Biologie générale lire. Biologie générale

Natalia Sergeevna Kurbatova, E. A. Kozlova

Biologie générale

1. L'histoire du développement de la théorie cellulaire

Les conditions préalables à la création de la théorie cellulaire étaient l'invention et l'amélioration du microscope et la découverte de cellules (1665, R. Hooke - lors de l'étude d'une coupe de l'écorce d'un liège, d'un sureau, etc.). Les travaux de microscopistes célèbres: M. Malpighi, N. Grew, A. van Leeuwenhoek - ont permis de voir les cellules d'organismes végétaux. A. van Leeuwenhoek a découvert des organismes unicellulaires dans l'eau. Tout d'abord, le noyau cellulaire a été étudié. R. Brown a décrit le noyau d'une cellule végétale. Ya. E. Purkine a introduit le concept de protoplasme - contenu cellulaire gélatineux liquide.

Le botaniste allemand M. Schleiden a été le premier à arriver à la conclusion que toute cellule a un noyau. Le fondateur de CT est considéré comme le biologiste allemand T. Schwann (avec M. Schleiden), qui en 1839 a publié l'ouvrage «Études microscopiques sur la correspondance dans la structure et la croissance des animaux et des plantes». Ses dispositions:

1) la cellule est la principale unité structurelle de tous les organismes vivants (animaux et végétaux);

2) s'il y a un noyau dans une formation visible au microscope, alors il peut être considéré comme une cellule;

3) le processus de formation de nouvelles cellules détermine la croissance, le développement, la différenciation des cellules végétales et animales.

Les ajouts à la théorie cellulaire ont été faits par le scientifique allemand R. Virchow, qui en 1858 a publié son ouvrage "Cellular Pathology". Il a prouvé que les cellules filles sont formées par division de cellules mères: chaque cellule d'une cellule. À la fin du XIXe siècle. des mitochondries, un complexe de Golgi, des plastes dans des cellules végétales ont été découverts. Après avoir coloré les cellules en division avec des colorants spéciaux, des chromosomes ont été trouvés. Dispositions CT actuelles

1. La cellule est l'unité de base de la structure et du développement de tous les organismes vivants, est la plus petite unité structurelle d'un organisme vivant.

2. Les cellules de tous les organismes (à la fois simples et multicellulaires) sont similaires dans la composition chimique, la structure, les principales manifestations du métabolisme et l'activité vitale.

3. La reproduction des cellules se fait par division (chaque nouvelle cellule est formée lors de la division de la cellule mère); dans les organismes multicellulaires complexes, les cellules ont des formes différentes et sont spécialisées en fonction de leurs fonctions. Des cellules similaires forment des tissus; les organes qui forment les systèmes organiques sont composés de tissus; ils sont étroitement interconnectés et subordonnés aux mécanismes nerveux et humoraux de régulation (dans les organismes supérieurs).

L'importance de la théorie cellulaire

Il est clair que la cellule est la composante la plus importante des organismes vivants, leur principale composante morphophysiologique. Une cellule est la base d'un organisme multicellulaire, un endroit où des processus biochimiques et physiologiques se produisent dans le corps. Tous les processus biologiques ont finalement lieu au niveau cellulaire. La théorie cellulaire a permis de tirer une conclusion sur la similitude de la composition chimique de toutes les cellules, le plan général de leur structure, qui confirme l'unité phylogénétique de tout le monde vivant.

2. La vie. Propriétés de la matière vivante

La vie est un système ouvert macromoléculaire caractérisé par une organisation hiérarchique, la capacité de s'auto-reproduire, de se préserver et d'autoréguler, le métabolisme et un flux d'énergie finement régulé.

Propriétés des structures vivantes:

1) auto-renouvellement. La base du métabolisme est formée par des processus équilibrés et clairement interconnectés d'assimilation (anabolisme, synthèse, formation de nouvelles substances) et de dissimilation (catabolisme, désintégration);

2) l'auto-reproduction. À cet égard, les structures vivantes sont constamment reproduites et renouvelées sans perdre leur similitude avec les générations précédentes. Les acides nucléiques sont capables de stocker, transmettre et reproduire des informations héréditaires, ainsi que de les réaliser grâce à la synthèse des protéines. Les informations stockées sur l'ADN sont transférées à une molécule de protéine à l'aide de molécules d'ARN;

3) autorégulation. Il est basé sur un ensemble de flux de matière, d'énergie et d'informations à travers un organisme vivant;

5) maintien de l'homéostasie - la constance dynamique relative de l'environnement interne du corps, les paramètres physico-chimiques de l'existence du système;

6) organisation structurelle - ordre, d'un système vivant, trouvé dans l'étude - biogéocénoses;

7) adaptation - la capacité d'un organisme vivant à s'adapter en permanence aux conditions changeantes d'existence dans l'environnement;

8) reproduction (reproduction). Puisque la vie existe sous la forme de systèmes vivants séparés et que l'existence de chacun de ces systèmes est strictement limitée dans le temps, le maintien de la vie sur Terre est associé à la reproduction des systèmes vivants;

9) l'hérédité. Assure la continuité entre les générations d'organismes (sur la base des flux d'informations). Grâce à l'hérédité, les traits se transmettent de génération en génération qui permettent une adaptation à l'environnement;

10) variabilité - en raison de la variabilité, un système vivant acquiert des caractéristiques qui lui étaient auparavant inhabituelles. Tout d'abord, la variabilité est associée à des erreurs lors de la reproduction: des changements dans la structure des acides nucléiques conduisent à l'émergence de nouvelles informations héréditaires;

11) développement individuel (processus d'ontogenèse) - l'incarnation de l'information génétique initiale, intégrée dans la structure des molécules d'ADN, dans les structures de travail du corps. Au cours de ce processus, une propriété telle que la capacité à se développer se manifeste, qui se traduit par une augmentation du poids et de la taille corporels;

12) développement phylogénétique. Il est basé sur la reproduction progressive, l'hérédité, la lutte pour l'existence et la sélection. À la suite de l'évolution, un grand nombre d'espèces est apparu;

13) discrétion (discontinuité) et en même temps intégrité. La vie est représentée par une collection d'organismes séparés ou d'individus. Chaque organisme, à son tour, est également discret, car il se compose d'un ensemble d'organes, de tissus et de cellules.

3. Niveaux d'organisation de la vie

La nature vivante est un système intégral mais hétérogène, caractérisé par une organisation hiérarchique. Un système hiérarchique est un système dans lequel les parties (ou éléments du tout) sont disposées dans l'ordre du plus élevé au plus bas.

Les microsystèmes (stade pré-organisme) comprennent les niveaux moléculaires (génétique moléculaire) et subcellulaires.

Les mésosystèmes (stade organismique) comprennent les niveaux cellulaires, tissulaires, organiques, systémiques, organismiques (organisme dans son ensemble) ou ontogénétiques.

Les macrosystèmes (niveau supraorganismique) comprennent des niveaux spécifiques à la population, biocénotiques et mondiaux (la biosphère dans son ensemble). A chaque niveau, une unité élémentaire et un phénomène peuvent être distingués.

Une unité élémentaire (UE) est une structure (ou un objet) dont les changements réguliers (phénomènes élémentaires, EY) contribuent au développement de la vie à un niveau donné.

Niveaux hiérarchiques:

1) niveau génétique moléculaire. EE est représentée par le génome. Un gène est une section d'une molécule d'ADN (et dans certains virus, une molécule d'ARN) qui est responsable de la formation d'un seul trait;

2) niveau subcellulaire. L'EE est représentée par une structure subcellulaire, c'est-à-dire un organite qui remplit ses fonctions inhérentes et contribue au travail de la cellule dans son ensemble;

3) le niveau cellulaire. EE est une cellule qui est un élémentaire fonctionnant indépendamment

A. A. Kamensky, E. A. Kriksunov, B. V. Pasechnik

La biologie. Biologie générale 10-11 grades

Légende:

- tâches visant à développer les compétences nécessaires pour travailler avec des informations présentées sous différentes formes;

- tâches visant à développer les compétences en communication;

- tâches visant à développer des capacités et des capacités de réflexion générale, la capacité de planifier de manière indépendante des moyens de résoudre des problèmes spécifiques.

introduction

Vous commencez à étudier le cours scolaire "Biologie générale". C'est le nom conventionnel d'une partie du cours scolaire de biologie, dont la tâche est d'étudier les propriétés générales du vivant, les lois de son existence et de son développement. Reflétant la nature vivante et l'homme en tant que partie de celle-ci, la biologie devient de plus en plus importante dans le progrès scientifique et technologique, devenant une force productive. La biologie crée une nouvelle technologie - biologique, qui devrait devenir la base d'une nouvelle société industrielle. Les connaissances biologiques devraient contribuer à la formation d'une pensée biologique et d'une culture écologique dans chaque membre de la société, sans lesquelles le développement ultérieur de la civilisation humaine est impossible.

§ 1. Bref historique du développement de la biologie

1. Qu'étudie la biologie?

2. Quelles sciences biologiques connaissez-vous?

3. Quels biologistes connaissez-vous?

La biologie en tant que science. Vous savez bien que la biologie est la science de la vie. Actuellement, il représente la totalité des sciences de la nature vivante. La biologie étudie toutes les manifestations de la vie: la structure, les fonctions, le développement et l'origine des organismes vivants, leur relation dans les communautés naturelles avec l'environnement et avec les autres organismes vivants.

Depuis que l'homme a commencé à réaliser sa différence avec le monde animal, il a commencé à étudier le monde qui l'entourait. Au début, sa vie en dépendait. Les peuples primitifs devaient savoir quels organismes vivants peuvent être consommés, utilisés comme médicaments, pour fabriquer des vêtements et des habitations, et lesquels sont toxiques ou dangereux.

Avec le développement de la civilisation, l'homme a pu se permettre un tel luxe que de s'engager dans la science à des fins cognitives.

Des études sur la culture des peuples anciens ont montré qu'ils avaient une connaissance approfondie des plantes, des animaux et étaient largement utilisés dans la vie quotidienne.

Charles Darwin (1809-1882)

La biologie moderne est une science complexe, caractérisée par l'interpénétration d'idées et de méthodes de diverses disciplines biologiques, ainsi que d'autres sciences, principalement la physique, la chimie et les mathématiques.

Les principales directions de développement de la biologie moderne. À l'heure actuelle, trois domaines de la biologie peuvent être distingués conditionnellement.

Le premier est biologie classique. Il est représenté par des spécialistes des sciences naturelles qui étudient la diversité de la nature vivante. Ils observent et analysent objectivement tout ce qui se passe dans la nature vivante, étudient les organismes vivants et les classent. Il est faux de penser que toutes les découvertes ont déjà été faites en biologie classique. Dans la seconde moitié du XXe siècle. non seulement de nombreuses nouvelles espèces ont été décrites, mais de grands taxons ont également été découverts, jusqu'aux royaumes (Pogonophora) et même au-dessus des royaumes (Archaea ou Archaea). Ces découvertes ont obligé les scientifiques à jeter un regard neuf sur toute l'histoire du développement de la nature vivante. Pour les vrais naturalistes, la nature est une valeur en soi. Chaque coin de notre planète est unique pour eux. C'est pourquoi ils font toujours partie de ceux qui ressentent intensément le danger pour la nature qui nous entoure et militent activement pour sa protection.

La deuxième direction est la biologie de l'évolution. Au XIXe siècle. auteur de la théorie de la sélection naturelle Charles Darwin a commencé comme un naturaliste ordinaire: il a recueilli, observé, décrit, voyagé, révélant les secrets de la nature vivante. Cependant, le principal résultat de son travail, qui a fait de lui un scientifique célèbre, a été la théorie qui explique la diversité organique.

Actuellement, l'étude de l'évolution des organismes vivants se poursuit activement. La synthèse de la génétique et de la théorie de l'évolution a conduit à la création du soi-disant théorie synthétique de l'évolution. Mais même maintenant, il reste encore de nombreuses questions non résolues, auxquelles les scientifiques de l'évolution recherchent des réponses.

Créé au début du XXe siècle. notre biologiste hors pair Alexandre Ivanovitch Oparin la première théorie scientifique de l'origine de la vie était purement théorique. Actuellement, des études expérimentales sur ce problème sont activement menées et, grâce à l'utilisation de méthodes physico-chimiques avancées, d'importantes découvertes ont déjà été faites et de nouveaux résultats intéressants peuvent être attendus.

Alexandre Ivanovitch Oparin (1894-1980)

De nouvelles découvertes ont permis de compléter la théorie de l'anthropogenèse. Mais le passage du monde animal à l'homme reste l'un des plus grands mystères de la biologie.

La troisième direction - biologie physique et chimique, examiner la structure des objets vivants à l'aide de méthodes physiques et chimiques modernes. Il s'agit d'un domaine de la biologie en développement rapide, qui est important à la fois en termes théoriques et pratiques. Il est sûr de dire que de nouvelles découvertes nous attendent en biologie physique et chimique, ce qui nous permettra de résoudre de nombreux problèmes auxquels l'humanité est confrontée.

Développement de la biologie en tant que science. La biologie moderne est enracinée dans l'Antiquité et est associée au développement de la civilisation dans les pays méditerranéens. Nous connaissons les noms de nombreux scientifiques exceptionnels qui ont contribué au développement de la biologie. Citons quelques-uns d'entre eux.

Hippocrate (460 - c. 370 avant JC) a donné la première description relativement détaillée de la structure des humains et des animaux, a souligné le rôle de l'environnement et de l'hérédité dans l'apparition de maladies. Il est considéré comme le fondateur de la médecine.

Aristote (384-322 av. JC) a divisé le monde environnant en quatre royaumes: le monde inanimé de la terre, de l'eau et de l'air; le monde des plantes; le monde des animaux et le monde des hommes. Il a décrit de nombreux animaux, jeté les bases de la taxonomie. Les quatre traités biologiques qu'il écrivit contenaient pratiquement toutes les informations sur les animaux connus à cette époque. Les mérites d'Aristote sont si grands qu'il est considéré comme le fondateur de la zoologie.

Théophraste (372-287 av.J.-C.) ont étudié les plantes. Il a décrit plus de 500 espèces végétales, fourni des informations sur la structure et la reproduction de nombre d'entre elles, introduit de nombreux termes botaniques. Il est considéré comme le fondateur de la botanique.

Guy Pline l'Ancien (23–79) ont recueilli des informations sur les organismes vivants connus à l'époque et ont rédigé 37 volumes de l'encyclopédie d'histoire naturelle. Presque jusqu'au Moyen Âge, cette encyclopédie était la principale source de connaissances sur la nature.

Claudius Galen dans ses recherches scientifiques, il a largement utilisé les dissections de mammifères. Il a été le premier à faire une description anatomique comparative de l'homme et du singe. Il a étudié le système nerveux central et périphérique. Les historiens des sciences le considèrent comme le dernier grand biologiste de l'antiquité.

Claudius Galen (vers 130 - vers 200)

Au Moyen Âge, l'idéologie dominante était la religion. Comme d'autres sciences, la biologie de cette période n'avait pas encore émergé dans un domaine indépendant et existait dans le courant dominant des opinions religieuses et philosophiques. Et bien que l'accumulation de connaissances sur les organismes vivants se soit poursuivie, la biologie en tant que science à cette époque ne peut être évoquée que conditionnellement.

La Renaissance est une transition de la culture du Moyen Âge à la culture du Nouvel Âge. Les transformations socio-économiques radicales de cette époque se sont accompagnées de nouvelles découvertes scientifiques.

Le scientifique le plus célèbre de cette époque Léonard de Vinci (1452-1519) apporta une certaine contribution au développement de la biologie.

Il a étudié le vol des oiseaux, décrit de nombreuses plantes, les façons de joindre les os dans les articulations, l'activité du cœur et la fonction visuelle de l'œil, la similitude des os des humains et des animaux.

Dans la seconde moitié du XVe siècle. les connaissances en sciences naturelles commencent à se développer rapidement. Cela a été facilité par des découvertes géographiques, qui ont permis d'élargir considérablement les informations sur les animaux et les plantes. L'accumulation rapide de connaissances scientifiques sur les organismes vivants a conduit à la division de la biologie en sciences distinctes.

Aux XVI-XVII siècles. la botanique et la zoologie ont commencé à se développer rapidement.

L'invention du microscope (début du XVIIe siècle) a permis d'étudier la structure microscopique des plantes et des animaux. Des organismes vivants microscopiquement petits, des bactéries et des protozoaires, invisibles à l'œil nu, ont été découverts.

Il a grandement contribué au développement de la biologie Karl Linnaeus, qui a proposé un système de classification des animaux et des plantes.

Karl Maksimovich Baer (1792–1876) dans ses travaux formulent les principales dispositions de la théorie des organes homologues et de la loi de la similitude embryonnaire, qui jette les bases scientifiques de l'embryologie.

Le manuel est consacré aux questions générales de la biologie moderne. Il fournit des informations de base sur la structure de la matière vivante et les lois générales de son fonctionnement. Les thèmes de la formation sont présentés: l'origine, l'évolution et la diversité de la vie sur Terre. La relation entre les organismes et les conditions de leur existence, les régularités de la stabilité des systèmes écologiques sont montrées.

Pour les étudiants des établissements d'enseignement de l'enseignement professionnel secondaire.

TABLE DES MATIÈRES
Avant-propos 3
Introduction 4
Chapitre 1. L'ENSEIGNEMENT SUR LA CELLULE 8
1.1. Organisation chimique de la cellule 8
1.1.1. Substances organiques et inorganiques qui composent la cellule 9
1.1.2. Fonctions des protéines et des lipides dans la cellule 10
1.1.3. Les acides nucléiques et leur rôle dans la cellule 13
1.2 Structure et fonction de la cellule 16
1.2.1. Cytoplasme et membrane cellulaire 19
1.2.2. Organites cellulaires 21
1.2.3. Caractéristiques de la structure d'une cellule végétale 25
1.24. Formes de vie non cellulaires. Virus 27
1.3. Métabolisme et conversion d'énergie dans la cellule 30
1.3.1. Échange plastique 30
1.32. Échange d'énergie 35
1.3.3. Organismes autotrophes et hétérotrophes 36
1.3.4. Photosynthèse. Chimiosynthèse 36
1.4 Division cellulaire 39
1.4.1. Cycle de vie cellulaire. Cycle mitotique 40
1.4.2. Mitose. Cytocinèse 41
1.4.3. Théorie cellulaire de la structure des organismes 44
1.5. Reproduction et développement individuel des organismes 44
1.5.1. Reproduction asexuée et sexuelle 44
1.5.2 Méiose 46
1.5.3. La formation des cellules germinales et la fécondation 49
1.5.4. Développement individuel du corps 52
1.5.5. Stade embryonnaire de l'ontogenèse 53
1.5.6. Développement postembryonnaire 57
Chapitre 2. BASES DE LA GÉNÉTIQUE ET DE L'ÉLEVAGE 59
2.1. Modèles d'hérédité 59
2.1.1. Les lois de Mendel 59
2.1.2. Théorie chromosomique de T.Morgan et héritage lié 67
2.1.3. Génétique du sexe. Héritage lié au sexe 70
2.1.4. Interaction génique 72
2.2. Régularités de la variabilité 75
2.2.1. Variabilité héréditaire ou génotypique. 75
2.2.2. Variabilité modifiée ou non héréditaire. 79
2.2.3. Génétique humaine 81
2.2.4. Génétique et médecine 85
2.2.5. Bases matérielles de l'hérédité et de la variabilité 87
2.2.6. Génétique et théorie de l'évolution. Génétique des populations 88
2.3. Bases de l'élevage 92
2.3.1. Domestication - Reproduction initiale 92
2.3.2. Centres de diversité et d'origine des plantes cultivées 95
2.3.3. Méthodes d'élevage modernes 98
2.3.4. Sélection végétale 102
2.3.5. Succès de sélection végétale 104
2.3.6. Élevage d'animaux 106
2.3.7. Sélection de micro-organismes et logiciels de biotechnologie
Chapitre 3. ENSEIGNEMENT ÉVOLUTIONNAIRE 114
3.1. Caractéristiques générales de la biologie à l'époque pré-darwinienne 114
3.1.1. Idées évolutives dans le monde antique. 114
3.1.2. L'état de la science au Moyen Âge et à la Renaissance 116
3.1.3. Précurseurs du darwinisme 119
3.2. Doctrine évolutionniste de Charles Darwin 124
3.3. Microévolution 129
3.3.1. Voir le concept 129
3.3.2. Mécanismes d'évolution. La doctrine de la sélection naturelle. 131
3.4. Sélection naturelle dans les populations naturelles 136
3.4.1. L'émergence des appareils 139
3.4.2. Spéciation 144
3.5. Macroévolution 149
3.5.1. Preuve de l'évolution 150
3.5.2. Les principales directions du processus évolutif 160
3.5.3. Développement du monde bio 165
Chapitre 4. ORIGINE ET ÉTAPES INITIALES DU DÉVELOPPEMENT DE LA VIE SUR TERRE 181
4.1. La diversité du monde vivant 181
4.2. L'émergence de la vie sur Terre. 186
Chapitre 5. L'ORIGINE DE L'HUMAIN 193
5.1. Preuve de la relation entre les humains et les animaux 193
5.2. Les principales étapes de l'évolution humaine 197
5.3. Race humaine 202
Chapitre 6. FONDEMENTS DE L'ÉCOLOGIE 205
6.1. L'écologie est la science de la relation des organismes, espèces et communautés avec l'environnement 205
6.1.1. Facteurs abiotiques 206
6.1.2. Facteurs biotiques 209
6.2. Systèmes écologiques 210
6.2.1. Modifications des biogéocénoses 220
6.2.2. Homéostasie des écosystèmes 223
6.2.3. Interactions avec les écosystèmes. La symbiose et ses formes 226
Chapitre 7. BIOSPHÈRE ET HUMAIN 236
7.1. La doctrine de V.I.Vernadsky sur la biosphère. 236
7.2. Noosphère 241
7.3. La relation entre la nature et la société. Impact anthropique sur les biogéocénoses naturelles 242
Chapitre 8. BIONICS 247
Références 254

Les conditions préalables à la création de la théorie cellulaire étaient l'invention et l'amélioration du microscope et la découverte de cellules (1665, R. Hooke - lors de l'étude d'une coupe de l'écorce d'un liège, d'un sureau, etc.). Les travaux de microscopistes célèbres: M. Malpighi, N. Gru, A. van Leeuwenhoek - ont permis de voir les cellules d'organismes végétaux. A. van Leeuwenhoek a découvert des organismes unicellulaires dans l'eau. Tout d'abord, le noyau cellulaire a été étudié. R. Brown a décrit le noyau d'une cellule végétale. Ya. E. Purkine a introduit le concept de protoplasme - contenu cellulaire gélatineux liquide.

1) la cellule est la principale unité structurelle de tous les organismes vivants (animaux et végétaux);

2) s'il y a un noyau dans une formation visible au microscope, alors il peut être considéré comme une cellule;

3) le processus de formation de nouvelles cellules détermine la croissance, le développement, la différenciation des cellules végétales et animales. Les ajouts à la théorie cellulaire ont été faits par le scientifique allemand R. Virchow, qui en 1858 a publié son ouvrage "Cellular Pathology". Il a prouvé que les cellules filles sont formées par division de cellules mères: chaque cellule d'une cellule. À la fin du XIXe siècle. des mitochondries, un complexe de Golgi, des plastes dans des cellules végétales ont été découverts. Après avoir coloré les cellules en division avec des colorants spéciaux, des chromosomes ont été trouvés. Dispositions CT actuelles

1. La cellule est l'unité de base de la structure et du développement de tous les organismes vivants, est la plus petite unité structurelle d'un organisme vivant.

L'importance de la théorie cellulaire

2. Définition de la vie au stade actuel du développement de la science

Il est assez difficile de donner une définition complète et sans ambiguïté du concept de vie, compte tenu de la grande variété de ses manifestations. La plupart des définitions du concept de vie, qui ont été données par de nombreux scientifiques et penseurs au cours des siècles, ont pris en compte les principales qualités qui distinguent le vivant de l'inanimé. Par exemple, Aristote a dit que la vie est "la nutrition, la croissance et la décrépitude" de l'organisme; AL Lavoisier a défini la vie comme une «fonction chimique»; GR Treviranus croyait que la vie est "une uniformité stable des processus avec une différence dans les influences extérieures." Il est clair que de telles définitions ne pouvaient pas satisfaire les scientifiques, car elles ne reflétaient pas (et ne pouvaient pas refléter) toutes les propriétés de la matière vivante. De plus, les observations indiquent que les propriétés des êtres vivants ne sont pas exceptionnelles et uniques, comme cela semblait auparavant, elles se retrouvent séparément parmi les objets inanimés. AI Oparin a défini la vie comme «une forme spéciale et très complexe de mouvement de la matière». Cette définition reflète l'originalité qualitative de la vie, qui ne peut se réduire à de simples lois chimiques ou physiques. Cependant, même dans ce cas, la définition est générale et ne révèle pas l'originalité spécifique de ce mouvement.

F. Engels a écrit dans "Dialectics of Nature": "La vie est un mode d'existence des corps protéiques, dont le moment essentiel est l'échange de matière et d'énergie avec l'environnement".

Pour une application pratique, ces définitions sont utiles, qui contiennent les propriétés de base qui sont nécessairement inhérentes à toutes les formes vivantes. En voici un: la vie est un système ouvert macromoléculaire, qui se caractérise par une organisation hiérarchique, la capacité de s'auto-reproduire, l'autoconservation et l'autorégulation, le métabolisme et un flux d'énergie finement régulé. Selon cette définition, la vie est un noyau d'ordre, se répandant dans un univers moins ordonné.

La vie existe sous la forme de systèmes ouverts. Cela signifie que toute forme vivante n'est pas fermée uniquement sur elle-même, mais échange constamment de la matière, de l'énergie et des informations avec l'environnement.

3. Propriétés fondamentales de la matière vivante

Ces propriétés caractérisent ensemble tout système vivant et la vie en général:

1) auto-renouvellement. Associé au flux de matière et d'énergie. La base du métabolisme est formée par des processus équilibrés et clairement interconnectés d'assimilation (anabolisme, synthèse, formation de nouvelles substances) et de dissimilation (catabolisme, désintégration). À la suite de l'assimilation, les structures du corps se renouvellent et de nouvelles parties de celui-ci (cellules, tissus, parties d'organes) se forment. La dissimilation détermine la décomposition des composés organiques, fournit à la cellule de la matière plastique et de l'énergie. Pour la formation d'un nouveau, un afflux constant de substances nécessaires de l'extérieur est nécessaire, et dans le processus de vie (et de dissimilation, en particulier), des produits se forment qui doivent être évacués vers l'environnement extérieur;

2) l'auto-reproduction. Assure la continuité entre les générations successives de systèmes biologiques. Cette propriété est associée à des flux d'informations intégrés dans la structure des acides nucléiques. À cet égard, les structures vivantes sont constamment reproduites et renouvelées, sans perdre leurs similitudes avec les générations précédentes (malgré le renouvellement continu de la matière). Les acides nucléiques sont capables de stocker, transmettre et reproduire des informations héréditaires, ainsi que de les réaliser grâce à la synthèse des protéines. Les informations stockées sur l'ADN sont transférées à une molécule de protéine à l'aide de molécules d'ARN;

3) autorégulation. Il est basé sur un ensemble de flux de matière, d'énergie et d'informations à travers un organisme vivant;

4) irritabilité. Il est lié au transfert d'informations de l'extérieur vers n'importe quel système biologique et reflète la réaction de ce système à un stimulus externe. En raison de l'irritabilité, les organismes vivants sont capables de répondre de manière sélective aux conditions environnementales et d'en extraire uniquement ce qui est nécessaire à leur existence. L'autorégulation des systèmes vivants selon le principe de rétroaction est associée à l'irritabilité: les déchets sont capables d'exercer un effet inhibiteur ou stimulant sur les enzymes qui étaient au début d'une longue chaîne de réactions chimiques;

5) le maintien de l'homéostasie (du gr. Homoios - "semblable, le même" et stase - "immobilité, état") - la constance dynamique relative de l'environnement interne du corps, les paramètres physico-chimiques de l'existence du système;

6) organisation structurelle - un certain ordre, l'harmonie d'un système vivant. On le trouve dans l'étude non seulement des organismes vivants individuels, mais aussi de leurs agrégats en relation avec l'environnement - biogéocénoses;

7) adaptation - la capacité d'un organisme vivant à s'adapter constamment à des conditions d'existence changeantes dans l'environnement. Il est basé sur l'irritabilité et les réponses adéquates qui en sont caractéristiques;

La biologie(du grec. biographie- la vie + logos - parole, doctrine) est une science qui étudie la vie comme un phénomène qui occupe une place particulière dans l'univers. Avec d'autres sciences qui étudient la nature (physique, chimie, astronomie, géologie, etc.), elle appartient aux sciences naturelles. Habituellement, les sciences humaines sont également distinguées en tant que groupe indépendant (étude des lois de l'existence et du développement de l'homme, de la société humaine); ceux-ci incluent la sociologie, la psychologie, l'anthropologie, l'ethnographie, etc.

Le phénomène de l'homme (en tant qu'être biosocial) intéresse à la fois les sciences naturelles et humanitaires. Mais la biologie joue un rôle particulier, étant un lien entre eux. Cette conclusion est basée sur des idées modernes sur le développement de la nature, qui a conduit à l'émergence de la vie. Dans le processus d'évolution des organismes vivants, une personne est apparue qui possédait des propriétés qualitativement nouvelles - raison, parole, capacité d'activité créative, mode de vie social, etc.

L'existence et le développement de la nature inanimée sont soumis aux lois physiques et chimiques. Avec l'avènement des organismes vivants, processus biologiques,ayant un caractère fondamentalement différent et obéissant à des lois différentes - biologique.Cependant, il est important de noter que parallèlement à cela, les processus physico-chimiques sous-jacents aux phénomènes biologiques émergents (qualitativement différents et originaux) sont préservés.

Les qualités spécifiques et les propriétés sociales d'une personne n'excluent pas son appartenance naturelle. Dans le corps humain, des processus physico-chimiques et biologiques sont effectués (comme chez tous les êtres vivants). Cependant, un individu ne peut se développer pleinement qu'en société, en communication avec d'autres personnes. C'est le seul moyen de maîtriser la parole et d'acquérir des connaissances, des compétences et des capacités. La différence fondamentale ici est que l'existence et le développement de l'humanité reposent sur sa capacité à connaître, à accumuler des connaissances de génération en génération et à mener une activité productive.

Des réalisations vraiment formidables de la science, y compris la biologie, au XXe siècle. ont considérablement élargi et approfondi notre compréhension à la fois de l'unité de la nature et de l'homme, ainsi que de leur relation complexe. Par exemple, les données écologiques ont montré que les organismes vivants, y compris les humains, ne sont pas seulement dépendants de la nature, mais agissent eux-mêmes comme un puissant facteur influençant à la fois celle-ci et même l'espace. Ceci s'applique en particulier à l'atmosphère terrestre, à la formation de vastes strates géologiques, à la formation de systèmes insulaires, etc. L'humanité exerce actuellement la plus forte influence sur la nature vivante et inanimée de la planète.

La biologie est aujourd'hui un complexe de sciences qui étudient divers êtres vivants, leur structure et leur fonctionnement, leur distribution, leur origine et leur développement, ainsi que les communautés naturelles d'organismes, leur relation les uns avec les autres, avec la nature inanimée et l'homme.

En plus de sa signification cognitive générale, la biologie joue un rôle énorme pour les humains, ayant longtemps servi de base théorique à la médecine, à la médecine vétérinaire, à l'agronomie et à l'élevage.

Maintenant, il existe des industries basées sur biotechnologie,c'est-à-dire qu'ils utilisent des organismes vivants dans le processus de production. On peut citer l'industrie alimentaire, pharmaceutique, chimique, etc.

Diverses sciences biologiques sont également d'une grande importance en rapport avec le problème de la relation entre l'homme et la nature. Ce n’est que sur une base scientifique qu’il est possible de résoudre des problèmes tels que l’utilisation rationnelle des ressources naturelles, une attitude parcimonieuse envers le monde qui nous entoure et une organisation compétente de la protection de l’environnement.

La «biologie générale» est une matière qui représente l'étape la plus importante de l'éducation biologique des élèves du secondaire. Il s'appuie sur les connaissances, compétences et capacités déjà acquises dans l'étude de la botanique, de la zoologie, de la biologie humaine.

À partir de la 6e année, vous avez fait connaissance avec différents groupes d'organismes vivants: virus, bactéries, champignons, plantes, animaux. Vous avez appris leur structure et leur fonctionnement, la variété des formes, la distribution, etc. En 8e année, le sujet des études en biologie était une personne et sa spécificité en tant qu'être biosocial.

La biologie générale, contrairement à d'autres disciplines spécialisées, traite de ce que le nom lui-même suggère, sont communs(pour tous les organismes vivants) propriétés et qualités particulières de tout vivant,modèles généraux d'organisation, de vie, de développement, inhérents à toutes les formes la vie.

Chapitre 1. Essence de vie

§ 1. Définition de la vie et propriétés fondamentales de la vie

L'un des défis auxquels est confrontée toute science est la nécessité de créer définitions, c'est-à-dire e. formulations courtes,donner, cependant, achevéeidée de l'essence d'un objet ou d'un phénomène. En biologie, il existe des dizaines de variantes de définitions de la vie, mais aucune d'elles ne répond aux deux exigences susmentionnées à la fois. Soit la définition prend 2 à 3 pages du livre, soit certaines caractéristiques importantes des vivants en sont "supprimées".

La vie dans ses manifestations spécifiques sur Terre est représentée par diverses formes d'organismes. Selon les connaissances biologiques modernes, on peut distinguer un ensemble de propriétés qui devraient être reconnues comme communes à toutes choses vivanteset qui les distinguent des corps de nature inanimée. Ainsi, au concept une vienous viendrons en comprenant les propriétés spécifiques des organismes vivants.

La spécificité de la composition chimique.La différence entre vivant et non-vivant se manifeste déjà clairement au niveau de leur composition chimique. Très souvent, vous pouvez trouver l'expression «nature organique» comme synonyme de «nature vivante». Et c'est parfaitement vrai. Toutles substances organiques sont créées dans les organismes vivants au cours de leur activité vitale. Comme le disent les experts, ils biogénique(c'est-à-dire créé par des êtres vivants). De plus, ce sont les substances organiques qui déterminent la possibilité de l'existence d'organismes vivants eux-mêmes. Ainsi, par exemple, les acides nucléiques contiennent des informations héréditaires (génétiques); les protéines déterminent la structure, fournissent le mouvement, la régulation de tous les processus de la vie; les sucres (glucides) remplissent des fonctions énergétiques, etc. Il n'y a pas une seule créature vivante connue sur Terre qui ne serait pas une collection de protéines et d'acides nucléiques.

Les substances organiques ont des molécules plus complexes que les inorganiques, et se caractérisent par une variété infinie, qui dans une large mesure, comme nous le verrons ci-dessous, détermine la diversité des organismes vivants.

Organisation structurelle des êtres vivants.Même dans les classes inférieures, dans les leçons de botanique et de zoologie, on vous a dit que les scientifiques T. Schwann et M. Schleiden (1839) ont formulé la théorie cellulaire de la structure de toutes les plantes et tous les animaux. La cellule a depuis été reconnue unité structurelle et fonctionnelletoutes les créatures vivantes. Cela signifie que leur corps est construit à partir de cellules (il y en a aussi unicellulaires) et que la vie de l'organisme est déterminée par les processus qui se déroulent à l'intérieur des cellules elles-mêmes. Rappelez-vous également que les cellules de toutes les plantes et tous les animaux ont une structure similaire (ont membrane, cytoplasme, noyau, organites).

Mais déjà à ce niveau, complexité structurelleorganisation du vivant. Il existe de nombreux composants différents (organites) dans la cellule. Une telle hétérogénéité de sa composition interne permet de réaliser simultanément des centaines et des milliers de réactions chimiques dans un si petit espace.

La même chose est vraie pour les organismes multicellulaires. Divers tissus, organes, systèmes d'organes (remplissant différentes fonctions) sont formés d'une multitude de cellules, qui constituent ensemble un système intégral complexe et hétérogène - un organisme vivant.

Métabolisme dans les organismes vivants.Tous les organismes vivants sont caractérisés par l'échange de substances et d'énergie avec l'environnement.

F. Engels à la fin du XIXe siècle. a mis en évidence cette propriété du vivant, évaluant profondément sa valeur. En proposant sa définition de la vie, il écrit:

La vie est un mode d'existence des corps protéiques, dont un point essentiel est un échange constant de substances avec la nature extérieure qui les entoure, et avec l'arrêt de ce métabolisme, la vie s'arrête également, ce qui conduit à la décomposition des protéines.

Et le métabolisme peut avoir lieu dans les corps inorganiques ... Mais la différence est que dans le cas des corps inorganiques, le métabolisme les détruit, dans le cas des corps organiques c'est une condition nécessaire à leur existence.

Dans ce processus, un organisme vivant reçoit les substances dont il a besoin comme matériel de croissance, restauration des composants détruits («usés») et comme source d'énergie pour soutenir la vie. Les substances qui en résultent, nocives ou inutiles pour l'organisme (dioxyde de carbone, urée, eau, etc.) sont éliminées dans l'environnement extérieur.

Auto-reproduction (reproduction) d'organismes. la reproduction- reproduction de leur propre espèce -la condition la plus importante pour la continuation de la vie. Un organisme séparé est mortel, sa durée de vie est limitée et la reproduction assure la continuité de l'existence des espèces, plus que compensant la mort naturelle des individus.

Hérédité et variabilité.

Hérédité - la capacité des organismes à transmettre de génération en génération l'ensemble des caractéristiques qui assurent l'adaptabilité des organismes à leur environnement.

Il fournit la similitude, la similitude des organismes de différentes générations. Ce n'est pas un hasard si le mot est synonyme de reproduction auto-reproduction.Les individus d'une génération donnent naissance à des individus d'une nouvelle génération, semblables à eux-mêmes. Le mécanisme de l'hérédité est bien connu aujourd'hui. Les informations héréditaires (c'est-à-dire les informations sur les traits, les propriétés et les qualités des organismes) sont cryptées dans les acides nucléiques et sont transmises de génération en génération au cours du processus de reproduction des organismes.

De toute évidence, avec l'hérédité «rigide» (c'est-à-dire la répétition absolue des traits parentaux) dans le contexte de conditions environnementales changeantes, la survie des organismes serait impossible. Les organismes ne pouvaient pas maîtriser de nouveaux habitats. Enfin, le processus évolutif - la formation de nouvelles espèces - serait également exclu. Cependant, les organismes vivants sont inhérents à variabilité,qui est compris comme leur capacité à acquérir de nouvelles fonctionnalités et à perdre les anciennes.Le résultat est une variété d'individus appartenant à la même espèce. La variabilité peut être réalisée à la fois chez des individus individuels au cours de leur développement individuel et dans un groupe d'organismes dans une série de générations pendant la reproduction.

Développement individuel (ontogénie) et historique (évolutionnaire; phylogénie) des organismes.Tout organisme au cours de sa vie (du moment de sa création à sa mort naturelle) subit des changements réguliers, appelés développement individuel.Une augmentation de la taille et du poids corporels se produit - croissance, formation de nouvelles structures (parfois accompagnées de la destruction de structures déjà existantes - par exemple, la perte de la queue par un têtard et la formation de membres appariés), la reproduction et, enfin , la fin de l'existence.

L'évolution des organismes est un processus irréversible du développement historique des êtres vivants, au cours duquel il y a un changement constant d'espèces à la suite de la disparition de celles qui existaient auparavant et de l'émergence de nouvelles.De par sa nature, l'évolution est progressive, puisque l'organisation (structure, fonctionnement) des êtres vivants est passée par un certain nombre d'étapes - formes de vie précellulaires, organismes unicellulaires, multicellulaires de plus en plus complexes et ainsi de suite jusqu'à l'homme. La complication constante de l'organisation conduit à une augmentation de la viabilité des organismes, de leurs capacités d'adaptation.

Irritabilité et mouvement.Une propriété inaliénable des êtres vivants - irritabilité(la capacité de percevoir des stimuli externes ou internes (influences) et d'y répondre de manière adéquate).Il se manifeste par des changements métaboliques (par exemple, avec une diminution des heures de clarté et une diminution de la température ambiante en automne chez les plantes et les animaux), sous la forme de réactions motrices (voir ci-dessous), et des animaux très organisés (y compris les humains) sont caractérisé par des changements de comportement.

Une réaction caractéristique à l'irritation chez presque tous les êtres vivants est mouvement,c'est-à-dire mouvement spatial l'organisme entier ou des parties individuelles de leur corps. Ceci est caractéristique des organismes unicellulaires (bactéries, amibes, ciliés, algues) et multicellulaires (presque tous les animaux). Certaines cellules multicellulaires ont également une mobilité (par exemple, les phagocytes du sang des animaux et des humains). Les plantes multicellulaires, par rapport aux animaux, se caractérisent par une faible mobilité, mais elles peuvent également nommer des formes spéciales de manifestation de réactions motrices. Ils ont deux types de mouvements actifs: croissanceet contractile.Les premiers, plus lents, comprennent, par exemple, l'étirement vers la lumière des tiges des plantes d'intérieur poussant sur la fenêtre (en raison de leur éclairage unilatéral). Des mouvements de contraction sont observés chez les plantes insectivores (par exemple, le pliage rapide des feuilles dans un rosso lors de la capture d'insectes qui se posent dessus).

Le phénomène d'irritabilité sous-tend les réactions des organismes, grâce auxquelles leur homéostasie.

Homéostasie - C'est la capacité du corps à résister aux changements et à maintenir la constance relative de l'environnement interne (maintien d'une certaine température corporelle, tension artérielle, composition saline, acidité, etc.).

En raison de l'irritabilité, les organismes ont la capacité de adaptation.

En dessous de adaptationle processus d'adaptation d'un organisme à certaines conditions environnementales est compris.

En conclusion de la section consacrée à la détermination des propriétés fondamentales des organismes vivants, nous pouvons tirer la conclusion suivante.

La différence entre les organismes vivants et les objets de nature inanimée ne réside pas dans la présence de certaines propriétés surnaturelles «insaisissables» (toutes les lois de la physique et de la chimie sont également valables pour les êtres vivants), mais dans la complexité structurelle et fonctionnelle élevée des systèmes vivants . Cette caractéristique comprend toutes les propriétés des organismes vivants considérées ci-dessus et fait de l'état de vie une propriété qualitativement nouvelle de la matière.

§ 2. Niveaux d'organisation de la vie

Dans les années 1960. la biologie a développé une idée de niveaux d'organisation du vivant comme expression concrète de l'ordre de plus en plus complexe du monde organique.La vie sur Terre est représentée par des organismes d'une structure particulière, appartenant à certains groupes systématiques (espèces), ainsi que par des communautés de complexité différente (biogéocénose, biosphère). À leur tour, les organismes sont caractérisés par une organisation organique, tissulaire, cellulaire et moléculaire. Chaque organisme, d'une part, est constitué de systèmes d'organisation subordonnés spécialisés (organes, tissus, etc.), d'autre part, il est lui-même une unité relativement isolée dans la composition des systèmes biologiques supraorganismiques (espèces, biogéocénoses et biosphère dans son ensemble). Les niveaux d'organisation de la matière vivante sont représentés sur la Fig. un.

Figure: 1. Niveaux d'organisation de la vie

Tous présentent des propriétés de la vie telles que discrétionet intégrité.Le corps se compose de divers composants - des organes, mais en même temps, grâce à leur interaction, il est intégral. L'espèce est également un système intégral, bien qu'il soit formé par des unités distinctes - des individus, mais leur interaction et maintient l'intégrité de l'espèce.

L'existence de la vie à tous les niveaux est assurée par la structure du rang le plus bas. Par exemple, la nature du niveau d'organisation cellulaire est déterminée par les niveaux subcellulaire et moléculaire; organismique - organe; tissu, cellulaire; espèce - organismique, etc.

Il convient de noter en particulier la grande similitude des unités de l'organisation aux niveaux inférieurs et la différence croissante aux niveaux supérieurs (tableau 1).

Tableau 1

Caractéristiques des niveaux d'organisation du vivant

Chapitre 2. Diversité des organismes et bases de la classification biologique

§ 1. Principes de classification des organismes vivants

Le monde vivant de notre planète est infiniment diversifié et comprend un grand nombre d'espèces d'organismes, comme on peut le voir sur le tableau. 2.

Tableau 2

Le nombre d'espèces des principaux groupes d'êtres vivants

En fait, selon les experts, la Terre abrite aujourd'hui deux fois plus d'espèces que la science le sait. Des centaines et des milliers de nouvelles espèces sont décrites chaque année dans des publications scientifiques.

Dans le processus de connaissance de nombreux objets (objets, phénomènes), comparantleurs propriétés et caractéristiques, les gens produisent classification.Ensuite, des objets similaires (similaires, similaires) sont combinés en groupes. La différenciation des groupes repose sur différencesentre les sujets étudiés. Ainsi, un système est construit qui englobe tous les objets étudiés (par exemple, les minéraux, les éléments chimiques ou les organismes) et établit la relation entre eux.

Taxonomieen tant que discipline biologique indépendante s'occupe des problèmes classificationorganismes et construction systèmesfaune.

Des tentatives de classification des organismes ont été faites depuis les temps anciens. Pendant longtemps, dans la science, il y avait un système développé par Aristote (IVe siècle avant JC). Il a subdivisé tous les organismes connus en deux règnes - les planteset animaux,en utilisant comme traits distinctifs immobilitéet insensibilitéle premier par rapport au second. En outre, Aristote a divisé tous les animaux en deux groupes: «animaux avec du sang» et «animaux sans sang», ce qui correspond généralement à la division moderne en vertébrés et invertébrés. De plus, il a distingué un certain nombre de groupements plus petits, guidés par divers traits distinctifs.

Certes, du point de vue de la science moderne, le système d'Aristote semble imparfait, mais il est nécessaire de prendre en compte le niveau de connaissance factuelle de cette époque. Dans ses travaux, seules 454 espèces d'animaux sont décrites et les possibilités de méthodes de recherche sont très limitées.

Pendant près de deux millénaires, du matériel descriptif s'est accumulé en botanique et en zoologie, ce qui a assuré le développement de la taxonomie aux XVIIe et XVIIIe siècles, qui a trouvé son achèvement dans le système original d'organismes de C. Linnaeus (1707–1778), qui a reçu une large reconnaissance. Sur la base de l'expérience des prédécesseurs et des nouveaux faits découverts par lui-même, Linné a jeté les bases de la systématique moderne. Son livre, intitulé The System of Nature, a été publié en 1735.

Linné a pris la forme comme unité de base de la classification; il a introduit des concepts tels que «genre», «famille», «détachement» et «classe» dans l'usage scientifique; préservé la division des organismes dans les règnes des plantes et des animaux. Introduction suggérée nomenclature binaire(qui est encore utilisé en biologie), c'est-à-dire l'attribution d'un nom latin composé de deux mots à chaque espèce. Le premier - un nom - est le nom d'un genre qui unit un groupe d'espèces étroitement apparentées. Le deuxième mot - généralement un adjectif - est le nom de l'espèce elle-même. Par exemple, les espèces «renoncule caustique» et «renoncule rampante»; "Carpe d'or" et "carpe argentée".

Plus tard, au début du 19ème siècle, J. Cuvier a introduit le concept de «type» dans le système comme l'unité la plus élevée de classification des animaux (en botanique - «département»).

L'émergence de la doctrine évolutionniste de Charles Darwin (1859) est d'une importance particulière pour la formation de la systématique moderne. Les systèmes scientifiques d'organismes vivants créés à l'époque pré-darwinienne étaient artificiel.Ils réunissaient les organismes en groupes selon des caractéristiques externes similaires plutôt formellement, sans attacher d'importance à leur parenté. Les idées de Charles Darwin ont fourni à la science une méthode de construction système naturelmonde vivant. Cela signifie qu'il devrait être basé sur certains essentiel,propriétés fondamentales des objets classés - organismes.

Essayons, par analogie, de construire un «système naturel» d'objets tels que des livres, en prenant l'exemple d'une bibliothèque personnelle. Si vous le souhaitez, nous pouvons disposer les livres sur les étagères des armoires, en les regroupant soit par format, soit par couleur des dos. Mais dans ces cas, un «système artificiel» sera créé, puisque les «objets» (livres) sont classés selon des propriétés secondaires, «non auditives». Le «système» «naturel» sera une bibliothèque, où les livres sont regroupés en fonction de leur contenu. Dans ce cabinet, nous avons de la littérature scientifique: sur une étagère, il y a des livres sur la physique, sur l'autre - sur la chimie, etc. Dans un autre cabinet, il y a de la fiction: prose, poésie, folklore. Ainsi, nous avons effectué le classement des livres disponibles selon la propriété principale, qualité essentielle - leur contenu. Ayant maintenant un «système naturel», nous pouvons facilement naviguer dans une variété de différents «objets» qui le forment. Et ayant acquis un nouveau livre, on peut facilement lui trouver une place dans une armoire spécifique et sur l'étagère correspondante, c'est-à-dire dans le «système».