Подобный материал:
- 1. Специфика естественнонаучного и гуманитарного типов культур. Путь к единой культуре, 284.34kb.
- Типология культур это учение о видовых отличиях культур как основных типов мировой, 41.61kb.
- Направление: Искусство и гуманитарные науки, 1653.91kb.
- Рабочая программа дисциплины «Основы теории межкультурной коммуникации» направление, 192.78kb.
- Темы Тема Культурология в системе гуманитарного знания, 54.18kb.
- Программа вступительных испытаний по предмету «основы социально-гуманитарных наук», 193.46kb.
- План мероприятий по разделу «Кубановедение» в чоу оош «Фавор» на 2010-2011уч год, 33.26kb.
- Задача землепользователя наиболее полно и рационально использовать естественное и экономическое, 280.37kb.
- Скакими предметами школьной программы осуществляется взаимосвязь исследуемой темы., 8.61kb.
- Или кафедра педагогики и методики Дипломная работа Лингвистическая специфика образования, 108.11kb.
Свойства живой материи. 1. Метаболизм (см далее)
2.Репродукция Способность к размножению (воспроизведению себе подобных, самовоспроизведению) относится к одному из фундаментальных свойств живых организмов. Размножение необходимо для того, чтобы обеспечить непрерывность существования видов, т.к. продолжительность жизни отдельного организма ограничена. Размножение с избытком компенсирует потери, обусловленные естественным отмиранием особей, и таким образом поддерживает сохранение вида в ряду поколений особей. В процессе эволюции живых организмов происходила эволюция способов размножения. Поэтому у ныне существующих многочисленных и разнообразных видов живых организмов мы обнаруживаем разные формы размножения. Многие виды организмов сочетают несколько способов размножения. Необходимо выделить два, принципиально отличающихся типа размножения организмов - бесполое (первичный и более древний тип размножения) и половое.
3. Наследственность и изменчивость Наследственность обеспечивает материальную преемственность (поток генетической информации) между поколениями организмов. Она тесно связана с репродукцией на молекулярном, субклеточном и клеточном уровнях. Генетическая информация, определяющая разнообразие наследственных признаков, зашифрована в молекулярной структуре ДНК (у некоторых вирусов - в РНК). Полинуклеотидные цепи ДНК подразделяются на особые функциональные единицы (гены), являющиеся единицами генетической (наследственной) информации. В генах закодирована информация о структуре синтезируемых белков, ферментных и структурных. Генетический код - это система "записи" информации о последовательности расположения аминокислот в синтезируемых белках с помощью последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК.
4. Индивидуальное развитие. Традиционно, под онтогенезом понимают процесс индивидуального развития многоклеточного организма (образующегося в результате полового размножения) от момента формирования зиготы до естественной смерти особи. За счет деления зиготы и последующих поколений клеток формируется многоклеточный организм, состоящий из огромного числа разных типов клеток, различных тканей и органов. Развитие организма базируется на "генетической программе" (заложенной в генах хромосом зиготы) и осуществляется в конкретных условиях среды, существенно влияющей на процесс реализации генетической информации в ходе индивидуального существования особи. На ранних этапах индивидуального развития происходит интенсивный рост (увеличение массы и размеров), обусловленный репродукцией молекул, клеток и других структур, и дифференцировка, т.е. появление различий в структуре и усложнение функций.
5. Эволюция. Эволюция организмов представляет собой необратимый процесс исторического развития живого. В ходе эволюции (филогенетического развития) происходит последовательная смена видов в результате процесса возникновения новых видов организмов. По своему характеру эволюция является прогрессивной, т.к. организация живых организмов в ходе эволюции прошла ряд ступеней - доклеточных форм, одноклеточных организмов, все усложняющихся многоклеточных вплоть до человека (подробнее об этом см. в следующем разделе). С появлением человека возникла новая форма существования материи - социальная, высшая по сравнению с биологической и не сводимая к ней. В силу этого человек в отличие от всех других видов организмов представляет собой биосоциальное существо
6. Раздражимость. Неотъемлемым свойством организмов и всех живых систем является раздражимость - способность воспринимать внешние или внутренние раздражители (воздействия) и адекватно на них реагировать. У организмов раздражимость сопровождается комплексом изменений, выражающихся в сдвигах обмена веществ, электрического потенциала на мембранах клеток, физико-химических параметров в цитоплазме клеток, в двигательных реакциях, а высокоорганизованным животным присущи изменения в их поведении.
Уровни организации живой материи. Живая природа представляет собой сложно организованную, иерархичную систему. Выделяют несколько уровней организации живой материи. 1. Молекулярный. Любая живая система проявляется на уровне взаимодействия биологических макромолекул: нуклеиновых кислот, полисахаридов, а также других важных органических веществ. 2. Клеточный. Клетка — структурная и функциональная единица размножения и развития всех живых организмов, обитающих на Земле. Неклеточных форм жизни нет, а существование вирусов лишь подтверждает это правило, т. к. они могут проявлять свойства живых систем только в клетках. 3. Организменный. Организм представляет собой целостную одноклеточную или многоклеточную живую систему, способную к самостоятельному существованию. Многоклеточный организм образован совокупностью тканей и органов, специализированных для выполнения различных функций. 4. Популяционно-видовой. Под видом понимают совокупность особей, сходных по структурно-функциональной организации, имеющих одинаковый кариотип и единое происхождение и занимающих определенный ареал обитания, свободно скрещивающихся между собой и дающих плодовитое потомство, характеризующихся сходным поведением и определенными взаимоотношениями с другими видами и факторами неживой природы. Совокупность организмов одного и того же вида, объединенная общим местом обитания, создает популяцию как систему надорганизменного порядка. В этой системе осуществляются простейшие, элементарные эволюционные преобразования. 5. Биогеоценотический. Биогеоценоз — сообщество, совокупность организмов разных видов и различной сложности организации со всеми факторами конкретной среды их обитания — компонентами атмосферы, гидросферы и литосферы. 6. Биосферный. Биосфера — самый высокий уровень организации жизни на нашей планете. В ней выделяют живое вещество — совокупность всех живых организмов, неживое или косное вещество и биокосное вещество (почва).
Клеточная теория строения живой материи. - клетка является структурной и функциональной единицей любого живого организма. Роль клеток для живого организма состоит в том, что каждая клетка является микроносителем жизни, поскольку в ней заключена такая генетическая информация, которая достаточна для воспроизведения всего организма. Элементарные явления на этом уровне организации биологических структур обусловлены процессами обмена веществ. Благодаря деятельности клеток поступающие из окружающей среды вещества превращаются в субстраты, энергию и информацию, которые усваиваются в процессе биосинтеза белков в соответствии с генной программой ДНК. Таким образом, на клеточном уровне сочетаются процессы передачи и переработки информации и превращения веществ и энергии. На протяжении всей жизни идет непрерывная замена старых клеточных структур на вновь образующиеся. Минимальная жизнедеятельность клеток человека 1-2 дня. Ежедневно погибает до 70 млрд. клеток кишечного эпителия и 2 млрд. эритроцитов. Клетки крови полностью заменяются через четыре месяца. Клетке присущи все признаки живого: обмен веществ и энергии, реагирование на внешнюю среду (саморегуляция), рост, размножение путем деления (самовоспроизведение), передача наследственных признаков, способность двигаться и в целом самоорганизация. Тем самым она обладает как бы полнотой свойств жизни. Это позволяет клетке как самостоятельной единице живого существовать и отдельно: изолированные клетки многоклеточных организмов могут жить и размножаться в питательной среде. Клетки всех живых организмов имеют похожий химический состав и сходное строение. Клетки животных и растений различаются, но для «обобщенной» клетки можно выделить три главные части: цитоплазму, клеточную, или плазматическую, мембрану, отделяющую цитоплазму от окружающей среды, и клеточное ядро. Живое вещество клетки - протоплазма - представляет собой студнеобразную массу и содержит множество структурных элементов меньшего размера, чем сама клетка, которые называются органеллами. Наружной частью протоплазмы является клеточная мембрана, а внутренней частью - цитоплазма. Состав цитоплазмы: вода - 80%, белки и аминокислоты - 10%, углеводы - 5%. Цитоплазму и протоплазму, как ее живую субстанцию, можно считать тем живительным микроокеаном, где процессы диссимиляции и ассимиляции обеспечивают переход от неживого к живому. Именно в ней происходит обмен веществ. Задача протоплазмы состоит в обеспечении структурной основы обмена веществ, пространственного размещения молекулярных компонентов клетки, связанных с их движением и обеспечением процессов жизнедеятельности. По существу, протоплазма является совокупностью не только материальных компонентов, содержащихся в ней, но и процессов, обеспечивающих метаболизм. Ядро имеет полимерные молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), в которой закодирована вся информация о данном виде, и тем самым ядро является хранителем генетической информации. Заметим, что в ряде одноклеточных организмов ядро может отсутствовать. Такие клетки называются прокариотическими. Роль хранителя генетической информации для прокариотических клеток играет нуклеотид, не имеющий оболочки и состоящий из одной ДНК. Ее размер 1-5 мкм. Клетки, имеющие четко выраженные ядра, отделенные мембраной от остальной цитоплазмы, называются эукариотическими, их размер 10-50 мкм. Размеры органелл лежат в пределах от 20 нм до 5 мкм (рибосомы ~ 20 нм, ядра, митохондрии, хлоропласты ~ 1-5 мкм).
Сущность и понятие метаболизма. Виды метаболизма – Обмен веществ (метаболизм) - совокупность протекающих в живых системах химических превращений, обеспечивающих их жизнедеятельность, рост, воспроизведение, развитие, самосохранение, постоянный контакт с окружающей средой, способность адаптироваться к ней и ее изменениям. В процессе обмена веществ происходит расщепление и синтез молекул, входящих в состав клеток; образование, разрушение и обновление клеточных структур и межклеточного вещества. В основе метаболизма лежат взаимосвязанные процессы ассимиляции (анаболизм) и диссимиляции (катаболизм). Ассимиляция - процессы синтеза сложных молекул из простых с расходованием энергии, запасенной в ходе диссимиляции (а также накопление энергии при отложении в запас синтезированных веществ). Диссимиляция - процессы расщепления (анаэробного или аэробного) сложных органических соединений, идущее с высвобождением энергии, необходимой для осуществления жизнедеятельности организма.В отличие от тел неживой природы обмен с окружающей средой для живых организмов является условием их существования. При этом происходит восстановление разрушенных ("отработавших") компонентов, замена их новыми, идентичными им, т.е. имеет место самообновление. Вот некоторые примеры: все белки печени и крови человека обновляются каждые 20 дней; все тканевые белки - в течение каждых 160 дней; все клетки кишечного эпителия обновляются в течение недели.Процессы обмена веществ, протекающие внутри организма, объединены в метаболические каскады и циклы химическими реакциями, которые строго упорядочены во времени и пространстве. Показательны расчеты для клеток человека - их метаболический аппарат включает более 10000 реакций. Согласованное протекание большого количества реакций в малом объеме достигается путем упорядоченного распределения отдельных звеньев обмена веществ в клетке (принцип компартментализации). Процессы обмена веществ регулируются с помощью биокатализаторов - особых белков-ферментов. Каждый фермент обладает субстратной специфичностью катализировать превращение лишь одного субстрата. В основе этой специфичности лежит своеобразное "узнавание" субстрата ферментом. Все живые организмы могут быть разделены на две группы - автотрофы и гетеротрофы, отличающиеся источниками энергии и необходимых веществ для своей жизнедеятельности.
Основные понятия и содержание генетики - Генетика относительно молодая наука. Датой ее рождения считается 1900 г., когда были заново открыты установленные Г. Менделем в 1865 г. закономерности наследования признаков. Генетика изучает два фундаментальных свойства живых организмов наследственность и изменчивость. Обычно наследственность определяется как свойство родителей передавать свои признаки и особенности развития следующему поколению. Благодаря этому каждый вид животных или растений сохраняет на протяжении поколений характерные для него черты. Обеспечение преемственности свойств лишь одна из сторон наследственности; вторая сторона точная передача специфического для каждого организма типа развития, т. е. становления в ходе онтогенеза определенных признаков и свойств, и присущего только этому типу организмов обмена веществ. Геном является участок молекулы ДНК (или участок хромосомы), определяющий возможность развития отдельного элементарного признака или синтез одной белковой молекулы. Из этого положения следует, что признак, обусловленный каким-либо определенным геном, может и не развиваться. Следовательно, предмет генетики составляет и изучение условий проявления генов. У всех организмов одного и того же вида каждый ген располагается в одном и том же месте, или локусе, строго определенной хромосомы. Для генов приняты буквенные обозначения. Если два аллельных гена полностью тождественны по структуре, т. е. имеют одинаковую последовательность нуклеотидов, их можно обозначить так: АА. Но в результате мутации может произойти замена одного нуклеотида в ДНК на другой. Признак, обусловленный этим геном, тоже несколько изменится. Генотип, включающий исходный и мутантный ген, будет обозначаться так: АА1. Мутация, вызывающая изменение структуры гена, т. е. появление варианта исходного гена, приводит и к появлению варианта признака. Ген может мутировать неоднократно. В результате возникает несколько аллельных генов. Совокупность таких аллельных генов, определяющих многообразие вариантов признака, называется серией аллельных генов. Совокупность всех генов одного организма называется генотипом. Однако генотип не механическая сумма генов. Возможность проявления гена и форма его проявления зависят от условий среды. В связи с этим известный советский генетик М. Е. Лобашев определил генотип как систему взаимодействующих генов. В пределах одного вида организмы не похожи друг на друга. Эта изменчивость хорошо видна, например, в пределах вида Человек разумный, каждый представитель которого имеет свои индивидуальные особенности. Подобная индивидуальная изменчивость существует у организмов любого вида животных и растений. Таким образом, изменчивость ? это свойство организмов, как бы противоположное наследственности. Изменчивость заключается в изменении наследственных задатков ? генов и в изменении их проявления в процессе развития организмов. Существуют разные типы изменчивости. Изучением причин, форм изменчивости и ее значения для эволюции также занимается генетика.
Биотехнологии – одно из самых перспективных направлений практического применения достижений биологии. использование живых организмов и биологических процессов в промышленном производстве. Развивается микробиологический синтез ферментов, витаминов, аминокислот, антибиотиков и т. п. Перспективно промышленное получение других биологически активных веществ (гормональных препаратов, соединений, стимулирующих иммунитет, и т. п.) с помощью методов генетической инженерии и культуры животных и растительных клеток. С развитием биотехнологии связывают решение глобальных проблем человечества — ликвидацию нехватки продовольствия, энергии, минеральных ресурсов, улучшение состояния здравоохранения и качества окружающей среды. В медицине биотехнологические приемы и методы играют ведущую роль при создании новых биологически активных веществ и лекарственных препаратов, предназначенных для ранней диагностики и лечения различных заболеваний. Антибиотики — самый большой класс фармацевтических соединений, получение которых осуществляется с помощью микробиологического синтеза. Созданы генноинженерные штаммы кишечной палочки, дрожжей, культивируемых клеток млекопитающих и насекомых, используемые для получения ростового гормона, инсулина и интерферона человека, различных ферментов и противовирусных вакцин. Вклад биотехнологии в сельскохозяйственное производство заключается в облегчении традиционных методов селекции растений и животных и разработке новых технологий, позволяющих повысить эффективность сельского хозяйства. Во многих странах методами генетической и клеточной инженерии созданы высокопродуктивные и устойчивые к вредителям, болезням, гербицидам сорта сельскохозяйственных растений.
Бионика – источник идей для развития техносферы. она изучает особенности строения и жизнедеятельности организмов для создания новых приборов, механизмов, систем и совершенствования существующих. Перспективные направления: изучение нервной системы человека и животных, органов чувств, принципов навигации, ориентации и локации, используемых животными, для совершенствования вычислительной техники, разработки новых датчиков и систем обнаружения и т. д.
Разнообразие живой природы - За период, охватывающий около 3 млрд. лет, на Земле в результате биологической эволюции возникали все новые и новые разнообразные виды живых организмов. В жесткой борьбе за существование многие из них исчезли безвозвратно, другие подвергались эволюционным изменениям и давали начало видам, их сменяющим, многие виды сохранились до наших дней. Сегодня живой мир нашей планеты "бесконечно" разнообразен и включает огромное число видов (Животные – 1.5 млн видов, растения 300 тыс, грибы 100 тыс, бактерии 6 тыс, вирусы 800) Сегодня хорошо известно, что стабильность существования биосферы как экологической системы планетарного масштаба, зависит именно от многообразия видов живых организмов, ее составляющих. Все виды организмов находятся в прямой или косвенной взаимосвязи друг с другом. На основании изучения естественных экологических систем с небольшим числом видов, их составляющих, (например: пещерные экосистемы, тундровые).
Самоорганизация живой системы - Живые системы совершенно определенно функционируют вдали от равновесия. Организм как целое непрерывно получает потоки энергии и вещества и преобразует их в самые разные отходы, выделяемые во внешнюю среду. Рассмотрим пример самоорганизации в живой системе на примере простейших – амебы. При нормальных условиях амебы находятся в одноклеточной стадии. Они движутся во внешней среде, питаются бактериями и размножаются путем клеточного деления. В целом среда с амебами представляет собой однородную систему, поскольку их плотность (число клеток на квадратный сантиметр) весьма постоянна. Допустим теперь, что амебы начинают голодать, то есть количество еды – это управляющий параметр всей системы, при его изменении изменяется и поведение бактерий (в лаборатории это легко сделать искусственно, а в природе такое может случиться вследствие неблагоприятных изменений среды обитания). При этом можно видеть, что отдельные клетки не умирают, а вместо этого, в ответ на данное ограничение, они начинают двигаться по направлению к некоторому центру притяжения, образуя нагромождение из клеток. Начальная однородность распределения клеток нарушается. Когда все бактерии собираются достаточно плотно, получается многоклеточное тело, способное двигаться как одно целое, с целью отыскания более благоприятных условий. После такой миграции в результате дифференциации из многоклеточного тела возникают два типа клеток, причем клетки одного типа образуют своеобразную ножку, а клетки другого типа — плодовое тело, внутри которого образуются споры. В конечном счете, споры рассеиваются в среде обитания, и при благоприятных условиях они прорастают, с тем, чтобы превратиться в амеб. После этого начинается новый жизненный цикл.
Биоритмы– это более или менее регулярные изменения характера и интенсивности биологических процессов. Способность к таким изменениям жизнедеятельности передается по наследству и обнаружена практически у всех живых организмов. Их можно наблюдать в отдельных клетках, тканях и органах, в целых организмах и в популяциях. Биологические ритмы обнаружены на всех уровнях организации живой природы – от одноклеточных до биосферы. Это свидетельствует о том, что биоритмика – одно из наиболее общих свойств живых систем. Закономерности биологических ритмов учитывают при профилактике, диагностике и лечении заболеваний. Биоритмы подразделяются на физиологические и экологические. Физиологические ритмы, как правило, имеют периоды от долей секунды до нескольких минут. Это, например, ритмы давления, биения сердца и артериального давления. Имеются данные о влиянии, например, магнитного поля Земли на период и амплитуду энцефалограммы человека. Экологические ритмы по длительности совпадают с каким-либо естественным ритмом окружающей среды. К ним относятся суточные, сезонные (годовые), приливные и лунные ритмы. Благодаря экологическим ритмам, организм ориентируется во времени и заранее готовится к ожидаемым условиям существования. Так, некоторые цветки раскрываются незадолго до рассвета, как будто зная, что скоро взойдет солнце. Многие животные еще до наступления холодов впадают в зимнюю спячку или мигрируют. Таким образом, экологические ритмы служат организму как биологические часы.
Генная инженерия – возможности и проблемы.
Биоэтика. Основные понятия. Современные взгляды. - Биоэтика представляет собой сложный феномен современной культуры, возникший в конце 60-х — начале 70-х годов прошлого столетия в США. Термин «биоэтика» предложил в 1970 г. американский онколог Ван Ренсселер Поттер. Он призвал объединить усилия представителей гуманитарных наук и естествоиспытателей (прежде всего биологов и врачей) для того, чтобы обеспечить достойные условия жизни людей. По Поттеру, «наука выживания должна быть не просто наукой, а новой мудростью, которая объединила бы два наиболее важных и крайне необходимых элемента — биологическое знание и общечеловеческие ценности». Исходя из этого, он предложил для ее обозначения термин биоэтика. Впрочем, довольно скоро смысл термина существенно меняется. На первое место выходит междисциплинарное исследование антропологических, моральных, социальных и юридических проблем, вызванных развитием новейших биомедицинских технологий (генетических, репродуктивных, трансплантологических и др.). Основная задача биоэтики — способствовать выявлению различных позиций по сложнейшим моральным проблемам, которые лавинообразно порождает прогресс биомедицинской науки и практики. Можно ли клонировать человека? Допустимы ли попытки создания генетическими методами новой «породы» людей, которые будут обладать высокими физическими и интеллектуальными качествами? Нужно ли спрашивать разрешения у родственников умершего при заборе его органов для пересадки другим людям? Можно и нужно ли говорить пациенту правду о неизлечимом заболевании? Является ли эвтаназия преступлением или актом милосердия? Современная биоэтика придерживается следующих взглядов и принципов: Необходимости относиться к пациенту как к личности. Принцип уважения человеческого достоинства. Принцип «твори добро и не причиняй зла» Человек признается «автономной личностью» в том случае, если он действует свободно на основе рационального понимания собственного блага. Принцип справедливости. Три правила биоэтики: Правило правдивости Правило неприкосновенности частной жизни Правило добровольного информированного согласия
