Учебно-методический комплекс по биологии для 10 11 классов, создан на основе оригинальной программы под руководством В. В. Пасечника



жүктеу 0.64 Mb.
Pdf просмотр
бет1/6
Дата09.09.2017
өлшемі0.64 Mb.
түріУчебно-методический комплекс
  1   2   3   4   5   6

Андрей Александрович Каменский

Владимир Васильевич Пасечник

Евгений Аркадьевич Криксунов

Биология. Общая биология. 10–11 классы

Серия «Вертикаль (Дрофа)»

 

 

Текст предоставлен правообладателем



http://www.litres.ru/pages/biblio_book/?art=8341499

Биология. Общая биология. 10—11 классы : учебник / А. А. Каменский, Е. А. Криксунов, В. В.

Пасечник: Дрофа; Москва; 2013

ISBN 978-5-358-11652-8

 

Аннотация

Предлагаемый учебник входит в учебно-методический комплекс по биологии для 10—

11 классов, создан на основе оригинальной программы под руководством В. В. Пасечника.

Учебник  соответствует  Федеральному  государственному  образовательному

стандарту среднего (полного) общего образования.

Данная линия учебников (5—11 классы) построена по концентрическому принципу.

Учебник  для  10—11  классов  посвящен  проблемам  общей  биологии,  которые  освещены

в  нем  более  глубоко  и  подробно,  чем  в  учебнике  9  класса,  где  учащиеся  впервые

познакомились  с  ними,  с  учетом  последних  достижений  в  различных  областях

биологической науки.


А.  А.  Каменский, В.  В.  Пасечник, Е.  А.  Криксунов.  «Биология. Общая биология. 10–11 классы»

3

Содержание

Введение

5

§ 1. Краткая история развития биологии



6

§ 2. Методы исследования в биологии

13

§ 3. Сущность жизни и свойства живого



17

§ 4. Уровни организации живой материи

20

Краткое содержание вводной главы



24

Глава 1. Клетка

25

§ 5. Методы цитологии. Клеточная теория



26

§ 6. Особенности химического состава клетки

30

§ 7. Вода и её роль в жизнедеятельности клетки



33

§ 8. Минеральные вещества и их роль в клетке

36

§ 9. Углеводы и их роль в жизнедеятельности клетки



38

§ 10. Липиды и их роль в жизнедеятельности клетки

41

§ 11. Строение и функции белков



43

§ 12. Нуклеиновые кислоты и их роль в жизнедеятельности

клетки

49

§ 13. АТФ и другие органические соединения клетки



54

§ 14. Строение клетки. Клеточная мембрана. Ядро

56

§ 15. Строение клетки. Цитоплазма. Клеточный центр.



Рибосомы

61

§ 16. Строение клетки. Эндоплазматическая сеть. Комплекс



Гольджи. Лизосомы. Клеточные включения

64

§ 17. Строение клетки. Митохондрии. Пластиды. Органоиды



движения

68

§ 18. Сходства и различия в строении прокариотических и



эукариотических клеток

71

§ 19. Сходство и различия в строении клеток растений,



животных и грибов

74

§ 20. Неклеточные формы жизни. Вирусы и бактериофаги



77

§ 21. Обмен веществ и энергии в клетке

80

§ 22. Энергетический обмен в клетке



82

§ 23. Питание клетки

85

§ 24. Автотрофное питание. Фотосинтез



87

Конец ознакомительного фрагмента.

91


А.  А.  Каменский, В.  В.  Пасечник, Е.  А.  Криксунов.  «Биология. Общая биология. 10–11 классы»

4

A. А. Каменский,



Е. А. Криксунов, B. В. Пасечник

Биология. Общая

биология 10–11 классы

Условные обозначения:

– задания, направленные на развитие умений работать с информацией, представлен-

ной в разных видах;

– задания, направленные на развитие коммуникативных умений;

– задания, направленные на развитие общих мыслительных умений и навыков, спо-

собности самостоятельно планировать пути решения конкретных задач.


А.  А.  Каменский, В.  В.  Пасечник, Е.  А.  Криксунов.  «Биология. Общая биология. 10–11 классы»

5

 



Введение

 

Вы  начинаете  изучение  школьного  курса  «Общая  биология».  Это

условное  название  части  школьного  курса  биологии,  задача  которого

–  изучение  общих  свойств  живого,  законов  его  существования  и

развития.  Отражая  живую  природу  и  человека  как  её  часть,  биология

приобретает  всё  большее  значение  в  научно-техническом  прогрессе,

становясь  производительной  силой.  Биология  создаёт  новую  технологию

– биологическую, которая должна стать основой нового индустриального

общества.  Биологические  знания  должны  способствовать  формированию

биологического  мышления  и  экологической  культуры  у  каждого  члена

общества,  без  чего  дальнейшее  развитие  человеческой  цивилизации

невозможно.



А.  А.  Каменский, В.  В.  Пасечник, Е.  А.  Криксунов.  «Биология. Общая биология. 10–11 классы»

6

 



§ 1. Краткая история развития биологии

 

1. Что изучает биология?

2. Какие биологические науки вам известны?

3. Каких учёных-биологов вы знаете?

Биология как наука. Вы хорошо знаете, что биология – это наука о жизни. В насто-

ящее время она представляет совокупность наук о живой природе. Биология изучает все

проявления жизни: строение, функции, развитие и происхождение живых организмов, их

взаимоотношения в природных сообществах со средой обитания и с другими живыми орга-

низмами.

С тех пор как человек стал осознавать своё отличие от животного мира, он начал изу-

чать окружающий его мир. Сначала от этого зависела его жизнь. Первобытным людям необ-

ходимо было знать, какие живые организмы можно употреблять в пищу, использовать в каче-

стве лекарств, для изготовления одежды и жилищ, а какие из них ядовиты или опасны.

С развитием цивилизации человек смог позволить себе такую роскошь, как занятие

наукой в познавательных целях.

Исследования культуры древних народов показали, что они имели обширные знания о

растениях, животных и широко их применяли в повседневной жизни.


А.  А.  Каменский, В.  В.  Пасечник, Е.  А.  Криксунов.  «Биология. Общая биология. 10–11 классы»

7

Чарлз Дарвин (1809–1882)



Современная биология – комплексная наука, для которой характерно взаимопроникно-

вение идей и методов различных биологических дисциплин, а также других наук – прежде

всего физики, химии и математики.

Основные  направления  развития  современной  биологии.  В  настоящее  время

условно можно выделить три направления в биологии.

Во-первых, это классическая биология. Её представляют учёные-натуралисты, изуча-

ющие многообразие живой природы. Они объективно наблюдают и анализируют всё, что

происходит  в  живой  природе,  изучают  живые  организмы  и  классифицируют  их.  Непра-

вильно думать, что в классической биологии все открытия уже сделаны. Во второй поло-

вине XX в. не только описано много новых видов, но и открыты крупные таксоны, вплоть

до царств (Погонофоры) и даже надцарств (Архебактерии, или Археи). Эти открытия заста-

вили учёных по-новому взглянуть на всю историю развития живой природы. Для настоящих

учёных-натуралистов природа – это самоценность. Каждый уголок нашей планеты для них

уникален. Именно поэтому они всегда среди тех, кто остро чувствует опасность для окру-

жающей нас природы и активно выступает в её защиту.

Второе  направление  –  это  эволюционная  биология.  В  XIX  в.  автор  теории  есте-

ственного отбора Чарлз Дарвин начинал как обычный натуралист: он коллекционировал,

наблюдал, описывал, путешествовал, раскрывая тайны живой природы. Однако основным

результатом  его  работы,  сделавшим  его  известным  учёным,  стала  теория,  объясняющая

органическое разнообразие.

В  настоящее  время  изучение  эволюции  живых  организмов  активно  продолжается.

Синтез генетики и эволюционной теории привёл к созданию так называемой синтетической

теории эволюции. Но и сейчас ещё есть много нерешённых вопросов, ответы на которые

ищут учёные-эволюционисты.

Созданная  в  начале  XX  в.  нашим  выдающимся  биологом  Александром  Ивановичем

Опариным первая научная теория происхождения жизни была чисто теоретической. В насто-

ящее время активно ведутся экспериментальные исследования данной проблемы и благо-

даря применению передовых физико-химических методов уже сделаны важные открытия и

можно ожидать новых интересных результатов.



А.  А.  Каменский, В.  В.  Пасечник, Е.  А.  Криксунов.  «Биология. Общая биология. 10–11 классы»

8

Александр Иванович Опарин (1894–1980)



Новые открытия позволили дополнить теорию антропогенеза. Но переход от живот-

ного мира к человеку и сейчас ещё остаётся одной из самых больших загадок биологии.

Третье направление – физико-химическая биология, исследующая строение живых

объектов при помощи современных физических и химических методов. Это быстро развива-

ющееся направление биологии, важное как в теоретическом, так и в практическом отноше-

нии. Можно с уверенностью говорить, что в физико-химической биологии нас ждут новые

открытия, которые позволят решить многие проблемы, стоящие перед человечеством.

Развитие биологии как науки. Современная биология уходит корнями в древность и

связана с развитием цивилизации в странах Средиземноморья. Нам известны имена многих

выдающихся учёных, внёсших вклад в развитие биологии. Назовём лишь некоторых из них.

Гиппократ (460 – ок. 370 до н. э.) дал первое относительно подробное описание строе-

ния человека и животных, указал на роль среды и наследственности в возникновении болез-

ней. Его считают основоположником медицины.

Аристотель (384–322 до н. э.) делил окружающий мир на четыре царства: неодушев-

лённый мир земли, воды и воздуха; мир растений; мир животных и мир человека. Он описал

многих животных, положил начало систематике. В написанных им четырёх биологических

трактатах содержались практически все известные к тому времени сведения о животных.

Заслуги Аристотеля настолько велики, что его считают основоположником зоологии.

Теофраст (372–287 до н. э.) изучал растения. Им описано более 500 видов растений,

даны сведения о строении и размножении многих из них, введены в употребление многие

ботанические термины. Его считают основоположником ботаники.

Гай Плиний Старший (23–79) собрал известные к тому времени сведения о живых

организмах и написал 37 томов энциклопедии «Естественная история». Почти до Средневе-

ковья эта энциклопедия была главным источником знаний о природе.


А.  А.  Каменский, В.  В.  Пасечник, Е.  А.  Криксунов.  «Биология. Общая биология. 10–11 классы»

9

Клавдий Гален в своих научных исследованиях широко использовал вскрытия млеко-

питающих. Он первым сделал сравнительно-анатомическое описание человека и обезьяны.

Изучал  центральную  и  периферическую  нервную  систему.  Историки  науки  считают  его

последним великим биологом древности.

Клавдий Гален (ок. 130 – ок. 200)

В Средние века господствующей идеологией была религия. Подобно другим наукам,

биология в этот период ещё не выделилась в самостоятельную область и существовала в

общем русле религиозно-философских взглядов. И хотя накопление знаний о живых орга-

низмах продолжалось, о биологии как науке в тот период можно говорить лишь условно.

Эпоха  Возрождения  является  переходной  от  культуры  Средних  веков  к  культуре

Нового времени. Коренные социально-экономические преобразования того времени сопро-

вождались новыми открытиями в науке.

Самый известный учёный той эпохи Леонардо да Винчи (1452–1519) внёс определён-

ный вклад и в развитие биологии.

Он изучал полёт птиц, описал многие растения, способы соединения костей в суставах,

деятельность сердца и зрительную функцию глаза, сходство костей человека и животных.

Во второй половине XV в. естественнонаучные знания начинают быстро развиваться.

Этому  способствовали  географические  открытия,  позволившие  существенно  расширить

сведения о животных и растениях. Быстрое накопление научных знаний о живых организ-

мах вело к разделению биологии на отдельные науки.

В XVI–XVII вв. стали стремительно развиваться ботаника и зоология.

Изобретение микроскопа (начало XVII в.) позволило изучать микроскопическое стро-

ение растений и животных. Были открыты невидимые невооружённым глазом микроскопи-

чески малые живые организмы – бактерии и простейшие.

Большой вклад в развитие биологии внёс Карл Линней, предложивший систему клас-

сификации животных и растений.

Карл Максимович Бэр (1792–1876) в своих работах сформулировал основные положе-

ния теории гомологичных органов и закона зародышевого сходства, заложившие научные

основы эмбриологии.


А.  А.  Каменский, В.  В.  Пасечник, Е.  А.  Криксунов.  «Биология. Общая биология. 10–11 классы»

10

Карл Линней (1707–1778)



Жан Батист Ламарк (1774–1829)

В 1808 г. в работе «Философия зоологии» Жан Батист Ламарк поставил вопрос о

причинах и механизмах эволюционных преобразований и изложил первую по времени тео-

рию эволюции.

Огромную роль в развитии биологии сыграла клеточная теория, которая научно под-

твердила единство живого мира и послужила одной из предпосылок возникновения теории

эволюции Чарлза Дарвина. Авторами клеточной теории считают зоолога Теодора Шванна

(1818–1882) и ботаника Маттиаса Якоба Шлейдена (1804–1881).

На основе многочисленных наблюдений Ч. Дарвин опубликовал в 1859 г. свой основ-

ной  труд  «О  происхождении  видов  путём  естественного  отбора,  или  Сохранении  благо-

приятствуемых пород в борьбе за жизнь», в котором сформулировал основные положения

теории эволюции, предложил механизмы эволюции и пути эволюционных преобразований

организмов.


А.  А.  Каменский, В.  В.  Пасечник, Е.  А.  Криксунов.  «Биология. Общая биология. 10–11 классы»

11

В XIX в. благодаря работам  Луи Пастера (1822–1895), Роберта Коха (1843–1910),



Ильи Ильича Мечникова в качестве самостоятельной науки оформилась микробиология.

К концу XIX в. как отдельные науки выделились паразитология и экология.

XX век начался с переоткрытия законов Грегора Менделя, что ознаменовало собой

начало развития генетики как науки.

В 40–50-е годы XX в. в биологии стали широко использоваться идеи и методы физики,

химии,  математики,  кибернетики  и  других  наук,  а  в  качестве  объектов  исследования  –

микроорганизмы. В результате возникли и стали бурно развиваться как самостоятельные

науки биофизика, биохимия, молекулярная биология, радиационная биология, бионика и др.

Исследования в космосе способствовали зарождению и развитию космической биологии.

В  XX  в.  появилось  направление  прикладных  исследований  –  биотехнология.  Это

направление, несомненно, будет стремительно развиваться и в XXI в. Более подробно об

этом направлении развития биологии вы узнаете при изучении главы «Основы селекции и

биотехнологии».

Илья Ильич Мечников (1845–1916)

Грегор Мендель (1822–1884)

В настоящее время биологические знания используются во всех сферах человеческой

деятельности: в промышленности и сельском хозяйстве, медицине и энергетике.

Чрезвычайно  важное  значение  имеют  экологические  исследования.  Мы,  наконец,

стали  осознавать,  что  хрупкое  равновесие,  существующее  на  нашей  маленькой  планете,

легко разрушить. Перед человечеством встала грандиозная задача – сохранение биосферы

с целью поддержания условий существования и развития цивилизации. Без биологических


А.  А.  Каменский, В.  В.  Пасечник, Е.  А.  Криксунов.  «Биология. Общая биология. 10–11 классы»

12

знаний и специальных исследований решить её невозможно. Таким образом, в настоящее



время биология стала реальной производительной силой и рациональной научной основой

отношений между человеком и природой.



Классическая  биология.  Эволюционная  биология.  Физико-

химическая биология.

1. Какие направления в развитии биологии вы можете выделить?

2. Какие великие учёные древности внесли заметный вклад в развитие

биологических знаний?

3. Почему в Средние века о биологии как науке можно было говорить

лишь условно?

4. Почему современную биологию считают комплексной наукой?

5. Какова роль биологии в современном обществе?



Подготовьте сообщение на одну из следующих тем:

1. Роль биологии в современном обществе.

2. Роль биологии в космических исследованиях.

3. Роль биологических исследований в современной медицине.

4. Роль выдающихся биологов – наших соотечественников в развитии

мировой биологии.

Насколько изменились взгляды учёных на разнообразие живого, можно

продемонстрировать на примере разделения живых организмов на царства.

Ещё  в  40-е  годы  XX  столетия  все  живые  организмы  делились  на

два царства: Растения и Животные. В царство растений включались также

бактерии и грибы. Позднее более детальное изучение организмов привело

к выделению четырёх царств: Прокариоты (Бактерии), Грибы, Растения и

Животные. Данная система приводится в школьной биологии.

В  1959  г.  было  предложено  делить  мир  живых  организмов  на

пять  царств:  Прокариоты,  Протисты  (Простейшие),  Грибы,  Растения  и

Животные.

Данная  система  часто  приводится  в  биологической  (особенно

переводной) литературе.

Разработаны  и  продолжают  разрабатываться  и  другие  системы,

включающие  20  и  более  царств.  Например,  предложено  выделить  три

надцарства:  Прокариоты,  Археи  (Архебактерии)  и  Эукариоты.  Каждое

надцарство включает несколько царств.



А.  А.  Каменский, В.  В.  Пасечник, Е.  А.  Криксунов.  «Биология. Общая биология. 10–11 классы»

13

 



§ 2. Методы исследования в биологии

 

1. Чем наука отличается от религии и искусства?

2. Какова основная цель науки?

3. Какие методы исследования, применяемые в биологии, вы знаете?

Наука как сфера человеческой деятельности. Наука – одна из сфер человеческой

деятельности, цель которой – изучение и познание окружающего мира. Для научного позна-

ния  необходим  выбор  определённых  объектов  исследования,  проблем  и  методов  их  изу-

чения. Каждая наука имеет свои методы исследования. Однако независимо от того, какие

методы используются, для каждого учёного важнейшим всегда остаётся принцип: «Ничего

не принимай на веру». Главная задача науки – построение системы достоверного знания,

основанного на фактах и обобщениях, которые можно подтвердить или опровергнуть. Науч-

ные знания постоянно берутся под сомнение и принимаются лишь при достаточных доказа-

тельствах. Научным фактом (греч. factum – сделанное) является лишь тот, который можно

воспроизвести и подтвердить.



Научный метод (греч. methodos – путь исследования) – это совокупность приёмов и

операций, используемых при построении системы научных знаний.

Вся история развития биологии наглядно свидетельствует о том, что она определялась

разработкой и применением новых методов исследования. Основными методами исследо-

вания, применяемыми в биологических науках, являются описательный, сравнительный,

исторический и экспериментальный.

Описательный метод. Он широко применялся ещё учёными древности, занимавши-

мися сбором фактического материала и его описанием. В основе его лежит наблюдение.

Практически  до  XVIII  в.  биологи  в  основном  занимались  описанием  животных  и  расте-

ний, делали попытки первичной систематизации накопленного материала. Но описательный

метод не потерял своего значения и сегодня. Например, он используется при открытии новых

видов или изучении клеток с помощью современных методов исследования.



Сравнительный метод. Он позволил выявлять сходства и различия между организ-

мами и их частями и стал применяться в XVII в. Использование сравнительного метода поз-

волило получить данные, необходимые для систематизации растений и животных. В XIX в.

он был использован при разработке клеточной теории и обосновании теории эволюции, а

также в перестройке ряда биологических наук на основе этой теории. В наше время сравни-

тельный метод также широко применяется в различных биологических науках. Однако если

бы в биологии использовались лишь описательный и сравнительный методы, то она так и

осталась бы в рамках констатирующей науки.



Исторический метод. Этот метод помогает осмыслить полученные факты, сопоста-

вить их с ранее известными результатами. Он стал широко применяться во второй половине

XIX в. благодаря работам Ч. Дарвина, который с его помощью научно обосновал закономер-

ности появления и развития организмов, становления их структур и функций во времени и

пространстве. Применение исторического метода позволило превратить биологию из науки

описательной в науку, объясняющую, как произошли и как функционируют многообразные

живые системы.

Экспериментальный  метод.  Применение  экспериментального  метода  в  биологии

связывают с именем Уильяма Гарвея, который использовал его в своих исследованиях при

изучении  кровообращения.  Но  широко  применяться  в  биологии  он  начал  лишь  с  начала

XIX в., прежде всего при изучении физиологических процессов. Экспериментальный метод

позволяет изучать то или иное явление жизни с помощью опыта.


А.  А.  Каменский, В.  В.  Пасечник, Е.  А.  Криксунов.  «Биология. Общая биология. 10–11 классы»

14

Большой вклад в утверждение экспериментального метода в биологии внёс Г. Мен-



дель, который, изучая наследственность и изменчивость организмов, впервые использовал

эксперимент не только для получения данных об изучаемых явлениях, но и для проверки

гипотезы, формулируемой на основании получаемых результатов. Работа Г. Менделя стала

классическим образцом методологии экспериментальной науки.

Уильям Гарвей (1578–1657)

В XX в. экспериментальный метод стал ведущим в биологии. Это стало возможным

благодаря появлению новых приборов для биологических исследований (электронный мик-

роскоп, томограф и др.) и использованию методов физики и химии в биологии.

В  настоящее  время  в  биологическом  эксперименте  широко  используют  различные

виды микроскопии, включая и электронную с техникой ультратонких срезов, биохимические

методы,  разнообразные  способы  культивирования  и  прижизненного  наблюдения  культур

клеток, тканей и органов, метод меченых атомов, рентгеноструктурный анализ, ультрацен-

трифугирование, хроматографию и т. д. Не случайно во второй половине XX в. в биологии

развилось целое направление – создание новейших приборов и разработка методов иссле-

дования.

В биологических исследованиях всё шире применяют моделирование, которое считают

высшей формой эксперимента. Так, ведутся активные работы по компьютерному моделиро-

ванию важнейших биологических процессов, основных направлений эволюции, развития

экосистем или даже всей биосферы (например, в случае глобальных климатических или тех-

ногенных изменений).

Экспериментальный метод в сочетании с системно-структурным подходом коренным

образом преобразил биологию, расширил её познавательные возможности и открыл новые

пути для использования биологических знаний во всех сферах человеческой деятельности.

Научный  факт.  Научный  метод.  Методы  исследования:

описательный, сравнительный, исторический, экспериментальный.

1. В чём заключаются основная цель и задача науки?

2.  Почему  можно  утверждать,  что  развитие  биологии  определялось

разработкой и применением новых научных методов исследования?

3. Какое значение имели описательный и сравнительный методы для

развития биологии?

4. В чём сущность исторического метода?

5.  Почему  экспериментальный  метод  получил  наибольшее

распространение в XX в.?


А.  А.  Каменский, В.  В.  Пасечник, Е.  А.  Криксунов.  «Биология. Общая биология. 10–11 классы»

15

Предложите методы исследования, которые вы будете применять при



изучении антропогенного воздействия на какую-либо экосистему (водоём,

лес, парк и т. д.).

Предложите  несколько  своих  вариантов  путей  развития  биологии  в

XXI в.


Какие болезни, по вашему мнению, будут побеждены человечеством

при  помощи  методов  молекулярной  биологии,  иммунологии,  генетики  в

первую очередь.

Научное  исследование,  как  правило,  состоит  из  нескольких  этапов

(рис.  1).  На  основании  сбора  фактов  формулируется  проблема.  Для  её

решения  выдвигаются  гипотезы  (от  греч.  hypothesis  –  предположение).

Каждая  гипотеза  проверяется  экспериментально  в  ходе  получения  новых

фактов. Если полученные факты противоречат гипотезе, то она отвергается.

Если гипотеза согласуется с фактами и позволяет делать верные прогнозы,

то она может стать теорией (от греч. theoria – исследование). Однако даже

верная теория по мере накопления новых фактов может пересматриваться и

уточняться. Наглядным примером служит теория эволюции.

Некоторые  теории  заключаются  в  установлении  связи  между

различными явлениями. Это правила и законы.

Из  правил  возможны  исключения,  а  законы  действуют  всегда.

Например,  закон  сохранения  энергии  справедлив  как  для  живой,  так  и

неживой природы.


А.  А.  Каменский, В.  В.  Пасечник, Е.  А.  Криксунов.  «Биология. Общая биология. 10–11 классы»

16

Рис. 1. Основные этапы научного исследования



Изучив рисунок 1, предложите план проведения своего небольшого

биологического исследования.



А.  А.  Каменский, В.  В.  Пасечник, Е.  А.  Криксунов.  «Биология. Общая биология. 10–11 классы»

17

 



§ 3. Сущность жизни и свойства живого

 

1. Что такое жизнь?

2. Что считают структурно-функциональной единицей живого?

3. Какие свойства живого вам известны?

Сущность жизни. Вы уже знаете, что биология – это наука о жизни. Но что такое жизнь?

Классическое определение немецкого философа Фридриха Энгельса: «Жизнь есть спо-

соб существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный

обмен веществ с окружающей их внешней природой, причём с прекращением этого обмена

веществ прекращается и жизнь, что приводит к разложению белка» – отражает уровень био-

логических знаний второй половины XIX в.

В XX в. делались многочисленные попытки дать определение жизни, отражающие всю

многогранность данного процесса.

Все определения содержали следующие постулаты, отражающие сущность жизни:

– жизнь есть особая форма движения материи;

– жизнь есть обмен веществ и энергии в организме;

– жизнь есть жизнедеятельность в организме;

–  жизнь  есть  самовоспроизведение  организмов,  которое  обеспечивается  передачей

генетической информации от поколения к поколению.

Жизнь представляет собой форму движения материи высшую по сравнению с физиче-

ской и химической формами её существования.

В самом общем смысле жизнь можно определить как активное, идущее с затратой



энергии, полученной извне, поддержание и самовоспроизведение специфических структур,

состоящих из биополимеров – белков и нуклеиновых кислот.

Ни нуклеиновые кислоты, ни белки в отдельности не являются субстратом жизни. Они

становятся субстратом жизни лишь тогда, когда находятся и функционируют в клетках. Вне

клеток – это химические соединения.

По определению отечественного биолога В. М. Волькенштейна, «живые тела, суще-

ствующие на Земле, представляют собой открытые саморегулирующиеся и самовоспроиз-

водящиеся системы, построенные из биополимеров – белков и нуклеиновых кислот».

Свойства живого. Для живого характерен ряд общих свойств. Перечислим их.

1. Единство химического состава. Живые существа образованы теми же химическими

элементами,  что  и  неживые  объекты,  но  в  живых  существах  90  %  массы  приходится  на

четыре элемента: С, О, N, Н, которые участвуют в образовании сложных органических моле-

кул, таких, как белки, нуклеиновые кислоты, углеводы, липиды.

2. Единство структурной организации. Клетка является единой структурно-функцио-

нальной единицей, а также единицей развития почти для всех живых организмов на Земле.

Исключением являются вирусы, но и у них свойства живого проявляются, лишь когда они

находятся в клетке. Вне клетки жизни нет.

3. Открытость. Все живые организмы представляют собой открытые системы, т. е.

системы, устойчивые лишь при условии непрерывного поступления в них энергии и веще-

ства из окружающей среды.

4. Обмен веществ и энергии. Все живые организмы способны к обмену веществ с окру-

жающей средой. Обмен веществ осуществляется в результате двух взаимосвязанных про-

цессов: синтеза органических веществ в организме (за счёт внешних источников энергии –

света и пищи) и процесса распада сложных органических веществ с выделением энергии,

которая затем расходуется организмом.



А.  А.  Каменский, В.  В.  Пасечник, Е.  А.  Криксунов.  «Биология. Общая биология. 10–11 классы»

18

Обмен веществ обеспечивает постоянство химического состава в непрерывно меняю-



щихся условиях окружающей среды.

5. Самовоспроизведение (репродукция). Способность к самовоспроизведению является

важнейшим свойством всех живых организмов. В её основе лежит информация о строении

и функциях любого живого организма, заложенная в нуклеиновых кислотах и обеспечива-

ющая специфичность структуры и жизнедеятельности живого.

6.  Саморегуляция.  Любой  живой  организм  подвергается  воздействию  непрерывно

меняющихся условий окружающей среды. В то же время для протекания процессов жиз-

недеятельности в клетках необходимы определённые условия. Благодаря механизмам само-

регуляции сохраняется относительное постоянство внутренней среды организма, т. е. под-

держивается постоянство химического состава и интенсивность течения физиологических

процессов, иными словами, поддерживается гомеостаз (от греч. homoios – одинаковый и

stasis – состояние).

7. Развитие и рост. В процессе индивидуального развития (онтогенеза) постепенно

и последовательно проявляются индивидуальные свойства организма и осуществляется его

рост. Кроме того, все живые системы эволюционируют – изменяются в ходе исторического

развития (филогенеза).

8.  Раздражимость.  Любой  живой  организм  способен  избирательно  реагировать  на

внешние и внутренние воздействия.

9.  Наследственность  и  изменчивость.  Преемственность  поколений  обеспечивается

наследственностью.  Потомки  не  являются  копиями  своих  родителей  из-за  способности

наследственной информации к изменениям – изменчивости.

Отдельные свойства, перечисленные выше, могут быть присущи и неживой природе.

Например,  кристаллы  в  насыщенном  растворе  соли  могут  «расти».  Однако  этот  рост  не

имеет тех качественных и количественных параметров, которые присущи росту живого.

Для горящей свечи тоже характерны процессы обмена веществ и превращения энер-

гии, но она не способна к саморегуляции и самовоспроизведению.

Следовательно, все перечисленные выше свойства в своей совокупности характерны

только для живых организмов.



Жизнь. Открытая система.

1. Почему очень сложно дать определение понятия «жизнь»?

2.  В  чём  отличие  химической  организации  живых  организмов  от

объектов неживой природы?

3. Почему живые организмы называются открытыми системами?

4.  Чем  принципиально  отличаются  процессы  обмена  у  живых

организмов и в неживой природе?

5. Какова роль изменчивости и наследственности в развитии жизни на

нашей планете?

Сравните сущность процессов роста, размножения и обмена веществ

в неживой природе и у живых организмов.

Приведите  примеры  свойств,  характерных  для  живого  организма,

которые можно наблюдать и у неживых объектов.

Организм (от лат. organizo – устраиваю) – это особь, индивид (от лат.

individuus  –  неделимый),  самостоятельно  взаимодействующий  со  средой

своего  обитания.  Термин  «организм»  легко  понять,  но  почти  невозможно

однозначно определить. Организм может состоять из одной клетки и может

быть  многоклеточным.  Разные  колониальные  организмы  могут  состоять


А.  А.  Каменский, В.  В.  Пасечник, Е.  А.  Криксунов.  «Биология. Общая биология. 10–11 классы»

19

из  однородных  организмов,  например  вольвокс,  или  представлять  собой



комплекс высокодифференцированных особей, составляющих единое целое,

например  португальский  кораблик  –  колониальное  кишечнополостное

животное. Иногда даже отделённые друг от друга особи образуют группы,

отличающиеся определёнными индивидуальными свойствами, например у

пчёл,  как  и  у  других  социальных  насекомых,  семья  имеет  ряд  свойств

организма.



А.  А.  Каменский, В.  В.  Пасечник, Е.  А.  Криксунов.  «Биология. Общая биология. 10–11 классы»

20

 



§ 4. Уровни организации живой материи

 

1. Какие виды природных сообществ вы знаете?

2. Какие уровни организации живой материи вам известны?

Жизнь на Земле представлена организмами определённого строения, относящимися

к определённым систематическим группам, а также сообществами разной сложности. Вся

живая природа представляет собой совокупность биологических систем (от греч. systema

–  целое,  состоящее  из  взаимосвязанных  частей).  Свойства  системы  не  сводятся  к  сумме

свойств  составляющих  ее  частей.  Например,  важные  свойства  популяции  (соотношение

полов и поколений, скорость размножения) не существуют на уровне отдельных организмов.

Свойства системы и её части могут быть даже противоположными. Так, популяция, состоя-

щая из смертных особей, теоретически, при благоприятных условиях, бессмертна.

Вы уже знаете, что важными свойствами живых систем являются многоуровневость и



иерархическая организация (от греч. hierarchia – порядок подчинения). Части биологических

систем сами являются системами, состоящими, в свою очередь, из взаимосвязанных частей.

Например, организм является частью популяции и может состоять из одной или множества

клеток. На любом уровне каждая живая система уникальна и отличается от себе подобных.

Учёные на основании особенностей проявления свойств живого выделяют несколько

уровней организации живой природы: молекулярный, клеточный, организменный, популя-



ционно-видовой, экосистемный и биосферный (рис. 2). Однако не всегда можно выделить

именно перечисленный набор уровней. Так, у одноклеточных организмов клеточный и орга-

низменный уровни совпадают. Иногда учёные выделяют дополнительные уровни, например

тканевый, органный. Всем живым системам независимо от уровня организации присущи

общие черты, а сами системы находятся в непрерывном взаимодействии. На каждом уровне

вследствие объединения систем низшего уровня возникает определённое новое качество.



Молекулярный уровень представлен молекулами органических веществ – белков, нук-

леиновых кислот, углеводов, липидов, находящихся в клетках и получивших название био-

логических молекул.

На  молекулярном  уровне  исследуется  роль  этих  важнейших  биологических  соеди-

нений в росте и развитии организмов, хранении и передаче наследственной информации,

обмене веществ и превращении энергии в живых клетках и других явлениях.



А.  А.  Каменский, В.  В.  Пасечник, Е.  А.  Криксунов.  «Биология. Общая биология. 10–11 классы»

21

Рис. 2. Уровни организации живой материи



Клеточный  уровень  представлен  клетками.  Это  первый,  начальный  уровень  орга-

низации живого, который обладает всеми свойствами живого. На этом уровне наука изу-

чает вопросы морфологической организации клетки, специализации клеток в ходе развития,

функций клеточной мембраны, механизмы деления клеток. Эти проблемы имеют очень важ-

ное значение, в том числе и практическое, особенно для медицины.

Организменный уровень может быть представлен как одноклеточными, так многокле-

точными организмами. На этом уровне изучается организм как целое, со свойственными

ему механизмами согласованного функционирования его органов в процессе жизнедеятель-

ности, его адаптация и поведение в различных экологических условиях.



Популяционно-видовой  уровень  представлен  популяциями  видов  и  принципиально

отличается от организменного. Продолжительность жизни любого организма определена

генетически,  популяция  же  при  оптимальных  условиях  среды  способна  существовать

неограниченно долго.

На этом уровне изучают факторы, влияющие на динамику численности особей и воз-

растного состава популяций, проблемы сохранения исчезающих видов, действие факторов

микроэволюции и т. д. Эти вопросы имеют важное хозяйственное значение, так как позво-


А.  А.  Каменский, В.  В.  Пасечник, Е.  А.  Криксунов.  «Биология. Общая биология. 10–11 классы»

22

ляют давать научно обоснованные рекомендации для поддержания оптимальной численно-



сти особей различных популяций в эксплуатируемых экосистемах.

Экосистемный уровень представлен системой популяций разных видов в их взаимо-

связи  между  собой  и  окружающей  средой.  На  этом  уровне  изучаются  взаимоотношения

организмов и среды, условия, определяющие продуктивность экосистем, их устойчивость,

а также влияние на них деятельности человека.



Биосферный уровень – высшая форма организации живой материи, объединяющая все

экосистемы планеты. В биосфере происходят глобальные биогеохимические циклы (круго-

вороты веществ и потоки энергии). Изучение механизмов их протекания, а также влияния на

них деятельности человека в настоящее время имеет первостепенное значение для предот-

вращения глобального экологического кризиса.

Уровни организации живой материи: молекулярный, клеточный,

организменный, популяционно-видовой, экосистемный, биосферный.

Рис. 3. Размеры объектов природы

1. Чем характеризуются биологические системы?

2.  Какие  уровни  организации  характерны  для  живой  материи?  На

основании каких критериев они выделяются?


А.  А.  Каменский, В.  В.  Пасечник, Е.  А.  Криксунов.  «Биология. Общая биология. 10–11 классы»

23

3. Какое практическое значение имеет изучение уровней организации



живой материи?

Докажите,  что  всем  живым  системам,  независимо  от  уровня

организации,  присущи  общие  черты,  а  сами  системы  находятся  в

непрерывном взаимодействии.

Покажите  на  примерах,  что  на  каждом  уровне  организации  живой

материи возникает определённое новое качество.

На рисунке 3 приведены размеры разных объектов живой природы.

В соответствии с Международной системой единиц используют следующие единицы

измерения длины:

• основная единица – метр (м)

• 1 сантиметр (см) = 0,01 м

• 1 миллиметр (мм) = 0,001 м

• 1 микрометр, или микрон (мкм, или μm) = 0,000001 м

• 1 нанометр (нм, или nm) = 0,000000001 м

• 1 А (ангстрем) = 0,1 нм


А.  А.  Каменский, В.  В.  Пасечник, Е.  А.  Криксунов.  «Биология. Общая биология. 10–11 классы»

24

 



Краткое содержание вводной главы

 

Биология – наука о жизни. Знания человека о живых организмах накапливались на

протяжении многих тысячелетий.

В  настоящее  время  биология  –  комплексная  наука,  сформировавшаяся  в  результате

дифференциации и интеграции разных биологических дисциплин.

Биология имеет большое практическое значение для жизни человека.

Развитие  биологии  в  значительной  мере  определялось  разработкой  и  применением

новых методов исследования. Научный метод – это совокупность способов познания при-

роды. Важнейший принцип научного метода – ничего не принимать на веру. Основными

методами исследования, применяемыми в биологических науках, являются описательный,

сравнительный, исторический и экспериментальный.

Биология изучает живые организмы. Дать всеобъемлющее определение жизни трудно,

но живые организмы обладают рядом свойств, которые позволяют выделить их из нежи-

вой природы. Живые организмы являются открытыми системами, получающими энергию

и питательные вещества из окружающей среды; они реагируют на внешние воздействия,

содержат всю информацию, необходимую им для развития, размножения, и приспособлены

к определённой среде обитания.

Одинаковые свойства, отличающие живое от объектов неживой природы, характерны

для всех уровней организации живой материи.


А.  А.  Каменский, В.  В.  Пасечник, Е.  А.  Криксунов.  «Биология. Общая биология. 10–11 классы»

25

 





жүктеу 0.64 Mb.

Поделитесь с Вашими друзьями:
  1   2   3   4   5   6




©emirb.org 2020
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет