Первая страница
Наша команда
Контакты
О нас

    Головна сторінка



Лекція 1 Сутність життя. Теорії походження життя

Лекція 1 Сутність життя. Теорії походження життя




Сторінка1/11
Дата конвертації02.05.2017
Розмір1.55 Mb.
ТипЛекція
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11

Вступ
Загальна біологія – наука про життя, закономірності існування живого, механізми розвитку і життєдіяльності організмів. Здоров’я людей значною мірою залежить від стану навколишнього середовища. Знання біологічних закономірностей і методів досліджень є основою підготовки фахівців зі спеціальності «фізична та біомедична електроніка», і біологія, що є базисною дисципліною, має велике значення при вивченні людини як біологічного і соціального об’єкта, а також у відношенні практики охорони здоров’я.

Вивчення біології як теоретичної природничо-наукової дисципліни має і більш загальне завдання - сприяти формуванню наукового світогляду.

Метою даної дисципліни є формування в студентів-інженерів цілісного уявлення про загальні закономірності розвитку живої природи, суть життя, його форми, структуру й функціонування екологічних систем, формування системного підходу до вивчення закономірностей життєдіяльності організму людини, механізмів регуляції вегетативних реакцій, взаємодії організму з навколишнім світом та особливостей росту й розвитку.

Систе́мний підхі́д (англ. Systems thinking - системне мислення) - напрям методології досліджень, який полягає в дослідженні об'єкта як цілісної множини елементів в сукупності відношень і зв'язків між ними, тобто розгляд об'єкта як модель системи.
Людське тіло - фізична структура людини, людський організм. Тіло людини утворено клітинами різних типів, характерним чином організується в тканини, які формують органи, заповнюють простір між ними або покривають зовні.
Науко́ва карти́на сві́ту (одне з основоположних понять в природознавстві) - особлива форма систематизації знань, якісне узагальнення і світоглядний синтез різних наукових теорій. Будучи цілісною системою уявлень про загальні властивості і закономірності об'єктивного світу, наукова картина світу існує як складна структура, що включає в себе як складові частини загальнонаукову картину світу і картини світу окремих наук (фізична картина світу, біологічна картина світу, геологічна картина світу). Картини світу окремих наук, у свою чергу, включають в себе відповідні численні концепції - певні способи розуміння і трактування будь-яких предметів, явищ і процесів об'єктивного світу, що існують у кожній окремій науці.
Екосисте́ма - це сукупність живих організмів, які пристосувалися до спільного проживання в певному середовищі існування, утворюючи з ним єдине ціле.



Лекція 1 Сутність життя. Теорії походження життя.
Біологія (від грец. bios – життя, logos – наука) – наука про життя, про загальні закономірності існування і розвиток живих істот: життєві процеси, що в них відбуваються, хід їх життєвих циклів, взаємозв’язок з оточуючим середовищем, походження, історичний та індивідуальний розвиток живих організмів.
Виникнення життя на Землі - подія чи процес, що відбувся між 4,4 та 3,6 мільярди років тому та призвів до появи живих істот на планеті Земля та початку біологічної еволюції. Механізми виникнення життя вивчаються на стику наук фізичної хімії, нерівноважної термодинаміки, молекулярної біології.
Онтогене́з (від грец. οντογένεση: ον - буття й γένηση - походження, народження) - індивідуальний розвиток організму з моменту утворення зиготи до природної смерті.
Життє́вий ци́кл - у біології послідовність стадій розвитку, через які проходить більшість видів у процесі онтогенезу. Більшість хребетних мають простий життєвий цикл, що складається з запліднення статевими клітинами (гаметами) під час статевого процесу, періоду розвитку ембріона, періоду юнацького росту після народження, зрілості, у тому числі статевого розмноження, та завершується смертю.
Біоло́гія (дав.-гр. βίοσ - життя, дав.-гр. λόγος - слово; наука) - система наук, що вивчає життя в усіх його проявах й на всіх рівнях організації живого, про живу природу, про істот, що заселяють Землю чи вже вимерли, їхні функції, розвиток особин і родів, спадковість, мінливість, взаємини, систематику, поширення на Землі; про зв'язки істот та їхні зв'язки з неживою природою.
Вивчення світу живих істот почалось одночасно з появою людства.

Термін «біологія» був уперше вжитий у 1797 р. німецьким професором анатомії Теодором Рузом (1776 – 1847), пізніше в 1800 р. термін застосував професор Дерпського університету К. Бурдах (176 – 1847), а в 1802 р. – Ж.-Б. Ламарк (1744 – 1829) і Л. Тревіранус (1779 – 1864). Біологія як наука виникла при пізнанні людиною оточуючої природи, у зв’язку з матеріальними умовами життя суспільства, розвитком виробничих відносин, медицини, практичних потреб людини.

Потре́ба - стан живого організму, людської особистості, соціальної групи чи суспільства в цілому, що виражає необхідність у чомусь, залежність від об'єктивних умов життєдіяльності і є рушійною силою їхньої активності.
Виробни́чі відно́сини - суспільні відносини, що виникають між людьми в процесі матеріального і нематеріального виробництва. Це відносини, які виникають у суспільстві з приводу виробництва, розподілу, обміну і споживання матеріальних та духовних благ.



Вірусологія Анатомія

(віруси) (макроскопічна

будова)

Бактеріологія

(бактерії) Гістологія

(будова тканин)

Мікологія БІОЛОГІЯ

(гриби) Фізіологія

(функції організму)

Ботаніка

(рослини) Біохімія і



молекулярна біологія

Зоологія (клітинні функції)

(тварини)


Поряд з фізикою, хімією, математикою біологія належить до природничих наук, предметом вивчення яких є природа.
Природни́чі нау́ки - галузі науки, що вивчають явища навколишнього світу в живій та неживій природі. До природничих наук не належать дослідження людського суспільства, мов і мистецтв, які заведено об'єднувати під назвою гуманітарні науки.
У процесі поступового розвитку й у міру збагачення новими фактами біологія перетворилася в комплекс наук, що досліджує закономірності, властиві живим істотам з різних сторін. Деякі з цих наук представлені самостійними дисциплінами – анатомією, фізіологією, гістологією, біохімією, мікробіологією та ін.

Сучасна біологія – це складний високо диференційований комплекс фундаментальних і прикладних досліджень живої природи, яка складається з багатьох біологічних дисциплін, що спеціалізуються на вивченні структурно-функціональних особливостей певних організмів.

Теоретичний фундамент біології був закладений еволюційним вченням Дарвіна, клітинною теорією Шванна.

Твари́ни (лат. Animalia або лат. Metazoa) - царство переважно багатоклітинних еукаріотичних (ядерних) організмів, однією з найголовніших ознак якого є гетеротрофність (тобто, споживання готових органічних речовин) та здатність активно рухатись.
Прикладні́ науко́ві дослі́дження (англ. applied research) - наукова і науково-технічна діяльність, спрямована на одержання і використання знань для практичних цілей - розробка нових виробів, нових матеріалів, технологій та технологічного обладнання, нових методів лікування хвороб, медичних препаратів та медичного обладнання, нових сільгоспкультур, нових порід свійських тварин та промислових риб, нових технологій сільгоспвиробництва, пошук покладів корисних копалин.
Теорія еволюції - наукова теорія, що пояснює механізми зміни форм живих організмів, їхніх спільнот та причини утворення біорізноманіття на Землі у процесі еволюції. Перші цілісні теорії еволюції були запропоновані на початку ХІХ сторіччя Еразмом Дарвіном та Жаном Батистом Ламарком.

Форми життя

Життя як біологічна форма руху матерії – найбільш складна форма Всесвіту.

Форма Всесвіту - поняття фізичної космології, яке визначає можливу будову однорідного ізотропного всесвіту, спираючись на загальну теорію відносності. Параметром, який визначає форму Всесвіту є кривина.
Воно існує на космічному тілі – планеті Земля – впродовж тривалого історичного періоду. За різними оцінками, вік Землі близько 4,5 млрд років. Життя на Землі триває близько 4 млрд років. Таким чином, становлення нашої планети і виникнення на ній життя в космічних вимірах часу відбувалося майже одночасно. Вочевидь, подальша еволюція систем проходила за їх тісної взаємодії і мала взаємозумовлений характер. Біолог і геохімік В. І. Вернадський глибоко усвідомив це явище. Він створив нову галузь знань – науку про Землю. Ця наука поєднує геологію, геохімію і гідрохімію, ґрунтознавство, географію і, звичайно, біологію. Принципово новий підхід полягав у тому, що вчений об’єднав біоту – живу речовину, і сферу її існування – косну речовину, в єдине ціле - біосферу, живу оболонку Землі.

Жива речовина становить всю сукупність живих організмів планети, що існують у даний момент, незалежно від систематики. Вона біохімічно надзвичайно активна і пов’язана з неживою природою неперервними біогенними потоками атомів і молекул під час реалізації своїх головних функцій – живлення, дихання, виділення, розмноження. Жива речовина набула і вдосконалила унікальну здатність сприймати, акумулювати і трансформувати космічну енергію сонця.

Сонячна енергія - енергія від Сонця в формі радіації та світла. Ця енергія значною мірою керує кліматом та погодою, та є основою життя. Технологія, що контролює сонячну енергію називається сонячною енергетикою.
Жива́ речовина́ - вся сукупність тіл живих організмів в біосфері, незалежно від їх систематичної приналежності.
Таким чином, впродовж еволюції Землі виник потужний фактор, що визначив хід наступних глобальних перебудов її поверхні.

У всьому розмаїті органічного світу можна виділити дві форми – неклітинну і клітинну.



Неклітинні форми органічного світу. До неклітинних належать віруси, які утворюють групу Віра (Vira). Віруси проявляють життєздатність тільки у стадії внутрішньоклітинного паразитизму. Існування вірусів було доведено у 1892 р. російським ботаніком Д. І. Івановським (1864–1920), але побачили їх багато пізніше. Більшість вірусів має субмікроскопічні розміри, тому для вивчення їх будови користуються електронним мікроскопом.

Зрілі частинки вірусів – віріони, або віроспори складаються з білкової оболонки і нуклеокапсиду, в якому зосереджений генетичний матеріалнуклеїнова кислота.

Нуклеїнові кислоти - складні високомолекулярні біополімери, мономерами яких є нуклеотиди.
Електронний мікроскоп - прилад для отримання збільшеного зображення мікроскопічних предметів, в якому використовуються пучки електронів. Електронні мікроскопи мають більшу роздільну здатність у порівнянні з оптичними мікроскопами, окрім того вони можуть застосовуватися також для отримання додаткової інформації щодо матеріалу й структури об'єкта.
Ген - одиниця спадкового матеріалу, що відповідає за формування певної елементарної ознаки. Ген є ділянкою молекули ДНК, що містить інформацію для синтезу РНК. Процес зчитування гену і синтезу РНК називається транскрипцією.
Одні віруси містять дезоксирибонуклеїнову кислоту (ДНК), інші – рибонуклеїнову (РНК). Описано сотні вірусів, які викликають захворювання у рослин, тварин і людини. До вірусних хвороб людини належать сказ, віспа, тайговий енцефаліт, грип, епідемічний паротит, кір, СНІД та ін.
Епідемі́чний пароти́т (англ. mumps, epidemic parotitis; лат. parotitis epidemica; народне - свинка, завушниця) - гостре висококонтагіозне інфекційне захворювання, яке характеризується гарячкою, загальною інтоксикацією, ураженням слинних залоз, а іноді й інших залоз, які мають вивідні протоки (статеві, молочні, підшлункова), центральної нервової системи (ЦНС).

Походження вірусів не з’ясоване. Одні вважають їх первинно примітивними організмами, які є основою життя. Інші схиляються до думки, що віруси походять від організмів, які мали більш високий ступінь організації, але дуже спростилися в результаті паразитичного способу життя. Існує і третя точка зору: віруси – група генів або фрагментів інших клітинних структур, які набули автономності.

Аспект (лат. aspectus - вигляд, погляд) - поняття філософії (онтології, теорії пізнання). У філософії аспект розглядається


Клітинні форми життя. Основну масу живих істот складають організми, які мають клітинну будову. У процесі еволюції органічного світу клітина набула властивостей елементарної системи, в якій можливий прояв усіх закономірностей, що характеризують життя.

Клітинні організми поділяють на дві категорії: ті, що не мають типового ядра – доядерні, або прокаріоти (Procaryota) та ті, які мають ядро – ядерні, або еукаріоти (Eucaryota). До прокаріотів належать бактерії та синьо-зелені водорості, до еукаріотів – більшість рослин, гриби і тварини. Різниця між одноклітинними прокаріотами та еукаріотами більш суттєва, ніж між одноклітинними еукаріотами та вищими рослинами і тваринами.

Прокаріоти – доядерні організми, які не мають типового ядра, оточеного ядерною оболонкою. Генетичний матеріал представлений генофором – ниткою ДНК, яка утворює кільце.

Я́дерна мембра́на (або нуклеолема) - подвійна мембрана клітинного ядра, котра огортає генетичний матеріал клітин еукаріотичних організмів та відмежовує його від цитоплазми.
Ціанобактерії (лат. Cyanobacteria) (від грец. κυανοs - «блакитний» і βακτήριον - «паличка») - тип бактерій, що отримують необхідну енергію через фотосинтез. Застаріла назва синьо-зелені водорості основана на зовнішньому вигляді та екологічній ніші ціанобактерій, проте зараз термін «водорості» зазвичай обмежується еукаріотичними представниками групи.
Генетичний матеріал - носій генетичної інформації будь-якого організму. Генетичний матеріал відомих на сьогодні організмів - майже винятково ДНК. Деякі віруси використовують РНК як свій генетичний матеріал.
Ця нитка не набула складної будови, що характерна для еукаріотичних хромосом, вона не пов’язана з білками-гістонами. Поділ клітини простий, але йому передує процес реплікації.
По́діл кліти́ни - процес, у якому клітина, що називається материнською клітиною, ділиться на дві нові клітини, що називаються дочірніми клітинами. Поділ клітини - зазвичай обов'язковий етап клітинного циклу.
У клітині прокаріотів відсутні мітохондрії, центріолі, пластиди, але може бути розвинена система мембран.

Бактерії та синьо-зелені водорості об’єднані в підцарство Дроб’янки. Клітина типових дроб’янок вкрита оболонкою із целюлози. Дроб’янки відіграють суттєву роль у кругообігу речовин у природі: синьо-зелені водорості – як синтетики органічної речовини, бактерії – як мінералізатори її.

Цикл біогеохімі́чний, кругообіг речовин - система незамкнутих і незворотних кругообігів хімічних речовин у неорганічній природі через рослин і тварин в органічну природу. Це повторюваний процес взаємопов'язаного перетворення, переміщення речовин у природі, який має циклічний характер, відбувається за обов'язкової участі живих організмів і часто порушується людською діяльністю.
Органі́чні речови́ни (рос. органические вещества, англ. organic matter; нім. organische Stoffe m pl) - речовини, що виникли прямо або непрямо з живої речовини або продуктів їх життєдіяльності; присутні в атмосфері, поверхневих і підземних водах, осадах, ґрунтах і гірських породах.
Багато бактерій мають медичне і ветеринарне значення як збудники хвороб.

Еукаріоти – ядерні організми, які мають ядро, оточене ядерною мембраною. Генетичний матеріал зосереджений переважно у хромосомах, які складаються з ниток ДНК та білкових молекул. Діляться ці клітини мітотично. Є центріолі, мітохондрії, пластиди. Серед еукаріотів є як одноклітинні, так і багатоклітинні організми.

Жива клітина – це упорядкована система, для якої є характерним отримувати ззовні, перетворювати і частково виділяти різні хімічні сполуки.

Багатоклітинні організми - це організми, що складаються з кількох чи багатьох клітин, пов'язаних між собою в єдине ціле. Не існує чіткої межі між одноклітинними та багатоклітинними організмами. Багато одноклітинні володіють засобами для створення багатоклітинних колоній, в той же час окремі клітини деяких багатоклітинних організмів у змозі самостійно існувати.
Хімі́чна сполу́ка - речовина, молекули якої складаються з атомів двох або більше різних хімічних елементів, сполучених між собою тим чи іншим типом хімічного зв'язку. Сполука має певний хімічний склад і їй можна приписати точну хімічну формулу.
У цілому це забезпечує фундаментальну властивість життя – історичну неперервність біологічних процесів.


Рівні організації клітини

У середині ХХ ст. у біології склалося уявлення про рівні організації як конкретне вираження впорядкованості, що є одиницею з основних властивостей живого.

Життя на нашій планеті існує у вигляді дискретних одиниць – організмів, особин. Кожний організм, з одного боку, складається з одиниць підпорядкованих йому рівнів організації (органів, тканин, клітин, молекул), з другого – сам є одиницею, яка входить до складу біологічних макросистем над організмом (популяцій, біоценозів, біосфери і у цілому).

Рівні організації органічного світу:


  • Біологічні мікроструктури включають рівні:

  • молекулярний (молекулярно-генетичний);

  • субклітинний;

  • клітинний;

  • Біологічні мезосистеми:

  • тканинний;

  • органний;

  • організмений, або онтогенетичний;

  • Біологічні макросистеми:

  • популяційно-видовий;

  • біоценотичний;

  • глобальний (біосфера в цілому).

Життя на нашій планеті існує у вигляді дискретних

одиниць – організмів, особин. Кожний організм, з одного боку, складається з одиниць підпорядкованих йому рівнів організації (органів, тканин, клітин, молекул), з другого – сам є одиницею, яка входить до складу біологічних макросистем над організмом (популяційний, біоценотичний, біосферний).

Існування життя на всіх рівнях забезпечується і визначається структурою нижчого рівня. Характер клітинного рівня організації визначається молекулярним і субклітинним рівнями; організму – клітинним, тканинним, на рівні органів; видовий (популяційний) – на рівні організму тощо.

Молекулярний рівень – дискретні системи дуже одноманітні. Базовий життєвий субстрат для всіх живих істот створюють лише 20 амінокислот, з яких синтезується білок, і 5 азотистих основ, що входять до складу молекул нуклеїнових кислот.

Азо́тисті осно́ви - гетероциклічні органічні сполуки, похідні піримідину і пурину, що входять до складу нуклеїнових кислот. До них відносять аденін, гуанін, тимін, цитозин і урацил.
Близький склад мають білки і вуглеводи. У всіх організмів біологічна енергія запасається у вигляді багатих на енергію адинозинфосфорних кислот (АТФ, АДФ, АМФ). Спадкова інформація у них закладена у молекулі ДНК, що здатна до саморепродукції (виняток становлять лише РНК-вмісні віруси). Реалізація спадкової інформації здійснюються за участю молекул РНК, що синтезуються на матричних молекулах ДНК.

Клітинний рівень також характеризується однотипністю всіх живих організмів: клітина в них є основною елементарною біологічною одиницею. У всіх організмів тільки на клітинному рівні можливі біосинтез і реалізація спадкової інформації. Клітинний рівень у одноклітинних організмів збігається з рівнем організму (одноклітинні організми: амеба, інфузорія).
Однокліти́нні органі́зми - позасистемна група організмів, тіло яких складається з однієї клітини.


Тканинний рівень виник разом з появою багатоклітинних тварин і рослин, які мали диференційовані тканини. У багатоклітинних організмів він розвивається у період онтогенезу. Велика подібність між всіма організмами зберігається на тканинному рівні. Спільно функціонуючи, клітини різних тканин утворюють органи. Лише 4 основних типи тканин входять до складу органів всіх багатоклітинних тварин, і 5 основних тканин утворюють органи рослин.

Рівень організму (онтогенетичний). На цьому рівні спостерігається найбільша різноманітність форм життя. На Землі існує понад мільйон видів тварин та близько півмільйона видів рослин.
Вид (англ. species) - одна з головних одиниць біологічної класифікації, таксономічна категорія. Зазвичай вид є якісно відокремленою формою живих істот, основною одиницею еволюційного процесу. У випадку організмів, що розмножуються статевим шляхом, вид зазвичай визначається як група організмів, що здатні до продукування життєздатного і плодючого потомства при схрещуванні.
Кожний вид складається з окремих особин. Особина – це елементарна одиниця життя. Поза особинами у природі життя не існує. На рівні організму відбуваються процеси онтогенезу, тому цей рівень ще називають онтогенетичним.

Популяційно-видовий рівень. Сукупність особин одного виду, що населяють певну територію та ізольовані від особин інших сукупностей, утворює популяцію. Між особинами у популяції відбувається вільне схрещування. Популяція – це елементарна одиниця еволюційного процесу, в ній розпочинаються процеси видоутворення.
Еволю́ція - природне явище зміни популяцій, видів, вищих таксонів, біоценозів, флор і фаун, генів і ознак у часі в ході історії Землі.
Популяція входить до складу біогеоценозів.

Біоценотичний і біосферний рівні. Біогеоценози – історично сформовані стійкі угрупування популяцій різних видів, що зв’язані між собою і з навколишньою неживою природою обміном речовин, енергії та інформації. Це елементарні системи, в яких здійснюється зумовлений життєдіяльністю організмів кругообіг речовин і енергії. Біоценози утворюють біосферу і зумовлюють всі процеси, що відбуваються в ній.

Тільки при комплексному вивченні явищ життя на всіх рівнях можна скласти цілісне уявлення про особливу (біологічну) форму існування матерії.


  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11



  • Лекція 1 Сутність життя. Теорії походження життя
  • Вірусологія Анатомія
  • Зоологія
  • Форми життя
  • Жива речовина
  • Рівні організації клітини