Введение в биологию

Песецкая Л. Н. Биология: краткий курс

Введение в биологию

Биология — наука о жизни.

Биология — это наука о живой природе (греч. биос — жизнь и логос — учение). Она изучает строение и процессы, которые происходят в живых организмах, их происхождение, развитие, распространение, природные сообщества, связь друг с другом и с окружающей средой.

Биология — это комплекс наук о живой природе. Она вклю­чает ботанику (наука о растениях), зоологию (наука о живот­ных), микробиологию (наука о микроскопических организмах — бактериях), микологию (наука о грибах), антропологию (наука о человеке). Кроме того, выделяют анатомию — науку о внут­реннем строении, морфологию — науку о внешнем строении, физиологию — науку о жизнедеятельности всего организма в це­лом и его частей (например, физиология растений, физиология человека и животных), генетику — науку о закономерностях на­следственности и изменчивости организмов, экологию — науку об отношениях различных организмов и образуемых ими сообществ между собой и с окружающей средой, биогеографию, которая изучает распространение живых организмов на Земле, пале­онтологию науку об ископаемых остатках живых организмов и ряд других наук.

Биологические науки тесно связаны с физикой, химией, мате­матикой, геологией и принадлежат к единой группе естественных наук, т. е. наук о природе.

Методы биологических наук:

• метод наблюдения;
• описательный метод;
• сравнительный метод;
• исторический метод;
• экспериментальный метод;
• метод моделирования.

Определение жизни

Что такое жизнь? Наиболее удачное определение жизни в книге «Анти-Дюринг» 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».

Одно из современных определений живого тела предложено советским ученым М. В. Волькенштейном: «Живые тела, существующие на Земле, представляют собой открытые, саморегулирующиеся и самовоспроизводящие системы, построенные из биополимеров — белков и нуклеиновых кислот».

Для того чтобы дать определение жизни, отграничить живое от неживого, необходимо учесть всего лишь два признака биоло­гических систем:

1. 1. наличие саморегулирующейся метаболической системы (обмен веществ);
   2. способность к точному самовоспроизведению собственной метаболической системы (репликация ДНК, матричное ее копи­рование и синтез белков-ферментов).

Свойства живого

К числу фундаментальных свойств живого относятся:

• самообновление;
• самовоспроизведение;
• саморегуляция.

Фундаментальные свойства обусловливают основные признаки жизни.

1. Обмен веществ и энергии. Важный признак живых сис­тем — использование внешних источников энергии в виде пищи,

света и др. Через живые системы проходят потоки веществ и энер­гии — вот почему они открытые. Основу обмена веществ со­ставляют взаимосвязанные и сбалансированные процессы ас­симиляции, т. е. процессы синтеза веществ в организме, и дис­симиляции (процессы распада сложных веществ и соединений на простые с выделением энергии).

1. Структурная организация. Для живых организмов ха­рактерна упорядоченность элементов.
2. Репродукция — воспроизведение себе подобных.
3. Наследственность и изменчивость. Наследственность заключается в способности организмов передавать свои призна­ки, свойства и особенности развития из поколения в поколение. Изменчивость — это приобретение организмом новых признаков и свойств. В основе наследственной изменчивости лежат измене­ния биологических матриц — молекул ДНК.
4. Способность к росту и развитию. Расти — значит уве­личиваться в размерах и массе с сохранением общих черт строе­ния. Рост сопровождается развитием. Различают индивидуальное и историческое развитие организмов.
5. Раздражимость и движение. Свойство раздражимости выражается реакциями живых организмов на внешнее воздейст­вие. Благодаря свойству раздражимости организмы избирательно реагируют на условия окружающей среды.
6. Саморегуляция и гомеостаз. Саморегуляцией в организмах поддерживается постоянство структурной организации — гомео­стаз (гр. homoios — равный, неизменный, stasis — состояние).
7. Дискретность и целостность. Дискретность от лат. clis- cretus — прерывистый, состоящий из отдельных частей.

Различают следующие уровни организации биологических систем.

1. 1. Молекулярно-генетический (элементарными структурами служат коды наследственной информации, которые передаются из поколения в поколение, элементарными явлениями — вос­произведение этих кодов).
   2. Онтогенетический (элементарными структурами служат клетки, элементарными явлениями — их деление).
   3. Популяционно-эволюционный (элементарными структурами являются популяции, элементарными явлениями — изменение генофонда популяций, которые приводят к возникновению при­способления).
   4. Биосферно-биогеоценотический (элементарными структу­рами служат биогеоценозы, элементарными явлениями — смена биогеоценозов).

Система организмов

По современной классификации все организмы объединяются в два надцарства — Доядерные (Прокариоты) и Ядерные (Эука- риоты), которые включают шесть царств: Бактерии, Архебакте- рии, Протисты, Грибы, Растения и Животные.

Система организмов может быть представлена в следующем виде:

а) Надцарство Доядерные организмы (Прокариоты):

Царство Бактерии,

Царство Архебактерии;

б) Надцарство Ядерные организмы (Эукариоты):

Царство Протисты,

Царство Грибы,

Царство Растения (подцарства Багрянки, Настоящие во­доросли, Высшие растения),

Царство Животные.

Клеточные формы жизни делятся на два надцарства: Доядер­ные организмы (Прокариоты) и Ядерные (Эукариоты). К прока­риотам относятся два царства — Бактерии и Архебактерии, к эукариотам — царства Протисты, Животные, Грибы, Растения.

Прокариоты — доядерные организмы, не имеющие типич­ного ядра, заключенного в ядерную мембрану. Генетический мате­риал представлен единственной нитью ДНК, образующей кольцо. Эта нить не приобрела еще сложного строения, характерного для хромосом, в ней нет белков-гистонов. Деление клетки только амитотическое. В клетке прокариотов отсутствуют митохондрии, центриоли, пластиды, развитая система мембран.

Эукариоты — ядерные организмы, имеющие ядро, окружен­ное ядерной мембраной. Генетический материал сосредоточен преимущественно в хромосомах, имеющих сложное строение и состоящих из нитей ДНК и белковых молекул. Деление клеток митотическое. Имеются центриоли, митохондрии, пластиды.

Царство Протисты объединяет чрезвычайно разнообразную группу организмов, часть из которых включали раньше в царство Животные (тип Простейшие), царство Грибы (клеточные и плазмодиальные слизевики, большинство низших грибов, хитридиомицеты и оомицеты), а также в царство Растения (эвгленовые, диатомовые, одноклеточные зеленые, золотистые, желто-зеле­ные и пирофитовые водоросли).

Главное отличие организмов этого царства — очень простое, малодифференцированное строение клетки. Протисты передви­гаются с помощью жгутиков или ресничек, имеющих (9+2)-структуру, или с помощью амебоидного движения; могут быть и непод­вижными (хлорелла, протококк и др.).