Лекция: Учебник по биологии
ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ТИХООКЕАНСКИЙ ИНСТИТУТ
ДИСТАНЦИОННОГО ОБРАЗОВАНИЯ И ТЕХНОЛОГИЙ
А.П. Анисимов
КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ. БИОЛОГИЯ
ВЛАДИВОСТОК
2000 г.
ВВЕДЕНИЕ.......................................................................3
СЕГМЕНТ 1. ПРЕДМЕТ И ЗАДАЧИ БИОЛОГИИ...........................................3
СЕГМЕНТ 2. ЗНАЧЕНИЕ ОБЩЕЙ БИОЛОГИИ.............................................3
СЕГМЕНТ 3. МЕТОДЫ БИОЛОГИИ.....................................................5
СЕГМЕНТ 4. ОСНОВНЫЕ КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОЙ БИОЛОГИИ.............................7
ТЕМА 1. КОНЦЕПЦИЯ СИСТЕМНОЙ МНОГОУРОВНЕВОЙ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИЗНИ...................8
СЕГМЕНТ 5. СИСТЕМНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ...............................................8
СЕГМЕНТ 6. УРОВНИ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИВОЙ МАТЕРИИ....................................9
СЕГМЕНТ 7. МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ...................................10
СЕГМЕНТ 8. ОНТОГЕНЕТИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ...........................................12
СЕГМЕНТ 9. ПОПУЛЯЦИОННО-ВИДОВОЙ УРОВЕНЬ.......................................14
СЕГМЕНТ 10. БИОГЕОЦЕНОТИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ........................................15
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО ТЕМЕ 1..........................................................16
ТЕМА 2. КОНЦЕПЦИЯ МАТЕРИАЛЬНОЙ СУЩНОСТИ ЖИЗНИ.................................17
СЕГМЕНТ 11. МЕХАНИЦИЗМ И ВИТАЛИЗМ В ИСТОРИИ БИОЛОГИИ..........................17
СЕГМЕНТ 12 ЖИВАЯ МАТЕРИЯ И ЕЕ ОСНОВНАЯ ФОРМА ДВИЖЕНИЯ. ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И
ЭНЕРГИИ В ЖИВОЙ
СИСТЕМЕ......................................................................
.............................................................................
............................ 19
СЕГМЕНТ 13. ТРАНСФОРМАЦИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ.............................22
СЕГМЕНТ 14. БЕЛКИ – СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОСНОВА ЖИЗНИ....................26
СЕГМЕНТ 15. ОПОРА И ДВИЖЕНИЕ..................................................27
СЕГМЕНТ 16. ТРАНСПОРТ ВЕЩЕСТВ.................................................28
СЕГМЕНТ 17. ФЕРМЕНТАТИВНЫЙ КАТАЛИЗ (БИОКАТАЛИЗ)...............................29
СЕГМЕНТ 18. ЗАЩИТНЫЕ РЕАКЦИИ. ИММУНИТЕТ......................................31
СЕГМЕНТ 19. СИГНАЛИЗАЦИЯ. ГОРМОНАЛЬНАЯ И НЕРВНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ...................33
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО ТЕМЕ 2..........................................................37
ТЕМА 3. КОНЦЕПЦИЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ И САМОВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ЖИЗНИ.
ОНТОГЕНЕЗ 38
СЕГМЕНТ 20. САМОВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ - ВАЖНЕЙШЕЕ СВОЙСТВО ЖИЗНИ. ОБЩАЯ СХЕМА
ОНТОГЕНЕЗА 38
СЕГМЕНТ 21. ПРЕФОРМИЗМ И ЭПИГЕНЕЗ В ИСТОРИИ ЭМБРИОЛОГИИ.......................39
СЕГМЕНТ 22. ГЕНОТИП И ФЕНОТИП ОРГАНИЗМА. ЦЕНТРАЛЬНАЯ ДОГМА МОЛЕКУЛЯРНОЙ
БИОЛОГИИ 41
СЕГМЕНТ 23. РЕПЛИКАЦИЯ ДНК И РАЗМНОЖЕНИЕ КЛЕТОК...............................43
СЕГМЕНТ 24. ФОРМЫ РАЗМНОЖЕНИЯ ОРГАНИЗМОВ. КЛОНИРОВАНИЕ........................46
СЕГМЕНТ 25. РАЗВИТИЕ ОРГАНИЗМА................................................50
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО ТЕМЕ 3..........................................................55
ТЕМА 4. КОНЦЕПЦИЯ САМОРЕГУЛЯЦИИ ЖИВЫХ СИСТЕМ..................................57
СЕГМЕНТ 26. САМОРЕГУЛЯЦИЯ И ГОМЕОСТАЗ.........................................57
СЕГМЕНТ 27. ВНУТРИКЛЕТОЧНАЯ САМОРЕГУЛЯЦИЯ.....................................58
СЕГМЕНТ 28. САМОРЕГУЛЯЦИЯ МНОГОКЛЕТОЧНОГО ОРГАНИЗМА...........................61
СЕГМЕНТ 29. САМОРЕГУЛЯЦИЯ В ЭКОСИСТЕМАХ.......................................65
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО ТЕМЕ 4..........................................................73
ТЕМА 5. КОНЦЕПЦИЯ САМООРГАНИЗАЦИИ И БИОЛОГИЧЕСКОЙ ЭВОЛЮЦИИ. ФИЛОГЕНЕЗ 75
СЕГМЕНТ 30. ПРОБЛЕМА САМООРГАНИЗАЦИИ И НАУКА СИНЕРГЕТИКА......................75
СЕГМЕНТ 31. ВОЗНИКНОВЕНИЕ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ......................................77
СЕГМЕНТ 32. ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ И СОВРЕМЕННОЕ БИОРАЗНООБРАЗИЕ 82
СЕГМЕНТ 33. ФАКТОРЫ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ЭВОЛЮЦИИ....................................91
СЕГМЕНТ 34. ПРОИСХОЖДЕНИЕ И ЭВОЛЮЦИЯ ЧЕЛОВЕКА.................................97
ЗАКЛЮЧЕНИЕ К ТЕМЕ 5..........................................................102
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА.....................................................103
ВВЕДЕНИЕ
Сегмент 1. Предмет и задачи биологии
Сегмент 2. Значение общей биологии
Сегмент 3. Методы биологии
Сегмент 4. Основные концепции современной биологии
СЕГМЕНТ 1. ПРЕДМЕТ И ЗАДАЧИ БИОЛОГИИ
Биология - совокупность наук о жизни, о живой природе (греч. bios
- жизнь, logos - учение). Современная биология - очень разнообразная и развитая
область естествознания. Различают ряд частных биологических наук
по объектам исследования, такие как зоология (о животных), ботаника (о
растениях), микробиология (о бактериях), вирусология (о вирусах), и другие, еще
более мелкие подразделения (орнитология - о птицах, ихтиология - о рыбах,
альгология - о водорослях и т.д.). Другое подразделение биологических наук - по
уровням организации и свойствам живой материи: молекулярная биология и биохимия
(химические основы жизни), генетика (наследственность), цитология (клеточный
уровень), эмбриология, биология развития (индивидуальное развитие организмов),
анатомия и физиология (строение и принципы функционирования организмов),
экология (взаимоотношения организмов с окружающей средой), теория эволюции
(историческое развитие живой природы).
Живой мир очень многообразен. Существует около 2 млн видов животных, около 500
тыс. видов растений, сотни тысяч грибов, тысячи видов и еще больше штаммов
(разновидностей) бактерий. Многие виды еще не описаны. Структурная сложность,
типы питания, жизненные циклы, исторический возраст этих групп организмов очень
сильно различаются (сравните хотя бы организацию и образ жизни человека и его
домашних спутников - таракана, комнатного растения, микробов и вирусов). Но все
организмы должны иметь нечто общее, что отличало бы их от неживой природы. Это
- обмен веществ и энергии, способность к размножению и развитию, изменчивость и
адаптивная эволюция. Выявлением и характеристикой этих общих свойств живых
организмов и их системных комплексов с неживой природой занимается так
называемая общая биология. По сути перед общей биологией стоит
задача познать сущность жизни, ответить на вопрос - что есть жизнь. Именно эта
общая концептуальная часть биологии предлагается в современной модели
гуманитарного образования. Для чего это нужно?
СЕГМЕНТ 2. ЗНАЧЕНИЕ ОБЩЕЙ БИОЛОГИИ
Теоретическое и гуманитарное значение общей биологии состоит
прежде всего в формировании материалистического мировоззрения.
Основной вопрос философии - о соотношении материи (бытия) и сознания - по сути
вопрос биологический. От выбора позиции (что первично - материя или сознание)
складывается либо материалистическое, либо идеалистическое понимание природы и
общества, формируются принципиально разные подходы в пользовании объектами
природы, в оценке социальных явлений, в выработке политических стратегий. К
сожалению, многие политики и даже философы с необыкновенной легкостью отдают
свои предпочтения различным (часто просто модным) идеалистическим построениям,
порой даже не задаваясь вопросом о том, что такое материя. Развитие реальной
демократии и свободы совести в нашей стране породили волну совершенно
неосмысленного обращения людей к мистике, астрологии и прочим маргинальным
проявлениям культуры. В то время как огромный массив накопленных реальных
научных знаний остается для большинства населения неизвестным и
невостребованным. Задачи средней школы в этом плане выполняются с низкой
эффективностью. Поэтому общее естественнонаучное просвещение студентов
гуманитарных специальностей стало актуальной задачей современного образования
именно в плане становления научного мировоззрения.
Другая гуманитарная задача биологии состоит в формировании у современного
человека экологического мышления, суть которого заключается в
осознании себя частью природы и понимании необходимости охранять и рационально
использовать природные ресурсы. Актуальность задачи несомненна, если учесть,
что по некоторым прогнозам нынешние темпы и технологии промышленного освоения
Земли уже через 50-100 лет приведут к необратимым изменениям среды обитания
человечества. Это означало бы постепенное вымирание человека и большинства
других объектов живой природы как биологических видов (что случилось, например,
с динозаврами) и, в лучшем случае, замещение современных экологических
сообществ новыми, более приспособленными к измененной среде обитания. Таким
образом, понимание основ биологии и экологии необходимо каждому человеку и в
особенности его технократической, гуманитарной и политической элите с целью
сохранения и устойчивого развития биосферы Земли.
Практическое значение биологии состоит в том, что она является
научной основой всех технологий производства продовольствия.
Возможности экстенсивного воспроизводства продуктов питания на Земле
практически исчерпаны. Целинные земли России и Казахстана, освоенные в 50-е и
60-е годы нашего столетия, явились чуть ли не последними резервами пахотных
земель. Огромные площади ежегодно выводятся из сельскохозяйственного
использования в результате их засоления, опустынивания, превращения в дно
искусственных водоемов при строительстве гидроэлектростанций. По этим причинам
современное сельское хозяйство обречено развиваться на основе интенсивных
технологий. Простое возделывание овощей или пшеницы, выращивание скота, птицы и
т.п. требует знания условий и динамики их размножения и роста, особенностей
минерального и органического питания, совместимости с другими культурами,
отношения к сорнякам, паразитам, бактериям и вирусам, которыми буквально кишит
наша общая среда обитания. Особое значение в 20 веке приобрели методы
генетических модификаций и селекции объектов сельскохозяйственного
производства. Выведение новых пород животных и сортов растений, приспособленных
к конкретным местным условиям - давняя практика. Но современная селекция не
может базироваться на основе проб и ошибок, она использует точные,
математизированные законы генетики. В процветающих фермерских хозяйствах США и
других развитых стран селекционно-генетическая работа столь же обычна и
обязательна, как и ежедневная уборка коровника или прополка грядок. Генетик
здесь одна из самых востребованных профессий. В последние годы быстрыми темпами
развиваются и новые биотехнологии, основанные на генной и клеточной инженерии,
клонировании, получении трансгенных (с пересаженными генами), или генетически
модифицированных (GM), организмов. Освоенные вначале на бактериях, эти методы
уже используются для получения химерных животных и растений с заранее
спланированными свойствами. И хотя GM-технологии в растениеводстве и
животноводстве встречают у потребителей настороженный прием, по сути речь идет
о биотехнологической революции, о формировании новой культуры и практики
природопользования. И все эти вопросы находятся в поле исследования современной
биологии.
Совершенно особое гуманитарно-практическое значение имеет биология
как теоретическая основа медицины. Причины и механизмы большинства
патологий (болезней) кроются в нарушениях работы генов и их продуктов -
клеточных белков. Понять эти причины и механизмы - значит наполовину решить и
проблему их устранения или лечения больного человека. Взаимодействие клеток с
вирусами, сожительство с бактериями, формирование иммунитета к новым и новым
антигенам, возникновение неконтролируемого ракового роста клеток, молекулярная
природа памяти, развитие наркозависимости, причины старения ... - это огромный
и нескончаемый перечень проблем, решаемых сегодня медико-биологической наукой.
Отдельной главой стоит производство современных лекарств, в котором
химики-фармацевты все более уступают место молекулярно-клеточным биологам.
Геннно-клеточные инженерные технологии способны дать экологически и генетически
чистые лекарства, а пересаженные гены могут вообще устранить хроническую
болезнь, например, сахарный диабет.
В последние годы впрямую встала и проблема искусственного производства
человека. Искусственное оплодотворение (при необходимости преодолеть мужское
бесплодие) - давно и успешно решаемая задача. Но появилась принципиально
новая технология зачатия и размножения путем клонирования потомства вообще
без мужских половых клеток. Пока это сделано на животных (в Японии с 1990 г.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23
| 
