Реферат: Биологические предпосылки и структурные уровни жизни

1. Структура биологического знания

Биология – составная часть естествознания; совокупность наук о живой природе, многообразия существовавших живых организмов, их строении и функциях, происхождении, распространении и развитии, связях друг с другом и с неживой природой. Биология изучает закономерности живого во всех его проявлениях (обмен веществ, воспроизводство, наследственность, изменчивость, приспособляемость и др.).

В своем развитии биология прошла длительный и трудный путь, включающий в себя три наиболее крупных этапа, принципиально различающихся между собой своей главной идеей: период систематики ,период биологии микромира и эволюционный период. Они не имеют четких временных границ и резких переходов. Более того, поскольку биологя еще не вышла на уровень теоретических обобщений и не имеет собственной научной картины мира, она существует в виде натуралистической, физико-химической и эволюционной биологии.

1. Период систематики. Натуралистическая биология. Биология развивалась как описательная наука о многообразных формах, видах и взаимосвязях животного мира. Главной ее задачей было изучение природы в естественном состоянии. Для этого явления природы наблюдались, описывались и систематизировались. Началом научного подхода послужила постоянно растущая совокупность практических знаний, получаемых человеком в процессе его взаимодействия с окружающим миром, которую необходимо было структурировать.

Систематизация и классификация биологии были предложена шведским ученым К. Линнеем. Он точно определил соотношение между различными систематическими группами, четко их выделив и показав их иерархическую соподчиненность.

Натуралистическая биология не утратила своего значения до сих пор. По-прежнему продолжается изучение флоры и фауны нашей планеты, открываются и описываются новые виды. Несмотря на то что современная биология смогла осуществить анализ и классификацию огромного числа животных и растительных организмов, она тем не менее не смогла сделать полное описание всего природного мира.

2. Период микромира. Физико-химическая биология. При всех плюсах натуралистической биологии с ее целостным подходом к изучению природы, биология все же нуждалась в понимании механизмов, явлений и процессов, происходящих на разных уровнях жизни и живых организмов. Поэтому от традиционной описательной биологии ученые были вынуждены перейти к изучению анатомии и физиологии растений и животных, процессов жизнедеятельности организмов в целом, и их отдельных органов, а затем к изучению жизни на клеточном и молекулярно-генетическом уровнях.

Биология в Новое время все шире использовала методы других естественных наук. Так в науку проникла мысль, что все явления жизни подчиняются законам физики и физики и могут быть объяснены с их помощью. Первое время это был лишь методологический подход, но с 19 века можно было говорить о рождении физико-химической биологии, изучавшей жизнь на молекулярном и надмолекулярном уровнях. Большую роль в утверждении нового образа биологии сыграли ученые 19 века, использовавшие методы физики и химии в своих исследованиях. В 20 в. Появилась молекулярная генетика, что вывело биологию на новый уровень анализа жизни и еще теснее сблизило ее с физикой и химией. Удалось понять генетическую роль нуклеиновых кислот, были открыты молекулярные механизмы генетической репродукции и биосинтеза белка, а также молекулярно-генетические механизмы изменчивости, изучен обмен веществ на молекулярном уровне.

С точки зрения химии живые организмы представляют собой открытые системы, постоянно обменивающиеся веществом и энергией с окружающей средой. При этом вместе с пищей они получают огромное количество органических и минеральных веществ, которые участвуют в биохимических реакциях организма, а затем в виде продуктов распада выводятся в окружающую среду. Гормональная регуляция, происходящая в организме, также представляет собой систему химических реакций.

Объединение биологии с химии дало начало новой науке – биохимии, которая анализирует изменения биомолекул внутри живого организма. Биохимикам удалось выяснить, как переносится энергия в клетке, расшифровать механизмы метаболизма, установить роль внутриклеточных структур, выяснить структуру и функции белков и нуклеиновых кислот.

Поскольку современная химия основывается на физике, ученые стремятся объяснить биологические явления и процессы на основе физических закономерностей. В результате в 1950 г на стыке биохимии, биологии и физики родилась новая наука – биофизика. Биофизики, рассматривая какое-то биологическое явление, расчленяют его на несколько более элементарных, доступных для понимания и исследуют их физические свойства. Им удалось объяснить механизмы мышечного сокращения, проведения нервного импульса, тайны фотосинтеза и многое другое.

3. Эволюционный период. Эволюционная биология. Идея развития живой природы проникла в биологию в 19 веке.

4. Подлинная революция в биологии связана с появлением в 1859 г теории эволюции Ч.Р.Дарвина, построенной на трех постулатах: изменчивости, наследственности и естественном отборе. Изменчивость – способность организмов приобретать новые свойства и признаки и изменять их по разным причинам. Наследственность – способность живых организмов передавать свои свойства и признаки следующим поколениям. Естественный отбор – результат борьбы за существование, выживание и успешное размножение наиболее приспособленных организмов.

Современная теория эволюции появилась в конце 1920-х гг. Она представляла собой синтез генетики и дарвинизма. С этого времени стало возможным говорить об эволюционной биологии как о платформе, на которой происходит синтез разнородного биологического знания. Сегодня эволюционная биология – результат объединения двух потоков знания: эволюционного учения и знаний, полученных другими биологическими науками о процессах и механизмах эволюции. На протяжении 20 в содержание эволюционной биологии постоянно расширялось. Она дополнялась данными генетики, молекулярной биологии, палентоологии и других наук.

2. Структурные уровни организации жизни

Уровни организации органического мира – дискретные состояния биологических систем, характеризующиеся соподчиненностью, взаимосвязанностью, специфическими закономерностями.

Структурные уровни организации жизни чрезвычайно многообразны, но основными являются молекулярный, клеточный, онтогенетический, популяционно-видовой, бигиоценотический и биосферный.

1. Молекулярно-генетический уровень жизни. Важнейшими задачами биологии на этом этапе является изучение механизмов передачи генной информации, наследственности и изменчивости.

Существует несколько механизмов изменчивости на молекулярном уровне. Важнейшим из них является механизм мутации генов – непосредственное преобразование самих генов под воздействием внешних факторов. Факторами, вызывающими мутацию, являются: радиация, токсические химические соединения, вирусы.

Еще один механизм изменчивости – рекомбинация генов. Такой процесс имеет место при половом размножении у высших организмов. При этом не происходит изменения общего объема генетической информации.

Еще один механизм изменчивости был открыт лишь в 1950 –е гг. Это – неклассическая рекомбинация генов, при котором происходит общее увеличение объема генетической информации за счет включения в геном клетки новых генетических элементов. Чаще всего эти элементы привносятся в клетку вирусами.

2. Клеточный уровень. Сегодня наукой достоверно установлено, что наименьшей самостоятельной единицей строения, функционирования и развития живого организма является клетка, которая представляет собой элементарную биологическую систему, способную к самообновлению, самовоспроизведению и развитию. Цитология – наука, изучающая живую клетку, ее строение, функционирование как элементарной живой системы, исследует функции отдельных клеточных компонентов, процесс воспроизводства клеток, приспособление к условиям среды и др. Также цитология исследует особенности специализированных клеток, становление их особых функций и развитие специфических клеточных структур. Таким образом, современная цитология была названа физиологией клетки.

Значительным продвижением в изучении клеток произошло в начале 19 века, было открыто и описано клеточное ядро. На основании этих исследований и была создана клеточная теория, ставшая величайшим событием в биологии 19 в. Именно эта теория послужила фундаментом для развития эмбриологии, физиологии, теории эволюции.

Важнейшая часть всех клеток – ядро, которое хранит и воспроизводит генетическую информацию, регулирует процессы обмена веществ в клетке.

Все клетки делятся на две группы:

· Прокариоты – клетки, лишенные ядра

· Эукариоты – клетки содержащие ядра

Изучая живую клетку, ученые обратили внимание на существование двух основных типов ее питания, что позволило все организмы разделить на два типа:

· Автотрофные – сами производят необходимые им питательные вещества

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--