Lisez la biologie générale. Biologie générale

Natalya Sergueïevna Kurbatova, E. A. Kozlova

Biologie générale

1. 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 des cellules (1665, R. Hooke - lors de l'étude d'une section d'écorce de liège, de sureau, etc.). Les travaux de microscopistes célèbres : M. Malpighi, N. Grew, A. van Leeuwenhoek - ont permis de voir les cellules des 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 fut le premier à conclure que chaque cellule possède un noyau. Le fondateur de CT est considéré comme le biologiste allemand T. Schwann (avec M. Schleiden), qui a publié en 1839 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 plantes) ;

2) si une formation visible au microscope possède un noyau, alors elle peut être considérée comme une cellule ;

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

Des ajouts à la théorie cellulaire ont été apportés par le scientifique allemand R. Virchow, qui a publié en 1858 son ouvrage « Cellular Pathology ». Il a prouvé que les cellules filles se forment en divisant les cellules mères : chaque cellule à partir d'une cellule. Fin du 19ème siècle. des mitochondries, le complexe de Golgi, des plastes ont été découverts dans cellules végétales. Après avoir coloré les cellules en division avec des colorants spéciaux, des chromosomes ont été découverts. Dispositions modernes en matière de CT

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

2. Les cellules de tous les organismes (unicellulaires et multicellulaires) sont similaires en termes de composition chimique, de structure, de manifestations fondamentales du métabolisme et d'activité vitale.

3. Les cellules se reproduisent en les divisant (chaque nouvelle cellule est formée en divisant la cellule mère) ; Dans les organismes multicellulaires complexes, les cellules ont des formes différentes et sont spécialisées en fonction des fonctions qu’elles remplissent. Des cellules similaires forment des tissus ; les tissus sont constitués d'organes qui forment des systèmes organiques ; ils sont étroitement interconnectés et soumis à des mécanismes de régulation nerveux et humoraux (chez les organismes supérieurs).

L'importance de la théorie cellulaire

Il est devenu 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, le lieu où se produisent les processus biochimiques et physiologiques dans le corps. Au niveau cellulaire, tout se passe finalement processus biologiques. La théorie cellulaire nous a permis de conclure qu'il existe des similitudes composition chimique toutes les cellules de façon générale leur structure, qui confirme l'unité phylogénétique de l'ensemble du monde vivant.

2. La vie. Propriétés de la matière vivante

La vie est un système macromoléculaire ouvert, caractérisé par une organisation hiérarchique, la capacité de se reproduire, l'autoconservation et l'autorégulation, le métabolisme et un flux d'énergie finement régulé.

Propriétés des structures vivantes :

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

2) auto-reproduction. À cet égard, les structures vivantes sont constamment reproduites et mises à jour, sans perdre leurs similitudes avec les générations précédentes. Les acides nucléiques sont capables de stocker, transmettre et reproduire des informations héréditaires, ainsi que de les mettre en œuvre par la synthèse des protéines. Les informations stockées sur l'ADN sont transférées à la molécule protéique à l'aide de molécules d'ARN ;

3) l'autorégulation. Basé sur l'ensemble des flux de matière, d'énergie et d'information à travers un organisme vivant ;

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

6) organisation structurelle - ordre, d'un système vivant, découvert au cours de l'étude - biogéocénoses ;

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

8) reproduction (reproduction). Étant donné que la vie existe sous la forme de systèmes vivants individuels 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 qui assurent l'adaptation à l'environnement se transmettent de génération en génération ;

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 modifications dans la structure des acides nucléiques conduisent à l'émergence de nouvelles informations héréditaires ;

11) développement individuel (le 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 de grandir apparaît, qui se traduit par une augmentation du poids corporel et de sa taille ;

12) développement phylogénétique. Basé sur la reproduction progressive, l'hérédité, la lutte pour l'existence et la sélection. À la suite de l'évolution, il est apparu grande quantité espèces;

13) discrétion (discontinuité) et en même temps intégrité. La vie est représentée par un ensemble d'organismes individuels, ou d'individus. Chaque organisme, à son tour, est également distinct, puisqu’il est constitué 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. La hiérarchie est un système dans lequel les parties (ou les éléments du tout) sont classées du plus haut au plus bas.

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

Les mésosystèmes (stade organisationnel) comprennent les niveaux cellulaires, tissulaires, organiques, systémiques, organisationnels (l'organisme dans son ensemble) ou havegénétiques.

Les macrosystèmes (stade superorganisme) comprennent les niveaux population-espèce, biocénotique et global (biosphère dans son ensemble). A chaque niveau on peut distinguer une unité élémentaire et un phénomène.

Une unité élémentaire (UE) est une structure (ou objet) dont les modifications régulières (phénomènes élémentaires, UE) constituent sa contribution au développement de la vie à un niveau donné.

Niveaux hiérarchiques :

1) niveau génétique moléculaire. L'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 trait donné ;

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

3) niveau cellulaire. EE est une cellule qui est un élément élémentaire fonctionnant de manière indépendante

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

La biologie. Biologie générale, 10e à 11e années

Légende:

– des tâches visant à développer des compétences pour travailler avec les informations présentées dans différents types;

– des tâches visant à développer les compétences en communication ;

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

Introduction

Tu commences à étudier cours scolaire"Biologie générale". C'est le nom conventionnel d'une partie d'un cours de biologie scolaire dont la tâche est d'étudier les propriétés générales du vivant, les lois de son existence et de son développement. Réflexion faune et les humains en font partie intégrante, la biologie prend de plus en plus d’importance dans le progrès scientifique et technologique, devenant une force productive. La biologie crée 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 chez chaque membre de la société, sans lesquelles la poursuite du développement impossible pour la civilisation humaine.

§ 1. Histoire courte biologie du développement

1. Qu'étudie la biologie ?

2. Quelles sciences biologiques connaissez-vous ?

3. Quels biologistes connaissez-vous ?

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

Depuis que l’homme a commencé à prendre conscience de sa différence avec le monde animal, il a commencé à étudier le monde qui l’entourait. Au début, sa vie en dépendait. Aux peuples primitifs il fallait savoir quels organismes vivants pouvaient être consommés, utilisés comme médicaments, pour fabriquer des vêtements et des logements, et lesquels d'entre eux étaient toxiques ou dangereux.

Avec le développement de la civilisation, l’homme a pu s’offrir le luxe de s’engager dans la science à des fins éducatives.

Des études sur la culture des peuples anciens ont montré qu'ils possédaient des connaissances approfondies sur les plantes et les animaux et qu'ils les utilisaient largement 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.

Principales orientations de développement de la biologie moderne. Actuellement, trois directions en biologie peuvent être grossièrement distinguées.

Premièrement, ceci biologie classique. Il est représenté par des naturalistes 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 qu’en biologie classique toutes les découvertes ont déjà été faites. Dans la seconde moitié du 20e siècle. non seulement de nombreuses nouvelles espèces ont été décrites, mais aussi de grands taxons ont été découverts, jusqu'à des royaumes (Pogonophora) et même des super-règnes (Archebacteria, ou Archaea). Ces découvertes ont obligé les scientifiques à porter un regard neuf sur toute l'histoire du développement de la nature vivante. Pour les vrais naturalistes, la nature a sa propre valeur. Chaque coin de notre planète est unique pour eux. C’est pourquoi ils font toujours partie de ceux qui ressentent avec acuité le danger qui pèse sur la nature qui nous entoure et militent activement pour sa protection.

La deuxième direction est Biologie de l'évolution. Dans le 19ème siècle auteur de la théorie de la sélection naturelle Charles Darwin il a commencé comme un naturaliste ordinaire : il collectionnait, observait, décrivait, voyageait, révélant les secrets de la nature vivante. Cependant, le principal résultat de ses travaux, qui a fait de lui un scientifique célèbre, a été la théorie expliquant 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 de ce qu'on appelle théorie synthétique de l'évolution. Mais même aujourd'hui, il reste encore de nombreuses questions non résolues, dont les réponses sont recherchées par les scientifiques évolutionnistes.

Créé au début du 20ème siècle. notre biologiste hors pair Alexandre Ivanovitch Oparine d'abord théorie scientifique l'origine de la vie était purement théorique. Des études expérimentales sur ce problème sont actuellement menées activement 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 Oparine (1894-1980)

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

Troisième direction - biologie physique et chimique, étudier 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, important à la fois théoriquement et pratiquement. On peut affirmer avec certitude que de nouvelles découvertes nous attendent en biologie physique et chimique, qui nous permettront de résoudre de nombreux problèmes auxquels l'humanité est confrontée.

Développement de la biologie en tant que science. La biologie moderne trouve ses racines 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-en quelques-uns.

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

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

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

Gaius Pline l'Ancien(23-79) ont collecté des informations connues à cette époque sur les organismes vivants et ont écrit 37 volumes de l'encyclopédie d'histoire naturelle. Presque jusqu’au Moyen Âge, cette encyclopédie était la principale source de connaissances sur la nature.

Claude Galien dans leurs recherche scientifique a largement utilisé les dissections de mammifères. Il fut le premier à faire une description anatomique comparative de l'homme et du singe. Étudié central et périphérique système nerveux. Les historiens des sciences le considèrent comme le dernier grand biologiste de l'Antiquité.

Claude Galen (vers 130 – vers 200)

Au Moyen Âge, l’idéologie dominante était la religion. Comme d’autres sciences, la biologie à cette époque n’avait pas encore émergé en tant que 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 sous certaines conditions.

La Renaissance est une période de transition entre la culture du Moyen Âge et 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) ont apporté une certaine contribution au développement de la biologie.

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

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

Aux XVIe et XVIIe siècles. La botanique et la zoologie commencèrent 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.

A apporté une grande contribution au développement de la biologie Carl Linné, a proposé un système de classification des animaux et des plantes.

Karl Maksimovitch Baer(1792-1876) a formulé dans ses travaux les principes de base de la théorie des organes homologues et de la loi de similarité germinale, qui ont jeté les bases scientifiques de l'embryologie.

Le manuel est dédié à questions générales biologie moderne. Il fournit des informations de base sur la structure de la matière vivante et lois générales son fonctionnement. Les thèmes de la formation sont présentés : l'origine, l'évolution et la diversité de la vie sur Terre. Les relations entre les organismes et les conditions de leur existence, les modèles de durabilité des systèmes écologiques sont montrés.

Pour les étudiants les établissements d'enseignement enseignement professionnel secondaire.

TABLE DES MATIÈRES
Préface 3
Introduction 4
Chapitre 1. 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 fonctions cellulaires 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 de plastique 30
1.32. Métabolisme énergétique 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 cellules. 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. Asexué et reproduction sexuée 44
1.5.2 Méiose 46
1.5.3. Formation de cellules germinales et 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 LA SÉLECTION 59
2.1. Modèles d'hérédité 59
2.1.1. Les lois de Mendel 59
2.1.2. Théorie des chromosomes de T. Morgan et héritage lié 67
2.1.3. Génétique du sexe. Héritage lié au sexe 70
2.1.4. Interaction génétique 72
2.2. Modèles de variabilité 75
2.2.1. Variabilité héréditaire ou génotypique. 75
2.2.2. Variabilité modificatrice ou non héréditaire. 79
2.2.3. Génétique humaine 81
2.2.4. Génétique et médecine 85
2.2.5. Base matérielle 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 la sélection 92
2.3.1. Domestication - Première étape sélection 92
2.3.2. Centres Diversité et Origines plantes cultivées 95
2.3.3. Méthodes de sélection moderne 98
2.3.4. Sélection végétale 102
2.3.5. Réalisations en 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 la biologie à l'époque prédarwinienne 114
3.1.1. Idées évolutionnistes dans le monde antique. 114
3.1.2. L'état des connaissances en sciences naturelles au Moyen Âge et à la Renaissance 116
3.1.3. Prédécesseurs 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. Principales orientations du processus évolutif 160
3.5.3. Développement du monde biologique 165
Chapitre 4. ORIGINE ET PREMIERS ÉTAPES DU DÉVELOPPEMENT DE LA VIE SUR TERRE 181
4.1. Diversité du monde vivant 181
4.2. L'émergence de la vie sur Terre. 186
Chapitre 5. ORIGINE DE L'HUMAIN 193
5.1. Preuve de la relation entre les humains et les animaux 193
5.2. Principales étapes de l'évolution humaine 197
5.3. Courses de l'homme 202
Chapitre 6. FONDAMENTAUX DE L'ÉCOLOGIE 205
6.1. Écologie - la science des relations des organismes, des espèces et des 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. Changements dans les biogéocénoses 220
6.2.2. Homéostasie des écosystèmes 223
6.2.3. Interactions dans l'écosystème. La symbiose et ses formes 226
Chapitre 7. LA BIOSPHÈRE ET L'HOMME 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. Impacts anthropiques sur les biogéocénoses naturelles 242
Chapitre 8. BIONIQUE 247
Références 254

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

2) si une formation visible au microscope possède un noyau, alors elle peut être considérée comme une cellule ;

3) le processus de formation de nouvelles cellules détermine la croissance, le développement et la différenciation des cellules végétales et animales. Des ajouts à la théorie cellulaire ont été apportés par le scientifique allemand R. Virchow, qui a publié en 1858 son ouvrage « Cellular Pathology ». Il a prouvé que les cellules filles se forment en divisant les cellules mères : chaque cellule à partir d'une cellule. Fin du 19ème siècle. des mitochondries, le complexe de Golgi et des plastes ont été découverts dans les cellules végétales. Après avoir coloré les cellules en division avec des colorants spéciaux, des chromosomes ont été découverts. Dispositions modernes en matière de CT

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

L'importance de la théorie cellulaire

Il est devenu 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, le lieu où se produisent les processus biochimiques et physiologiques dans le corps. Tous les processus biologiques se produisent finalement au niveau cellulaire. La théorie cellulaire a permis de conclure que la composition chimique de toutes les cellules et le plan général de leur structure sont similaires, ce qui confirme l'unité phylogénétique de l'ensemble du monde vivant.

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

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, données par de nombreux scientifiques et penseurs au fil des siècles, ont pris en compte les principales qualités qui distinguent le vivant du non-vivant. Par exemple, Aristote disait que la vie est « la nutrition, la croissance et la décrépitude » du corps ; A. L. Lavoisier a défini la vie comme une « fonction chimique » ; G. R. Treviranus croyait que la vie est « une uniformité stable de processus avec des différences 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 du vivant ne sont pas exceptionnelles et uniques, comme cela semblait auparavant ; elles se retrouvent séparément parmi les objets inanimés. A.I. Oparin a défini la vie comme « une forme particulière et très complexe de mouvement de la matière ». Cette définition reflète le caractère unique qualitatif de la vie, qui ne peut être réduit à de simples lois chimiques ou physiques. Cependant, dans ce cas aussi, la définition est caractère général et ne révèle pas l'originalité spécifique de ce mouvement.

F. Engels écrivait dans « Dialectique de la nature » : « La vie est un mode d'existence des corps protéiques dont le point essentiel est l'échange de matière et d'énergie avec l'environnement. »

Pour application pratique utiles sont les définitions qui contiennent les propriétés de base dans obligatoire inhérent à toutes les formes de vie. En voici une : la vie est un système macromoléculaire ouvert, caractérisé par une organisation hiérarchique, la capacité de se reproduire, l'autoconservation et l'autorégulation, un métabolisme et un flux d'énergie finement régulé. Selon cette définition, la vie est un noyau d’ordre qui se propage à travers un univers moins ordonné.

La vie existe sous 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 collectivement tout système vivant et la vie en général :

1) l'auto-renouvellement. Associé au flux de matière et d'énergie. Le métabolisme est basé sur des processus d'assimilation (anabolisme, synthèse, formation de nouvelles substances) et de dissimilation (catabolisme, désintégration) équilibrés et clairement interconnectés. À la suite de l'assimilation, les structures du corps se renouvellent et de nouvelles parties (cellules, tissus, parties d'organes) se forment. La dissimilation détermine la dégradation des composés organiques et fournit à la cellule matière plastique et énergie. Pour former quelque chose de nouveau, vous avez besoin d'un afflux constant substances nécessaires de l'extérieur et au cours du processus d'activité vitale (et de dissimilation en particulier) se forment des produits qui doivent être libérés dans l'environnement extérieur ;

2) auto-reproduction. Assure la continuité entre les générations changeantes de systèmes biologiques. Cette propriété est associée au flux d'informations intégré dans la structure des acides nucléiques. À cet égard, les structures vivantes sont constamment reproduites et mises à jour, sans perdre leur ressemblance 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 mettre en œuvre par la synthèse des protéines. Les informations stockées sur l'ADN sont transférées à la molécule protéique à l'aide de molécules d'ARN ;

3) l'autorégulation. Basé sur l'ensemble des flux de matière, d'énergie et d'information à travers un organisme vivant ;

4) irritabilité. Associé au transfert d'informations de l'extérieur vers tout système biologique et reflète la réaction de ce système à un stimulus externe. Grâce à l'irritabilité, les organismes vivants sont capables de réagir sélectivement aux conditions environnementales et d'en extraire uniquement ce qui est nécessaire à leur existence. L'irritabilité est associée à l'autorégulation des systèmes vivants basée sur le principe de rétroaction : les déchets peuvent avoir un effet inhibiteur ou stimulant sur les enzymes qui étaient au début d'une longue chaîne de réactions chimiques ;

5) maintenir l'homéostasie (du gr. homoios - « similaire, identique » et stase - « immobilité, état ») - la relative constance dynamique de l'environnement interne du corps, les paramètres physico-chimiques de l'existence du système ;

6) organisation structurelle - un certain ordre, harmonie d'un système vivant. Elle est découverte lors de l'étude non seulement des organismes vivants individuels, mais aussi de leurs agrégats en relation avec l'environnement - les biogéocénoses ;

7) adaptation – la capacité d'un organisme vivant à s'adapter constamment aux conditions changeantes d'existence dans l'environnement. Elle est basée sur l'irritabilité et ses réponses adéquates caractéristiques ;

La biologie(du grec biographie– la vie + logos- mot, 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 est l'une des sciences naturelles. Habituellement, les sciences humaines (qui étudient les lois de l'existence et du développement de l'homme et de la société humaine) sont également classées comme un groupe distinct ; il s'agit notamment de la sociologie, de la psychologie, de l'anthropologie, de l'ethnographie, etc.

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

Existence et développement nature inanimée soumis aux lois physiques et chimiques. Avec l'avènement des organismes vivants, processus biologiques, ayant un caractère fondamentalement différent et soumis à des lois différentes – biologique. Cependant, il est important de noter que parallèlement à cela, les processus physico-chimiques qui sont à la base des phénomènes biologiques émergents (qualitativement différents et uniques) sont également préservés.

Les qualités spécifiques et les propriétés sociales d'une personne n'excluent pas son affiliation naturelle. Dans le corps humain (comme chez tous les êtres vivants), des processus à la fois physico-chimiques et biologiques ont lieu. Cependant, un individu ne peut se développer pleinement qu'en société, en communication avec les autres. 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 apprendre, à accumuler des connaissances de génération en génération et à s’engager dans une activité productive.

Des réalisations véritablement grandioses de la science, y compris de la biologie, au 20e siècle. considérablement élargi et approfondi notre compréhension de l’unité de la nature et de l’homme, ainsi que de leurs relations complexes. Par exemple, les données environnementales ont montré que les organismes vivants, y compris les humains, ne dépendent pas seulement de la nature, mais agissent eux-mêmes comme un puissant facteur influençant celle-ci et même le cosmos. Cela s’applique notamment à l’atmosphère terrestre, à la formation de vastes couches géologiques, à la formation de systèmes insulaires, etc. L’humanité a actuellement le plus fort impact sur la nature vivante et inanimée de la planète.

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

En plus de son importance cognitive générale, la biologie joue un rôle énorme pour les humains, ayant longtemps servi base théorique médecine, médecine vétérinaire, agronomie, élevage.

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

Diverses sciences biologiques revêtent également une grande importance en relation 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 ressources naturelles, une attitude douce envers le monde qui nous entoure, une organisation compétente des activités environnementales.

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

Dès 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 de leurs formes, leur répartition, etc. En 8e, le sujet des cours de biologie était l'homme et sa spécificité en tant qu'être biosocial.

La biologie générale, contrairement à d'autres disciplines spécialisées, considère, comme son nom l'indique, sont communs(pour tous les organismes vivants) les propriétés et qualités particulières de chaque chose vivant, modèles généraux d'organisation, d'activité de vie, de développement, inhérents à toutes les formes vie.

Chapitre 1. L'essence de la vie

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

L'une des tâches auxquelles est confrontée toute science est la nécessité de créer définitions, c'est-à-dire E. brèves déclarations, donnant cependant complet idée de l’essence d’un objet ou d’un phénomène. En biologie, il existe des dizaines d'options pour définir la vie, mais aucune d'entre elles ne satisfait à la fois aux deux exigences mentionnées ci-dessus. Soit la définition occupe 2 à 3 pages du livre, soit certaines caractéristiques importantes d'un être vivant en sont « laissées de côté ».

La vie dans ses manifestations spécifiques sur Terre est représentée par diverses formes d'organismes. Selon les connaissances biologiques modernes, il est possible d'identifier un ensemble de propriétés qui devraient être reconnues comme communes à tous les êtres vivants et qui les distinguent des corps de nature inanimée. Ainsi, au concept vie nous arriverons en comprenant les propriétés spécifiques des organismes vivants.

Spécificité de la composition chimique. La différence entre les êtres vivants et non vivants se manifeste déjà clairement au niveau de leur composition chimique. Très souvent, l’expression « nature organique » est synonyme de « nature vivante ». Et c'est tout à fait juste. Tous les substances organiques sont créées dans les organismes vivants au cours de leurs processus vitaux. 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 des organismes vivants eux-mêmes. Par exemple, les acides nucléiques contiennent des informations héréditaires (génétiques) ; les protéines déterminent la structure, assurent le mouvement et régulent tous les processus vitaux ; les sucres (glucides) remplissent des fonctions énergétiques, etc. Il n'existe pas une seule créature vivante connue sur Terre qui ne soit un ensemble de protéines et d'acides nucléiques.

Les substances organiques possèdent des molécules plus complexes que les substances inorganiques et se caractérisent par une diversité infinie qui, comme nous le verrons plus tard, détermine en grande partie la diversité des organismes vivants.

Organisation structurelle des êtres vivants. Même à l'école primaire, dans les cours de botanique et de zoologie, on vous disait que les scientifiques T. Schwann et M. Schleiden (1839) avaient formulé la théorie cellulaire de la structure de toutes les plantes et de tous les animaux. La cellule a depuis été reconnue unité structurelle et fonctionnelle tout être vivant. Cela signifie que leur corps est construit à partir de cellules (il existe également des cellules unicellulaires) et que les fonctions vitales de l'organisme sont déterminées par les processus qui se déroulent à l'intérieur des cellules elles-mêmes. Rappelez-vous également que les cellules de toutes les plantes et de tous les animaux ont une structure similaire (elles membrane, cytoplasme, noyau, organites).

Mais déjà à ce niveau ça se manifeste complexité structurelle organisations vivantes. Il existe de nombreux composants différents (organites) dans une cellule. Une telle hétérogénéité de sa composition interne permet d'effectuer simultanément des centaines et des milliers de réactions chimiques dans un si petit espace.

Il en va de même pour Organismes multicellulaires. À partir de nombreuses cellules, divers tissus, organes et systèmes organiques (exécutant différentes fonctions) se forment, qui constituent ensemble un système intégral complexe et hétérogène - un organisme vivant.

Métabolisme dans les organismes vivants. Tous les organismes vivants se caractérisent par des échanges de substances et d'énergie avec l'environnement.

F. Engels à la fin du 19ème siècle. a distingué cette propriété des êtres vivants, en appréciant profondément sa signification. Offrant sa définition de la vie, il écrit :

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

Et dans les corps inorganiques, le métabolisme peut se produire... Mais la différence est que dans le cas des corps inorganiques, le métabolisme les détruit, mais 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 matériau pour sa croissance, la restauration des composants détruits (« épuisés ») et comme source d'énergie pour assurer la vie. Les substances qui en résultent, nocives ou inutiles pour l'organisme (dioxyde de carbone, urée, eau, etc.) sont rejetées dans l'environnement extérieur.

Auto-reproduction (reproduction) d'organismes. la reproduction– reproduction de son espèce – la condition la plus importante pour la continuation de la vie. Un organisme individuel 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 garantit la similitude des organismes de différentes générations. Ce n'est pas un hasard si le mot synonyme de reproduction est auto-reproduction. Les individus d'une génération donnent naissance à des individus d'une nouvelle génération, semblables à eux. Aujourd'hui, le mécanisme de l'hérédité est bien connu. Informations héréditaires(c'est-à-dire les informations sur les caractéristiques, 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.

Il est évident qu'avec une hérédité « dure » (c'est-à-dire une répétition absolue des caractéristiques parentales) dans un contexte de conditions environnementales changeantes, la survie des organismes serait impossible. Les organismes ne pouvaient pas développer de nouveaux habitats. Enfin, le processus évolutif – la formation de nouvelles espèces – serait également exclu. Cependant, les organismes vivants possèdent également variabilité,ce qui s'entend comme leur capacité à acquérir de nouvelles caractéristiques et à perdre les anciennes. Le résultat est une diversité d’individus appartenant à la même espèce. La variabilité peut se produire à la fois chez les individus au cours de leur développement individuel, et dans un groupe d'organismes dans une série de générations au cours de la reproduction.

Développement individuel (ontogenèse) et historique (évolutif ; phylogénie) des organismes. Tout organisme au cours de sa vie (depuis sa création jusqu'à sa mort naturelle) subit des changements naturels, appelés développement individuel. Il y a une augmentation de la taille et du poids du corps - croissance, formation de nouvelles structures (parfois accompagnées de la destruction de celles déjà existantes - par exemple, la perte de la queue d'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 développement historique les êtres vivants, au cours desquels on observe un changement successif d'espèces résultant de la disparition d'espèces préexistantes et de l'émergence de nouvelles. L'évolution est de nature progressive, puisque l'organisation (structure, fonctionnement) des êtres vivants est passée par plusieurs étapes - formes de vie précellulaires, organismes unicellulaires, multicellulaires de plus en plus complexes, et ainsi de suite jusqu'à l'homme. Une complication constante de l'organisation conduit à une augmentation de la viabilité des organismes et de leurs capacités d'adaptation.

Irritabilité et mouvement. Une propriété inhérente aux êtres vivants est irritabilité(la capacité de percevoir des stimuli (influences) externes ou internes et d'y répondre de manière adéquate). Elle se manifeste par des modifications du métabolisme (par exemple, lorsque les heures de clarté raccourcissent et que la température ambiante baisse en automne chez les plantes et les animaux), sous la forme de réactions motrices (voir ci-dessous), et les animaux hautement organisés (y compris les humains) se caractérisent par changements de comportement.

Une réaction caractéristique à l'irritation chez presque tous les êtres vivants est mouvement,c'est-à-dire le mouvement spatial l'ensemble de l'organisme 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 sont également mobiles (par exemple les phagocytes dans le sang des animaux et des humains). Les plantes multicellulaires, par rapport aux animaux, se caractérisent par une faible mobilité, cependant, elles peuvent aussi être appelées formulaires spéciaux manifestations de réactions motrices. Ils ont deux types de mouvements actifs : hauteur Et contractile. Les premiers, plus lents, incluent par exemple l'extension des tiges des plantes d'intérieur poussant dans la fenêtre vers la lumière (en raison de leur éclairage unilatéral). Des mouvements contractiles sont observés chez les plantes insectivores (par exemple, le repliement rapide des feuilles d'un droséra lors de la capture d'insectes qui s'y posent).

Le phénomène d'irritabilité est à la base des réactions des organismes, grâce auxquelles ils sont maintenus homéostasie.

Homéostasie– c’est la capacité de l’organisme à résister aux changements et à maintenir une relative constance de l’environnement interne (maintien d’une certaine température corporelle, tension artérielle, composition en sel, acidité, etc.).

Grâce à l'irritabilité, les organismes ont la capacité de adaptation.

Sous adaptation fait référence au processus d’adaptation du corps à certaines conditions environnementales.

Conclusion de la section sur la définition propriétés fondamentales 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 propriétés surnaturelles « insaisissables » (toutes les lois de la physique et de la chimie sont vraies pour les êtres vivants), mais dans la grande complexité structurelle et fonctionnelle des systèmes vivants. Cette caractéristique inclut toutes les propriétés des organismes vivants évoquées ci-dessus et fait de l'état de vie une propriété qualitativement nouvelle de la matière.

§ 2. Niveaux d'organisation du vivant

Dans les années 1960 en biologie, il y a une idée sur niveaux d'organisation des êtres vivants 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 unique, appartenant à certains groupes systématiques (espèces), ainsi que par des communautés de complexité variable (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 organisationnels subordonnés spécialisés (organes, tissus, etc.), d'autre part, il est lui-même une unité relativement isolée faisant partie de systèmes biologiques supra-organismes (espèces, biogéocénoses et biosphère en tant qu'ensemble). entier). Les niveaux d'organisation de la matière vivante sont présentés sur la Fig. 1.

Riz. 1. Niveaux d'organisation du vivant

Tous présentent des propriétés de vie telles que discrétion Et intégrité. Le corps est constitué de divers composants - des organes, mais en même temps, grâce à leur interaction, il fait partie intégrante. Une espèce est également un système intégral, bien qu'elle soit formée d'unités distinctes - des individus, mais leur interaction 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 ; organisme - organe; tissulaire, cellulaire; espèce - organisme, etc.

Il convient de noter en particulier la grande similitude des unités organisationnelles aux niveaux inférieurs et les différences toujours croissantes 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 le montre le tableau. 2.

Tableau 2

Nombre d'espèces des principaux groupes d'êtres vivants

En fait, selon les experts, il existe aujourd’hui deux fois plus d’espèces vivant sur Terre que ce que connaît la science. Des centaines et des milliers de nouvelles espèces sont décrites chaque année dans des publications scientifiques.

Dans le processus de cognition de nombreux sujets (objets, phénomènes), comparant leurs propriétés et caractéristiques, les gens produisent classification. Ensuite, les objets similaires (similaires, similaires) sont combinés en groupes. La différenciation des groupes repose sur différences entre les matières étudiées. De cette manière, un système est construit qui couvre tous les objets étudiés (par exemple, les minéraux, éléments chimiques ou organismes) et établir des relations entre eux.

Taxonomie comment une discipline biologique indépendante gère les problèmes classements organismes et construction systèmes faune.

Des tentatives de classification des organismes ont été faites depuis l'Antiquité. Pendant longtemps en science, il existait un système développé par Aristote (IVe siècle avant JC). Il a divisé tous les organismes connus en deux règnes : plantes Et animaux, utiliser comme traits distinctifs immobilité Et insensibilité le premier par rapport au second. De plus, Aristote a divisé tous les animaux en deux groupes : les « animaux avec du sang » et les « animaux sans sang », ce qui correspond généralement à la division moderne en vertébrés et invertébrés. Ensuite, il a identifié un certain nombre de groupes plus petits, guidés par diverses caractéristiques distinctives.

Bien sûr, du point de vue science moderne Le système d'Aristote semble imparfait, mais il faut tenir compte du niveau de connaissance factuelle de l'époque. Ses travaux ne décrivent que 454 espèces d'animaux et les possibilités des méthodes de recherche étaient très limitées.

Au cours de près de deux millénaires, du matériel descriptif s'est accumulé en botanique et en zoologie, ce qui a assuré le développement de la systématique aux XVIIe et XVIIIe siècles, qui a abouti au système original d'organismes de C. Linnaeus (1707-1778), qui a reçu une large reconnaissance. Sur la base de l'expérience de ses prédécesseurs et des nouveaux faits découverts par lui-même, Linné a jeté les bases de la taxonomie moderne. Son livre, intitulé Le Système de la Nature, fut publié en 1735.

Linné a adopté la forme comme unité de base de classification ; il a introduit dans l'usage scientifique des concepts tels que « genre », « famille », « ordre » et « classe » ; préservé la division des organismes en règnes végétal et animal. Proposition d'une introduction nomenclature binaire(qui est encore utilisé en biologie), c'est-à-dire attribuer à chaque espèce Nom latin, composé de deux mots. Le premier est un nom - le nom d'un genre qui réunit 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 » ; « carassin doré » et « carassin argenté ».

Plus tard dans début XIX c., J. Cuvier a introduit le concept de « phylum » dans le système en tant qu'unité la plus élevée de classification des animaux (en botanique - « division »).

L'émergence de la doctrine évolutionniste de Charles Darwin (1859) a été particulièrement importante pour la formation de la taxonomie moderne. Systèmes scientifiques les organismes vivants créés dans la période prédarwinienne étaient artificiel. Ils ont regroupé les organismes en groupes basés sur des caractéristiques similaires. signes extérieurs de manière assez formelle, sans attacher d'importance à leurs liens familiaux. Les idées de Charles Darwin ont fourni à la science une méthode de construction système naturel monde vivant. Cela signifie qu'il doit être basé sur certains essentiel, propriétés fondamentales des objets classés - organismes.

Par analogie, essayons 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 de dos. Mais dans ces cas, un « système artificiel » sera créé, puisque les « objets » (les livres) sont classés selon des propriétés secondaires, « non essentielles ». Un « système » « naturel » serait une bibliothèque où les livres seraient regroupés selon leur contenu. Dans ce cabinet nous avons de la littérature scientifique : sur une étagère se trouvent des livres sur la physique, sur l'autre - sur la chimie, etc. Dans l'autre cabinet - fiction : prose, poésie, folklore. Ainsi, nous avons classé les livres disponibles selon leur propriété principale, qualité essentielle – leur contenu. Ayant désormais un « système naturel », nous pouvons facilement naviguer parmi les nombreux « objets » différents qui le composent. Et ayant acquis nouveau livre, on peut facilement lui trouver une place dans un placard spécifique et sur l'étagère correspondante, c'est à dire dans le « système ».