Ściągawka z podstaw biologii. Przygotowanie do OGE z biologii

Biologia - zespół nauk o przyrodzie żywej, która bada strukturę i funkcje istot żywych, ich różnorodność, pochodzenie i rozwój, a także interakcję ze środowiskiem.

Klasyfikacja nauk biologicznych

Obecnie w skład biologii włączać botanika(rośliny), zoologia(Zwierząt), mikrobiologia(mikroorganizmy), mikologia(grzyby), systematyka, biochemia(skład chemiczny materii żywej i procesy chemiczne w niej zachodzące), cytologia(komórka), histologia(tekstylia), anatomia(Struktura wewnętrzna), fizjologia(Procesy życiowe), embriologia(rozwój indywidualny), etologia(zachowanie), genetyka(dziedziczność i zmienność), wybór(hodowanie organizmów o właściwościach potrzebnych człowiekowi), biotechnologia(wykorzystanie organizmów żywych i procesów biologicznych w produkcji), doktryna ewolucyjna(historyczny rozwój świata organicznego), paleontologia(pozostałości kopalne), antropologia(historyczny rozwój człowieka jako gatunku biologicznego), ekologia(populacje, zbiorowiska, biogeocenozy i biosfera).

Na styku biologii i innych nauk powstało szereg nowych nauk, jak np biofizyka, biochemia, bionika itd.

Metody biologiczne

Główny metody biologii Czy:

• porównawczo-opisowy,
• modelowanie (tworzenie uproszczonych symulacji obiektu lub zjawiska),
• monitoring (systematyczna obserwacja, ocena i prognoza zmian stanu obiektu),
• mikroskopia świetlna i elektronowa,
• wirowanie różnicowe, czyli frakcjonowanie (rozdzielanie cząstek pod wpływem siły odśrodkowej),
• metoda znakowanego atomu lub autoradiografia itp.

Rola biologii w kształtowaniu współczesnego przyrodniczego obrazu świata i praktycznej działalności człowieka

Biologia odegrała tu ważną rolę rolę w kształtowaniu współczesnego przyrodniczego obrazu świata , gdyż ujawnia mechanizmy powstawania świata organicznego ze składników nieożywionych i jego ewolucji, udowadnia jedność jego pochodzenia w oparciu o strukturę komórkową, a także uogólnia mechanizmy dziedziczności i zmienności.

Biologia wnosi znaczący wkład w poznanie przez człowieka naukowego obrazu świata, bazując na systematyzacji faktów naukowych ustalonych w trakcie badań naukowych i ich uogólnieniu na poziom teorii, reguł i praw.

Rola biologii w praktycznej działalności człowieka . Zastosowanie odpowiednich, nowoczesnych metod badań naukowych radykalnie przekształciło biologię, rozszerzyło jej możliwości poznawcze i otworzyło nowe sposoby wykorzystania wiedzy biologicznej we wszystkich sferach działalności człowieka. Dzięki osiągnięciom biologii na skalę przemysłową produkowane są leki, witaminy i substancje biologicznie czynne. Odkrycia dokonane w genetyce, anatomii, fizjologii i biochemii pozwalają postawić choremu prawidłową diagnozę i opracować skuteczne sposoby leczenia i zapobiegania różnym chorobom.

Wykorzystując wiedzę o prawach dziedziczności i zmienności, hodowcy uzyskują nowe, wysoce produktywne rasy zwierząt domowych i odmiany roślin uprawnych. W oparciu o badanie zależności między organizmami stworzono biologiczne metody zwalczania szkodników upraw. Badanie budowy i zasad działania różnych układów organizmów żywych pozwoliło znaleźć oryginalne rozwiązania technologiczne i konstrukcyjne.

To jest podsumowanie tematu „Skład, metody i rola biologii”. Wybierz kolejne kroki:

• Przejdź do następnego podsumowania:

Bilet 1 1.Biologia jako nauka, jej osiągnięcia, powiązania z innymi naukami. Metody badania obiektów żywych. Rola biologii w życiu człowieka i działalności praktycznej. 2. Królestwo roślin i jego różnice w stosunku do innych królestw przyrody żywej. Wyjaśnij, która grupa roślin zajmuje obecnie dominującą pozycję na Ziemi. Znajdź przedstawicieli tej grupy wśród żywych roślin lub okazów zielnikowych. 3.Wykorzystując wiedzę na temat metabolizmu i przemian energetycznych w organizmie człowieka, podać naukowe wyjaśnienie wpływu braku aktywności fizycznej, stresu, złych nawyków i przejadania się na metabolizm.

1. Biologia (z gr. bios life, logos science) nauka o życiu. Zajmuje się badaniem organizmów żywych, ich budowy, rozwoju i pochodzenia, związków z otoczeniem oraz z innymi organizmami żywymi. 2. Biologia - zbiór nauk o życiu, o przyrodzie ożywionej (patrz tabela „System nauk biologicznych”). I. Biologia jako nauka, jej osiągnięcia na tle innych nauk. Metody badania obiektów żywych. Rola biologii w życiu człowieka i działalności praktycznej.

3. Podstawowe metody biologii 1.obserwacja (pozwala opisać zjawiska biologiczne), 2.porównanie (pozwala znaleźć ogólne wzorce w budowie i życiu różnych organizmów), 3.eksperyment lub doświadczenie (pomaga badaczowi zbadać właściwości obiektów biologicznych), 4. modelowanie (symulowane są procesy niedostępne obserwacyjnie lub reprodukcji eksperymentalnej), 5. metoda historyczna (w oparciu o dane o współczesnym świecie organicznym i jego przeszłości poznaje się procesy rozwoju przyrody żywej) .

4. Osiągnięcia biologii: 1). Opis dużej liczby gatunków organizmów żywych występujących na Ziemi; 2). Stworzenie komórkowej, ewolucyjnej teorii chromosomów; 3). Odkrycie struktury molekularnej jednostek strukturalnych dziedziczności (genów) posłużyło jako podstawa do stworzenia inżynierii genetycznej. 4). Praktyczne zastosowanie osiągnięć współczesnej biologii pozwala na uzyskanie przemysłowych ilości substancji biologicznie czynnych.

6). Dzięki znajomości praw dziedziczności i zmienności osiągnięto w rolnictwie wielkie sukcesy w tworzeniu nowych, wysokoproduktywnych ras zwierząt domowych i odmian roślin uprawnych. 5). W oparciu o badanie zależności między organizmami stworzono biologiczne metody zwalczania szkodników upraw.

7).W biologii duże znaczenie przywiązuje się do wyjaśnienia mechanizmów biosyntezy białek i tajemnic fotosyntezy, która otworzy drogę do pozyskiwania organicznych składników odżywczych. Ponadto zastosowanie w przemyśle (w budownictwie, przy tworzeniu nowych maszyn i mechanizmów) zasad organizacji istot żywych (bioniki) przynosi obecnie i będzie dawać w przyszłości znaczący efekt ekonomiczny. Konstrukcja plastra miodu stała się podstawą do produkcji „paneli o strukturze plastra miodu” dla budownictwa

W takiej sytuacji jedyną podstawą zwiększenia zasobów żywnościowych może być intensyfikacja rolnictwa. Ważną rolę w tym procesie odegra rozwój nowych, wysoce produktywnych form mikroorganizmów, roślin i zwierząt oraz racjonalne, oparte na nauce wykorzystanie zasobów naturalnych.

1. Rośliny są autotrofami i mają zdolność do fotosyntezy; 2. Obecność plastydów z pigmentami w komórkach; 3. Komórki są otoczone ścianą celulozową; 4.Obecność wakuoli z sokiem komórkowym w komórkach; 5. Nieograniczony wzrost; 6. Istnieją hormony roślinne - fitohormony; 7. Odżywianie osmotyczne (odbiór składników odżywczych w postaci roztworów wodnych przedostających się przez błonę komórkową).

Największym działem współczesnych roślin wyższych są rośliny okrytozalążkowe, czyli rośliny kwitnące, liczące około 250 tysięcy gatunków. Rosną we wszystkich strefach klimatycznych i są częścią wszystkich biogeocenoz globu. Świadczy to o ich dużej zdolności adaptacyjnej do współczesnych warunków życia na Ziemi.

Adaptacje u okrytozalążkowych (roślin kwiatowych), które pozwoliły im zająć dominującą pozycję na Ziemi: I. Organy wegetatywne roślin kwiatowych osiągają największą złożoność i różnorodność. II. Rośliny kwitnące mają bardziej zaawansowany system przewodzący, który zapewnia lepsze zaopatrzenie rośliny w wodę. III. Po raz pierwszy rośliny kwitnące mają nowy organ - kwiat. Zalążki są zamknięte w zamkniętej jamie jajnika, utworzonej przez jeden lub więcej zrośniętych słupków. Nasiona są zamknięte w owocu. Pojawiło się podwójne nawożenie, co ostro odróżnia je od wszystkich innych grup świata roślin. IV. Najważniejsze przemiany zaszły w układzie przewodzącym. Zamiast cewek głównymi elementami przewodzącymi ksylemu są naczynia, co znacznie przyspiesza ruch prądu wstępującego. W ten sposób okrytozalążkowe otrzymały dodatkowe możliwości w rywalizacji i ostatecznie stały się „zwycięzcami” w walce o byt.

III. Wykorzystując wiedzę na temat metabolizmu i przemiany energii w organizmie człowieka, podaj naukowe wyjaśnienie wpływu braku aktywności fizycznej, stresu, złych nawyków i przejadania się na metabolizm. Organizm otrzymuje wiele substancji z zewnątrz, przetwarza je, uzyskując energię lub te cząsteczki, które organizm potrzebuje do budowy własnych tkanek. Powstałe produkty przemiany materii są wydalane z organizmu. Całość wszystkich reakcji dysymilacji (rozkład substancji z uwolnieniem energii) i asymilacji (synteza substancji niezbędnych dla organizmu) nazywa się metabolizmem. W zdrowym organizmie asymilacja i dysymilacja są ściśle zrównoważone. Wszystkie reakcje metaboliczne są regulowane przez układ nerwowy i hormonalny. Zaburzenia metaboliczne leżą u podstaw wielu chorób człowieka.

1. Brak aktywności fizycznej - zmniejszona aktywność fizyczna, brak aktywności fizycznej - prowadzi do zmniejszenia wydolności mięśni, układu sercowo-naczyniowego, a w konsekwencji do zaburzeń metabolicznych i pogorszenia kondycji całego organizmu jako całości. Składniki odżywcze, które nie są wydatkowane na aktywność fizyczną, odkładają się, co często prowadzi do otyłości. Przyczynia się do tego również przejadanie się (2).

3. Stres jest reakcją obronną organizmu, która pozwala mu przetrwać w chwilach zagrożenia. Stres mobilizuje możliwości organizmu, towarzyszy mu wydzielanie hormonów, zwiększa intensywność pracy układu krążenia itp. Jednak silny i szczególnie długotrwały stres może prowadzić do wyczerpania sił człowieka i zaburzeń metabolicznych.

4. Stałe spożywanie napojów alkoholowych ma bardzo silny negatywny wpływ na metabolizm. U alkoholików utleniający alkohol etylowy dodaje organizmowi pewną ilość energii, ale jednocześnie wytwarza bardzo toksyczne substancje, które zabijają komórki wątroby i mózgu. Stopniowo apetyt alkoholików maleje, przestają oni spożywać normalne ilości białek, tłuszczów i węglowodanów, zastępując je napojami alkoholowymi, co prowadzi do wyniszczenia organizmu. Przewlekli alkoholicy zawsze mają uszkodzoną wątrobę, tracą na wadze i następuje stopniowa destrukcja mięśni.

5. Palenie ma również silny negatywny wpływ na metabolizm, ponieważ niszczy płuca i uniemożliwia organizmowi otrzymanie wymaganej ilości tlenu. Ponadto palenie znacznie zwiększa prawdopodobieństwo zachorowania na raka płuc.

6. Substancje odurzające biorące udział w metabolizmie powodują uzależnienie, następnie zaprzestaniu przyjmowania nikotyny, alkoholu itp. towarzyszą objawy odstawienia - gwałtowne pogorszenie samopoczucia. W ten sposób dochodzi do fizjologicznego i psychicznego uzależnienia od narkotyków.

Wiedzę z biologii można wykorzystać na wiele sposobów, oto kilka z nich (przejdźmy od największego do najmniejszego):

· Wiedza prawa ochrony środowiska pozwala regulować działalność człowieka w granicach zachowania ekosystemu, w którym żyje i pracuje (racjonalne zarządzanie środowiskiem);

· Botanika i genetyka pozwalają zwiększyć produktywność, zwalczać szkodniki i opracowywać nowe, niezbędne i przydatne odmiany;

· Genetyka jest obecnie tak ściśle ze sobą powiązany medycynaże wiele chorób, które wcześniej uważano za nieuleczalne, jest badanych i zapobieganych już na embrionalnych etapach rozwoju człowieka;

· Przy pomocy mikrobiologii naukowcy na całym świecie opracowują surowice i szczepionki przeciwko wirusom oraz szeroką gamę leków przeciwbakteryjnych.

Różnice pomiędzy strukturami żywymi i nieożywionymi. Właściwości istot żywych

Biologia - nauka badająca właściwości systemów żywych. Jednak zdefiniowanie, czym jest żywy system, jest dość trudne. Granica między życiem a nieożywieniem nie jest tak łatwa do wytyczenia, jak się wydaje. Spróbuj odpowiedzieć na pytania: Czy wirusy żyją, gdy odpoczywają poza organizmem żywiciela i nie zachodzi w nich metabolizm? Czy sztuczne przedmioty i maszyny mogą wykazywać właściwości istot żywych? A co z programami komputerowymi? Albo języki?

Aby odpowiedzieć na te pytania, możemy spróbować wyizolować minimalny zestaw właściwości charakterystycznych dla systemów żywych. Dlatego naukowcy ustalili kilka kryteriów, według których organizm można sklasyfikować jako żywy.

Najważniejszym z charakterystyczne właściwości (kryteria) istot żywych są następujące:

1. Wymiana materii i energii z otoczeniem. Z punktu widzenia fizyki wszystkie żywe systemy są takie otwarty to znaczy, w przeciwieństwie do nich, stale wymieniają materię i energię z otoczeniem Zamknięte całkowicie odizolowany od świata zewnętrznego i półzamknięte, wymieniając tylko energię, ale nie materię. Zobaczymy później, że ta wymiana jest warunkiem istnienia życia.

2. Układy żywe mają zdolność kumulowania substancji otrzymanych ze środowiska i w efekcie wzrost.

3. Biologia współczesna za podstawową właściwość istot żywych uważa zdolność do tworzenia identycznych (lub prawie identycznych) samoreprodukcja, czyli rozmnażanie z zachowaniem większości właściwości organizmu pierwotnego.

4. Identyczna samoreprodukcja jest nierozerwalnie związana z koncepcją dziedziczność, czyli przekazywanie cech i właściwości potomstwu.

5. Dziedziczność nie jest jednak absolutna – gdyby wszystkie organizmy potomne dokładnie skopiowały swoich rodziców, wówczas ewolucja nie byłaby możliwa, ponieważ organizmy żywe nigdy by się nie zmieniły. Prowadziłoby to do tego, że przy każdej nagłej zmianie warunków wszyscy zginęliby. Ale życie jest niezwykle elastyczne, a organizmy dostosowują się do szerokiego zakresu warunków. Jest to możliwe dzięki zmienność– fakt, że samoreprodukcja organizmów nie jest całkowicie identyczna, w jej trakcie powstają błędy i odchylenia, które mogą być materiałem do selekcji. Istnieje pewna równowaga pomiędzy dziedzicznością a zmiennością.

6. Zmienność może być dziedziczna i niedziedziczna. Zmienność dziedziczna, to znaczy pojawianie się nowych odmian cech, które są dziedziczone i utrwalane w ciągu wielu pokoleń, służy jako materiał do naturalna selekcja. Dobór naturalny jest możliwy wśród wszelkich obiektów odtwarzających się, niekoniecznie żywych, jeśli istnieje między nimi konkurencja o ograniczone zasoby. Te obiekty, które na skutek zmienności nabrały w danym środowisku niekorzystnych cech, zostaną odrzucone, dlatego też w nowych obiektach coraz częściej odnajdziemy cechy dające przewagę konkurencyjną w walce. To dobór naturalny - twórczy czynnik ewolucji, dzięki któremu powstała cała różnorodność organizmów żywych na Ziemi.

7. Organizmy żywe aktywnie reagują na sygnały zewnętrzne, wykazując tę ​​właściwość drażliwość.

8. Organizmy żywe potrafią dzięki swojej zdolności reagowania na zmiany warunków zewnętrznych dostosowanie- adaptacja do nowych warunków. W szczególności ta właściwość pozwala organizmom przetrwać różne katastrofy i rozprzestrzenić się na nowe terytoria.

9. Adaptacja przeprowadzana jest przez samoregulacja, czyli zdolność do utrzymania stałości określonych parametrów fizykochemicznych w żywym organizmie, w tym w zmieniających się warunkach środowiskowych. Na przykład organizm ludzki utrzymuje stałą temperaturę, stężenie glukozy i wielu innych substancji we krwi.

10. Ważną właściwością życia ziemskiego jest dyskrecja, to znaczy nieciągłość: jest reprezentowana przez pojedyncze jednostki, jednostki są łączone w populacje, populacje w gatunki itp., to znaczy na wszystkich poziomach organizacji żywych istot istnieją oddzielne jednostki. Powieść science fiction Stanisława Lema Solaris opisuje ogromny, żywy ocean pokrywający całą planetę. Ale na Ziemi nie ma takich form życia.

Skład chemiczny istot żywych

Organizmy żywe składają się z ogromnej liczby substancji chemicznych, organicznych i nieorganicznych, polimerowych i o niskiej masie cząsteczkowej. Wiele pierwiastków chemicznych występujących w środowisku występuje w układach żywych, ale tylko około 20 z nich jest niezbędnych do życia. Elementy te nazywane są biogenny.

W procesie ewolucji od substancji nieorganicznych do bioorganicznych podstawą wykorzystania niektórych pierwiastków chemicznych w tworzeniu układów biologicznych jest dobór naturalny. W wyniku tej selekcji podstawą wszystkich żywych systemów jest tylko sześć pierwiastków: węgiel, wodór, tlen, azot, fosfor, siarka, zwane organogenami. Ich zawartość w organizmie sięga 97,4%.

Organogeny to główne pierwiastki chemiczne tworzące substancje organiczne: węgiel, wodór, tlen i azot.

Z chemicznego punktu widzenia dobór naturalny pierwiastków organogennych można wytłumaczyć ich zdolnością do tworzenia wiązań chemicznych: z jednej strony dość silnych, czyli energochłonnych, z drugiej zaś dość labilnych, co może łatwo ulegają hemolizie, heterolizie i cyklicznej redystrybucji.

Organogenem numer jeden jest niewątpliwie węgiel. Jego atomy tworzą silne wiązania kowalencyjne między sobą lub z atomami innych pierwiastków. Wiązania te mogą być pojedyncze lub wielokrotne, dzięki tym 3 wiązaniem węgiel może tworzyć układy sprzężone lub skumulowane w postaci otwartych lub zamkniętych łańcuchów i cykli.

W przeciwieństwie do węgla pierwiastki organogenne, wodór i tlen, nie tworzą labilnych wiązań, ale ich obecność w cząsteczce organicznej, w tym bioorganicznej, determinuje jej zdolność do interakcji z biorozpuszczalnikiem – wodą. Ponadto wodór i tlen są nośnikami właściwości redoks układów żywych, zapewniają jedność procesów redoks.

Pozostałe trzy organogeny – azot, fosfor i siarka, a także niektóre inne pierwiastki – żelazo, magnez, które stanowią centra aktywne enzymów, podobnie jak węgiel, są zdolne do tworzenia labilnych wiązań. Pozytywną właściwością organogenów jest również to, że z reguły tworzą związki łatwo rozpuszczalne w wodzie i dlatego koncentrują się w organizmie.

Istnieje kilka klasyfikacji pierwiastków chemicznych zawartych w organizmie człowieka. Zatem V.I. Vernadsky, w zależności od średniej zawartości w organizmach żywych, podzielił pierwiastki na trzy grupy:

1. Makroelementy. Są to pierwiastki, których zawartość w organizmie przekracza 10 – ²%. Należą do nich węgiel, wodór, tlen, azot, fosfor, siarka, wapń, magnez, sód i chlor, potas i żelazo. Są to tzw. uniwersalne pierwiastki biogenne, obecne w komórkach wszystkich organizmów.

2. Mikroelementy. Są to pierwiastki, których zawartość w organizmie waha się od 10 – ² do 10 – ¹²%. Należą do nich jod, miedź, arsen, fluor, brom, stront, bar i kobalt. Choć pierwiastki te występują w organizmach w wyjątkowo niskich stężeniach (nie wyższych niż jedna tysięczna procenta), są one również niezbędne do normalnego życia. Są biogenne mikroelementy. Ich funkcje i role są bardzo zróżnicowane. Wiele mikroelementów wchodzi w skład szeregu enzymów, witamin, pigmentów oddechowych, niektóre wpływają na wzrost, tempo rozwoju, reprodukcję itp.

3. Ultramikroelementy. Są to pierwiastki, których zawartość w organizmie wynosi poniżej 10-¹²%. Należą do nich rtęć, złoto, uran, rad itp.

V.V. Kovalsky, opierając się na stopniu ważności pierwiastków chemicznych dla życia człowieka, podzielił je na trzy grupy:

1. Elementy niezastąpione. Są stale obecne w organizmie człowieka i wchodzą w skład jego związków nieorganicznych i organicznych. Są to H, O, Ca, N, K, P, Na, S, Mg, Cl, C, I, Mn, Cu, Co, Zn, Fe, Mo, V. Niedobór zawartości tych pierwiastków prowadzi do zakłócenie normalnego funkcjonowania organizmu.

2. Elementy zanieczyszczeń. Pierwiastki te są stale obecne w organizmie człowieka, jednak ich rola biologiczna nie zawsze została wyjaśniona lub została słabo zbadana. Są to: 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. Elementy mikrozanieczyszczeń. Występują w organizmie człowieka, brak jednak informacji o ich zawartości ilościowej i roli biologicznej. Są to Sc, Tl, In, La, Sm, Pr, W, Re, Tb itp. Pierwiastki chemiczne niezbędne do budowy i funkcjonowania komórek i organizmów nazywane są biogennymi.

Wśród substancji i składników nieorganicznych główne miejsce zajmuje - woda.

Aby utrzymać siłę jonową i pH środowiska, w którym zachodzą procesy życiowe, wymagane są określone stężenia jonów nieorganicznych. Aby zachować określoną siłę jonową i połączenie ośrodka buforowego, niezbędny jest udział pojedynczo naładowanych jonów: amonowych (NH4+); sód (Na+); potas (K+). Kationy nie są wymienne, istnieją specjalne mechanizmy, które utrzymują między nimi niezbędną równowagę.

Związki nieorganiczne:

sole amonowe;

Węglany;

siarczany;

Fosforany.

Niemetale:

1. Chlor (zasadowy). W postaci anionów bierze udział w tworzeniu środowiska solnego, a czasem wchodzi w skład niektórych substancji organicznych.

2. Jod i jego związki biorą udział w niektórych procesach życiowych związków organicznych (organizmów żywych). Jod wchodzi w skład hormonów tarczycy (tyroksyny).

3. Pochodne selenu. Selenosteina wchodzi w skład niektórych enzymów.

4. Krzem – wchodzi w skład chrząstki i więzadeł, w postaci estrów kwasu ortokrzemowego bierze udział w zszywaniu łańcuchów polisacharydowych.

Wiele związków występujących w organizmach żywych jest takich kompleksy: hem to kompleks żelaza z płaską cząsteczką parafiny; kobolamina

Najważniejsze są magnez i wapń metale, nie licząc żelaza, są wszechobecne w układach biologicznych. Stężenie jonów magnezu jest ważne dla utrzymania integralności i funkcjonowania rybosomów, czyli syntezy białek.

Magnez jest również częścią chlorofilu. Jony wapnia biorą udział w procesach komórkowych, w tym w skurczach mięśni. Sole nierozpuszczone – uczestniczą w tworzeniu struktur nośnych:

fosforan wapnia (w kościach);

Węglan (w muszlach mięczaków).

Jony metali czwartego okresu są częścią wielu ważnych związków - enzymy. Niektóre białka zawierają żelazo w postaci skupisk żelaza i siarki. Jony cynku występują w znacznej liczbie enzymów. Mangan wchodzi w skład niewielkiej liczby enzymów, ale odgrywa ważną rolę w biosferze, podczas fotochemicznej redukcji wody, zapewnia uwalnianie tlenu do atmosfery i dostarczanie elektronów do łańcucha transportowego podczas fotosyntezy.

Kobalt wchodzi w skład enzymów w postaci kobalaminy (witaminy B 12).

Molibden jest niezbędnym składnikiem enzymu nitrodinazy (katalizującego redukcję azotu atmosferycznego do amoniaku u bakterii wiążących azot)

Duża liczba materia organiczna część organizmów żywych: kwas octowy; aldehyd octowy; etanol (są produktami i substratami przemian biochemicznych).

Główne grupy niskocząsteczkowych związków organizmów żywych:

Aminokwasy są składnikami białek

Nukleamidy są częścią kwasów nukleinowych

Mono i oligosacharydy są składnikami tkanek strukturalnych

Lipidy są składnikami ścian komórkowych.

Oprócz poprzednich istnieją:

Kofaktory enzymów są niezbędnymi składnikami znacznej liczby enzymów i katalizują reakcje redoks.

Koenzymy to związki organiczne działające w określonych układach reakcji enzymatycznych. Na przykład: dinukleatyd nikotynoamidodaniny (NAD+). W postaci utlenionej jest utleniaczem grup alkoholowych do grup karbonylowych, tworząc w ten sposób czynnik redukujący.

Kofaktory enzymów to złożone cząsteczki organiczne syntetyzowane ze złożonych prekursorów, które muszą być obecne jako podstawowe składniki żywności.

Zwierzęta wyższe charakteryzują się tworzeniem i funkcjonowaniem substancji kontrolujących układ nerwowy i hormonalny - hormonów i neuroprzekaźników. Na przykład hormon nadnerczy wyzwala oksydacyjne przetwarzanie glikogenu podczas stresującej sytuacji.

Wiele roślin syntetyzuje złożone aminy o silnym działaniu biologicznym - alkaloidy.

Terpeny to związki pochodzenia roślinnego, składniki olejków eterycznych i żywic.

Antybiotyki to substancje pochodzenia mikrobiologicznego, wydzielane przez specjalne typy mikroorganizmów, które hamują rozwój innych konkurujących ze sobą mikroorganizmów. Ich mechanizm działania jest zróżnicowany, np. spowalniają wzrost białek w bakteriach.

Termin "biologia" powstaje z połączenia dwóch greckich słów „bios” – życie i „logos” – wiedza, nauczanie, nauka. Stąd klasyczna definicja biologii jako nauki badającej życie we wszystkich jego przejawach.

Biologia bada różnorodność istniejących i wymarłych istot żywych, ich strukturę, funkcje, pochodzenie, ewolucję, rozmieszczenie i rozwój indywidualny, powiązania między sobą, między społecznościami i przyrodą nieożywioną.

Biologia bada ogólne i szczegółowe wzorce właściwe życiu we wszystkich jego przejawach i właściwościach: metabolizm, reprodukcję, dziedziczność, zmienność, zdolność adaptacji, wzrost, rozwój, drażliwość, mobilność itp.

Metody badawcze w biologii

1. Obserwacja- najprostsza i najbardziej dostępna metoda. Na przykład możesz obserwować sezonowe zmiany w przyrodzie, w życiu roślin i zwierząt, zachowaniu zwierząt itp.
2. Opis obiekty biologiczne (opis ustny lub pisemny).
3. Porównanie– znajdowanie podobieństw i różnic między organizmami, stosowane w taksonomii.
4. Metoda eksperymentalna(w warunkach laboratoryjnych lub naturalnych) – badania biologiczne z wykorzystaniem różnych przyrządów i metod fizyki i chemii.
5. Mikroskopia– badanie budowy komórek i struktur komórkowych z wykorzystaniem mikroskopów świetlnych i elektronowych. Mikroskopy świetlne pozwalają zobaczyć kształty i rozmiary komórek i poszczególnych organelli. Elektroniczny – małe struktury poszczególnych organelli.
6. Metoda biochemiczna- badanie składu chemicznego komórek i tkanek organizmów żywych.
7. Cytogenetyczny– metoda badania chromosomów pod mikroskopem. Można wykryć mutacje genomowe (na przykład zespół Downa), mutacje chromosomowe (zmiany kształtu i wielkości chromosomów).
8. Ultrawirowanie- izolacja poszczególnych struktur komórkowych (organelli) i ich dalsze badania.
9. Metoda historyczna– porównanie uzyskanych faktów z wcześniej uzyskanymi wynikami.
10. Modelowanie– tworzenie różnorodnych modeli procesów, struktur, ekosystemów itp. w celu przewidzenia zmian.
11. Metoda hybrydologiczna– metoda krzyżowania, główna metoda badania wzorców dziedziczności.
12. Metoda genealogiczna– metoda sporządzania rodowodów, stosowana do określenia rodzaju dziedziczenia cechy.
13. Metoda bliźniacza– metoda pozwalająca określić udział wpływu czynników środowiskowych na rozwój cech. Dotyczy bliźniąt jednojajowych.

Powiązania biologii z innymi naukami.

Różnorodność przyrody żywej jest tak wielka, że ​​współczesną biologię należy przedstawiać jako zespół nauk. Biologia leży u podstaw takich nauk jak medycyna, ekologia, genetyka, selekcja, botanika, zoologia, anatomia, fizjologia, mikrobiologia, embriologia itp. Biologia wraz z innymi naukami utworzyła takie nauki, jak biofizyka, biochemia, bionika, geobotanika, zoogeografia itp. W związku z szybkim rozwojem nauki i technologii pojawiają się nowe kierunki badania organizmów żywych i nowe nauki pojawiają się tematy związane z biologią. To po raz kolejny udowadnia, że ​​świat żywy jest wieloaspektowy i złożony oraz ściśle powiązany z przyrodą nieożywioną.

Podstawowe nauki biologiczne - przedmioty ich badań

1. Anatomia to zewnętrzna i wewnętrzna struktura organizmów.
2. Fizjologia – procesy życiowe.
3. Medycyna – choroby człowieka, ich przyczyny i metody leczenia.
4. Ekologia – zależności między organizmami w przyrodzie, wzorce procesów zachodzących w ekosystemach.
5. Genetyka - prawa dziedziczności i zmienności.
6. Cytologia to nauka o komórkach (struktura, aktywność życiowa itp.).
7. Biochemia – procesy biochemiczne w organizmach żywych.
8. Biofizyka – zjawiska fizyczne w organizmach żywych.
9. Hodowla to tworzenie nowych i udoskonalanie istniejących odmian, ras, szczepów.
10. Paleontologia – pozostałości kopalne starożytnych organizmów.
11. Embriologia - rozwój zarodków.

Osoba potrafi zastosować wiedzę z zakresu biologii:

• w celu zapobiegania i leczenia chorób
• podczas udzielania pierwszej pomocy ofiary wypadków;
• w produkcji roślinnej, hodowli zwierząt
• w działaniach proekologicznych, które przyczyniają się do rozwiązywania globalnych problemów środowiskowych (wiedza o wzajemnych powiązaniach organizmów w przyrodzie, o czynnikach negatywnie wpływających na stan środowiska itp.) BIOLOGIA JAKO NAUKA

Znaki i właściwości istot żywych:

1. Struktura komórkowa. Komórka jest pojedynczą jednostką strukturalną i funkcjonalną, a także jednostką rozwojową niemal wszystkich żywych organizmów na Ziemi. Wirusy stanowią wyjątek, ale nawet one wykazują właściwości żywe tylko wtedy, gdy znajdują się w komórce. Poza komórką nie dają żadnych oznak życia.

2. Jedność składu chemicznego. Istoty żywe składają się z tych samych pierwiastków chemicznych, co istoty nieożywione, ale u istot żywych 90% masy pochodzi z czterech pierwiastków: S, O, N, N, które biorą udział w tworzeniu złożonych cząsteczek organicznych, takich jak białka, kwasy nukleinowe, węglowodany, lipidy.

3. Metabolizm i energia to główne właściwości istot żywych. Zachodzi w wyniku dwóch wzajemnie powiązanych procesów: syntezy substancji organicznych w organizmie (dzięki zewnętrznym źródłom energii ze światła i pożywienia) oraz procesu rozkładu złożonych substancji organicznych z wyzwoleniem energii, która następnie spożywane przez organizm. Metabolizm zapewnia stałość składu chemicznego w stale zmieniających się warunkach środowiskowych.

4. Otwartość. Wszystkie organizmy żywe są układami otwartymi, czyli systemami, które są stabilne tylko wtedy, gdy otrzymują w sposób ciągły energię i materię ze środowiska.

5. Samoreprodukcja (reprodukcja). Zdolność do samoreprodukcji jest najważniejszą właściwością wszystkich żywych organizmów. Opiera się na informacjach o budowie i funkcjach każdego żywego organizmu, zawartych w kwasach nukleinowych i zapewniających specyfikę budowy i aktywności życiowej organizmu żywego.

6. Samoregulacja. Dzięki mechanizmom samoregulacji zachowana jest względna stałość środowiska wewnętrznego organizmu, tj. zachowana jest stałość składu chemicznego i intensywność procesów fizjologicznych - homeostaza.

7. Rozwój i wzrost. W procesie rozwoju jednostki (ontogeneza) stopniowo i konsekwentnie pojawiają się indywidualne właściwości organizmu (rozwój) i następuje jego wzrost (wzrost wielkości). Ponadto wszystkie systemy żywe ewoluują - zmieniają się w trakcie rozwoju historycznego (filogeneza).

8. Drażliwość. Każdy żywy organizm jest w stanie reagować na wpływy zewnętrzne i wewnętrzne.

9. Dziedziczność. Wszystkie żywe organizmy są zdolne do zachowania i przekazania podstawowych cech potomstwu.

10. Zmienność. Wszystkie żywe organizmy są zdolne do zmiany i nabycia nowych cech.

Podstawowe poziomy organizacji przyrody żywej

Cała żywa przyroda jest zbiorem systemów biologicznych. Ważnymi właściwościami systemów żywych jest wielopoziomowa i hierarchiczna organizacja. Części systemów biologicznych same w sobie są systemami złożonymi z wzajemnie połączonych części. Na każdym poziomie każdy system biologiczny jest wyjątkowy i różni się od innych systemów.

Naukowcy, opierając się na charakterystyce manifestacji właściwości żywych istot, zidentyfikowali kilka poziomów organizacji żywej natury:

1. Poziom molekularny - reprezentowane przez cząsteczki substancji organicznych (białka, lipidy, węglowodany itp.) znajdujące się w komórkach. Na poziomie molekularnym można badać właściwości i strukturę cząsteczek biologicznych, ich rolę w komórce, w życiu organizmu i tak dalej. Na przykład podwojenie cząsteczki DNA, struktury białka i tak dalej.

2. Poziom komórki – reprezentowane przez komórki. Na poziomie komórkowym zaczynają pojawiać się właściwości i oznaki żywych istot. Na poziomie komórkowym można badać strukturę i funkcje komórek oraz struktur komórkowych, procesy w nich zachodzące. Na przykład ruch cytoplazmy, podział komórek, biosynteza białek w rybosomach i tak dalej.

3. Poziom tkanki narządowej – reprezentowane przez tkanki i narządy organizmów wielokomórkowych. Na tym poziomie można badać budowę i funkcje tkanek i narządów, procesy w nich zachodzące. Na przykład skurcz serca, przepływ wody i soli w naczyniach i tak dalej.

4. Poziom organizmowy – reprezentowane przez organizmy jednokomórkowe i wielokomórkowe. Na tym poziomie bada się organizm jako całość: jego strukturę i funkcje życiowe, mechanizmy samoregulacji procesów, adaptację do warunków życia i tak dalej.

5. Poziom populacji i gatunku– reprezentowane przez populacje składające się z osobników tego samego gatunku żyjących razem przez długi czas na określonym terytorium. Życie jednego osobnika jest zdeterminowane genetycznie i w sprzyjających warunkach populacja może istnieć w nieskończoność. Ponieważ na tym poziomie zaczynają działać siły napędowe ewolucji - walka o byt, dobór naturalny itp. Na poziomie populacji i gatunku badają dynamikę liczby osobników, skład populacji pod względem wieku i płci, ewolucję zmiany w populacji i tak dalej.

6. Poziom ekosystemu– reprezentowane przez populacje różnych gatunków żyjących razem na określonym terytorium. Na tym poziomie badane są relacje między organizmami a środowiskiem, warunki determinujące produktywność i trwałość ekosystemów, zmiany w ekosystemach i tak dalej.

7. Poziom biosfery– najwyższa forma organizacji żywej materii, jednocząca wszystkie ekosystemy planety. Na tym poziomie badane są procesy w skali całej planety - obiegi materii i energii w przyrodzie, globalne problemy środowiskowe, zmiany klimatu Ziemi itp. Obecnie prowadzone są badania wpływu człowieka na stan biosfery w celu zapobieżenie światowemu kryzysowi środowiskowemu ma ogromne znaczenie.

MATERIAŁ TEORETYCZNY

BIOLOGIA JAKO NAUKA. METODY BIOLOGII

Biologia - nauka o życiu, jego wzorach i formach manifestacji, jego istnieniu i rozmieszczeniu w czasie i przestrzeni. Bada początki życia i jego istotę, rozwój, wzajemne powiązania i różnorodność. Biologia należy do nauk przyrodniczych.

Terminu „biologia” po raz pierwszy użył niemiecki profesor anatomii T. Ruz w 1779 r. Powszechnie przyjęła się jednak dopiero w 1802 roku, gdy francuski przyrodnik J.-B. zaczął ją wykorzystywać w swoich pracach. Lamarcka.

Współczesna biologia jest nauką złożoną, składającą się z szeregu niezależnych dyscyplin naukowych posiadających własne przedmioty badań.

DYSCYPLINA BIOLOGICZNA

Botanika- nauka o roślinach,

Zoologia- nauka o zwierzętach,

Mikologia- o grzybach,

Wirusologia- o wirusach,

Mikrobiologia- o bakteriach.

Anatomia- nauka zajmująca się badaniem wewnętrznej struktury organizmów (poszczególnych narządów, tkanek). Anatomia roślin bada strukturę roślin, anatomia zwierząt bada strukturę zwierząt.

Morfologia- nauka zajmująca się badaniem zewnętrznej struktury organizmów

Fizjologia- nauka badająca procesy życiowe organizmu i funkcje poszczególnych narządów.

Higiena- nauka o zachowaniu i wzmacnianiu zdrowia ludzkiego.

Cytologia- nauka komórkowa.

Histologia- nauka o tkankach.

Taksonomia- nauka zajmująca się klasyfikacją organizmów żywych. Klasyfikacja to podział organizmów na grupy (gatunki, rodzaje, rodziny itp.) w oparciu o cechy strukturalne, pochodzenie, rozwój itp.

Paleontologia- nauka zajmująca się badaniem pozostałości kopalnych (odcisków, skamieniałości itp.) organizmów.

Embriologia- nauka badająca rozwój indywidualny (embrionalny) organizmów.

Ekologia- nauka zajmująca się badaniem związków organizmów ze sobą i ze środowiskiem.

Etologia- nauka o zachowaniu zwierząt.

Genetyka- nauka o prawach dziedziczności i zmienności.

Wybór- nauka o hodowli nowych i ulepszaniu istniejących ras zwierząt domowych, odmian roślin uprawnych oraz szczepów bakterii i grzybów.

Doktryna ewolucyjna- bada genezę i prawa historycznego rozwoju życia na Ziemi.

Antropologia- nauka o powstaniu i rozwoju człowieka.

Inżynieria komórkowa- dziedzina nauki zajmująca się wytwarzaniem komórek hybrydowych. Przykładem jest hybrydyzacja komórek nowotworowych i limfocytów, fuzja protoplastów różnych komórek roślinnych i klonowanie.

Inżynieria genetyczna- dziedzina nauki zajmująca się wytwarzaniem hybrydowych cząsteczek DNA lub RNA. Jeśli inżynieria komórkowa działa na poziomie komórkowym, to inżynieria genetyczna działa na poziomie molekularnym. W tym przypadku specjaliści „przeszczepiają” geny jednego organizmu drugiemu. Jednym z rezultatów inżynierii genetycznej jest produkcja organizmów genetycznie zmodyfikowanych (GMO).

Bionika- kierunek nauki poszukujący możliwości zastosowania zasad organizacji, właściwości i struktur przyrody ożywionej w urządzeniach technicznych.

Biotechnologia- dyscyplina badająca możliwości wykorzystania organizmów lub procesów biologicznych w celu uzyskania substancji potrzebnych człowiekowi. Zazwyczaj w procesach biotechnologicznych wykorzystywane są bakterie i grzyby.

OGÓLNE METODY BIOLOGII

Metoda to sposób rozumienia rzeczywistości.

1. Obserwacja i opis.

2.Pomiar

3. Porównanie

4. Eksperymentuj lub doświadczaj

5. Symulacja

6. Historyczny.

ETAPY BADAŃ NAUKOWYCH

Trzymany obserwacja nad przedmiotem lub zjawiskiem

na podstawie uzyskanych danych zostaje przedstawiony hipoteza

naukowy eksperyment(z doświadczeniem kontrolnym)

można nazwać hipotezą sprawdzaną podczas eksperymentu
teoria Lub przez prawo

WŁAŚCIWOŚCI ŻYCIA

Metabolizm i przepływ energii- najważniejsza właściwość istot żywych. Wszystkie żywe organizmy pobierają potrzebne substancje ze środowiska zewnętrznego i wydzielają do niego produkty przemiany materii.

Jedność składu chemicznego. Wśród pierwiastków chemicznych w organizmach żywych dominują węgiel, tlen, wodór i azot. Ponadto najważniejszą cechą organizmów żywych jest obecność substancji organicznych: tłuszczów, węglowodanów, białek i kwasów nukleinowych.

Struktura komórkowa. Wszystkie organizmy składają się z komórek. Tylko wirusy mają budowę niekomórkową, ale również dają oznaki życia dopiero po wejściu do komórki gospodarza.

Drażliwość- zdolność organizmu do reagowania na wpływy zewnętrzne lub wewnętrzne.

Samoreprodukcja. Wszystkie żywe organizmy są zdolne do rozmnażania się, to znaczy do rozmnażania własnego rodzaju. Rozmnażanie organizmów odbywa się zgodnie z programem genetycznym zapisanym w cząsteczkach DNA.

Dziedziczność i zmienność.

Dziedziczność to zdolność organizmów do przekazywania swoich cech potomkom. Dziedziczność zapewnia ciągłość życia. Zmienność to zdolność organizmów do nabywania nowych cech w procesie ich rozwoju. Dziedziczna zmienność jest ważnym czynnikiem ewolucji.

Wzrost i rozwój.

Wzrost - zmiany ilościowe (na przykład wzrost masy).

Rozwój - zmiany jakościowe (na przykład tworzenie układów narządów, kwitnienie i owocowanie).

Samoregulacja - zdolność organizmów do utrzymania stałości składu chemicznego i procesów życiowych - homeostaza.

Dostosowanie

Rytm - okresowe zmiany intensywności funkcji fizjologicznych z różnymi okresami wahań (rytmy dobowe, sezonowe). (Na przykład fotoperiodyzm to reakcja organizmu na długość dnia).

Poziomy organizacji życia

Zadania testowe w formacie OGE

Jaka nauka bada różnorodność odmianową roślin?

1)fizjologia 2)systematyka 3)ekologia 4)selekcja

2. Możesz dowiedzieć się, czy do tworzenia skrobi w liściach potrzebne jest światło, używając

1) opisy organów roślinnych 2) porównania roślin z różnych stref przyrodniczych

3) obserwacje wzrostu roślin 4) doświadczenie fotosyntezy

3. W jakim obszarze biologii rozwinęła się teoria komórki?

1) wirusologia 2) cytologia 3) anatomia 4) embriologia

4. Aby rozdzielić organelle komórkowe według gęstości, wybierz metodę

1) obserwacja 2) chromatografia 3) wirowanie 4) odparowanie

5. Zdjęcie przedstawia model fragmentu DNA. Jaka metoda pozwoliła naukowcom stworzyć tak trójwymiarowy obraz cząsteczki?

1) klasyfikacja 2) eksperyment 3) obserwacja 4) modelowanie

6. Zdjęcie przedstawia fragment DNA w kształcie kulki i kija. Jaka metoda pozwoliła naukowcom stworzyć tak trójwymiarowy obraz cząsteczki?

klasyfikacja 2) eksperyment 3) obserwacja 4) modelowanie

7. Zastosowanie jakiej metody naukowej ilustruje fabułę obrazu holenderskiego artysty J. Steena „Puls”, powstałego w połowie XVII wieku?

1) modelowanie 2) pomiar 3) eksperyment 4) obserwacja

8. Przeanalizuj wykres przedstawiający proces wzrostu i rozwoju owada.

Określ długość owada w 30. dniu jego rozwoju.

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

9. Który z poniższych naukowców uważany jest za twórcę doktryny ewolucji?

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

10. Jaka nauka bada różnorodność odmianową roślin?

1) fizjologia 2) taksonomia 3) ekologia 4) selekcja

11. Wybierz parę zwierząt, których eksperymenty doprowadziły do ​​ważnych odkryć w fizjologii zwierząt i człowieka.

1) koń i krowa 2) pszczoła i motyl 3) pies i żaba 4) jaszczurka i gołąb

12. W jakim obszarze biologii rozwinęła się teoria komórki?

1) wirusologia 2) cytologia 3) anatomia 4) embriologia

13. Metodą można dokładnie określić stopień wpływu nawozów na wzrost roślin

1) eksperyment 2) modelowanie 3) analiza 4) obserwacja

14. Przykładem zastosowania eksperymentalnej metody badawczej jest

1) opis budowy nowego organizmu roślinnego

2) porównanie dwóch mikroszkiełek z różnymi tkankami

3) liczenie tętna przed i po wysiłku

4) formułowanie stanowiska na podstawie uzyskanych faktów

15. Mikrobiolog chciał dowiedzieć się, jak szybko jeden rodzaj bakterii namnaża się w różnych pożywkach. Wziął dwie kolby, napełnił je do połowy różnymi pożywkami i umieścił w nich mniej więcej taką samą liczbę bakterii. Co 20 minut pobierał próbki i liczył liczbę znajdujących się w nich bakterii. Dane z jego badań znajdują odzwierciedlenie w tabeli.

Przestudiuj tabelę „Zmiana szybkości rozmnażania bakterii w określonym czasie” i odpowiedz na pytania.

Zmiana szybkości rozmnażania bakterii w określonym czasie

1) Ile bakterii naukowiec umieścił w każdej kolbie na samym początku eksperymentu?

2) Jak zmieniało się tempo namnażania bakterii podczas eksperymentu w każdej kolbie?

3) Jak możemy wyjaśnić uzyskane wyniki?

Literatura

Kamensky A.A., Kriksunov E.A., Pasechnik V.V. Biologia. Biologia ogólna 9. klasa: podręcznik. dla instytucji edukacyjnych. M.: Drop, 2013.

Zayats R.G., Rachkovskaya I.V., Butilovsky V.E., Davydov V.V. Biologia dla kandydatów: pytania, odpowiedzi, testy, zadania - Mińsk: Unipress, 2011. - 768 s.

„Rozwiążę OGE”: biologia. System szkoleniowy Dmitrija Gushchina [Zasoby elektroniczne] - URL: http://oge.sdamgia.ru