1.Биология как наука. Практическая биология и ее значение. Биотехнология. Бионика

(Биология- наука о жизни (живой природе), одна из естественных наук, объектами которой являются живые существа и их взаимодействие с окружающей средой. Биология изучает все аспекты жизни, в частности, структуру, функционирование, рост, происхождение, эволюцию и распределение живых организмов на Земле. Классифицирует и описывает живые существа, происхождение их видов, взаимодействие между собой и с окружающей средой.

Практическая биология и ее значение

Биотехнология-  дисциплина, изучающая возможности использования живых организмов, их систем или продуктов их жизнедеятельности для решения технологических задач, а также возможности создания живых организмов с необходимыми свойствами методомгенной инженерии.

Биотехнологией часто называют применение генной инженерии в XX—XXI веках, но термин относится и к более широкому комплексу процессов модификации биологических организмов для обеспечения потребностей человека, начиная с модификации растений и одомашненных животных путемискусственного отбора и гибридизации. С помощью современных методов традиционные биотехнологические производства получили возможность улучшить качество пищевых продуктов и увеличить продуктивность живых организмов.

Бионика  — прикладная наука о применении в технических устройствах и системах принципов организации, свойств, функций и структур живой природы, то есть формы живого в природе и их промышленные аналоги.)

1.Биология это наука о живой природе. Термин «биология» впервые предложен в 1802 году французским натуралистом Жан батист Ламарком.

Кроме того, биология способствует решению жизненно важных практических задач. Биология является базовой наукой медицины. Многие дисциплины биологии, также как физиология, микробиология, иммуннотология, паразитология, напрямую связанны с медицинской наукой и здравоохранением.

Биотехнология это интеграция естественных и инженерных наук, позволяющая наиболее полно реализовать возможности живых организмов или их производные для создания и модификации продуктов или процессов различного назначения. Чаще всего применяется в медицине, пищевой промышленности, также для решения проблем в области энергетики, охране окружающей среды, и в научных исследованиях.

Бионика это прикладная наука о применение в технических устройствах и системах принципов организации, свойств, функций и структур живой природы, то есть формы живого в природе и их промышленные аналоги. Различают: биологическую бионику, изучающую процессы, происходящие в биологических системах. Теоретическую бионику, которая строит математические модели этих процессов. Техническую бионику, применяющую модели теоретической бионики для решения инженерных задач.

2.Этапы антропогенеза.

2.Этапы антропогенеза это часть биологической эволюции, которая привела к появлению человека разумного(Homo sapiens), отделившего от всяких гоминид, человекообразных обезьян, процесс историко-эволюционного формирования физиологического типа человека, первоначального развития его трудовой деятельности, речи. Изучением антропогенеза занимается множество наук, в частности антропология, палеонтология, генетика лингвистика. В эволюционном контексте термин «человек» относится не только к ныне живущим людям, но и к представителям вымерших видов рода Homo. Кроме того, исследования антропогенеза распространяются на других гоминид, например австралопитек. Род Homo отделился от австралопитеков или подобных их гоминид около 2 мил. Лет назад в Африке. Существовало несколько видов людей, большинство из которых вымерло. К ним, в частности, относится эректусы и неандертальцы. Начиная с Homo habilis, люди использовали каменные орудия труда, все более искусно изготовленные. В последние 50 тыс. лет технология и культура изменяются быстрее, чем предшествующие эпохи.

Билет №12

1.Основные свойства живого. Определение понятия жизнь.

1. 1)Химический состав. Живые существа состоят из тех же химических элементов, что и неживые, но в организмах есть молекулы вещества, характерных только для живого (нуклеиновые кислоты, белки, липиды.)

2)Дискретность и целостность. Любая биологическая система (клетка, организм, вид и т.д.)

Состоит из отдельных частей, т. е. дискретна. Взаимодействие этих частей образует целостную систему (например, в составе организма входят отдельные органы, связанные структурно и функционально в единое целое).

3)структурная организация. Живые системы способы создавать порядок из хаотичного движения молекул, образуя определенные структуры. Для живого характерна упорядочность в пространстве и времени. Это комплекс сложных саморегулирующихся процессов обмена веществ, протекающих в строго определенном порядке, направленном постоянства внутренней среды – гомеостаза.

4)обмен веществ и энергии. Живые организмы – открытые системы, совершающие постоянный обмен веществом и энергией с окружающей средой. При изменении условий среды происходит саморегуляция жизненных процессов по принципу обратной связи, направленная на восстановление постоянства внутренний среды – гомеостаза. Например, продукты жизнедеятельности могут оказывать сильное и строго специфическое тормозящее воздействие на те ферменты, которые составили начальное звено в длинной цепи реакций.

5)Самовоспроизведение. Самообновление. Время существования любой биологической системы ограничено. Для поддержания жизни происходит процесс самовоспроизведения, связанный с образованием новых молекул и структур, несущих генетическую информацию, находящуюся в молекуле ДНК.

6)Наследственность. Молекула ДНК способна хранить, передавать наследственную информацию, благодаря матричному принципу репликации, обеспечивая материальную преемственность между поколениями.

7) Изменчивость. При передачи наследственной информации иногда возникает различные отклонения, приводящие к изменению признаков и свойств у потомков. Если эти изменения благоприятствуют жизни, они могут закрепиться отбором.

8) Рост и развитие. Организмы наследуют определенную генетическую информацию о возможности развития тех или иных признаков. Реализация информации происходит во время индивидуального развития – онтогенеза. На определенном этапе онтогенеза осуществляется рост организма, связанный с репродукцией молекул, клеток и других биологических структур. Рост сопровождается развитием.

9) Раздражимость и движение. Все живое избирательно реагирует на внешние воздействия специфическими реакциями благодаря свойству раздражимости. Организмы отвечают на воздействие движением. Проявление формы движения зависит от структуры организма.

Жизнь это одна из высших форм движения и организации материи. Известная нам земная форма жизни возникла как результат эволюции полимерных соединений углерода и представлена разнообразными организмами, каждая из которых представлена собой индивидуальную целостную систему.

2.Экологические факторы. Закономерности влияния экологических факторов на организм

2.1)искретна. х лзм,вид истема(000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000Экологические факторы это элементы среды обитании, которые прямо или косвенно связанны с организмами, ее населяющими; их объединение в группы: абиотические, биотические, антропогенные факторы.

Абиотические факторы это факторы неживой природы. Среди них химические (например, состав атмосферного воздуха, пресной соленой воды, содержание в них разнообразных примесей). Физические (температура воздуха, воды, их плотность, давление, господствующие ветры, течения, радиационный фон). Биотические факторы живой природы это животные, растения, грибы, бактерии, оказывающие свой жизнедеятельностью влияние на другие организмы и на неживую природу. Антропогенный фактор (деятельность человека) это фактор, оказывающий наиболее сильное воздействие на организмы и их среду обитания.

2)Взаимосвязь организма и среды его обитания. Поглощение организмами из среды различных веществ: кислорода, углерода, углекислого газа, воды, органических и минеральных веществ. Выделение в окружающую среду организмами продуктов обмена. Отрицательное влияние недостатка какого-либо фактора среды(кислорода, воды, света, органических веществ для животных) на жизнедеятельность организмов. Зависимость численности и распределения видов и популяции от абиотических факторов. Биотические факторы как пища, среда обитания для других организмов (растительноядные животные для хищников, хозяева для паразитов). Влияние экологических факторов на размножение организмов(насекомых для опыления растений), их распределение.

Билет №13

1.Структурные уровни организации живой материи.

Уровни биосистем	Компоненты	Основные процессы
Молекулярный. Характеризуется разнообразными молекулярными комплексами, находящимися в живой клетке (биомембрана, цепи переноса электронов, хроматин, фотохимические системы и др.)	Молекулы неорганических и органических соединений и гены	Объединение молекул в особые комплексы. Осуществление физико-химических реакций в упорядочном виде. Копирование ДНК, кодирование и матричная передача генетической информации. Все эти процессы осуществляются только внутри живой клетки
Клеточный. Характеризуется свободно движущими клетками, входящими в многоклеточные организмы	Комплексы молекул химических соединений и органоиды клетки	Синтез органических веществ(биосинтез, фотосинтез), пластический и энергетический обмены. Регуляция внутриклеточных процессов деление клеток. Вовлечение химических элементов земли и энергии солнца в биосистемы
Организменный. Характеризуется одноклеточными и многоклеточными организмами всех царств живой природы	Клетка – основной структурный компонент организма. Из клеток образованны ткани и органы многоклеточного организма	Обмен веществ, раздражимость, размножение, онтогенез. Изменчивость и передача наследственной информации потомкам. Обеспечение непрерывной жизни. Обеспечение гармонического соответствия организма среде его обитания
Популяционно-видовой. Характеризуется огромным разнообразием видов с их популяциями, обеспечивающими более полное использование условий среды в ареале вида	Группы родственных особей, объединенных определенным генофондом и специфическим взаимодействием с окр. средой	Поддержание устойчивости генофонда и возможности его изменчивости. Накопление элементарных эволюционных преобразований. Осуществление микроэволюции. Выработка адаптации изменяющейся среде. Видообразование. Увеличение биоразнообразия и усложнение форм приспособленности
Биогеоценотический. Характеризуется разнообразием естественных и культурных биогеоценозов во всех средах жизни	Популяции различных видов. Факторы среды. Пищевые сети, потоки веществ и энергии	Круговорот веществ и поток энергии, поддержание жизни. Подвижное равновесие между живыми населением и абиотической средой. Обеспечение живого населения условиями обитания как ресурсами жизни (питанием и жильем, укрытием и пр.)
Биосферный. Представлен высшей, глобальной, формой организации биосистем – биосферой	Биоценозы и антропогенное воздействие (по Вернадскому: живое косное и биокосное вещество)	Активное взаимодействие живого и неживого (косного) вещества планеты. Биологический глобальный круговорот. Активное биохимическое участие человека во всех процессах биосферы в виде хозяйственной и этнокультурной деятельности

2.Типы связей в экосистеме.

2.1)пищевые(трофические) связи – формируют трофическую структуру экосистемы, которую

мы уже рассмотрели ранее; помимо отношений, когда одни организмы служат пищей другим, сюда же можно отнести отношения между растениями и насекомыми- опылителями цветов, конкурентные отношения из-за похожей пищи и другие; это самый распространенный тип связей.

2)топические связи (от греч. «топос» - место) основаны на особенностях местообитания, например, отношение между деревьями и гнездящимися на них птицами, живущими на них насекомыми, отношение между организмами их паразитами и т.п.

3)форические связи (от лат. «форас» - наружу) отношению по распространению семян, плодов и т.п.

4)фабрические связи (от лат. «фабрикото» - изготовление) использование растений, пуха, шерсти для постройки гнезд, убежищ и т.п.

Билет №14

1.Методы биологических исследований.

1.Биологические методы исследований направлены на определение наличия токсинов возбудителя в исследуемом материале и на обнаружение возбудителя(особенно при незначительном исходном содержании в исследуемом образце.). Методы включают заражение лабораторных животных исследуемым материалом с последующим выделением чистой культуры патогена либо установлением факта присутствие микробного токсина и его природы. Моделирование экспериментальных инфекций у чувствительных животных – важный инструмент изучения патогенеза заболевания и характера взаимодействий внутри системы микроорганизм-макроорганизм. Для проведения биологических проб используют здоровых животных определенных массы тела и возраста. Инфекционный материал вводят внутрь, в дыхательные пути, внутрибрюшнно, внутривенно, внутримышечнно, внутрикожнно и подкожно, переднюю камеру глаза, через трепанационное отверстие черепа, субокципитально (в большую цистерну головного мозга). У животных прижизненно забирают кровь, экссудат из брюшины, после гибели – кровь, кусочками различных органов, СМЖ, экссудат из различных полостей.

2.Саморегуляция в экосистеме. Сукцессия.

2.Саморегуляция – главное свойство экосистем; за счет биологических связей количество всех видов поддерживается на постоянном уровне. Саморегуляция позволяет экосистемам выдерживать неблагоприятные воздействия. Например, лес не может сохраняться (восстановиться) после нескольких лет засухи, бурного размножения майских жуков или зайцев.

Сукцессия - это постепенные необратимые направленные изменения биоценозов, протекающие в результате внешних и внутренних причин на одной и той же территории под влиянием природных факторов или воздействия человека.

Экологическая сукцессия бывает первичной и вторичной. Какой из типов наблюдается, зависит от условий в начале процесса.

Первичная сукцессия – это последовательное развитие сообществ на участках, ранее лишенных почв и жизни. Такими участками могут быть скалы, глины после отступания ледника или прохождения селя, остывшая лава, участки открытой добычи полезных ископаемых, с которых снят верхний слой почвы. На таких бесплодных участках первичная сукцессия от голой скальной породы до зрелого леса может занять от сотен до тысяч лет. Первичная сукцессия обычно продолжается до тех пор, пока сообщество не станет стабильным и устойчивым. Конечное сообщество, занявшее нарушенный участок, называется зрелым сообществом, а экосистема в целом - климаксовой

Вторичная сукцессия – это последовательное развитие сообществ в ареале, в котором естественная растительность была устранена или сильно нарушена, но почва не была уничтожена. Участками, на которых может наблюдаться вторичная сукцессия, могут быть заброшенные сельскохозяйственные земли, сгоревшие или вырубленные леса, земли с растительностью, уничтоженной в результате горно-строительных работ, сильно загрязненные водные источники, затопленные ранее территории. Так как в наличии имеется какой-то слой почвы, то новая растительность может появиться на нем в течение всего нескольких недель. Вновь созданные озера, водохранилища и пруды также переживают вторичную сукцессию. По мере их постепенного заполнения донными отложениями они в конечном итоге превращают в наземные экосистемы, которые затем проходят вторичную наземную экологическую сукцессию.

Билет №15

1.Вид. Критерии вида.

1.Вид это совокупность особей, сходных по строению, способных к скрещиванию, дающее плодовитое потомство населяющий определенный ареал, обладающий рядом признаков и типов взаимоотношений с окружающей средой, генетически изолированы друг от друга.

Критерии вида:

1)Морфологический – внутреннее и внешнее строение (заяц беляк и заяц русак)

2)Физико-биохимический – фокусирует неодинаковость химических и физических свойств видов ( заяц беляк ест кору дерева, заяц русак - траву)

3)Географический – ареал (область распространения) т.е. территория, на котором живет данный вид (беляк – холодно-умеренных зонах, русак – теплых )

4)Экологический – совокупность факторов внешней среды, необходимых для жизни вида(температура, влажность, соленость и т.п.),(беляк размножается 2 раза в год, русак – 4 раза в год)

5)Репродуктивный (генетический) – одинаковое количество и строение хромосом, что позволяет организмам давать плодовитое потомство (заяц беляк + заяц русак = заяц тумак)

6)Поведенческий – поведение, особенно в момент размножения

2.Доказательства эволюции.

2.I Биохимические доказательства эволюции

1)Все организмы, будь то вирусы, бактерии, растения, животные или грибы, имеют удивительно близкий элементарный химический состав.

2)У всех у них особо важную роль в жизненных явлениях играют белки и нуклеиновые кислоты, которые построены всегда по единому принципу из исходных компонентов. Высокая степень сходства обнаруживается не только в строение биологических молекул, но и в способе их функционирования. Принципы генетического кодирования, биосинтеза белков и нуклеиновых кислот едины для всего живого.

3)У подавляющего большинства организмов в качестве молекул-аккумуляторов энергии используется АТФ, одинаковы также механизмы расщепления сахаров и основной энергетический цикл клетки.

4)Большинство организмов имеют клеточное строение.

II Эмбриологические доказательства эволюции

Отечественные и зарубежные ученные обнаружили и глубоко изучили сходства начальных стадий эмбрионального развития животных. Все многоклеточные животные проходят в ходе индивидуального развития стадии баструлы и гаструлы. С особой отчетливость выступает сходство эмбрионального стадий в пределах отдельных типов и классов. Например, у всех наземных позвоночных, так же и у рыб, обнаруживается закладка жаберных дуг, хотя эти образования не имеют функционального значения у взрослых организмов. Подобное сходство эмбриональных стадий объясняется единством сходством происхождения всех живых организмов.