Что значит сквозные биологические науки

Биология в лицее

Site biology teachers lyceum № 2 Voronezh city, Russian Federation

Биология – наука о жизни. Биологические науки. Критерии живых систем. Уровни организации живой материи. Методы познания живой природы

Основные вопросы теории

Биология – наука о жизни (с греч. bios – жизнь, logos – учение, наука).

1779 г. – Т. Руз впервые употребил термин «биология». 1802 г. – Ж. Б. Ламарк и Г. Р. Тревиранус ввели термин «биология» для обозначения науки о жизни.

«Жизнь есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой, причем с прекращением этого обмена веществ прекращается и жизнь, что приводит к разложению белка». (Ф. Энгельс)

«Живые тела, существующие на Земле, представляют собой открытые, саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы, построенные из биополимеров – белков и нуклеиновых кислот». (М. В. Волькенштейн)

Биологические науки

от объекта исследования

сквозные

специальные

Критерии живых систем

Метаболизм

анаболизм, или ассимиляция, или пластический обмен

катаболизм, или диссимиляция, или энергетический обмен

2. Репродукция – самовоспроизведение.

Размножение

3. Наследственность – способность организмов передавать свои признаки и свойства из поколения в поколение. В основе – носители генетической информации – ДНК, РНК.

4. Изменчивость – способность организмов приобретать новые признаки и свойства. В основе – изменение ДНК.

5. Рост и развитие. Рост всегда сопровождается развитием.

Развитие живой формы материи

онтогенез (индивидуальное развитие)

филогенез (историческое развитие)

6. Раздражимость – способность организмов избирательно реагировать на воздействия.

тропизмы

настии

таксисы

рефлекс

движение отдельных частей растительного организма

изменение характера движения

ответная реакция организма на раздражение, осуществляемая и контролируемая нервной системой

у растений: геотропизм, гелиотропизм

движение листьев к свету

у простейших: хемотаксис, фототаксис

у многоклеточных животных

7. Саморегуляция – способность организмов, обитающих в непрерывно меняющихся условиях окружающей среды, поддерживать постоянство своего химического состава и интенсивность физиологических процессов – гомеостаз.

8. Дискретность. Каждая биологическая система состоит из обособленных, но взаимодействующих частей, образующих структурно-функциональное единство.

9. Ритмичность – периодические изменения интенсивности физиологических функций с различными периодами колебаний (суточные и сезонные ритмы).

10. Энергозависимость. Живые тела представляют собой открытые для поступления энергии системы.

11. Единство химического состава.

Для определения живого все критерии нужно использовать в совокупности.

Уровни организации живой материи

Живая природа представляет собой целостную, сложно организованную, иерархическую систему. Выделяют следующие связанные между собой уровни организации живой материи.

Уровни организации

Биологическая система

Элементы, образующие систему

Молекулы неорганических и органических веществ

Источник

Введение в общую биологию 10 класс профиль

Биология (от греч. в ios – жизнь и l ogos – учение, наука) изучает жизнь во всех проявлениях: строение и развитие живых организмов, их функции, взаимоотношения друг с другом и с окружающей средой. Биология относится к группе естественных наук наряду с математикой, физикой, химией и пр., объектом изучения которых является природа.

Термин «биология» впервые употребил в 1797 г Теодор Руз, а введен был в 1802 году Ж.Б.Ламарком для обозначения науки о жизни как особом явлении природы.

Современная биология – это интегрированная наука, комплекс наук, изучающих живую природу как особую форму движения материи, законы её существования и развития.

Общая биология – наука, изучающая общие свойства и закономерности развития живой природы.

Классификация биологических наук:

в зависимости от предмета исследования
1. микробиология (царство бактерий)
2. ботаника (царство растений)
3. зоология (царство животных)
4. микология (царство грибов)
5. орнитология (птицы)
6. лихенология (лишайники)
7. вирусология (вирусы)
8. бриология (мхи)
9. альгеология (водоросли)
10. ихтиология (рыбы)
11. энтомология (насекомые)
12. териология (млекопитающие)

в зависимости от изучения определенной стороны жизнедеятельности
(специальные науки)
1. эмбриология
2. генетика
3. физиология
4. экология
5. дарвинизм
6. этология

науки, изучающие морфологические особенности организмов
(сквозные науки)
1. анатомия
2. цитология
3. гистология

интегрированные науки:
1. биофизика
2. биохимия
3. молекулярная биология
4. генная и клеточная инженерия
5. биотехнология

Объектом исследования общей биологии является жизнь – одна из высших форм движения материи, одна из альтернативных форм существования объективной реальности.

К материи относится все частицы и поля, из которых состоит окружающий нас мир. Материя непрерывно изменяется, движется. К низшим формам движения материи относятся физико-механическое и химическое, к высшим – биологическое и социальное.

Объективная реальность – это все то, что существует независимо от нашего сознания, независимо от наших взглядов, знаний, желаний. К объективной реальности относится материя, а также связанные с ней идеальные (нематериальные) явления и процессы, например, информация. С точки зрения биологии, объективная реальность существует одновременно в двух альтернативных формах: живой и неживой.

Классическое определение жизни дал Ф. Энгельс: «Жизнь есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой, причем с прекращением этого обмена веществ прекращается и жизнь, что приводит к разложению белка».

В настоящее время для определения жизни широко используется системный подход. Система – это определенным образом организованная совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих элементов, образующих единое целое. При этом свойства всей системы несводимы к сумме свойств составляющих её элементов.

На основе системного подхода можно дать следующее определение жизни (по М. В. Волькенштейну): «Живые тела, существующие на Земле, представляют собой открытые, саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы, построенные из биополимеров – белков и нуклеиновых кислот».

Однако приведенные определения жизни, основанные на биохимическом подходе, не охватывают всего многообразия различий между живым и неживым. Биологические системы обладают рядом существенных особенностей, которые в неживых системах или вообще не обнаруживаются, или встречаются как исключение.

Единство химического состава – одинаковые хим. элементы входят в состав живой и неживой природы, но их соотношение неодинаковое.

Основные свойства (критерии) живых организмов:

Высокоупорядоченное строение (молекулы БЖУ, клетка – единица структурная и функциональная, организм и т.д.)

Энергозависимость – организм – это открытая система.

Рост и развитие (развитие живой материи представлено онтогенезом и филогенезом). Закономерные изменения организмов во времени называют развитием.

Наследственность и изменчивость

Саморегуляция – способность сохранять основные черты строения и функционирования при изменении окружающей среды

Адаптация (приспособления)– особенности строения, функций и поведения соответствуют образу жизни. Биологическая целесообразность – относительная приспособленность к условиям существования.

Ритмичность – периодические изменения интенсивности физиологических функций, связанных с различными периодами колебаний (суточные и сезонные)

Раздражимость – ответная избирательная реакция организма на раздражение (внешнее воздействие)***

Дискретность и целостность (лат. D iscretus – прерывистый, состоящий из частей) – любая биосистема состоит из отдельных взаимодействующих частей, образующих структурно-функциональное единство.

Каждый организм, построенный из отдельных элементов, ведет себя в своей жизнедеятельности и взаимоотношениях со средой как единое целое, как система.

Изменения характера роста растений, (перемещение части растения, вызываемое и направляемое внешним стимулом)

Изменение характера движения (перемещение клетки или всего организма, вызываемое внешним стимулом.)

Ненаправленное движение части растения ответ на внешнее раздражение

Ответная реакция организма на раздражение, осуществляемая и контролируемая ЦНС.

Гелиотропизм (фототропизм)
(побеги «+», корни «-»)

Аэротропизм
(пыльцевые трубки «-», корни «+»)

Гаптотропизм
(твердая поверхность)
«+» усики гороха к опоре

Фототаксис
«+» растения,эвглена
«-» тараканы, мокрицы)

Хемотаксис
«+» сперматозоид к яйцеклетке
«-» комар – репелленты

Аэротаксис
«+» бактерии аэробы

Геотаксис (сила тяжести)
«+»личинки планулы кишечнополостых опускаются на дно,
«-»личинки эфиры кишечнополостных всплывают к поверхности воды

Реотаксис (сопротивление среды)
«+»бабочки летят против ветра

Уровни организации живой материи:

1. Молекулярно-генетический уровень

На этом уровне происходит хранение, воспроизведение и начальная реализация наследственной информации. При хранении и воспроизведении наследственной информации возникают мутации – случайные, ненаправленные изменения генетического материала.

2. Клеточный уровень

Клетка – это элементарная биологическая система, обладающая всеми свойствами и признаками жизни. В сущности, жизнь начинается с клетки. На клеточном уровне протекают все обменные процессы. Упорядоченность и физиологическое единство обменных процессов обеспечиваются самой морфологической организацией клетки.

3. Онтогенетический (организменный) уровень

Онтогенезом называется индивидуальное развитие организма с момента образования зиготы до гибели этого организма. В ходе развития формируются все признаки организма, составляющие его фенотип, то есть полностью завершается реализация наследственной информации. Поэтому именно онтогенез является объектом действия естественного отбора.

4. Популяционно-видовой уровень

Популяции являются конкретной формой существования видов, поэтому популяционный и видовой уровень объединяют вместе. На популяционно-видовом уровне в ходе естественного отбора происходит дифференциальное (неодинаковое) воспроизведение генотипов, изменяется генотипическая структура популяций, протекает эволюция видов.

5. Биогеоценотический уровень (биоценоз+экотоп=биогеоценоз)

Этот уровень включает конкретные естественноисторические сообщества организмов в единстве с их средой обитания. В биогеоценозах происходит круговорот веществ и поток энергии. Популяции разных видов взаимодействуют между собой и эволюционируют в составе конкретных биогеоценозов («биогеоценоз – арена первичных эволюционных преобразований»). Поскольку эволюционируют популяции, постольку эволюционируют и биогеоценозы.

6. Биосферный уровень (толщина биосферы 20-40 км)

Совокупность всех биогеоценозов образует биосферу. Биосфера – это геологическая оболочка Земли, сформировавшаяся в результате деятельности биологических систем. В результате исторического развития органического мира Земли осуществляется глобальный круговорот веществ с переносом и трансформацией энергии. Следовательно, на биосферном уровне жизнь выступает как космическое явление.

Все перечисленные уровни образуют иерархичную систему (соподчинение), в которой каждый уровень характеризуется собственной спецификой, а явления одного уровня не могут быть описаны на других уровнях.

Элементы, образующие систему

атомы и молекулы БЖУ

Хранение, воспроизводство и начальная реализация наследственной информации(биосинтез белка)

Способность к воспроизведению, запас и расход энергии, вкл различных хим.элементов в состав клетки

Процессы онтогенеза: реализация наследственной информации, формируются характерные особенности данного вида.

(генетически открытые системы)

Рождаемость, смертность, выживаемость, структура популяции, плотность, численность.

Изменчивость и естественный отбор

Потоки энергии и круговорот веществ

Взаимодействие живого и неживого, влияние хоз. деятельности человека на природу, биологический круговорот веществ и энергии в масштабах всей планеты.

Методы изучения биологии:

Наблюдение – МИЖП в обычной обстановке

Сравнение – нахождение общих закономерностей и различий.

Исторический – МИЖП, при котором познание процессов развития живой природы строится на основе данных о современном органическом мире и его прошлом.

Эксперимент (опыт) – МИЖП в специально измененных человеком условиях.

Моделирование – имитирование процессов, недоступных для наблюдения или экспериментального воспроизведения.

Инструментальный – микроскопия, центрифугирование, радиолакация.

Методы изучения клетки:

Световая микроскопия (увеличение до 3000 раз)

Электронная микроскопия (увеличение в десятки и сотни тысяч раз)

Изучение фиксированных клеток:
-цитохимический метод (исследование химической организации клетки и процессов обмена веществ)
-метод авторадиографии (изучение биохимических процессов в динамике – введение в клетку радиоактивных изотопов)

Витальное (прижизненное) изучение клеток (изучение свободноживущих простейших организмов, клеток культуры тканей и клетки крови)

Метод культуры тканей (изучение клеток, способных к автономному росту)

Метод фракционирования клетки (дифференциальное ультрацентрифугирование)

Рентгеноструктурный анализ (изучение конфигурации молекул белка, нуклеиновых кислот.)

Микрохирургия (операции на клетке и органоидах)

Методы изучения человека:

Вот уже несколько десятилетий человечество является свидетелем бурного прогресса биологии. Именно от биологии ждут решения важных проблем, связанных с сохранением окружающей среды, обеспечением продовольствием, здоровьем людей.

Области применения биологических знаний:

агрономия и агротехника (биологические методы борьбы с вредителями)

медицинская генетика (ранняя диагностика, профилактика и лечение наследственных заболеваний)

генная и клеточная инженерия – методы промышленного получения БАВ (ген, отвечающий за выработку инсулина встроен в геном кишечной палочки, получение соматропина – гормона роста, вакцин и иммуногенных препаратов, замещение дефектных генов)

медицина (учение об иммунитете, микробиология и паразитология, тканевая несовместимость при пересадке органов и пути её преодоления)

биотехнология (практическое использование достижений биологии в промышленных масштабах) бионика (принципы строения живых система используются в машиностроении, кораблестроении, создании уникальных механизмов и приборов)

охрана природы, экология, рациональное использование природных ресурсов

В современном органическом мире выделяют неклеточные и клеточные формы жизни.

Неклеточные формы: царство Вирусы (ДНК и РНК содержащие)

Клеточные формы: Прокариоты – царство Бактерии, Эукариоты – царства Р, Г и Ж

Источник

Сквозные науки.

· Систематика — научная дисциплина, в задачи которой входит разработка принципов классификации живых организмов и практическое приложение этих принципов к построению системы. Под классификацией здесь понимается описание и размещение в системе всех существующих и вымерших организмов.

· Палеонтология— наука об организмах, существовавших в прошлые геологические периоды и сохранившихся в виде ископаемых останков, а также следов их жизнедеятельности. Одной из задач палеонтологии является реконструкция внешнего вида, биологических особенностей, способов питания, размножения и т. д. этих организмов, а также восстановление на основе этих сведений хода биологической эволюции.

· Морфология — изучает как внешнее строение (форму, структуру, цвет, образцы) организма, таксона или его составных частей, так и внутреннее строение живого организма (например,морфология человека). Подразделяется на наружную морфологию (или эйдономию) и внутреннюю морфологию (или анатомию). Морфология отличается от физиологии тем, что последняя изучает в первую очередь функционирование организма.

· Анатомия — раздел биологии и конкретно морфологии, изучающий строение тела организмов и их частей на уровне выше клеточного. Анатомия как наука (собственно предмет анатомии) изучает не только внешнее строение организма в целом, но и внутреннюю форму и структуру органов, входящих в его состав.

· Физиология— представляет собой комплекс естественнонаучных дисциплин, изучающих как жизнедеятельность организма в целом так и отдельных систем и процессов, органов, клеток, клеточных структур (частная физиология). Физиология стремится раскрыть механизмы регуляции, закономерности жизнедеятельности организма и его взаимодействия с окружающей средой.

· Биогеография— наука на стыке биологии и географии; изучает закономерности географического распространения и распределения животных, растений и микроорганизмов. Предметами изучения биогеографии являются как распространение биоценозов, то есть географически обусловленных совокупностей живых организмов, так и характер фауны и флоры отдельных территорий.

Источник

Биологические науки и их методы

Анатомия изучает внутреннее строение организмов.
Морфология изучает внешнее строение организмов.
Физиология изучает работу организма.

Биохимия изучает химический состав живых организмов и химические реакции обмена веществ.

Генетика изучает закономерности наследственности и изменчивости.

Селекция занимается выведением новых сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов.

Микробиология изучает микроорганизмы (бактерии и грибы).

Биотехнология использует биологические системы и процессы в сельском хозяйстве и промышленности.

Цитология (клеточная биология) изучает строение и работу органоидов клетки.

Гистология изучает ткани.

Систематика (классификация, таксономия) изучает многообразие живых организмов и распределяет их по группам на основании эволюционного родства.

Эволюционная теория изучает закономерности возникновения приспособлений организмов к среде обитания.

Палеонтология изучает ископаемые остатки организмов.

Экология изучает взаимодействия живых организмов между собой и с окружающей их средой (в том числе загрязнённой).

Эмбриология изучает развитие организма животного от момента образования зиготы до рождения (начальные стадии онтогенеза).

Этология изучает поведение животных.

Еще можно почитать

Задания части 1

Выберите один, наиболее правильный вариант. Влияние условий среды обитания на формирование признаков организма изучает наука
1) систематика
2) генетика
3) селекция
4) анатомия

Выберите один, наиболее правильный вариант. Какой метод позволил получить гибрид табака и картофеля?
1) искусственный мутагенез
2) гетерозис у гибридов
3) гибридизация соматических клеток
4) массовый отбор потомства

АНАТОМИЯ
Прочитайте текст. Выберите три предложения, в которых даны описания особенностей анатомии древних людей неандертальцев. Запишите цифры, под которыми указаны выбранные утверждения.
(1) Неандертальцы жили 150тыс. лет назад, останки найдены в Германии в 1856 году. (2) Жили группами по 50-100 человек в пещерах, которые отвоевывали у медведей, львов, гиен. (3) Рост 155-160 см, объем мозга 1200 – 1400 см3, извилин мало. (4) Лицо широкое, скуластое. (5) Охотились коллективно, устраивая облавы на северных оленей, лошадей, слонов, медведей, зубров, шерстистых носорогов. (6) Ходили согнувшись, позвоночник без изгибов, мускулатура развита хорошо.

ГИБРИДОЛОГИЧЕСКИЙ
Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны. Гибридологический метод исследования используют.
1) эмбриологи
2) селекционеры
3) генетики
4) экологи
5) биохимики

ЦИТОЛОГИЯ
1. Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны. Какие методы исследования используют в цитологии?
1) центрифугирование
2) культура ткани
3) хроматография
4) генеалогический
5) гибридологический

2. Выберите два верных ответа из пяти. Какие методы используют для изучения строения и функций клетки?
1) генная инженерия
2) микроскопирование
3) цитогенетический анализ
4) гибридизация
5) центрифугирование

3. Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны. Процессы деления клеток изучают с помощью методов
1) дифференциального центрифугирования
2) культуры клеток
3) микроскопии
4) микрохирургии
5) фото- и киносъемки

ОБЩЕНАУЧНЫЕ
1. Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны. К эмпирическим методам изучения живой природы относят:
1) наблюдение
2) сравнение
3) абстрагирование
4) моделирование
5) эксперимент

2. Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны. Изучение биологических объектов, процессов в различных специально созданных условиях осуществляют с помощью методов:
1) абстрагирования
2) клонирования
3) моделирования
4) обобщения
5) эксперимента

Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны. К теоретическим методам биологических исследований относят
1) сравнение
2) экспериментальный метод
3) обобщение
4) измерение
5) наблюдение

ЭКСПЕРИМЕНТ
Какие примеры относят к биологическому эксперименту? Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) рассматривание под микроскопом клетки крови лягушки
2) слежение за миграцией косяка трески
3) изучение характера пульса после разных физических нагрузок
4) лабораторное исследование влияния гиподинамии на состояние здоровья
5) описание внешних признаков бобовых растений

Выберите два верных ответа из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны. В каких из указанных научных исследований применялся экспериментальный метод?
1) исследование растительного мира тундры
2) опровержение теории самозарождения Л. Пастером
3) создание клеточной теории
4) создание модели молекулы ДНК
5) исследование процессов фотосинтеза

Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны. Примеры каких научных методов иллюстрирует сюжет картины голландского художника Я. Стена «Пульс»?
1) абстрагирование
2) моделирование
3) эксперимент
4) измерение
5) наблюдение

УРОВНИ ОРГАНИЗАЦИИ ЖП
1. Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны. Организменный уровень организации живого изучают
1) биохимия
2) гистология
3) морфология
4) физиология
5) цитология

2. Какие науки изучают живые системы на организменном уровне? Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) анатомия
2) биоценология
3) физиология
4) молекулярная биология
5) эволюционное учение

3. Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны. Какие биологические науки работают с объектами, относящимися к организменному уровню организации жизни?
1) генетика
2) биохимия
3) биология
4) цитология
5) анатомия

4. Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны. Какие биологические науки изучают надорганизменные уровни организации жизни?
1) молекулярная биология
2) экология
3) биоценология
4) цитология
5) гистология

5. Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны. Какие биологические науки работают с объектами, oтносящимися к клеточному уровню организации жизни?
1) цитология
2) палеонтология
3) эмбриология
4) генетика
5) микробиология

6. Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны. Какие биологические науки работают с объектами, относящимися к популяционно-видовому уровню организации жизни?
1) генетика
2) экология
3) эмбриология
4) эволюционное учение
5) анатомия

7. Выберите два верных ответа из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны. Объекты изучения каких из приведённых наук находятся на надорганизменном уровне организации живого.
1) молекулярная биология
2) экология
3) эмбриология
4) систематика
5) анатомия

============
Выберите два верных ответа из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны. Какие методы исследования позволили установить структуру молекулы ДНК?
1) микроскопия
2) наблюдение
3) рентгенологический
4) цитогенетический
5) моделирование

Выберите два верных ответа из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны. Для определения количества эритроцитов в крови человека используют методы
1) гибридизации
2) измерения
3) эксперимента
4) клонирования
5) микроскопирования

Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны. Какие методы исследования помогают изучить процесс фотосинтеза в клетке?
1) экспериментальный метод
2) метод микроскопирования
3) метод меченных атомов
4) метод клеточных культур
5) метод центрифугирования

Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны. Метод меченых атомов используют для определения
1) наличия исследуемого белка в клетке
2) наследования сцепленных с полом признаков
3) концентрации ядовитых веществ в воде
4) положения генов на хромосомах
5) возможности проявления признаков у потомков

Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны. Методами, с помощью которых можно разделить смеси веществ, являются
1) хроматография
2) цитологический
3) центрифугирование
4) меченых атомов
5) замораживание

Установите соответствие между описанием и научным методом: 1) центрифугирования, 2) меченых атомов, 3) хроматография. Запишите цифры 1-3 в порядке, соответствующем буквам.
А) разделение смесей на основе разной скорости движения молекул в абсорбенте
Б) разделение пигментов в зависимости от их цвета и состава
В) осаждение клеточных структур в зависимости от их плотности и массы
Г) обнаружение вещества в месте его накопления
Д) выяснение времени продвижения вещества через клеточные мембраны к больному органу

Источник