Foglio informativo di base sulla biologia. Preparazione per l'OGE in biologia

Biologia - un complesso di scienze sulla natura vivente, che studia la struttura e le funzioni degli esseri viventi, la loro diversità, origine e sviluppo, nonché l'interazione con l'ambiente.

Classificazione delle scienze biologiche

Attualmente dentro composizione biologica includere botanica(impianti), zoologia(animali), microbiologia(microrganismi), micologia(funghi), sistematica, biochimica(composizione chimica della materia vivente e processi chimici in essa contenuti), citologia(cellula), istologia(tessuti), anatomia(struttura interna), fisiologia(processi vitali), embriologia(sviluppo individuale), etologia(comportamento), genetica(ereditarietà e variabilità), selezione(organismi riproduttori con proprietà necessarie all'uomo), biotecnologia(utilizzo di organismi viventi e processi biologici nella produzione), dottrina evoluzionistica(sviluppo storico del mondo organico), paleontologia(resti fossili), antropologia(sviluppo storico dell’uomo come specie biologica), ecologia(popolazioni, comunità, biogeocenosi e biosfera).

All'intersezione tra biologia e altre scienze, sorsero una serie di nuove scienze, come ad esempio biofisica, biochimica, bionica e così via.

Metodi di biologia

Principale metodi della biologia Sono:

• comparativo-descrittivo,
• modellazione (creazione di simulazioni semplificate di un oggetto o fenomeno),
• monitoraggio (osservazione sistematica, valutazione e previsione dei cambiamenti nello stato di un oggetto),
• microscopia ottica ed elettronica,
• centrifugazione differenziale o frazionamento (separazione di particelle sotto l'influenza della forza centrifuga),
• metodo dell'atomo contrassegnato, o autoradiografia, ecc.

Il ruolo della biologia nella formazione del moderno quadro scientifico del mondo e nelle attività pratiche delle persone

La biologia ha giocato un ruolo importante ruolo nella formazione di un moderno quadro scientifico del mondo , poiché rivela i meccanismi dell'emergere del mondo organico da componenti non viventi e la sua evoluzione, dimostra l'unità della sua origine basata sulla struttura delle cellule e generalizza anche i meccanismi di ereditarietà e variabilità.

La biologia fornisce un contributo significativo alla comprensione umana del quadro scientifico del mondo, basato sulla sistematizzazione dei fatti scientifici stabiliti durante la ricerca scientifica e sulla loro generalizzazione al livello di teorie, regole e leggi.

Il ruolo della biologia nelle attività pratiche delle persone . L'uso di adeguati metodi moderni di ricerca scientifica ha trasformato radicalmente la biologia, ampliato le sue capacità cognitive e aperto nuove strade per l'uso della conoscenza biologica in tutte le sfere dell'attività umana. Grazie alle conquiste della biologia, farmaci, vitamine e sostanze biologicamente attive vengono prodotti industrialmente. Le scoperte fatte nel campo della genetica, dell'anatomia, della fisiologia e della biochimica consentono di fornire a una persona malata una diagnosi corretta e di sviluppare metodi efficaci per curare e prevenire varie malattie.

Utilizzando la conoscenza delle leggi dell'ereditarietà e della variabilità, gli scienziati dell'allevamento ottengono nuove razze altamente produttive di animali domestici e varietà di piante coltivate. Sulla base dello studio delle relazioni tra gli organismi, sono stati creati metodi biologici per il controllo dei parassiti delle colture. Lo studio della struttura e dei principi di funzionamento di vari sistemi di organismi viventi ha contribuito a trovare soluzioni originali nella tecnologia e nella costruzione.

Questo è un riassunto dell'argomento "Composizione, metodi e ruolo della biologia". Seleziona i passaggi successivi:

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Biglietto 1 1.La biologia come scienza, le sue conquiste, i collegamenti con le altre scienze. Metodi per lo studio degli oggetti viventi. Il ruolo della biologia nella vita umana e nelle attività pratiche. 2. Il regno vegetale, le sue differenze rispetto agli altri regni della natura vivente. Spiega quale gruppo di piante occupa attualmente una posizione dominante sulla Terra. Trova rappresentanti di questo gruppo tra le piante viventi o gli esemplari di erbario. 3.Utilizzando le conoscenze sul metabolismo e sulla conversione dell'energia nel corpo umano, fornire una spiegazione scientifica degli effetti dell'inattività fisica, dello stress, delle cattive abitudini e dell'eccesso di cibo sul metabolismo.

1. Biologia (dal greco bios vita, logos scienza) scienza della vita. Studia gli organismi viventi, la loro struttura, sviluppo e origine, le relazioni con l'ambiente e con gli altri organismi viventi. 2. Biologia: un insieme di scienze sulla vita, sulla natura vivente (vedi tabella "Sistema di scienze biologiche"). I. La biologia come scienza, i suoi risultati in connessione con altre scienze. Metodi per lo studio degli oggetti viventi. Il ruolo della biologia nella vita umana e nelle attività pratiche.

3. Metodi di base della biologia 1.osservazione (permette di descrivere fenomeni biologici), 2.confronto (permette di trovare modelli generali nella struttura e nella vita di vari organismi), 3.esperimento o esperienza (aiuta il ricercatore a studiare i proprietà degli oggetti biologici), 4.modellazione (vengono simulati processi inaccessibili all'osservazione o alla riproduzione sperimentale), 5. metodo storico (sulla base dei dati sul mondo organico moderno e sul suo passato, vengono appresi i processi di sviluppo della natura vivente) .

4. Risultati della biologia: 1). Descrizione del gran numero di specie di organismi viventi esistenti sulla Terra; 2). Creazione della teoria cellulare, evolutiva, cromosomica; 3). La scoperta della struttura molecolare delle unità strutturali dell'ereditarietà (geni) è servita come base per la creazione dell'ingegneria genetica. 4). L'applicazione pratica delle conquiste della biologia moderna consente di ottenere quantità industrialmente significative di sostanze biologicamente attive.

6). Grazie alla conoscenza delle leggi dell'ereditarietà e della variabilità, in agricoltura sono stati ottenuti grandi successi nella creazione di nuove razze altamente produttive di animali domestici e varietà di piante coltivate. 5). Sulla base dello studio delle relazioni tra gli organismi, sono stati creati metodi biologici per il controllo dei parassiti delle colture.

7).Grande importanza in biologia è attribuita alla spiegazione dei meccanismi della biosintesi proteica e dei segreti della fotosintesi, che apriranno la strada all'ottenimento di nutrienti organici. Inoltre, l'uso nell'industria (nell'edilizia, nella creazione di nuove macchine e meccanismi) dei principi di organizzazione degli esseri viventi (bionica) porta attualmente e darà in futuro un significativo effetto economico. La struttura a nido d'ape ha costituito la base per la produzione di "pannelli a nido d'ape" per l'edilizia

In una situazione del genere, l’unica base per aumentare le risorse alimentari può essere l’intensificazione dell’agricoltura. Un ruolo importante in questo processo sarà svolto dallo sviluppo di nuove forme altamente produttive di microrganismi, piante e animali e dall’uso razionale e scientificamente fondato delle risorse naturali.

1. Le piante sono autotrofi e sono capaci di fotosintesi; 2. La presenza di plastidi con pigmenti nelle cellule; 3. Le cellule sono circondate da una parete di cellulosa; 4.Presenza di vacuoli con linfa cellulare nelle cellule; 5.Crescita illimitata; 6. Esistono ormoni vegetali: fitormoni; 7. Tipo di nutrizione osmotica (ricezione di nutrienti sotto forma di soluzioni acquose che entrano attraverso la membrana cellulare).

Le angiosperme o piante da fiore rappresentano la più grande divisione delle moderne piante superiori, che contano circa 250mila specie. Crescono in tutte le zone climatiche e fanno parte di tutte le biogeocenosi del globo. Ciò indica la loro elevata adattabilità alle moderne condizioni di esistenza sulla Terra.

Adattamenti nelle angiosperme (piante da fiore) che hanno permesso loro di occupare una posizione dominante sulla Terra: I. Gli organi vegetativi delle piante da fiore raggiungono la massima complessità e diversità. II. Le piante da fiore hanno un sistema conduttivo più avanzato, che fornisce un migliore apporto idrico alla pianta. III. Per la prima volta le piante da fiore hanno un nuovo organo: il fiore. Gli ovuli sono racchiusi in una cavità chiusa dell'ovaio, formata da uno o più carpelli fusi. I semi sono racchiusi nel frutto. Apparve la doppia fecondazione, che li distingue nettamente da tutti gli altri gruppi del mondo vegetale. IV. Le trasformazioni più importanti sono avvenute nel sistema conduttivo. Invece delle tracheidi, i vasi sanguigni diventano i principali elementi conduttori dello xilema, il che accelera significativamente il movimento della corrente ascendente. Pertanto, le angiosperme hanno ricevuto ulteriori opportunità nella competizione e alla fine sono diventate "vincitrici" nella lotta per l'esistenza.

III. Utilizzando le conoscenze sul metabolismo e sulla conversione dell'energia nel corpo umano, fornire una spiegazione scientifica degli effetti dell'inattività fisica, dello stress, delle cattive abitudini e dell'eccesso di cibo sul metabolismo. Il corpo riceve molte sostanze dall'esterno, le elabora, ottenendo energia o quelle molecole di cui il corpo ha bisogno per costruire i propri tessuti. I prodotti metabolici risultanti vengono escreti dal corpo. La totalità di tutte le reazioni di dissimilazione (la scomposizione delle sostanze con rilascio di energia) e di assimilazione (la sintesi delle sostanze necessarie per l'organismo) è chiamata metabolismo. In un corpo sano, assimilazione e dissimilazione sono strettamente bilanciate. Tutte le reazioni metaboliche sono regolate dal sistema nervoso ed endocrino. I disordini metabolici sono alla base di molte malattie umane.

1. L'inattività fisica - ridotta attività fisica, mancanza di attività fisica - porta ad una diminuzione delle prestazioni dei muscoli, del sistema cardiovascolare e, di conseguenza, a disturbi metabolici e ad un deterioramento delle condizioni dell'intero organismo nel suo insieme. I nutrienti non spesi per l’attività fisica vengono immagazzinati, il che spesso porta all’obesità. Anche l’eccesso di cibo contribuisce a questo (2).

3. Lo stress è una reazione protettiva del corpo che gli consente di sopravvivere nei momenti di pericolo. Lo stress mobilita le capacità del corpo, è accompagnato dal rilascio di ormoni, aumenta l'intensità dell'attività cardiovascolare, ecc. Tuttavia, uno stress grave e particolarmente prolungato può portare all'esaurimento delle forze umane e ai disturbi metabolici.

4. Il consumo costante di bevande alcoliche ha un effetto negativo molto forte sul metabolismo. Negli alcolisti, l'ossidazione dell'alcol etilico fornisce all'organismo una certa quantità di energia, ma produce anche sostanze molto tossiche che uccidono le cellule del fegato e del cervello. A poco a poco, l'appetito degli alcolisti diminuisce e smettono di mangiare quantità normali di proteine, grassi e carboidrati, sostituendoli con bevande alcoliche, il che porta alla distruzione del corpo. Gli alcolisti cronici hanno sempre danni al fegato, perdono peso e si verifica una graduale distruzione dei muscoli.

5. Il fumo ha anche un forte effetto negativo sul metabolismo, poiché distrugge i polmoni e impedisce al corpo di ricevere la quantità necessaria di ossigeno. Inoltre, il fumo aumenta notevolmente la probabilità di sviluppare il cancro ai polmoni.

6. Le sostanze narcotiche, che partecipano al metabolismo, causano dipendenza; successivamente, la cessazione dell'assunzione di nicotina, alcol, ecc. è accompagnata da sintomi di astinenza - un forte deterioramento del benessere. Pertanto, si verifica la dipendenza fisiologica e psicologica dai farmaci.

Ci sono molti modi in cui una persona può utilizzare le conoscenze in biologia; eccone alcuni (andiamo dal più grande al più piccolo):

· Conoscenza leggi ambientali consente di regolare l'attività umana nei limiti della preservazione dell'ecosistema in cui vive e opera (gestione ambientale razionale);

· Botanica e genetica consentire di aumentare la produttività, combattere i parassiti e sviluppare varietà nuove, necessarie e utili;

· Geneticaè attualmente così strettamente intrecciato medicinale che molte malattie prima considerate incurabili vengono studiate e prevenute già nelle fasi embrionali dello sviluppo umano;

· Con l'aiuto della microbiologia, gli scienziati di tutto il mondo stanno sviluppando sieri e vaccini contro i virus e un'ampia varietà di farmaci antibatterici.

Differenze tra strutture viventi e non viventi. Proprietà degli esseri viventi

Biologia - una scienza che studia le proprietà dei sistemi viventi. Tuttavia, definire cosa sia un sistema vivente è piuttosto difficile. Il confine tra vivente e non vivente non è così facile da tracciare come sembra. Prova a rispondere alle domande: i virus sono vivi quando riposano al di fuori del corpo dell’ospite e non hanno alcun metabolismo? Gli oggetti e le macchine artificiali possono mostrare le proprietà degli esseri viventi? E i programmi per computer? O lingue?

Per rispondere a queste domande possiamo provare a isolare un insieme minimo di proprietà caratteristiche dei sistemi viventi. Ecco perché gli scienziati hanno stabilito diversi criteri in base ai quali un organismo può essere classificato come vivente.

Il più importante di proprietà caratteristiche (criteri) degli esseri viventi sono i seguenti:

1. Scambio di materia ed energia con l'ambiente. Dal punto di vista della fisica, tutti i sistemi viventi lo sono aprire, cioè scambiano costantemente sia materia che energia con l'ambiente, a differenza di Chiuso completamente isolato dal mondo esterno, e semichiuso, scambiando solo energia, ma non materia. Vedremo più avanti che questo scambio è un prerequisito per l'esistenza della vita.

2. I sistemi viventi sono in grado di accumulare sostanze ricevute dall'ambiente e, di conseguenza, crescita.

3. La biologia moderna considera la proprietà fondamentale degli esseri viventi la capacità di creare oggetti identici (o quasi identici) auto-riproduzione, cioè la riproduzione mantenendo la maggior parte delle proprietà dell'organismo originario.

4. L'autoriproduzione identica è indissolubilmente legata al concetto eredità, cioè la trasmissione di tratti e proprietà alla prole.

5. Tuttavia, l'ereditarietà non è assoluta: se tutti gli organismi figli copiassero esattamente i loro genitori, nessuna evoluzione sarebbe possibile, poiché gli organismi viventi non cambierebbero mai. Ciò porterebbe al fatto che con qualsiasi improvviso cambiamento delle condizioni morirebbero tutti. Ma la vita è estremamente flessibile e gli organismi si adattano a un’ampia gamma di condizioni. Questo è possibile grazie a variabilità– il fatto che l’autoriproduzione degli organismi non è del tutto identica; durante essa si verificano errori e variazioni, che possono essere materiale di selezione. Esiste un certo equilibrio tra ereditarietà e variabilità.

6. La variabilità può essere ereditaria e non ereditaria. La variabilità ereditaria, cioè la comparsa di nuove variazioni di tratti ereditati e fissati in un certo numero di generazioni, serve come materiale per selezione naturale. La selezione naturale è possibile tra tutti gli oggetti riproduttivi, non necessariamente viventi, se c'è competizione tra loro per risorse limitate. Quegli oggetti che, a causa della variabilità, hanno acquisito caratteristiche sfavorevoli in un dato ambiente verranno rifiutati, quindi le caratteristiche che danno un vantaggio competitivo nella lotta si troveranno sempre più spesso nei nuovi oggetti. Questa è la selezione naturale, il fattore creativo dell'evoluzione, grazie al quale è nata tutta la diversità degli organismi viventi sulla Terra.

7. Gli organismi viventi rispondono attivamente ai segnali esterni, esibendo la proprietà irritabilità.

8. Grazie alla loro capacità di rispondere ai cambiamenti delle condizioni esterne, gli organismi viventi sono capaci di adattamento- adattamento alle nuove condizioni. Questa proprietà, in particolare, consente agli organismi di sopravvivere a vari disastri e di diffondersi in nuovi territori.

9. L'adattamento è effettuato da autoregolamentazione, cioè la capacità di mantenere la costanza di determinati parametri fisici e chimici in un organismo vivente, anche in condizioni ambientali mutevoli. Ad esempio, il corpo umano mantiene costante la temperatura, la concentrazione di glucosio e molte altre sostanze nel sangue.

10. Una proprietà importante della vita terrena è discrezione, cioè discontinuità: è rappresentata da singoli individui, gli individui sono combinati in popolazioni, le popolazioni in specie, ecc., cioè a tutti i livelli di organizzazione degli esseri viventi ci sono unità separate. Il romanzo di fantascienza Solaris di Stanislaw Lem descrive un enorme oceano vivente che copre l'intero pianeta. Ma non esistono forme di vita del genere sulla Terra.

Composizione chimica degli esseri viventi

Gli organismi viventi sono costituiti da un numero enorme di sostanze chimiche, organiche e inorganiche, polimeriche e a basso peso molecolare. Molti elementi chimici presenti nell’ambiente si trovano nei sistemi viventi, ma solo circa 20 di essi sono necessari alla vita. Questi elementi sono chiamati biogenico.

Nel processo di evoluzione dalle sostanze inorganiche a quelle bioorganiche, la base per l'utilizzo di alcuni elementi chimici nella creazione di sistemi biologici è la selezione naturale. Come risultato di questa selezione, la base di tutti i sistemi viventi è costituita da soli sei elementi: carbonio, idrogeno, ossigeno, azoto, fosforo, zolfo, detti organogeni. Il loro contenuto nel corpo raggiunge il 97,4%.

Gli organogeni sono i principali elementi chimici che compongono le sostanze organiche: carbonio, idrogeno, ossigeno e azoto.

Dal punto di vista della chimica, la selezione naturale degli elementi organogeni può essere spiegata con la loro capacità di formare legami chimici: da un lato, abbastanza forti, cioè ad alta intensità energetica, e dall'altro, abbastanza labili, che potrebbero soccombono facilmente all'emolisi, all'eterolisi e alla ridistribuzione ciclica.

L’organogeno numero uno è senza dubbio il carbonio. I suoi atomi formano forti legami covalenti tra loro o con atomi di altri elementi. Questi legami possono essere singoli o multipli; grazie a questi 3 legami il carbonio è in grado di formare sistemi coniugati o cumulati sotto forma di catene e cicli aperti o chiusi.

A differenza del carbonio, gli elementi organogeni idrogeno e ossigeno non formano legami labili, ma la loro presenza in una molecola organica, inclusa quella bioorganica, determina la sua capacità di interagire con un biosolvente: l'acqua. Inoltre, l'idrogeno e l'ossigeno sono portatori delle proprietà redox dei sistemi viventi, garantiscono l'unità dei processi redox.

I restanti tre organogeni - azoto, fosforo e zolfo, così come alcuni altri elementi - ferro, magnesio, che costituiscono i centri attivi degli enzimi, come il carbonio, sono in grado di formare legami labili. Una proprietà positiva degli organogeni è anche che, di regola, formano composti facilmente solubili in acqua e quindi si concentrano nel corpo.

Esistono diverse classificazioni degli elementi chimici contenuti nel corpo umano. Pertanto, V.I. Vernadsky, a seconda del contenuto medio negli organismi viventi, ha diviso gli elementi in tre gruppi:

1. Macroelementi. Si tratta di elementi il ​​cui contenuto nell'organismo è superiore al 10 - ²%. Questi includono carbonio, idrogeno, ossigeno, azoto, fosforo, zolfo, calcio, magnesio, sodio e cloro, potassio e ferro. Questi sono i cosiddetti elementi biogenici universali presenti nelle cellule di tutti gli organismi.

2. Microelementi. Si tratta di elementi il ​​cui contenuto nell'organismo varia dal 10 - ² al 10 - ¹²%. Questi includono iodio, rame, arsenico, fluoro, bromo, stronzio, bario e cobalto. Sebbene questi elementi siano contenuti negli organismi in concentrazioni estremamente basse (non superiori al millesimo di punto percentuale), sono necessari anche per la vita normale. Questi sono biogenici microelementi. Le loro funzioni e ruoli sono molto diversi. Molti microelementi fanno parte di numerosi enzimi, vitamine, pigmenti respiratori, alcuni influenzano la crescita, il tasso di sviluppo, la riproduzione, ecc.

3. Ultramicroelementi. Si tratta di elementi il ​​cui contenuto nell'organismo è inferiore al 10-1²%. Questi includono mercurio, oro, uranio, radio, ecc.

V.V. Kovalsky, in base al grado di importanza degli elementi chimici per la vita umana, li ha divisi in tre gruppi:

1. Elementi insostituibili. Sono costantemente presenti nel corpo umano e fanno parte dei suoi composti inorganici e organici. Questi sono H, O, Ca, N, K, P, Na, S, Mg, Cl, C, I, Mn, Cu, Co, Zn, Fe, Mo, V. Una carenza nel contenuto di questi elementi porta a interruzione del normale funzionamento del corpo.

2. Elementi di impurità. Questi elementi sono costantemente presenti nel corpo umano, ma il loro ruolo biologico non è stato ancora sempre chiarito o è stato poco studiato. Questi sono Ga, Sb, Sr, Br, F, B, Be, Li, Si, Sn, Cs, As, Ba, Ge, Rb, Pb, Ra, Bi, Cd, Cr, Ni, Ti, Ag, Th, Hg, Ce, Se.

3. Elementi di microimpurità. Si trovano nel corpo umano, ma non ci sono informazioni sul loro contenuto quantitativo o sul ruolo biologico. Questi sono Sc, Tl, In, La, Sm, Pr, W, Re, Tb, ecc. Gli elementi chimici necessari per la costruzione e il funzionamento di cellule e organismi sono chiamati biogenici.

Tra le sostanze e i componenti inorganici, il posto principale è occupato da: acqua.

Per mantenere la forza ionica e il pH ambientale al quale si verificano i processi vitali, sono necessarie determinate concentrazioni di ioni inorganici. Per mantenere una certa forza ionica e connessione del mezzo tampone, è necessaria la partecipazione di ioni caricati singolarmente: ammonio (NH4+); sodio(Na+); potassio (K+). I cationi non sono intercambiabili; esistono meccanismi speciali che mantengono il necessario equilibrio tra loro.

Composti inorganici:

Sali di ammonio;

Carbonati;

Solfati;

Fosfati.

Non metalli:

1. Cloro (basico). Sotto forma di anioni partecipa alla creazione di un ambiente salino e talvolta fa parte di alcune sostanze organiche.

2. Lo iodio e i suoi composti prendono parte ad alcuni processi vitali dei composti organici (organismi viventi). Lo iodio fa parte degli ormoni tiroidei (tiroxina).

3. Derivati ​​del selenio. La selenocesteina fa parte di alcuni enzimi.

4. Silicio - fa parte della cartilagine e dei legamenti, sotto forma di esteri dell'acido ortosilicico, partecipa alla cucitura delle catene di polisaccaridi.

Molti composti negli organismi viventi lo sono complessi: l'eme è un complesso del ferro con una molecola di paraffina piatta; cobolamina

Magnesio e calcio sono i principali metalli, senza contare il ferro, sono onnipresenti nei sistemi biologici. La concentrazione di ioni magnesio è importante per mantenere l'integrità e il funzionamento dei ribosomi, cioè per la sintesi proteica.

Anche il magnesio fa parte della clorofilla. Gli ioni calcio prendono parte ai processi cellulari comprese le contrazioni muscolari. Sali non disciolti – partecipano alla formazione delle strutture di supporto:

Fosfato di calcio (nelle ossa);

Carbonato (nei gusci dei molluschi).

Gli ioni metallici del 4° periodo fanno parte di una serie di composti vitali: enzimi. Alcune proteine ​​contengono ferro sotto forma di cluster ferro-zolfo. Gli ioni zinco si trovano in un numero significativo di enzimi. Il manganese fa parte di un piccolo numero di enzimi, ma svolge un ruolo importante nella biosfera, durante la riduzione fotochimica dell'acqua, garantisce il rilascio di ossigeno nell'atmosfera e la fornitura di elettroni alla catena di trasporto durante la fotosintesi.

Il cobalto fa parte degli enzimi sotto forma di cobalamine (vitamina B 12).

Il molibdeno è un componente essenziale dell'enzima nitrodinasi (che catalizza la riduzione dell'azoto atmosferico ad ammoniaca nei batteri che fissano l'azoto)

Grande numero materia organica parte degli organismi viventi: acido acetico; acetaldeide; etanolo (sono prodotti e substrati di trasformazioni biochimiche).

I principali gruppi di composti a basso peso molecolare di organismi viventi:

Gli aminoacidi sono componenti delle proteine

Le nucleammidi fanno parte degli acidi nucleici

Mono e oligosaccaridi sono componenti dei tessuti strutturali

I lipidi sono componenti delle pareti cellulari.

Oltre ai precedenti ci sono:

I cofattori enzimatici sono componenti essenziali di un numero significativo di enzimi e catalizzano le reazioni redox.

I coenzimi sono composti organici che funzionano in determinati sistemi di reazione enzimatica. Ad esempio: nicotinoamidodanina dinucleatide (NAD+). In forma ossidata, è un ossidante dei gruppi alcolici in gruppi carbonilici, formando così un agente riducente.

I cofattori enzimatici sono molecole organiche complesse sintetizzate da precursori complessi che devono essere presenti come componenti essenziali del cibo.

Gli animali superiori sono caratterizzati dalla formazione e dal funzionamento di sostanze che controllano il sistema nervoso ed endocrino: ormoni e neurotrasmettitori. Ad esempio, l'ormone surrenale innesca il processo ossidativo del glicogeno durante una situazione stressante.

Molte piante sintetizzano ammine complesse con forti effetti biologici: gli alcaloidi.

I terpeni sono composti di origine vegetale, componenti di oli essenziali e resine.

Gli antibiotici sono sostanze di origine microbiologica, secrete da particolari tipi di microrganismi che sopprimono la crescita di altri microrganismi concorrenti. Il loro meccanismo d'azione è vario, ad esempio rallentando la crescita delle proteine ​​nei batteri.

Termine "biologia"è formato da due parole greche “bios” - vita e “logos” - conoscenza, insegnamento, scienza. Da qui la classica definizione di biologia come scienza che studia la vita in tutte le sue manifestazioni.

Biologia esplora la diversità degli esseri viventi esistenti ed estinti, la loro struttura, funzioni, origine, evoluzione, distribuzione e sviluppo individuale, connessioni tra loro, tra comunità e con la natura inanimata.

Biologia esamina i modelli generali e particolari inerenti alla vita in tutte le sue manifestazioni e proprietà: metabolismo, riproduzione, ereditarietà, variabilità, adattabilità, crescita, sviluppo, irritabilità, mobilità, ecc.

Metodi di ricerca in biologia

1. Osservazione- il metodo più semplice e accessibile. Ad esempio, puoi osservare i cambiamenti stagionali nella natura, nella vita di piante e animali, nel comportamento degli animali, ecc.
2. Descrizione oggetti biologici (descrizione orale o scritta).
3. Confronto– trovare somiglianze e differenze tra organismi, utilizzati nella tassonomia.
4. Metodo sperimentale(in laboratorio o in condizioni naturali) – ricerca biologica utilizzando vari strumenti e metodi di fisica e chimica.
5. Microscopia– studio della struttura delle cellule e delle strutture cellulari mediante microscopi ottici ed elettronici. Microscopi ottici consentono di vedere le forme e le dimensioni delle cellule e dei singoli organelli. Elettronico – piccole strutture di singoli organelli.
6. Metodo biochimico- studio della composizione chimica delle cellule e dei tessuti degli organismi viventi.
7. Citogenetico– un metodo per studiare i cromosomi al microscopio. È possibile rilevare mutazioni genomiche (ad esempio la sindrome di Down), mutazioni cromosomiche (cambiamenti nella forma e nella dimensione dei cromosomi).
8. Ultracentrifugazione- isolamento delle singole strutture cellulari (organelli) e loro ulteriore studio.
9. Metodo storico– confronto dei fatti ottenuti con i risultati ottenuti in precedenza.
10. Modellazione– creazione di vari modelli di processi, strutture, ecosistemi, ecc. per prevedere i cambiamenti.
11. Metodo ibridologico– il metodo dell’incrocio, il metodo principale per studiare i modelli di ereditarietà.
12. Metodo genealogico– un metodo di compilazione degli alberi genealogici, utilizzato per determinare il tipo di eredità di un tratto.
13. Metodo gemellare– un metodo che consente di determinare la quota di influenza dei fattori ambientali sullo sviluppo dei tratti. Si applica ai gemelli identici.

Collegamento della biologia con altre scienze.

La diversità della natura vivente è così grande che la biologia moderna deve essere presentata come un complesso di scienze. La biologia è alla base di scienze come medicina, ecologia, genetica, selezione, botanica, zoologia, anatomia, fisiologia, microbiologia, embriologia ecc. La biologia, insieme ad altre scienze, ha formato scienze come la biofisica, la biochimica, la bionica, la geobotanica, la zoogeografia, ecc. In connessione con il rapido sviluppo della scienza e della tecnologia, stanno emergendo nuove direzioni nello studio degli organismi viventi e nuove scienze appaiono legati alla biologia. Ciò dimostra ancora una volta che il mondo vivente è multiforme e complesso ed è strettamente connesso con la natura inanimata.

Scienze biologiche di base: oggetti del loro studio

1. L'anatomia è la struttura esterna ed interna degli organismi.
2. Fisiologia – processi vitali.
3. Medicina: malattie umane, loro cause e metodi di trattamento.
4. Ecologia: relazioni tra organismi in natura, modelli di processi negli ecosistemi.
5. Genetica: le leggi dell'ereditarietà e della variabilità.
6. La citologia è la scienza delle cellule (struttura, attività vitale, ecc.).
7. Biochimica: processi biochimici negli organismi viventi.
8. Biofisica: fenomeni fisici negli organismi viventi.
9. L'allevamento è la creazione di nuove varietà, razze e ceppi esistenti e il miglioramento.
10. Paleontologia: resti fossili di organismi antichi.
11. Embriologia: sviluppo degli embrioni.

Una persona può applicare la conoscenza nel campo della biologia:

• per la prevenzione e la cura delle malattie
• quando si presta il primo soccorso vittime di incidenti;
• nella produzione agricola e nell'allevamento del bestiame
• nelle attività ambientali che contribuiscono a risolvere i problemi ambientali globali (conoscenza delle interrelazioni degli organismi in natura, dei fattori che influenzano negativamente lo stato dell'ambiente, ecc.) LA BIOLOGIA COME SCIENZA

Segni e proprietà degli esseri viventi:

1. Struttura cellulare. La cellula è un'unica unità strutturale e funzionale, nonché un'unità di sviluppo per quasi tutti gli organismi viventi sulla Terra. I virus rappresentano un'eccezione, ma anch'essi mostrano proprietà viventi solo quando sono in una cellula. Fuori dalla cella non mostrano alcun segno di vita.

2. Unità di composizione chimica. Gli esseri viventi sono costituiti dagli stessi elementi chimici degli esseri non viventi, ma negli esseri viventi il ​​90% della massa proviene da quattro elementi: S, O, N, N, che sono coinvolti nella formazione di molecole organiche complesse, come proteine, acidi nucleici, carboidrati, lipidi.

3. Il metabolismo e l'energia sono le proprietà principali degli esseri viventi. Si realizza come risultato di due processi interconnessi: la sintesi di sostanze organiche nel corpo (dovuta a fonti esterne di energia provenienti dalla luce e dal cibo) e il processo di decomposizione di sostanze organiche complesse con rilascio di energia, che viene poi consumato dal corpo. Il metabolismo garantisce la costanza della composizione chimica in condizioni ambientali in continuo cambiamento.

4. Apertura. Tutti gli organismi viventi sono sistemi aperti, cioè sistemi che sono stabili solo se ricevono energia e materia continua dall'ambiente.

5. Autoriproduzione (riproduzione). La capacità di autoriprodursi è la proprietà più importante di tutti gli organismi viventi. Si basa sulle informazioni sulla struttura e sulle funzioni di qualsiasi organismo vivente, incorporate negli acidi nucleici e garantisce la specificità della struttura e dell'attività vitale dell'organismo vivente.

6. Autoregolamentazione. Grazie ai meccanismi di autoregolazione viene mantenuta la relativa costanza dell'ambiente interno del corpo, ad es. viene mantenuta la costanza della composizione chimica e l'intensità dei processi fisiologici - omeostasi.

7. Sviluppo e crescita. Nel processo di sviluppo individuale (ontogenesi), le proprietà individuali dell'organismo appaiono gradualmente e costantemente (sviluppo) e avviene la sua crescita (aumento delle dimensioni). Inoltre, tutti i sistemi viventi si evolvono: cambiano durante lo sviluppo storico (filogenesi).

8. Irritabilità. Qualsiasi organismo vivente è in grado di rispondere alle influenze esterne ed interne.

9. Eredità. Tutti gli organismi viventi sono in grado di preservare e trasmettere le caratteristiche fondamentali alla prole.

10. Variabilità. Tutti gli organismi viventi sono capaci di cambiare e acquisire nuove caratteristiche.

Livelli fondamentali di organizzazione della natura vivente

Tutta la natura vivente è un insieme di sistemi biologici. Proprietà importanti dei sistemi viventi sono l'organizzazione multilivello e gerarchica. Le parti dei sistemi biologici sono esse stesse sistemi costituiti da parti interconnesse. Ad ogni livello, ogni sistema biologico è unico e diverso dagli altri sistemi.

Gli scienziati, sulla base delle caratteristiche della manifestazione delle proprietà degli esseri viventi, hanno identificato diversi livelli di organizzazione della natura vivente:

1. Livello molecolare - rappresentato da molecole di sostanze organiche (proteine, lipidi, carboidrati, ecc.) presenti nelle cellule. A livello molecolare si possono studiare le proprietà e le strutture delle molecole biologiche, il loro ruolo nella cellula, nella vita dell'organismo e così via. Ad esempio, raddoppiando la molecola del DNA, la struttura della proteina e così via.

2. Livello cellulare – rappresentato da celle. A livello cellulare iniziano ad apparire le proprietà e i segni degli esseri viventi. A livello cellulare, è possibile studiare la struttura e le funzioni delle cellule e delle strutture cellulari, i processi che si verificano in esse. Ad esempio, il movimento del citoplasma, la divisione cellulare, la biosintesi delle proteine ​​nei ribosomi e così via.

3. Livello organo-tessuto – rappresentato da tessuti e organi di organismi multicellulari. A questo livello è possibile studiare la struttura e le funzioni dei tessuti e degli organi, i processi che si verificano in essi. Ad esempio, la contrazione del cuore, il movimento dell'acqua e dei sali attraverso i vasi e così via.

4. Livello organismico – rappresentato da organismi unicellulari e pluricellulari. A questo livello, l'organismo viene studiato nel suo insieme: la sua struttura e funzioni vitali, i meccanismi di autoregolamentazione dei processi, l'adattamento alle condizioni di vita e così via.

5. Livello di popolazione-specie– rappresentato da popolazioni costituite da individui della stessa specie conviventi per lungo tempo in un determinato territorio. La vita di un individuo è geneticamente determinata e, in condizioni favorevoli, la popolazione può esistere indefinitamente. Poiché a questo livello iniziano a funzionare le forze trainanti dell'evoluzione: la lotta per l'esistenza, la selezione naturale, ecc. A livello di specie-popolazione, studiano la dinamica del numero di individui, la composizione per età della popolazione, l'evoluzione cambiamenti nella popolazione e così via.

6. Livello dell'ecosistema– rappresentato da popolazioni di specie diverse che convivono in un determinato territorio. A questo livello vengono studiate le relazioni tra gli organismi e l'ambiente, le condizioni che determinano la produttività e la sostenibilità degli ecosistemi, i cambiamenti negli ecosistemi e così via.

7. Livello della biosfera– la più alta forma di organizzazione della materia vivente, che unisce tutti gli ecosistemi del pianeta. A questo livello, i processi vengono studiati sulla scala dell'intero pianeta: cicli della materia e dell'energia in natura, problemi ambientali globali, cambiamenti nel clima terrestre, ecc. Attualmente, lo studio dell'influenza umana sullo stato della biosfera in ordine prevenire una crisi ambientale globale è di fondamentale importanza.

MATERIALE TEORICO

LA BIOLOGIA COME SCIENZA. METODI DI BIOLOGIA

Biologia - la scienza della vita, i suoi modelli e forme di manifestazione, la sua esistenza e distribuzione nel tempo e nello spazio. Esplora le origini della vita e la sua essenza, sviluppo, interconnessioni e diversità. La biologia appartiene alle scienze naturali.

Il termine “biologia” fu usato per la prima volta dal professore tedesco di anatomia T. Ruz nel 1779. Tuttavia, divenne generalmente accettato nel 1802, dopo che il naturalista francese J.-B. iniziò ad usarlo nelle sue opere. Lamarck.

La biologia moderna è una scienza complessa, costituita da una serie di discipline scientifiche indipendenti con i propri oggetti di ricerca.

DISCIPLINE BIOLOGICHE

Botanica- scienza delle piante,

Zoologia- scienza degli animali,

Micologia- sui funghi,

Virologia- sui virus,

Microbiologia- sui batteri.

Anatomia- una scienza che studia la struttura interna degli organismi (singoli organi, tessuti). L'anatomia vegetale studia la struttura delle piante, l'anatomia animale studia la struttura degli animali.

Morfologia- una scienza che studia la struttura esterna degli organismi

Fisiologia- una scienza che studia i processi vitali del corpo e le funzioni dei singoli organi.

Igiene- la scienza della preservazione e del rafforzamento della salute umana.

Citologia- scienza cellulare.

Istologia- scienza dei tessuti.

Tassonomia- la scienza della classificazione degli organismi viventi. La classificazione è la divisione degli organismi in gruppi (specie, genere, famiglie, ecc.) in base a caratteristiche strutturali, origine, sviluppo, ecc.

Paleontologia- una scienza che studia i resti fossili (impronte, fossili, ecc.) degli organismi.

Embriologia- la scienza che studia lo sviluppo individuale (embrionale) degli organismi.

Ecologia- una scienza che studia le relazioni degli organismi tra loro e con l'ambiente.

Etologia- la scienza del comportamento animale.

Genetica- la scienza delle leggi dell'ereditarietà e della variabilità.

Selezione- la scienza dell'allevamento di nuove razze esistenti e del miglioramento di animali domestici, varietà di piante coltivate e ceppi di batteri e funghi.

Dottrina evoluzionistica- studia le origini e le leggi dello sviluppo storico della vita sulla Terra.

Antropologia- la scienza dell'emergere e dello sviluppo dell'uomo.

Ingegneria cellulare- una branca della scienza che si occupa della produzione di cellule ibride. Un esempio è l’ibridazione di cellule tumorali e linfociti, la fusione di protoplasti di diverse cellule vegetali e la clonazione.

Ingegneria genetica- una branca della scienza che si occupa della produzione di molecole ibride di DNA o RNA. Se l’ingegneria cellulare funziona a livello cellulare, allora l’ingegneria genetica funziona a livello molecolare. In questo caso, gli specialisti “trapiantano” i geni di un organismo in un altro. Uno dei risultati dell’ingegneria genetica è la produzione di organismi geneticamente modificati (OGM).

Bionica- una direzione nella scienza che cerca opportunità per applicare i principi di organizzazione, proprietà e strutture della natura vivente nei dispositivi tecnici.

Biotecnologia- una disciplina che studia le possibilità di utilizzare organismi o processi biologici per ottenere sostanze necessarie all'uomo. Tipicamente, i processi biotecnologici utilizzano batteri e funghi.

METODI GENERALI DELLA BIOLOGIA

Un metodo è un modo di comprendere la realtà.

1. Osservazione e descrizione.

2.Misurazione

3. Confronto

4. Esperimento o esperienza

5. Simulazione

6. Storico.

FASI DELLA RICERCA SCIENTIFICA

Tenuto osservazione su un oggetto o fenomeno

sulla base dei dati ottenuti, viene proposto ipotesi

scientifico sperimentare(con esperienza di controllo)

si può chiamare un'ipotesi testata durante un esperimento
teoria O per legge

PROPRIETÀ DEL VIVERE

Metabolismo e flusso energetico- la proprietà più importante degli esseri viventi. Tutti gli organismi viventi assorbono le sostanze di cui hanno bisogno dall'ambiente esterno e vi rilasciano prodotti di scarto.

Unità di composizione chimica. Tra gli elementi chimici negli organismi viventi predominano il carbonio, l'ossigeno, l'idrogeno e l'azoto. Inoltre, la caratteristica più importante degli organismi viventi è la presenza di sostanze organiche: grassi, carboidrati, proteine ​​e acidi nucleici.

Struttura cellulare. Tutti gli organismi sono costituiti da cellule. Solo i virus hanno una struttura non cellulare, ma mostrano segni di vita solo dopo essere entrati nella cellula ospite.

Irritabilità- la capacità del corpo di rispondere alle influenze esterne o interne.

Autoriproduzione. Tutti gli organismi viventi sono capaci di riprodursi, cioè di riprodurre la propria specie. La riproduzione degli organismi avviene secondo il programma genetico registrato nelle molecole di DNA.

Ereditarietà e variabilità.

L'ereditarietà è la capacità degli organismi di trasmettere le proprie caratteristiche ai discendenti. L’ereditarietà garantisce la continuità della vita. La variabilità è la capacità degli organismi di acquisire nuove caratteristiche nel processo del loro sviluppo. La variabilità ereditaria è un fattore importante nell’evoluzione.

Crescita e sviluppo.

Crescita: cambiamenti quantitativi (ad esempio aumento di massa).

Sviluppo: cambiamenti qualitativi (ad esempio la formazione di sistemi di organi, fioritura e fruttificazione).

Autoregolamentazione - la capacità degli organismi di mantenere la costanza della loro composizione chimica e dei processi vitali - omeostasi.

Adattamento

Ritmo - cambiamenti periodici nell'intensità delle funzioni fisiologiche con diversi periodi di fluttuazioni (ritmi giornalieri, stagionali). (Ad esempio, il fotoperiodismo è la reazione del corpo alla durata delle ore diurne).

Livelli di organizzazione della vita

Attività di test in formato OGE

Quale scienza studia la diversità varietale delle piante?

1)fisiologia 2)sistematica 3)ecologia 4)selezione

2. Puoi scoprire se la luce è necessaria per la formazione dell'amido nelle foglie utilizzando

1) descrizioni degli organi vegetali 2) confronti di piante provenienti da diverse zone naturali

3) osservazioni sulla crescita delle piante 4) esperimento di fotosintesi

3. In quale area della biologia è stata sviluppata la teoria cellulare?

1) virologia 2) citologia 3) anatomia 4) embriologia

4. Per separare gli organelli cellulari in base alla densità, sceglierai un metodo

1) osservazione 2) cromatografia 3) centrifugazione 4) evaporazione

5. La fotografia mostra un modello di un frammento di DNA. Quale metodo ha permesso agli scienziati di creare un'immagine così tridimensionale di una molecola?

1) classificazione 2) esperimento 3) osservazione 4) modellazione

6. La foto mostra un frammento di DNA formato da una sfera e da un bastoncino. Quale metodo ha permesso agli scienziati di creare un'immagine così tridimensionale di una molecola?

classificazione 2) esperimento 3) osservazione 4) modellazione

7. L'uso di quale metodo scientifico illustra la trama del dipinto “Pulse” dell'artista olandese J. Steen, dipinto a metà del XVII secolo?

1) modellazione 2) misurazione 3) esperimento 4) osservazione

8. Studia il grafico che riflette il processo di crescita e sviluppo dell'insetto.

Determina la lunghezza dell'insetto al 30° giorno del suo sviluppo.

1) 3,4 2) 2,8 3) 2,5 4) 2,0

9. Quale dei seguenti scienziati è considerato il creatore della dottrina dell'evoluzione?

1) I.I. Mechnikov 2) L. Pasteur 3) Ch. Darwin 4) I.P. Pavlova

10. Quale scienza studia la diversità varietale delle piante?

1) fisiologia 2) tassonomia 3) ecologia 4) selezione

11. Seleziona una coppia di animali i cui esperimenti hanno portato a importanti scoperte nella fisiologia animale e umana.

1) cavallo e mucca 2) ape e farfalla 3) cane e rana 4) lucertola e colomba

12. In quale area della biologia è stata sviluppata la teoria cellulare?

1) virologia 2) citologia 3) anatomia 4) embriologia

13. Puoi determinare con precisione il grado di influenza dei fertilizzanti sulla crescita delle piante usando il metodo

1) esperimento 2) modellazione 3) analisi 4) osservazione

14. Un esempio dell'applicazione di un metodo di ricerca sperimentale è

1) descrizione della struttura di un nuovo organismo vegetale

2) confronto di due microvetrini con tessuti diversi

3) contare il polso di una persona prima e dopo l'esercizio

4) formulare una posizione sulla base dei fatti ottenuti

15. Un microbiologo voleva scoprire quanto velocemente un tipo di batteri si moltiplica in diversi mezzi nutritivi. Prese due flaconi, li riempì a metà con diversi mezzi nutritivi e vi mise all'incirca lo stesso numero di batteri. Ogni 20 minuti rimuoveva i campioni e contava il numero di batteri in essi contenuti. I dati della sua ricerca si riflettono nella tabella.

Studia la tabella "Variazione del tasso di riproduzione dei batteri in un certo tempo" e rispondi alle domande.

Variazione del tasso di riproduzione batterica in un certo periodo

1) Quanti batteri ha messo lo scienziato in ogni fiaschetta all'inizio dell'esperimento?

2) Come è cambiato il tasso di riproduzione batterica durante l'esperimento in ciascuna beuta?

3) Come spiegare i risultati ottenuti?

Letteratura

Kamensky A.A., Kriksunov E.A., Pasechnik V.V. Biologia. Biologia generale 9a elementare: libro di testo. per le istituzioni educative. M.: Otarda, 2013.

Zayats R.G., Rachkovskaya I.V., Butilovsky V.E., Davydov V.V. Biologia per i candidati: domande, risposte, test, compiti - Minsk: Unipress, 2011. - 768 p.

“Risolverò l’OGE”: biologia. Il sistema di allenamento di Dmitry Gushchin [risorsa elettronica] - URL: http://oge.sdamgia.ru