Плоские черви (Plathelminthes). Тип Членистоногие (Arthropoda). Историческое развитие живой природы Этапы эволюции органического мира. Эволюционная теория Ж.-Б. Ламарка. Основные положения эволюционной теории Ч. Дарвина. Факторы (движущие силы) эволюции по Дарвину Понятие о микроэволюции Определение вида.

Подобный материал:

• Курс Семестр Дисциплина Программа (раздел курса), 14.47kb.
• Бесплатные обучающие программы по биологии www history ru/freebie htm Открытый колледж, 114.73kb.
• Программы дисциплины молекулярная биология в составе модуля Модуль №3 Биология клетки, 22.39kb.
• Рабочая программа дисциплины Биология для студентов специальности 050607 Биология Павлодар, 375.28kb.
• Программа (рабочий вариант) для специальности: 1-31 01 01 Биология, 1-33 01 01 Биоэкология,, 307.03kb.
• 1. Биология как наука, ее достижения, связи с другими науками. Методы изучения живых, 864.83kb.
• Программа вступительного испытания (собеседования) в магистратуру направление 020400., 201.51kb.
• Методические рекомендации для практических занятий дисциплина «Биология с основами, 86.45kb.
• Биология и экология газета «Биология» и сайт для учителя «Я иду на урок биологии», 162.29kb.
• Ылым министрлігі с. Аманжолов атындағы шығыс қазақстан мемлекеттік университеті, 983.92kb.

Лекция №2. Многообразие органического мира. Принципы классификации живых организмов

Мир живых существ насчитывает не менее 2 млн. видов. Все это многообразие организмов изучает систематика. Долгое время, со времен Аристотеля, господствовало традиционное разделение живого на два царства – животных и растения. В настоящее время принято подразделять мир живых существ на два надцарства: безъядерные или прокариоты (Procaryota), и ядерные, или эукариоты (Eucaryota). Первые не имеют оформленного ядра в клетках, а последние обладают ядром.

Прокариоты обладают широким спектром типов питания и метаболизма при изобилии переходных форм. Среди прокариот выделяют царства архебактерий (Archaebacteria) и собственно бактерий (Eubacteria). Эубактерии имеют типичное для прокариот строение. Архебактерии открыты относительно недавно – в 1977 году. Они являются обитателями экстремальных условий (горячие источники и др.). Архебактерии отличаются от бактерий составом клеточной стенки – в ее состав входит вместо муреина другой пептидогликан – псевдомуреин. У некоторых архебактерий (галобактерии, ацидофильно-термофильных бактерий, метанообразующих бактерий) построена из белка. Другое уникальное свойство архебактерий касается состава их мембранных липидов. У них не найдены обычные для эубактерий эфиры глицерина и жирных кислот, но присутствуют эфиры, образованные путем конденсации глицерина с терпеновыми спиртами. В результате образуются однослойные (а не двухслойные) липидные мембраны. Существенные отличия выявлены у архебактерий в строении генома, аппаратов репликации, транскрипции и трансляции.

Эукариот чаще всего подразделяют на три царства: растений (Vegetabilia, или Plantae), животных (Animalia, или Zoa) и грибов (Mycetalia, Fungi). Животные и грибы относятся к гетеротрофным организмам, питающимся готовыми органическими веществами, но первые из них преимущественно питаются другими организмами или их остатками, а грибы впитывают растворенные органические вещества. Большинство же растений – автотрофы, создающие органические вещества в процессе фотосинтеза.

Однако различия по типу питания между указанными царствами относительны и имеются переходные формы, особенно многочисленные среди низших форм. Это дало основание некоторым ученым вслед за Геккелем (XIX в.) выделить дополнительно еще одно царство среди эукариот – протистов (Protista), к которым относят одноклеточных животных, водоросли и низшие группы грибов. Но выделение царства протистов создает много сложных проблем в систематике и вызывает возражения большинства ученых.

Доклеточные формы живого – вирусы, иногда выделяют в империю Noncellulata, противопоставляя их империи клеточных (Cellulata). Но по мнению многих ученых вирусы – не настоящие организмы, так как не способны к самостоятельному обмену веществ и могут осуществлять самовоспроизведение только при участии клеток хозяина.

Вирусы – неклеточные формы жизни, способные проникать в живые клетки и размножаться только внутри этих клеток. Подобно всем другим организмам вирусы обладают собственным генетическим аппаратом, который кодирует синтез вирусных частиц из биохимических предшественников, находящихся в клетке – хозяине; при этом используются биосинтетические и энергетические системы этой клетки. Вирусы существуют в двух формах: покоящейся, или внеклеточной (вирусные частицы, или вирионы), и репродуцирующейся, или внутриклеточной. Простые вирусы состоят из нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК) и белковой оболочки – капсида и имеют палочковидную, нитевидную или сферическую форму. Более сложные вирусы кроме нуклеиновой кислоты и белков могут содержать липопротеидную мембрану, углеводы и неструктурные белки – ферменты.

На основе сравнительного изучения живых организмов из разных царств выявлены их основные особенности. Зеленые растения обладают голофитным способом питания (питание без захвата твердых пищевых частиц – посредством транспорта растворенных веществ через поверхностные структуры клетки), животным свойственен особый – анимальный или голозойный способ питания путем заглатывания пищевых частиц. Кроме того, некоторые животные обладают, подобно грибам, сапрофитным способом питания. К ним относятся некоторые паразитические и примитивные свободноживущие формы, всасывающие через покровы растворенные органические вещества. Морфологически клетки животных отличаются от таковых у растений и грибов отсутствием твердой (целлюлозной или хитиноидной) оболочки. Животным свойственны активный метаболизм, ограниченный рост тела и сложное строение у высших форм, обладающих различными системами органов, такими как двигательная, пищеварительная, выделительная, кровеносная, дыхательная, половая, нервная.

Автотрофные организмы (зеленые растения) являются продуцентами органического вещества, а животные – основные консументы, или потребители, органических веществ. Наряду с грибами и микроорганизмами животные могут выполнять и роль редуцентов, осуществляя минерализацию органических веществ. Автотрофы обогащают атмосферу кислородом, необходимым для дыхания большинства живых организмов, гетеротрофы выделяют в процессе дыхания углекислый газ, используемый растениями для фотосинтеза. Таким образом, растения связывают и накапливают солнечную энергию в форме органического вещества, а животные ее потребляют. Такое взаимодействие автотрофных и гетеротрофных организмов в биосфере – результат их сопряженной эволюции. Велика роль животных, как и растений, в накоплении и концентрации минеральных веществ. Так, образование у животных минерального скелета приводит при их отмирании к образованию осадочных пород: известняков, сланцев и др.

Типы метаболизма живых организмов

• Источник энергии
  

свет – фототрофы

окислительно-восстановительные реакции – хемотрофы

• Источник электронов
  

Неорганические вещества – литотрофы

Органические соединения – органотрофы

• Источник углерода
  

Углекислый газ (СО₂) – автотрофы

Органические соединения – гетеротрофы


Все живые организмы можно разделить на 8 групп по типу метаболизма:

1. Хемолитоавтотрофы – нитрифицирующие, водородные бактерии, ацидофильные железобактерии.
   
2. Хемолитогетеротрофы – метанообразующие архебактерии, водородные бактерии.
   
3. Хемоорганоавтотрофы – факультативные метилофилы, окисляющие муравьиную кислоту.
   
4. Хемоорганогетеротрофы – большинство прокариот, все животные, грибы.
   
5. Фотолитоавтотрофы – цианобактерии, пурпурные и зеление бакткрии, высшие растения.
   
6. Фотолитогетеротрофы – некоторые цианобактерии, пурпурные и зеленые бактерии.
   
7. Фотоорганоавтотрофы – некоторые пурпурные бактерии.
   
8. Фотоорганогетеротрофы – пурпурные и некоторые зеленые бактерии, галобактерии, некоторые цианобактерии.
   

Принципы классификации живых организмов


Классификация – распределение всего множества живых организмов по определенной системе иерархически соподчиненных групп – таксонов (классы, семейства, роды, виды и др.). Описанием упорядоченных (классифицированных) биологических объектов и построением их систем, занимается наука систематика. Опираясь на данные всех разделов биологии, особенно на эволюционное учение, систематика служит базой для многих биологических наук. Особое значение систематики заключается в создании возможности ориентирования во множестве существующих видов организмов.

Попытки классификации организмов известны с древности Аристотель, Теофраст), однако основы систематики как науки заложены в работах Дж. Рея (1686-1704) и особенно Линнея (1735 и позже).

От Аристотеля до Линнея классификации были искусственными, т.е. объединяли организмы в группы по сходным произвольно выбранным признакам, и не придавали значения их родственным связям. Например, Аристотель разделял животных на ползающих, бегающих, плавающих, лазающих и т.д.

Естественная, или филогенетическая, классификация учитывает совокупность признаков, присущих классифицируемым живым объектам, что позволяет их сближать и противопоставлять друг другу; она отражает исторически сложившиеся закономерные связи между ними. Такая классификация позволяет успешно ориентироваться в многообразии органического мира, служит важным источником информации, обладает высокой практической и прогностической ценностью. Естественная систематика появилася с появлением теории эволюции Дарвина. Основа естественной систематики – историческая общность, организмы, имеющие филогенетическое родство попадают в одну группу, далекие – в разные.

Бывают полезны и имеющие вспомогательное практическое значение искусственные классификации объектов, группируемых по одному или немногим намеренно выбранным признакам или хозяйственным особенностям (например, лекарственные растения, пушные звери, анаэробные бактерии и др.). Искусственные систематики используются в паразитологии: например, экто- и эндопаразиты. Организмы могут принадлежать к различным систематическим группам – амеба дизентерийная, плазмодий малярийный, различные гельминты, относятся к эндопаразитам. Таким образом, искусственная систаматика на учитывает генетического родства.

Основным, наиболее распространенным методом систематики является сравнительно – морфологический. Кроме того, используются палеонтологические данные. Вместе с тем, в систематике используют и новые методы, например электронной микроскопии; изучение тонкого строения хромосом привело к развитию кариосистематики. С середины 20 в. в систематике используется иммунологические и биохимические данные (хемосистематика или хемотаксономия). Перспективным направлением является геносистематика, основанная на изучении структуры ДНК. Можно изучать строение одного и тогоже гена у разных организмов и определять степень родства (например, цитохром с или гены рРНК). Все это позволяет дополнить систематическую характеристику и выяснить взаимоотношения групп.

Единство и стабильность научных названий животных, растений, грибов и микроорганизмов обеспечивается биологической номенклатурой. Для одного и того же таксона установлено только одно название. Современная номенклатура берет начало от классических работ К. Линнея (середина 18 в.), впервые применившего бинарные названия для всех известных ему видов.

Вид – основная структурная единица в системе живых организмов, качественный этап их эволюции. Вследствие этого вид – основная таксономическая категория в биологической систематике.

Вид – это совокупность особей, обладающих общими морфологическими признаками и объединенных возможностью скрещивания друг с другом с образованием плодовитого потомства, формирующих систему популяций, которые образуют общий ареал; в природных условиях виды обычно отделены друг от друга и представляют генетически устойчивые системы.

Каждому виду присваивается латинское название, состоящее из двух слов. Первое слово – существительное есть название рода, в который объединена группа близких видов, второе – обычно прилагательное – представляет собой название вида. Например, аскарида человеческая Ascaris lumbricoides, а близкородственный вид, относящийся к тому же роду аскарида свиная называется Ascaris suum. Такие двойные названия очень удобны, так как сразу указывают родовую принадлежность данного вида. Близкородственные роды объединяются в семейства, семейства – в отряды, отряды – в классы. Одной из высших таксономических категорий является тип. Тип объединяет родственные классы. Часто тип подразделяют на более высшие чем классы таксоны – подтипы. Все организмы, относящиеся к одному типу, характеризуются единым планом строения. Очень часто используются «промежуточные» таксоны: подтипы, подклассы, надотряды, подотряды и т.д., объединяющие в пределах данного таксона группы более низкого ранга. Например, классы в пределах типа могут быть сформированы в несколько подтипов.


Классификация животных, имеющих медицинское значение


Царство животные (Animalia)

Подцарство простейшие, или одноклеточные (Protozoa)

40 (70) тыс. видов

Тип саркомастигофоры (Sarcomastigophora). 25 тыс. видов.

Подтип Жгутиконосцы (Mastigophora)

Подтип Саркодовые (Sarcodina)

Тип инфузории (Ciliophora). 7,5 тыс. видов.

Тип Апикомплексы (Apicomplexa). 4,8 тыс. видов.

Класс Споровики (Sporozoea).


Подцарство многоклеточные (Metazoa)

Первичноротые

Тип Кишечнополостные (Coelenterata). 8 тыс. видов.

Тип Плоские черви (Plathelminthes). 12,5 тыс. видов.

Тип Круглые черви (Nemathelminthes). 20 тыс. видов.

Тип Кольчатые черви (Annelida). 9 тыс. видов.

Тип Моллюски (Mollusca). 130 тыс. видов.

Тип Членистоногие (Arthropoda). 1,5 (3) млн. видов

Вторичноротые

Тип Хордовые (Chordata). 40 тыс. видов.


Лекция №3. Развитие теории эволюционного учения. Микроэволюция

1. Историческое развитие живой природы обозначают термином «эволюция». Evolutio (лат) – развертывание. Термин ввел Шарль Бонне в ХVIII в. для обозначения эмбрионального развития миниатюрного организма.

Органическая эволюция – исторический процесс адаптивных преобразований живой природы на разных уровнях ее организации (от молекулярного уровня до биосферного), характеризующийся необратимостью и общей прогрессивной направленностью.

2. Этапы эволюции органического мира.
   

Эволюция на Земле проходила в 3 этапа.

Происхождение жизни на Земле (3,8 млрд. лет).

Развитие конкретных групп организмов.

Появление человечества как особой биосоциальной системы.

3. Эволюционная теория Ж.-Б. Ламарка.

Первая теория эволюции как исторического развития живой природы. Ламарк изложил свои взгляды на сущность и причины эволюции в труде «Философия зоологии», который вышел в свет в 1809 году (год рождения Ч. Дарвина). Главной причиной эволюции Ламарк считал заложенное в организмах стремление к прогрессу и упражнение органов. Ошибочно считал, что изменение органов в процессе упражнений передается по наследству.

Ж.-Б. Ламарк сделал попытку решить проблему эволюции и указал на существование разных ее направлений, но не объяснил причину эволюции. Это удалось сделать Чарльзу Роберту Дарвину.

4. Основные положения эволюционной теории Ч. Дарвина.

Основные положения эволюционного учения Ч. Дарвин изложил в книге «Происхождение видов путем естественного отбора или сохранение избранных пород в борьбе за существование». Ч. Дарвин объяснил причины и движущие силы эволюции и нашел ключ к пониманию процесса эволюции – естественный отбор. Борьба за существование - движущая сила естественного отбора. Борьба за существование проявляется между всеми организмами и неизбежно вытекает из геометрической прогрессии их размножения. Цитата: «Так как рождается гораздо более особей каждого вида, чем сколько их может выжить, и так как на основании этого постоянно возникает борьба за существование, то из этого вытекает, что всякое существо, которое хотя бы незначительно изменится в направлении для него выгодном по отношению к сложным и постоянно меняющимся условиям его существования, подвергнется естественному отбору. В силу наследственности отобранная разновидность будет стремиться к размножению своей новой измененной формы». Отбор приводит к развитию адаптаций (приспособленности к среде обитания). В приведенной цитате назван и другой фактор эволюции – наследственность.

Факторы (движущие силы) эволюции по Дарвину:

Наследственная изменчивость. Изучение многообразия живых организмов Д. начал с внимательного анализа происхождения многочисленных пород домашних животных и растений. Он пришел к выводу, что все породы произошли на основе передаваемых по наследству изменений (наследственной, неопределенной изменчивости) в процессе искусственного отбора.

Естественный отбор, в основе которого лежит борьба за существование. Отбор приводит к адаптации групп организмов к конкретным условиям существования.

5. Понятие о микроэволюции

На основе учения Дарвина и современных данных популяционной генетики была создана современная (синтетическая) теория эволюции. Центральной частью этой теории является учение о микроэволюции. Микроэволюция – это учение о видообразовании.

Микроэволюция – это явления и процессы, которые происходят в пределах популяции и могут привести к образованию нового вида. Вид – это один из уровней организации живой природы, который представляет собой форму адаптации живого к среде обитания (экологической нише). Все особи одного вида имеют одинаковый хромосомный комплекс (кариотип) и обладают единым генофондом (совокупность всех генов особей данного вида).

Определение вида. Вид – это группа особей, обладающих общими морфофизиологическими свойствами, способных скрещиваться и давать продуктивное потомство, образующих единый генофонд, защищенный механизмами репродуктивной изоляции, которые формируют систему популяций, занимающих определенный ареал.