Особенности изучения курса введение в биологию. Лекция на тему "введение в общую биологию". Методические разработки кафедры

06.07.2023

Биология (от греч. биос - жизнь и логос - учение) - это наука о жизни. Термин был предложен в 1802 году французским ученым Ж.Б. Ламарком.

Предметом биологии является жизнь во всех ее проявлениях: физиология, строение, индивидуальное развитие (онтогенез), поведение, историческое развитие (филогенез, эволюция), взаимоотношения организмов между собой и окружающей средой.

Современная биология является комплексом, системой наук. В зависимости от объекта исследования различают такие биологические науки, как: наука о вирусах - вирусология, наука о бактериях - бактериология, наука о грибах - микология, наука о растениях - ботаника, наука о животных - зоология и т. п. Почти каждая из этих наук делится на более мелкие: наука о водорослях - альгология, наука о мхах - бриология, о насекомых - энтомология, о млекопитающих - маммалиология и т. п. Теоретическим фундаментом медицины являются анатомия и физиология человека. Наиболее универсальные свойства и закономерности развития и существования организмов и их групп изучает общая биология.

Возникли науки, изучающие общие закономерности жизни: генетика - наука об изменчивости и наследственности, экология - наука о взаимоотношениях организмов между собой и средой обитания, эволюционное учение - наука о закономерностях исторического развития живой материи, палеонтология исследует вымершие организмы.

В разных областях биологии все большее значение имеют дисциплины, связывающие биологию с другими науками: физикой, химией и т. п. Возникают такие науки, как биофизика, биохимия, бионика, биокибернетика. Биокибернетика (от греч. биос - жизнь, кибернетике - искусство управления) - это наука об общих закономерностях управления и передачи информации в живых системах.

Биологические науки - это база для развития растениеводства, животноводства, биотехнологий, медицины и т. п. С их помощью можно решить такие важные задачи, как обеспечение человечества продуктами питания, преодоление болезней, стимуляция процессов обновления организма, генетическая коррекция дефектов у людей с наследственными болезнями, для интродукции и акклиматизации организмов, для получения биологически активных и лекарственных веществ, для разработки средств биологической защиты растений и т. п.

Этапы развития биологии

Выдающиеся биологи: Аристотель, Теофраст, Теодор Шванн, Маттиас Шлейден, Карл М. Бэр, Клод Бернар, Луи Пастер, Д. И. Ивановский

Биология как наука возникла с потребностью систематизировать знания о природе, объяснить накопленные знания, опыт о жизни растений и животных. Основателем биологии считают известного древнегреческого ученого Аристотеля (384-322 гг. до н. э.), положившего начало систематике, описавшего многих животных, решавшего некоторые вопросы биологии. Его ученик Теофраст (372-287 гг. до и. э.) основал ботанику.

Систематическое научное исследование природы началось с эпохи Возрождения. С накоплением конкретных знаний о природе, с представлением о многообразии организмов возникла идея единства всего живого. Этапы развития биологии - это цепь великих открытий и обобщений, подтверждающих эту идею и раскрывающих ее содержание.

Развитие микроскопической техники с конца XVI ст. обусловило открытие клеток и тканей живых организмов. Важным научным свидетельством единства живого стала клеточная теория Т. Шванна и М. Шлейдена (1839 г.). Все организмы состоят из клеток, которые хотя и имеют определенные отличия, но в целом построены и функционируют одинаково. К. М. Бэр (1792-1876 гг.) разработал теорию зародышевого сходства, заложившую основу для научного объяснения закономерностей эмбрионального развития. К. Бернар (1813-1878 гг.) изучал механизмы, обеспечивающие постоянство внутренней среды организма животных. Невозможность самозарождения микроорганизмов доказал французский ученый Л. Пастер (1822-1895 гг.). В 1892 году русским ученым Д. И. Ивановским (1864-1920 гг.) были открыты вирусы.

Выдающиеся биологи: Грегор Мендель, Гуго Де Фриз, Карл Корренс, Эрих Чермак, Томас Морган, Джеймс Уотсон, Фрэнсис Крик, Ж. Б. Ламарк

Открытие законов наследственности принадлежит Г. Менделю (1865 г.), Г. Де Фризу , К. Корренсу , Э. Чермаку (1900 г.), Т. Моргану (1910-1916 гг.). Открытие структуры ДНК - Дж. Уотсону и Ф. Крику (1953 г.).

Выдающиеся биологи: Чарльз Дарвин, А. Н. Северцов, Н. И. Вавилов, Рональд Фишер, С. С. Четвериков, Н. В. Тимофеев-Ресовский, И. И. Шмальгаузен

Творцом первого эволюционного учения был французский ученый Ж.Б. Ламарк (1744-1829 гг.). Основы современной теории эволюции разработал английский ученый Ч. Дарвин (1858 г.). Дальнейшее развитие она получила благодаря достижениям генетики и популяционной биологии в научных работах А. Н. Северцова, Н. И. Вавилова, Р. Фишера, С. С. Четверикова, Н. В. Тимофеева-Ресовского, И. И. Шмальгаузена . Появление и развитие математической биологии и биологической статистики обусловили работы английского биолога Р. Фишера (1890-1962 гг.).

В конце XX века значительных успехов достигла биотехнология, то есть использование живых организмов и биологических процессов в промышленности.

Выдающиеся биологи

Выдающиеся биологи: М. А. Максимович, И. М. Сеченов, К. А. Тимирязев, И. И. Мечников, И. П. Павлов, С. Г. Навашин, В. И. Вернадский, Д. К. Заболотный

Развитию биологии посвятили свою жизнь замечательные ученые.

М. А. Максимович (1804-1873) - основоположник ботаники.

И. М. Сеченов (1829-1905) - основатель физиологической школы, обосновавший рефлекторную природу сознательной и бессознательной деятельности, создатель объективной психологии поведения, сравнительной и эволюционной физиологии.

К. А. Тимирязев (1843-1920) - выдающийся естествоиспытатель, раскрывший закономерности фотосинтеза как процесса использования света для образования органических веществ в растении.

И. И. Мечников (1845-1916) - один из основоположников сравнительной патологии, эволюционной эмбриологии, создатель научной школы, разработавший фагоцитарную теорию иммунитета.

И. П. Павлов (1849-1936) - выдающийся физиолог, создатель учения о высшей нервной деятельности, автор классических трудов по теории пищеварения и кровообращения.

В. И. Вернадский (1863-1945) - основоположник биогеохимии, учения о живом веществе, биосфере, ноосфере.

Д. К. Заболотный (1866-1929) - выдающийся микробиолог, исследователь особо опасных инфекций и другие.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА БОТАНИКИ И ЗАЩИТЫ ЛЕСА

Одобрена: УТВЕРЖДАЮ

Кафедрой ботаники и Декан факультета

Защиты леса _______________Нагимов З.Я.

Протокол №________ _________________ 2008г.

«_____»____________2008г.

Зав.кафедрой__________

методической комиссией

факультета

протокол №___________

от «_____»____________2008г.

Председатель_______________

ПРОГРАММА

УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

ВВЕДЕНИЕ В БИОЛОГИЮ

Для направления - специальности - 205201- лесное хозяйство;

205203- садово - парковое и ландшафтное

строительство

Факультет Лесохозяйственный

Курс - 1 семестр - 1

Трудоемкость дисциплины по стандарту -

В том числе: Лекции - 16 час.

Лабораторные - 0

Практические - 16 час.

Контрольные мероприятия: Зачеты - 1 час.

Всего - 64 час.

Составитель: кандидат биологических наук Зотеева Е.А

Екатеринбург 2008

Цели задачи дисциплины, ее место в учебном процессе

Введение в биологию является первой естественно-научной дисциплиной для специальностей 2065201 и 205203, изучаемой на первом курсе.

Цель дисциплины: обеспечить, в соответствии с требованиями учебной программы, необходимый уровень знаний по общебиологическим вопросам для наиболее качественного освоения специальных дисциплин, имеющих биологическую основу.

Задачи дисциплины:

Знакомство студентов с основными общебиологическими проблемами, особенно с вопросами, связанными с разнообразием органического мира, основами эволюционного учения и экологии;

Обеспечение устойчивых знаний по биологии клетки;

Освоение методики микроскопических исследований, создание навыков изготовления и работы с микропрепаратами.

Дисциплины, обеспечивающие изучение данной дисциплины

Так как введение в биорлогию по учебному плану начинает изучаться в первом семестре первого курса и является первой биологической дисциплиной в графике учебных занятий, она базируется лишь на остаточных знаниях, полученных при изучении школьной программы.

Обеспечиваемые дисциплины

Ботаника. Разделы: клеточное строение растений, анатомия растительных тканей, история развития систематики растений, филогенетическое развитие царства растений.

Физиология растений. Разделы: разделы анатомического строения основных органов растений и теоретическое обоснование важнейших физиологических процессов, происходящих в них.

Экология . Разделы: иерархия структурных уровней живой природы, царства живой природы, основы эволюционного учения.

Биология лесных зверей и птиц. Разделы: разнообразие живых организмов, систематика царства животных.

Лесная энтомология. Разделы о циклах развития насекомых разных таксономических групп.

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

УЧЕБНАЯ ЛИТЕРАТУРА

Основная:

Медников Б.М. Аксиомы биологии. – М.: Знание, 1982.

Пособия по биологии для поступающих в вузы.

П.Кемп, К.Армс. Введение в биологию. – М.: «Мир», 1988. –671 с.

Родионова А.С., Барчукова М.В. Ботаника. – Л., 1990

Дополнительная:

Воронцов Н.Н. Теория эволюции: истоки,постулаты и проблемы. –

М.:Знание, 1984.

Рейвн П., Эверт Р., Айкхорн С. Современная ботаника. – М.: Мир, 1990. Т. 1,2.

Эзау К. Анатомия семенных растений. – М.: Мир, 1980. Т. 1,2.

Ярыгин В.Н., Васильев В.И. и др. Биология.- М.: Высшая школа, 1999.- 448 с.

Методические разработки кафедры:

Зотеева Е.А., Михайлов Ю.Е. Введение в биологию.- Екатеринбург, 2003.- 28 с.

Технические средства обучения:

1. Оборудование для микроскопических исследований.

Количество часов: основной поток

	Количество лекционных часов	Количество часов практических занятий	Контрольные работы
Биология как наука о живом. Понятие «живого ». Основные признаки и свойства живых организмов. Разнообразие и классификация живых организмов. Принципы классификации. Структурные и функциональные классификации. Царства природы и их характеристика. «Система живой природы».
Структурные уровни организации жизни. Клеточный уровень организации. Клетка прокариотическая и эукариотическая. Основные черты строения прокариотической клетки. Структура и разнообразие эукариотической клетки. Клеточные органеллы. Отличительные признаки клеток животных и растительных. Одноклеточные и многоклеточные организмы. Переход к многоклеточности в онтогенезе и филогенезе.
Эволюция органического мира. Понятие «биогенеза» . Этапы биогенеза. Биологическая эволюция биосферы. Концепция развития в биологии. Теории К.Линнея, Ж.Б.Ламарка, Ж.Кювье, Ч.Дарвина и А.Уоллеса.
Синтетическая теория эволюции (СТЭ). Основные понятия и положения СТЭ. Представление об эементарных эволюционных явлениях и факторах. Понятия «популяции », «мутации », «волн жизни », «изоляций », «естественного отбора ».
Палеонтологическая летопись органического мира. Представление о палеонтологических остатках. Этапы геологического развития Земли. Геохронологическая шкала.

Перечень лабораторных работ :

Контрольная работа 1. Клеточный уровень организации жизни. Клеточная теория, разнообразие клеток. Структура и отличительные черты прокариотической и эукариотической клеток. Переход к многоклеточности в онтогенезе и филогенезе. Основные теории.

Контрольная работа 2. Этапы развития идеи эволюции. Основные эволюционные теории (К.Линней, Ж.-Б.ламарк, Ч.Дарвин) Основные положения СТЭ. Элементарные эволюционные явления и факторы.

Биология – наука о жизни, ее формах и закономерностях развития.

Термин «биология» предложил Г. Тревиранус в 1802г.

Предметом изучения является многообразие вымерших (палеонтология ) и ныне населяющих Землю живых существ (неонтология ), их строение, функции, происхождение, индивидуальное развитие, эволюцию, распространение, взаимоотношения друг с другом и окружающей средой.

Биология исследует общие и частные закономерности, присущие жизни во всех ее проявлениях и свойствах: обмен веществ и энергии, размножение, наследственность и изменчивость, рост и развитие, раздражимость, дискретность, саморегуляцию, движение и др.

В многообразие организмов и распределение их по группам вносит порядок систематика животных и растений.

По структуре, свойствам и проявлениям индивидуальной жизни в биологии выделяют:

· морфологию – изучает формы и строение организма;

· физиологию – анализирует функции живых организмов, их взаимосвязь и зависимость от внешних и внутренних условий;

· генетику – изучает закономерности наследственности и изменчивости организмов;

· биологию развития – изучает закономерности индивидуального развития организмов;

· эволюционное учение – исследует закономерности исторического развития органического мира;

· экологию – изучает образ жизни растений и животных в их взаимосвязи с условиями окружающей среды, и др.

В частных разделах биологии (микробиология, приматология и др.) исследуются особенности строения и жизнедеятельности каждого отдельного вида. В общих разделах изучают свойства, присущие всем организмам данной формы живого. Молекулярная биология изучает жизненные явления на молекулярном уровне; цитология - структуру и функции клеток; гистология структуру и функции тканей; анатомия структуру и функции органов. Популяционная генетика и экология – изучает популяцию и биологические особенности всех организмов, входящие в их состав;

Биогеоценология – изучает закономерности формирования, функции, взаимосвязь и развитие высших структурных уровней организации жизни на Земле до биосферы в целом.

Химические реакции и физико-химические процессы в живых организмах, а также химическое состояние и физическую структуру биологических систем, на всех уровнях их организации, изучают биохимия и биофизика .

Установить закономерность, незаметные при описании единичных процессов и явлений, позволяет биометрия, т.е. совокупность приемов планирования и обработка результатов биологических исследований методами математической статистики .

Астробиология – исследование жизни вне земли.

Генная инженерия – комплекс приемов, с помощью которых можно создавать организмы с новыми, в т.ч. и с не встречающимися в природе, комбинациями наследственных признаков и свойств.

Методы биологии:

- наблюдение – позволяет описать биологические явления;

- сравнение – дает возможность найти общие закономерности в строение и жизнедеятельности различных организмов;

- эксперимент (опыт) – помогает изучить свойства биологических объектов;

- моделирование – имитируются процессы, недоступные для непосредственного наблюдения экспериментального воспроизведения;

- исторический метод – позволяет на основе данных о современном органическом мире и его прошлом познать процессы развития живой природы.

Значение биологии:

ü благодаря генетике и селекции можно создавать высокопродуктивные сорта культурных растений и породы домашних животных, что позволяет интенсивно вести с/х и удовлетворить потребности населения планеты в пищевых ресурсах.

ü в промышленности достижения современной биологии нашли применение в биологическом синтезе аминокислот, кормовых белков, ферментов, витаминов, стимуляторов роста и средств защиты растений и др.

ü с помощью генной инженерии создаются организмы с новыми комбинациями наследственных признаков и свойств, с повышенной устойчивостью к заболеваниям, засолению почв;

ü биотехнология – производство биологически-активных веществ (инсулин, а/б, интерферон, вакцины для профилактики инфекционных заболеваний человека и животных).

Формы существования живой материи .

Все живые организмы, обитающие на Земле, разделены на 2 группы:

1. Неклеточные формы

ü бактериофаги – группа вирусов, поражающих бактерии.

2. Клеточные формы

ü прокариоты – примитивные, просто устроенные клетки, с неоформленным ядром, представленные бактериями и сине-зелеными водорослями (цианобактерии).

ü эукариоты – клетки от простейших до клеток высших растений и млекопитающих, отличаются и сложностью, и разнообразием структуры.

Этапы развития биологии

Выдающиеся биологи

Развитию биологии посвятили свою жизнь замечательные ученые.

М. А. Максимович (1804-1873) - основоположник ботаники.

В. И. Вернадский (1863-1945) - основоположник биогеохимии, учения о живом веществе, биосфере, ноосфере.

Д. К. Заболотный (1866-1929) - выдающийся микробиолог, исследователь особо опасных инфекций и другие.

Раздел. 1 Предмет и задачи общей биологии. Уровни организации живой материи. Тема 1. 1. Общая биология как наука, методы исследования связи с другими науками, её достижения. Задачи: u показать актуальность биологических знаний, выявить значение общей биологии её место в системе биологических знаний; u познакомить учащихся с методами исследования в биологии; u рассмотреть последовательность проведения эксперимента; u выявить в чём заключается отличие гипотезы от закона или теории.

. БИОЛОГИЯ - наука о жизни, её закономерностях и формах проявления, о существовании и распространение е во времени и пространстве. Она исследует происхождение жизни и её сущность, развитие, взаимосвязи и многообразие. Биология относится к естественным наукам. Слово «биология» дословно переводится как «наука (логос) о жизни (био)» .

Энгельс: «Жизнь – способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их природой, причём с прекращением этого обмена веществ прекращается и жизнь, что приводит к разложению белков. » Волькенштейн: «Живые тела существуют на Земле, представляют собой открытые, саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы, построенные из биополимеров – белков и нуклеиновых кислот. »

Свойства живых систем 1. Метаболизм – обмен веществ. Обмен веществ и энергии Поглощение Преобразование + усвоение Выделение во внешнюю среду

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

7. Дискретность – каждая биологическая система состоит из обособленных, но взаимодействующих между собой частей, образующих структурнофункциональное единство. 8. Саморегуляция – способность организмов, обитающих в непрерывно меняющихся условиях окружающей среды поддерживать постоянство своего химического состава и интенсивность физиологических процессов – гомеостаз.

9. Ритмичность – периодические изменения интенсивности физиологических функций с различными периодами колебаний (суточные и сезонные) 10. Энергозависимость – живые тела представляют собой открытые для поступления энергии системы. 11. Единство химического состава.

ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ– комплексная наука, исследует наиболее общие свойства и закономерности живой материи, проявляемые на разных уровня организации, и объединяет ряд частных биологических наук.

Биологические науки и изучаемые ими аспекты 1. Ботаника – исследует строение, способ существования, распространение растений и историю их происхождения. Включает в себя: u Микологию - наука о грибах u Бриологию – наука о мхах u Геоботаника – изучает закономерности распространения растений по поверхности суши u Палеоботаника – изучает ископаемые останки древних растений 2. Зоология – изучает строение, распространение и историю развития животных. Включает в себя: u Ихтиология – наука о рыбах u Орнитология – наука о птицах u Этология – наука о поведении животных

3. Морфология – изучает особенности внешнего строения живых организмов. 4. Физиология - изучает особенности жизнедеятельности живых организмов. 5. Анатомия – изучает внутреннее строение живых организмов. 6. Цитология – наука о клетке. 7. Гистология – наука о тканях. 8. Генетика – наука, изучающая закономерности наследственности и изменчивости живых организмов. 9. Микробиология – изучает строение, способ существования и распространение микроорганизмов (бактерий, одноклеточных) и вирусов. 10. Экология – наука о взаимоотношениях организмов между собой и с факторами окружающей среды.

Пограничные науки: u Биофизика – исследует биологические структуры и функции организмов физическими методами. u Биохимия – исследует основы жизненных процессов и явлений химическими методами на биологических объектах. u Биотехнология – изучает возможности использования имеющих хозяйственное значение микроорганизмов в качестве сырья, а так же использование их особых свойств в производстве.

Методы исследований. 1. 2. 3. 4. 5. 6. Наблюдение (описание биологических явлений). Сравнение (нахождение закономерностей). Эксперимент или опыт (изучение свойств объекта в контролируемых условиях). Моделирование (имитирование процессов, недоступных для непосредственного наблюдения). Исторический метод. Инструментальный.

Научное исследование проходит в несколько этапов: Наблюдение над объектом на основе данных выдвигается гипотеза проводится научный эксперимент (с контрольным опытом) проверенная гипотеза может быть названа теорией или законом.

Уровни организации живой материи. Важными свойствами живых систем являются многоуровневость и иерархическая организация. Выделение уровней организации жизни условно, т. к. они тесно связаны между собой и вытекают один из другого, что говорит о целостности живой природы.

Уровни организации Биологическая система Элементы, образующие систему Молекулярный Органоиды Атомы и молекулы Клеточный Клетка Органоиды Тканевый Ткань Клетки Органный Орган Ткань Организменный Организм Системы органов Популяция Особи Популяционновидовой Биогеоценотически й Биосферный Биогеоценоз (экосистема) Биосфера Популяции Биогеоценозы (экосистемы)

Органические вещества – соединения, содержащие углерод (кроме карбонатов). Между атомами углерода возникают одинарные или двойные связи, на основе которых формируются углеродные цепочки. (нарисовать - линейную, разветвлённую, циклическую) Большинство органических веществ – полимеры, состоящие из повторяющихся частиц – мономеров. Регулярными биополимерами называются вещества, состоящие из одинаковых мономеров, нерегулярными – состоящие из разных мономеров. БИОПОЛИМЕРЫ – природные высокомолекулярные соединения (белки, нуклеиновые кислоты, жиры, сахариды их производные), служащие структурными частями живых организмов и играющие важную роль в процессах жизнедеятельности.

1. 2. 3. 4. 5. Биополимеры состоят из многочисленных звеньев – мономеров, которые имеют достаточно простое строение. Для каждого вида биополимеров характерно определённое строение и функции. Биополимеры могут состоять из одинаковых или из разных мономеров. Свойства полимеров проявляются только в живой клетке. Все биополимеры – это сочетание лишь нескольких типов мономеров, которые дают всё многообразие жизни на Земле.