Биология
Покупка
Основная коллекция
Тематика:
Общая биология
Издательство:
Российский государственный университет правосудия
Автор:
Ахмедова Таисия Ивановна
Год издания: 2020
Кол-во страниц: 150
Дополнительно
Вид издания:
Учебное пособие
Уровень образования:
Среднее профессиональное образование
ISBN: 978-5-93916-859-5
Артикул: 761711.01.99
В пособии содержится теоретическая информация о живой природе, начиная от неклеточных форм жизни до одноклеточных и многоклеточных организмов в их многообразии и эволюции, а также месте человека в системе животного мира. Цель пособия — формирование у студентов научных представлений об общей картине окружающего мира. Предназначено для студентов первого курса факультета непрерывного образования по подготовке специалистов для судебной системы по специальности 21.02.05 «Земельно-имущественные отношения», соответствует рабочей программе учебной дисциплины «Биология» для СПО и составлено в соответствии с требованиями Федерального государственного образовательного стандарта среднего (полного) общего образования.
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПРАВОСУДИЯ Т.И. Ахмедова Учебное пособие для среднего профессионального образования Москва 2020 БИОЛОГИЯ
© Ахмедова Т.И., 2020 © Российский государственный университет правосудия, 2020 УДК 57 ББК 28 А 95 А 95 Автор-составитель: Т.И. Ахмедова, старший преподаватель кафедры общеобразовательных дисциплин РГУП Рецензенты: Р.А. Фандо, ведущий научный сотрудник Института истории естествознания и техники им. С.И. Вавилова Российской академии наук, доктор биологических наук, Почетный работник общего образования РФ; А.Н. Скуратович, старший научный сотрудник ГНУ «Институт экспериментальной ботаники Национальной академии наук Беларуси» Ахмедова Т.И. Биология: Учебное пособие. — М.: РГУП, 2020. ISBN 978-5-93916-859-5 В пособии содержится теоретическая информация о живой природе, начиная от неклеточных форм жизни до одноклеточных и многоклеточных организмов в их многообразии и эволюции, а также месте человека в системе животного мира. Цель пособия — формирование у студентов научных представлений об общей картине окружающего мира. Предназначено для студентов первого курса факультета непрерывного образования по подготовке специалистов для судебной системы по специальности 21.02.05 «Земельно-имущественные отношения», соответствует рабочей программе учебной дисциплины «Биология» для СПО и составлено в соответствии с требованиями Федерального государственного образовательного стандарта среднего (полного) общего образования. ISBN 978-5-93916-859-5
Содержание Введение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6 Глава 1. Наиболее общие представления о жизни 1.1. Признаки и уровни организации живой материи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8 Вопросы и задания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14 1.2. Концепции возникновения жизни на Земле. Гипотеза А. И. Опарина . . . . . . .14 Вопросы и задания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17 1.3. Современная классификация органического мира . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18 Вопросы и задания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19 1.4. Вирусы — неклеточные формы жизни . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19 Вопросы и задания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23 1.5. Бактерии — одноклеточные прокариоты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24 Вопросы и задания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27 Глава 2. Клетки — структурные и функциональные единицы живых организмов 2.1. Развитие представлений о клетке . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29 2.1.1. Клеточная теория . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32 Вопросы и задания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .34 2.1.2. Неорганические компоненты клеток . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .34 Вопросы и задания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35 2.1.3. Органические компоненты клеток. Белки. Углеводы. Жиры. Нуклеиновые кислоты. АТФ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35 Вопросы и задания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47 2.1.4. Строение клеток . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47 Вопросы и задания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .51 2.2. Биохимические процессы — процессы жизнедеятельности . . . . . . . . . . . . . . . . . . .51 2.2.1. Фотосинтез — пример пластического обмена. Хемосинтез . . . . . . . . . . . . . .52 Вопросы и задания.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .54 2.2.2. Биосинтез белков . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .56 Вопросы и задания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .59 2.2.3. Энергетический обмен в клетке. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .60 Вопросы и задания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .61 2.2.4. Непрерывность жизни. Митоз . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .62 Вопросы и задания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .65 2.3. Размножение организмов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .65 2.3.1. Бесполое размножение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .66 Вопросы и задания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .67 2.3.2. Половое размножение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .68 2.3.3. Мейоз . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .68 Вопросы и задания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .71 2.3.4. Развитие половых клеток. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .71 Вопросы и задания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .72 2.3.5. Оплодотворение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .72
Биология 4 Вопросы и задания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .72 2.3.6. Развитие организмов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .73 Вопросы и задания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .75 2.4. Закономерности наследования признаков. Генетика — наука о наследственности и изменчивости организмов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .76 2.4.1. Развитие представлений и науки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .77 2.4.2. Основные понятия, термины и законы современной генетики. Закономерности наследования признаков . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .84 2.4.3. Наследуемые признаки у человека (табл. 9) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .90 Вопросы и задания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .92 2.4.4. Законы Г. Менделя . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .92 Вопросы и задачи: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .96 2.4.5. Генетика человека. Методы изучения генетики человека. Наследование групп крови человека. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .96 Вопросы и задачи: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .101 2.4.6. Генетика пола. Наследование признаков, сцепленных с полом . . . . . . . . . .101 Вопросы и задачи: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .103 2.4.7. Наследственная изменчивость организмов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .105 Вопросы и задания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .106 2.4.8. Основы селекции растений, животных и микроорганизмов. . . . . . . . . . . . .106 Вопросы и задания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .109 Глава 3. Эволюция — историческая и биосистемная организация жизни 3.1. Додарвиновский период развития биологии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .110 Вопросы и задания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .112 3.2. Эволюционное учение Ч. Дарвина. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .113 Вопросы и задания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .114 3.3. Положение человека в системе животного мира. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .115 Вопросы и задания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .122 Глава 4. Человек и окружающая среда Основные термины и понятия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .123 4.1. Развитие представлений о биосфере (табл. 10). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .125 4.2. Живое вещество биосферы. Многообразие живых организмов. . . . . . . . . . . . . . .129 Вопросы и задания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .133 4.3. Учение В. И. Вернадского о биосфере. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .133 Вопросы и задания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .141 4.4. Биосфера и человек. Ноосфера . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .141 Вопросы и задания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .144 Заключение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .145 Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .146 Перечень таблиц Таблица 1. Наиболее известные вирусные заболевания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22 Таблица 2. Некоторые наиболее известные бактериальные заболевания человека . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26 Таблица 3. Развитие представлений о клетке. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29 Таблица 4. Состав и функции органических веществ клетки . . . . . . . . . . . . . . . . . .37 Таблица 5. Органоиды клеток . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47 Таблица 6 .Сходство и различия растительной и животной клеток . . . . . . . . . . . .49
Таблица 7. Таблица генетического кода . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .56 Таблица 8. Основные этапы развития генетики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .77 Таблица 9. Наследуемые признаки у человека (полное доминирование). . . . . . . .90 Таблица 10. Развитие представлений о биосфере . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .125 Схема 1. Возникновение жизни . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16 Схема 2. История развития живых организмов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17 Схема 3. Классификация живых организмов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18 Схема 4. Содержание химических веществ в клетке . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .36 Схема 5. Фазы фотосинтеза . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .52 Схема 6. Световая фаза фотосинтеза . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .53 Схема 7. Способы размножения организмов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .66 Схема 8. Способы вегетативного размножения растений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .67 Схема 9. Развитие половых клеток . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .71 Схема 10. Виды наследственной изменчивости. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .105 Схема 11. Положение человека в системе животного мира . . . . . . . . . . . . . . . . . . .116 Схема 12. Происхождение и эволюция человека. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .117 Схема 13. Круговороты веществ и превращение энергии в биосфере. . . . . . . . . .136 Схема 14. Экологические факторы, влияющие на организм . . . . . . . . . . . . . . . . . .137 Рис. 1. Формы вирусов-возбудителей заболеваний. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20 Рис. 2. Формы бактерий. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24 Рис. 3. Структура белковых молекул . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .38 Рис. 4. Фрагмент молекулы ДНК. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .44 Рис. 5. Фрагмент молекулы РНК. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .45 Рис. 6. Структура т-РНК: А, Б, В, Г — участки комплементарного соединения; Д — участок соединения с аминокислотой. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .45 Рис. 7. Строение молекулы АТФ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .46 Рис. 8. Гидролиз АТФ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .46 Рис. 9. Строение растительной клетки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .48 Рис. 10. Строение животной клетки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .49 Рис. 11. Сравнение растительной и животной клеток . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .50 Рис. 12. Матричный синтез белковых молекул. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .58 Рис. 13. Синтез и-РНК на одной из цепей ДНК . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .58 Рис. 14. Синтез белковых молекул . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .59 Рис. 15. Стадии (фазы) митоза. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .64 Рис. 16. Виды бесполого размножения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .67 Рис. 17. Первое деление мейоза. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .69 Рис. 18. Второе деление мейоза. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .70 Рис. 19. Стадии эмбриогенеза . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .73 Рис. 20. Генетическая родословная Королевы Виктории. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .97 Рис. 21. Фрагменты родословной А. С. Пушкина . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .98 Рис. 22. Кариотип — хромосомный набор мужчины (XY) и женщины (XX). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .102 Рис. 23. Наследование пола у человека . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .102 Рис. 24. Сходство эмбрионального развития разных организмов . . . . . . . . . . . . .118 Рис. 25. Атавизмы человека: 1 — волосатый человек; 2 — многососковость; 3-хвостатый мальчик . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .118 Рис. 26. Примеры рудиментарных органов.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .119
Введение Центральной фигурой в процессе обучения и познания на современном этапе является обучаемый. Научные знания постоянно изменяются, дополняются, корректируются. Иногда быстрее, чем становятся достоянием аудитории, для которой они предназначены. Очень важно, чтобы наши студенты научились гибко адаптироваться к меняющимся условиям, критически мыслить, грамотно работать с информацией. Одной из форм активизации учебной и познавательной деятельности студентов может быть работа с учебным пособием «Биология», в котором представлена теоретическая информация о живой природе, начиная от внеклеточных форм жизни до одноклеточных и многоклеточных организмов в их многообразии и эволюции, а также месте человека в системе животного мира. Обобщение и изучение основ биологии направлено на формирование у студентов научных представлений об общей картине мира с учетом их возрастных и индивидуальных особенностей. За основу данного учебного пособия взят ранее опубликованный материал автора, существенно измененный и дополненный1. Глава 1 «Наиболее общие представления о жизни» знакомит с уровнями организации живой материи, концепциями возникновения жизни, современной классификацией органического мира, дает представление о неклеточных формах жизни — вирусах, вирусных заболеваниях и их профилактике, а также бактериях — одноклеточных доядерных организмах. Глава 2 «Основные проявления жизнедеятельности организмов» состоит из нескольких разделов. В разделе «Цитология — наука о клетке» рассматриваются вопросы клеточной теории, химического состава и строения клеток. Раздел «Биохимические процессы — процессы жизнедеятельности» знакомит с фотосинтезом у растений, биосинтезом белков, энергетическим обменом в клетке. Раздел «Закономерности наследования признаков» вводит в удивительный мир генетики — науки о наследственности и изменчивости организмов, очень важной не только для общего мировоззрения, но и для будущей профессиональной юридической деятельности. Глава 3 «Эволюция — историческая и биосистемная организация жизни» раскрывает эволюционное учение Ч. Дарвина и его значение для понимания биологического многообразия живых организмов. 1 Ахмедова Т. И., Мосягина О. В. Естествознание. М: РГУП, 2018. Раздел III, С. 237. U RL: ИОП РГУП: http://op.raj.ru/index. php/srednee-professionalnoe-obrazovanie/747-estestvoznanieuchebnoe-posobie-2-izd-isprav-i-dopoln-s-prilozheniem.
Введение Глава 4 «Человек и окружающая среда» знакомит с учением В. И. Вернадского о биосфере. Дается понятие ноосферы как идеала разумного человеческого вмешательства в биосферные процессы с учетом научных достижений. Метапредметными связями в данном курсе являются биологические методы исследования живых систем, которые используются в криминалистической практике. Биохимические методы заключаются в анализе биохимических нарушений в синтезе белков, липидов, углеводов. В криминалистике используют анализ различных макромолекул белков и нуклеиновых кислот, строение которых индивидуально для каждого организма. В последние годы популярным для подтверждения родства стал метод ДНК-диагностики (например, подтверждение отцовства). Дактилоскопическая диагностика человека — один из наиболее эффективных методов идентификации. В современной криминалистике и судебной медицине он считается самым разработанным и надежным методом. Суть его заключается в сравнении узоров на кончиках пальцев рук и ног, а также ладоней. Строение этих узоров строго индивидуально и не повторяется. Большое значение для медицинской и судебной практики имеет изучение наследования свойств крови, в частности, групп крови и резус-фактора. Эти вопросы метапредметных связей освещены в разделе «Закономерности наследования признаков», где также указаны законодательные акты, направленные на защиту человеческой жизни, человеческого достоинства, защиты прав и свободы человека. Учебное пособие «Биология» предназначено для студентов первого курса факультета непрерывного образования по подготовке специалистов для судебной системы по специальности 21.02.05 «Земельно-имущественные отношения», соответствует рабочей программе учебной дисциплины «Биология» для СПО и составлено в соответствии с требованиями Федерального государственного образовательного стандарта среднего (полного) общего образования.
Два мира есть у человека: Один, который нас творил, Другой, который мы от века Творим по мере наших сил. Н. Заболоцкий Глава 1. НАИБОЛЕЕ ОБЩИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ЖИЗНИ 1.1. Признаки и уровни организации живой материи «Жизнь есть способ существования белковых тел, и этот способ существования состоит по своему существу в постоянном самообновлении химических составных частей этих тел». Это первое определение жизни дал Ф. Энгельс. При прекращении процесса обмена веществ между живыми организмами и окружающей средой белки распадаются, жизнь исчезает. Опираясь на достижения биологической науки, русский ученый М. В. Волькенштейн (1912–1992, советский физикохимик, биофизик, член-корреспондент РАН) дал новое определение понятию жизнь: «Живые тела, существующие на Земле, представляют собой открытые, саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы, построенные из биополимеров — белков и нуклеиновых кислот». Автор считает возможным предложить следующее определение понятия «жизнь». Жизнь — это открытые саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы совокупностей живых организмов, построенные из сложных биологических полимеров — белков и нуклеиновых кислот»1. Основой всего живого считаются нуклеиновые кислоты и белки, которые функционируют в клетке, образуют сложные соединения, входящие в структуру всех живых организмов и выполняющие определенные функции. Ученые вынуждены признать, что нет строгого определения, что такое жизнь. Все, что можно сделать, — перечислить и описать те признаки живой материи, которые отличают ее от неживой. 1 Ахмедова Т. И., Мосягина О. В. Указ. соч. С. 238.
Глава 1. Наиболее общие представления о жизни Признаки живой материи. 1. Единство химического состава. В живых организмах 98 % химического состава приходятся на четыре элемента: углерод, кислород, азот, водород, из которых состоят жизненно важные органические соединения (ДНК, РНК, белки, жиры, углеводы), обеспечивающие процессы жизнедеятельности. 2. Единый принцип структурной организации. Все живые организмы имеют клеточное строение. Клетка — структурно-функциональная единица, единица развития организмов, живущих на Земле (исключая вирусы). 3. Питание. Пища — источник энергии и веществ, необходимых для роста и всех процессов жизнедеятельности. По способам питания живые организмы делятся на: автотрофы гетеротрофы — организмы, синтезирующие органические вещества из неорганических (растения в процессе фотосинтеза создают питательные вещества, используя энергию света) — используют готовое органическое вещество, расщепляя его и усваивая продукты расщепления 4. Обмен веществ и энергии. Важный признак живых систем — использование внешних источников энергии в виде пищи, света и т. д. Основу обмена веществ составляют взаимосвязанные и сбалансированные процессы синтеза веществ в организме (ассимиляция) и процессы, в результате которых сложные вещества и соединения распадаются на простые с выделением энергии, необходимой для реакций биосинтеза и жизнедеятельности (диссимиляция). 5. Дыхание. В процессе дыхания при расщеплении высокоэнергетических соединений (белки, жиры, углеводы) высвобождается энергия, необходимая для жизнедеятельности, которая запасается в молекулах АТФ. 6. Раздражимость. Это всевозможные реакции живых организмов на внешнее воздействие. Благодаря свойству раздражимости организмы избирательно реагируют на условия окружающей среды. У многоклеточных организмов реакция на раздражение осуществляется нервной системой (рефлексы). У организмов, не имеющих нервной системы, реакции выражаются через движение или рост. 7. Подвижность — для растений необязательна, хотя есть движение внутри клеток, движение листьев в течение светового дня. Животные, перемещаясь, добывают пищу.
Биология 10 8. Выделение — выведение из организма конечных продуктов обмена веществ. 9. Размножение (самовоспроизведение). На организменном уровне самовоспроизведение проявляется в виде бесполого или полового размножения. Любое живое существо рождает себе подобных благодаря молекулам ДНК — носителям наследственной информации. 10. Способность к росту и развитию. Расти — значит увеличиваться в размерах и массе с сохранением общих черт строения. Рост сопровождается развитием. Развитие живой формы материи представлено индивидуальным (онтогенез) и историческим (филогенез) развитием. Историческое развитие сопровождается образованием новых видов и прогрессивным усложнением жизни. В результате исторического развития возникло все многообразие живых организмов на Земле. 11. Дискретность — всеобщее свойство материи. Любая биологическая система (организм, вид, биогеоценоз) состоит из отдельных, но взаимодействующих частей, образующих структурно-функциональное единство. Дискретность создает возможность постоянного самообновления «износившихся» структурных элементов без прекращения выполняемых функций, способствует эволюции организмов. Изучение уровней организации живых организмов началось с развитием микроскопической техники. Выделяют следующие уровни организации живых организмов: 1. Молекулярно-генетический уровень — начальный уровень организации живого. Предмет исследования — молекулы нуклеиновых кислот, белков, углеводов, липидов и другие биологические молекулы, находящиеся в клетке. Это наиболее элементарный для жизни уровень. На молекулярном уровне происходят различные процессы жизнедеятельности живых организмов, осуществляется передача наследственной информации, образуются отдельные органоиды. Макромолекулы и их комплексы, гены, клеточные органоиды отвечают за отдельные свойства жизни — наследственность, синтезы, движение, энергетический обмен и др., но эти свойства могут проявляться только в системе целостной клетки. Отдельные молекулярно-генетические структуры не обеспечивают того критического уровня сложности, который можно было бы назвать полноценной жизнью. На молекулярном уровне живое изучают такие науки, как молекулярная биология, биоорганическая химия, молекулярная генетика и т. д.
Глава 1. Наиболее общие представления о жизни 2. Клеточный уровень — изучение клеток, выступающих в роли самостоятельных организмов (бактерии, одноклеточные организмы), и клеток, составляющих многоклеточные организмы. У одноклеточных организмов (одноклеточные водоросли и простейшие) все жизненные процессы проходят в одной клетке, и одна клетка существует как отдельный организм. У многоклеточных организмов одна клетка является элементарной структурной единицей. На клеточном уровне происходит передача информации и превращение веществ и энергии. При переходе от макромолекулярных комплексов к клеткам появляется качество жизни как свойство определенного уровня сложности материи. 3. Тканевый уровень. Клетки, имеющие общее происхождение и выполняющие сходные функции, образуют ткани. Тканевый уровень характерен только для многоклеточных организмов. Выделяют несколько типов животных и растительных тканей, обладающих различными свойствами. Растительными тканями являются образовательная, покровная, опорная, проводящая и выделительная. Тела животных и человека состоят из четырех основных тканей: эпителиальной (покровная), соединительной (рыхлая, плотная, хрящевая, костная, кровь, лимфа), мышечной, нервной. Ткани состоят из клеток и межклеточного связующего вещества. Отдельные ткани не являются самостоятельным целостным организмом. 4. Органный уровень. У многоклеточных организмов объединение нескольких одинаковых тканей, сходных по строению, происхождению и функциям, образует органный уровень. Отдельный орган не может существовать как целостный организм. Ткани и органы представляют основные промежуточные подуровни между клеткой и организмом. 5. Организменный. Этот уровень представлен одноклеточными и многоклеточными организмами. Элементарной единицей организменного уровня служит особь, организм, которые рассматриваются в развитии — от момента зарождения до прекращения существования. Развитие организма, начиная с оплодотворения и до конца жизни, занимает определенный промежуток времени. Такое индивидуальное
Биология 12 развитие каждого организма называется онтогенезом. 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, существует в тесной взаимосвязи с окружающей средой. Многоклеточный организм — законченный и устойчивый уровень биологической организации, способен к самостоятельному существованию, размножению и развитию. 6. Популяционно-видовой. Вид — совокупность особей (организмов), обладающих наследственным сходством по морфологическим, физиологическим, генетическим, эколого-географическим признакам, способных свободно скрещиваться и давать плодовитое потомство. Главное в определении вида (его главный критерий) — способность особей скрещиваться и оставлять плодовитое потомство. В диких условиях особи разных видов не скрещиваются. Каждый вид занимает на Земле определенный ареал — территорию или акваторию (эколого-географический критерий вида). Иногда это небольшой, изолированный участок, например, Манчжурская тайга для амурского тигра. Такие виды называют эндемичными, или эндемиками. В других случаях вид распространен по всему земному шару — виды-космополиты. Чаще ареал вида бывает разорван, вид существует отдельными группировками — популяциями. Популяция — совокупность организмов одного и того же вида (способных к свободному скрещиванию), объединенная общим местом обитания, которая длительно существует в определенной части ареала относительно обособленно от других совокупностей того же вида. 7. Биогеоценотический уровень. На этом уровне рассматриваются экологические системы: сообщество, биогеоценоз. Сообщество — совокупность популяций разных видов на определенной территории.
Глава 1. Наиболее общие представления о жизни Обычно специалисты (ботаники, зоологи, микробиологи) выделяют в сообщества объекты определенной категории: растительное сообщество — фитоценоз; сообщество животных — зооценоз; сообщество микроорганизмов — микробиоценоз. Биоценоз — совокупность всех совместно обитающих сообществ разных видов, представленных на ареале отдельными популяциями. Популяции разных видов в сообществе или биоценозе тесно взаимодействуют на основе разделения пищи и ярусов, взаимного использования продуктов обмена, отношений хищник-жертва, паразит-хозяин и т. д. Важнейшее обобщение современной экологии состоит в том, что неживая среда и населяющий ее биоценоз обмениваются веществом и энергией, находятся в тесном взаимодействии, поэтому биотоп и биоценоз складываются в единую систему — биогеоценоз. Биогеоценозы — естественные (природные) экосистемы: лесные, степные, болотные, озерные, речные, морские и др. Человек создает и искусственные экосистемы — агроценозы: сельскохозяйственные плантации, птицефабрики, животноводческие фермы и т. п., аквариумы и рыборазводные пруды, очистные сооружения со специально подобранными сообществами микробов, водорослей, моллюсков-фильтраторов, космические станции с уникальным внутренним климатом и биологическим равновесием. Биосферный уровень — высшая форма организации живого на Земле. Биосфера — совокупность всех биогеоценозов, система, охватывающая все явления жизни на нашей планете. Это совокупность всех живых организмов на нашей планете и общей природной среды их обитания. На этом уровне происходят круговороты веществ и превращение энергии, связанные с участием и жизнедеятельностью всех живых организмов. Вывод. Существуют ли живые системы более высоких уровней организации, чем биосфера Земли? Другими словами — существует ли жизнь вне Земли, в каких-нибудь дальних или ближних космических системах? Наука пока не знает ответа на эти вопросы. Существует ли жизнь на Марсе — должны показать ближайшие исследования этой планеты.