زیست شناسی(از یونانی. بایوس– زندگی + آرم ها- کلمه، دکترین) - علمی که زندگی را به عنوان پدیده ای که جایگاه ویژه ای در جهان دارد مطالعه می کند. همراه با سایر علومی که به مطالعه طبیعت می پردازند (فیزیک، شیمی، نجوم، زمین شناسی و ...) جزو علوم طبیعی است. معمولاً علوم انسانی نیز به یک گروه مستقل (مطالعه قوانین وجودی و رشد یک فرد، جامعه انسانی) متمایز می شود. اینها عبارتند از جامعه شناسی، روانشناسی، مردم شناسی، مردم نگاری و غیره.
پدیده انسان (به عنوان یک موجود زیست اجتماعی) هم مورد توجه علوم طبیعی و هم علوم انسانی است. اما زیست شناسی نقش ویژه ای ایفا می کند و رابطی بین آنها است. این نتیجه گیری بر اساس ایده های مدرن در مورد توسعه طبیعت است که منجر به پیدایش حیات شد. در روند تکامل موجودات زنده، یک فرد با ویژگی های کیفی جدید - عقل، گفتار، توانایی فعالیت خلاق، شیوه زندگی اجتماعی و غیره به وجود آمد.
وجود و توسعه طبیعت بی جان تابع قوانین فیزیکی و شیمیایی است. با ظهور موجودات زنده، آنها شروع به انجام می کنند فرآیندهای بیولوژیکیدارای شخصیتی اساساً متفاوت و تابع قوانین دیگر - بیولوژیکیبا این حال، توجه به این نکته مهم است که در کنار این، فرآیندهای فیزیکوشیمیایی که زمینه ساز پدیده های بیولوژیکی (از لحاظ کیفی متفاوت و عجیب) هستند حفظ می شوند.
ویژگی های خاص و ویژگی های اجتماعی یک شخص، تعلق طبیعی او را از بین نمی برد. در بدن انسان، هر دو فرآیند فیزیکوشیمیایی و بیولوژیکی (مانند همه موجودات زنده) انجام می شود. با این حال، یک فرد می تواند به طور کامل تنها در جامعه، در ارتباط با افراد دیگر رشد کند. تنها از این طریق است که بر گفتار تسلط یافته و دانش، مهارت و توانایی به دست می آید. تفاوت اساسی در اینجا این است که وجود و توسعه بشر مبتنی بر توانایی او در دانستن، انباشت دانش از نسلی به نسل دیگر، تا فعالیت مولد است.
دستاوردهای واقعاً بزرگ علم، از جمله زیست شناسی، در قرن بیستم. به طور قابل توجهی درک ما را از وحدت طبیعت و انسان و روابط پیچیده آنها گسترش داد و عمیق تر کرد. به عنوان مثال، داده های محیطی نشان داده اند که موجودات زنده، از جمله انسان، نه تنها به طبیعت وابسته هستند، بلکه به عنوان یک عامل قدرتمند بر طبیعت و حتی فضا تأثیر می گذارد. این امر به ویژه در مورد جو زمین، تشکیل لایه های زمین شناسی وسیع، تشکیل سیستم های جزیره ای و غیره صدق می کند. بشر در حال حاضر قوی ترین تأثیر را بر طبیعت جاندار و بی جان سیاره دارد.
زیست‌شناسی امروزه مجموعه‌ای از علوم است که به بررسی انواع موجودات زنده، ساختار و عملکرد، توزیع، منشأ و تکوین آنها و همچنین جوامع طبیعی موجودات، ارتباط آنها با یکدیگر، با طبیعت بی‌جان و انسان می‌پردازد.
علاوه بر اهمیت شناختی کلی آن، زیست شناسی نقش بزرگی را برای فرد ایفا می کند و برای مدت طولانی خدمت می کند. مبنای نظریپزشکی، دامپزشکی، زراعت، دامپروری.
اکنون شاخه هایی از تولید وجود دارد که بر اساس آن است بیوتکنولوژی،یعنی از موجودات زنده در فرآیند تولید استفاده می کنند. می توان به صنایع غذایی، دارویی، شیمیایی و ... اشاره کرد.
علوم مختلف زیستی نیز در ارتباط با مسئله رابطه انسان و طبیعت از اهمیت بالایی برخوردار است. حل مشکلاتی مانند استفاده منطقی از آن تنها بر مبنای علمی امکان پذیر است منابع طبیعینگرش صرفه جویی به جهان اطراف ما، سازمان صالح فعالیت های حفاظت از محیط زیست.
«زیست شناسی عمومی» درسی است که مهمترین مرحله در تربیت زیستی دانش آموزان است دبیرستان. متکی بر دانش، مهارت ها و توانایی هایی است که قبلاً در مطالعه گیاه شناسی، جانورشناسی و زیست شناسی انسانی به دست آمده است.
از کلاس ششم، شما با گروه های مختلف موجودات زنده آشنا شدید: ویروس ها، باکتری ها، قارچ ها، گیاهان، حیوانات. شما در مورد ساختار و عملکرد آنها، انواع اشکال، توزیع و غیره آشنا شدید. در کلاس هشتم، موضوع کلاس های زیست شناسی یک شخص و ویژگی های او به عنوان یک موجود زیست اجتماعی بود.
زیست شناسی عمومی، بر خلاف سایر رشته های تخصصی، آنچه را که خود نام می گوید، در نظر می گیرد. عمومی(برای همه موجودات زنده) ویژگی ها و کیفیت های خاص هر چیزی زندهالگوهای کلی سازمان، زندگی، توسعه، ذاتی در همه اشکال زندگی
یکی از چالش های پیش روی هر علمی، نیاز به ایجاد است تعاریف، یعنی ه - اظهارات کوتاه،با این حال دادن کاملنمایش ماهیت یک شی یا پدیده. در زیست شناسی، ده ها گزینه برای تعریف زندگی وجود دارد، اما هیچ یک از آنها دو الزام ذکر شده در بالا را به طور همزمان برآورده نمی کند. یا این تعریف 2 تا 3 صفحه از کتاب را اشغال می کند یا چند صفحه ویژگی های مهمزنده.
حیات در مظاهر خاص خود بر روی زمین توسط اشکال متنوعی از موجودات نشان داده شده است. با توجه به دانش بیولوژیکی مدرن، می توان مجموعه ای از خواص را که باید به عنوان مشترک شناخته شوند، مشخص کرد همه موجودات زندهو آنها را از بدن طبیعت بی جان متمایز می کند. بنابراین، به مفهوم زندگیما با درک ویژگی های خاص موجودات زنده خواهیم آمد.
اختصاصی ترکیب شیمیایی. تفاوت بین زنده و غیر زنده به وضوح در سطح ترکیب شیمیایی آنها آشکار شده است. اغلب اوقات می توانید عبارت "طبیعت ارگانیک" را مترادف "حیات وحش" بیابید. و این کاملاً منصفانه است. همهمواد آلیدر موجودات زنده در جریان فعالیت حیاتی آنها ایجاد می شود. همانطور که کارشناسان می گویند، آنها بیوژنیک(یعنی خلق شده توسط موجودات زنده). علاوه بر این، این مواد آلی هستند که امکان وجود موجودات زنده را تعیین می کنند. بنابراین، برای مثال، اسیدهای نوکلئیک حاوی اطلاعات ارثی (ژنتیکی) هستند. پروتئین ها ساختار را تعیین می کنند ، حرکت ، تنظیم کلیه فرآیندهای زندگی را فراهم می کنند. قندها (کربوهیدرات ها) عملکردهای انرژی و غیره را انجام می دهند. هیچ موجود زنده ای روی زمین شناخته نشده است که ترکیبی از پروتئین ها و اسیدهای نوکلئیک نباشد.
مواد آلی مولکول های پیچیده تری نسبت به مواد معدنی دارند و با تنوع بی نهایت مشخص می شوند، که همانطور که در زیر خواهیم دید، تا حد زیادی تنوع موجودات زنده را تعیین می کند.
سازمان ساختاری موجودات زنده.حتی در کلاس های ابتدایی، در درس های گیاه شناسی و جانورشناسی، به شما گفته شد که دانشمندان T. Schwann و M. Schleiden (1839) نظریه سلولی ساختار همه گیاهان و جانوران را تدوین کردند. کیج از آن زمان به رسمیت شناخته شده است واحد ساختاری و عملکردیهر موجود زنده این بدان معنی است که بدن آنها از سلول ساخته شده است (تک سلولی نیز وجود دارد) و اجرای فعالیت حیاتی بدن توسط فرآیندهایی که در داخل خود سلول ها اتفاق می افتد تعیین می شود. همچنین به یاد داشته باشید که سلول های همه گیاهان و حیوانات از نظر ساختار مشابه هستند (دارای غشاء، سیتوپلاسم، هسته، اندامک ها).
اما در حال حاضر در این سطح به نظر می رسد پیچیدگی ساختاریسازمان زندگی اجزای مختلف (ارگانل) در سلول وجود دارد. چنین ناهمگونی ترکیب داخلی آن امکان انجام همزمان صدها و هزاران واکنش شیمیایی را در چنین فضای کوچکی ممکن می سازد.
همین امر در مورد موجودات چند سلولی نیز صادق است. از انواع سلول ها، بافت ها، اندام ها، سیستم های اندام مختلف (با انجام عملکردهای مختلف) تشکیل می شود که با هم یک سیستم انتگرال پیچیده و ناهمگن را تشکیل می دهند - یک موجود زنده.
متابولیسم در موجودات زندههمه موجودات زنده تبادل ذاتی ماده و انرژی با محیط دارند.
اف.انگلس در پایان قرن نوزدهم. این ویژگی موجود زنده را جدا کرد و عمیقاً اهمیت آن را درک کرد. او با ارائه تعریف خود از زندگی نوشت:
حیات روشی از وجود اجسام پروتئینی است که نکته اساسی آن تبادل مداوم مواد با طبیعت خارجی اطراف آنهاست و با قطع این متابولیسم، حیات نیز متوقف می شود که منجر به تجزیه پروتئین می شود.
اجسام غیر آلی هم می توانند متابولیسم داشته باشند... اما تفاوت این است که در مورد اجسام معدنی متابولیسم آنها را از بین می برد در حالی که در مورد اجسام آلی شرط لازم وجود آنهاست.
در این فرآیند، یک موجود زنده مواد مورد نیاز خود را به عنوان ماده ای برای رشد، بازیابی اجزای تخریب شده ("استفاده شده") و به عنوان منبع انرژی برای حمایت از زندگی دریافت می کند. مواد به دست آمده مضر یا غیر ضروری برای بدن (دی اکسید کربن، اوره، آب و غیره) به محیط خارجی دفع می شود.
خود تولید مثل (تکثیر) موجودات. تولید مثل- تولید مثل از نوع خود -مهمترین شرط برای ادامه زندگی یک ارگانیسم فردی فانی است، طول عمر آن محدود است و تولید مثل بیش از جبران مرگ طبیعی افراد، تداوم وجود گونه ها را تضمین می کند.
وراثت و تنوع.
وراثت- توانایی موجودات برای انتقال از نسلی به نسل دیگر کل مجموعه ویژگی هایی که سازگاری موجودات را با محیط خود تضمین می کند.
این شباهت، شباهت ارگانیسم های نسل های مختلف را فراهم می کند. تصادفی نیست که مترادف بازتولید کلمه است خود تولید مثلافراد یک نسل، افرادی از نسل جدید را به وجود می آورند که شبیه خودشان هستند. امروزه مکانیسم وراثت به خوبی شناخته شده است. اطلاعات ارثی (یعنی اطلاعات در مورد ویژگی ها، خواص و کیفیت موجودات) در اسیدهای نوکلئیک رمزگذاری شده است و از نسلی به نسل دیگر در فرآیند تولید مثل موجودات منتقل می شود.
بدیهی است که با وراثت "سخت" (یعنی تکرار مطلق صفات والدین) در برابر پس زمینه تغییر شرایط محیطی، بقای موجودات غیرممکن خواهد بود. موجودات زنده نمی توانند زیستگاه های جدیدی ایجاد کنند. در نهایت، روند تکاملی، شکل گیری گونه های جدید نیز حذف می شود. با این حال، موجودات زنده نیز دارند تنوع،که به عنوان توانایی آنها در به دست آوردن ویژگی های جدید و از دست دادن ویژگی های قدیمی درک می شود.نتیجه، تنوع افراد متعلق به یک گونه است. تنوع می تواند هم در افراد منفرد در طول رشد فردی آنها و هم در گروهی از موجودات در یک سری از نسل ها در طول تولید مثل رخ دهد.
رشد فردی (آنتوژنی) و تاریخی (تکاملی؛ فیلوژنز) موجودات.هر موجودی در طول زندگی خود (از لحظه پیدایش تا مرگ طبیعی) دچار تغییرات منظمی می شود که به آنها می گویند توسعه فردیافزایش اندازه و وزن بدن وجود دارد - رشد، تشکیل ساختارهای جدید (گاهی اوقات با تخریب ساختارهای قبلی همراه است - به عنوان مثال، از دست دادن دم توسط یک بچه قورباغه و تشکیل اندام های جفت شده)، تولید مثل، و در نهایت، پایان هستی.
تکامل موجودات یک فرآیند برگشت ناپذیر است توسعه تاریخیزندگی، که در طی آن تغییر متوالی گونه ها در نتیجه ناپدید شدن گونه های قبلی و ظهور گونه های جدید مشاهده می شود.طبیعتاً تکامل مترقی است، زیرا سازماندهی (ساختار، عملکرد) موجودات زنده از چندین مرحله عبور کرده است - اشکال حیات پیش سلولی، موجودات تک سلولی، موجودات چند سلولی به طور فزاینده پیچیده، و غیره تا انسان. پیچیدگی مداوم سازمان منجر به افزایش قابلیت زیست ارگانیسم ها، قابلیت های سازگاری آنها می شود.
تحریک پذیری و حرکت.خاصیت ضروری موجودات زنده تحریک پذیری(توانایی درک محرک های خارجی یا درونی (تأثیر) و پاسخ مناسب به آنها).این خود را در تغییرات متابولیسم (به عنوان مثال، با کاهش ساعات نور روز و کاهش دمای محیط در پاییز در گیاهان و حیوانات)، به شکل واکنش‌های حرکتی (به پایین نگاه کنید) و حیوانات بسیار سازمان یافته (از جمله انسان) نشان می‌دهد. با تغییر در رفتار مشخص می شوند.
یک واکنش مشخصه به تحریک تقریباً در همه موجودات زنده است ترافیک،یعنی جابجایی فضاییکل ارگانیسم یا قسمت های جداگانه بدن آنها. این ویژگی هر دو موجودات تک سلولی (باکتری ها، آمیب ها، مژک ها، جلبک ها) و چند سلولی (تقریباً همه حیوانات) است. برخی از سلول های چند سلولی (به عنوان مثال، فاگوسیت های خونی حیوانات و انسان ها) نیز دارای تحرک هستند. گیاهان چند سلولی، در مقایسه با حیوانات، با تحرک کم مشخص می شوند، با این حال، آنها همچنین دارای اشکال خاصی از تجلی واکنش های حرکتی هستند. دو نوع حرکت فعال وجود دارد: رشدو انقباضیاولین، کندتر، برای مثال، شامل کشش به سمت نور ساقه گیاهان خانگی است که روی پنجره رشد می کنند (به دلیل روشنایی یک طرفه آنها). حرکات انقباضی در گیاهان حشره‌خوار مشاهده می‌شود (به عنوان مثال، تا شدن سریع برگ‌های آفتابه هنگام گرفتن حشراتی که روی آن فرود می‌آیند).
پدیده تحریک پذیری زیربنای واکنش های موجودات است که به همین دلیل از آنها حمایت می شود هموستاز
هموستاز- این توانایی بدن برای مقاومت در برابر تغییرات و حفظ ثبات نسبی محیط داخلی (حفظ دمای بدن، فشار خون، ترکیب نمک، اسیدیته و غیره) است.
موجودات زنده به دلیل تحریک پذیری این توانایی را دارند انطباق.
زیر انطباقبه فرآیند سازگاری یک موجود زنده با شرایط محیطی خاص اشاره دارد.
با پایان بخشی که به تعیین ویژگی های اساسی موجودات زنده اختصاص دارد، می توان نتیجه گیری زیر را گرفت.
تفاوت موجودات زنده و اجسام بی جان در وجود برخی از ویژگی های "گریزان" و ماوراء طبیعی نیست (همه قوانین فیزیک و شیمی برای موجودات زنده نیز صادق است) بلکه در پیچیدگی ساختاری و عملکردی بالای سیستم های زنده است. . این ویژگی شامل تمام خواص موجودات زنده است که در بالا مورد بحث قرار گرفت و وضعیت زندگی را به یک ویژگی کیفی جدید ماده تبدیل می کند.
تا دهه 1960 در زیست شناسی ایده ای وجود دارد سطوح سازماندهی موجودات زنده به عنوان بیانی ملموس از نظم پیچیده روزافزون دنیای ارگانیک.زندگی روی زمین توسط ارگانیسم هایی با ساختار عجیب و غریب متعلق به گروه های سیستماتیک خاص (گونه ها) و همچنین جوامعی با پیچیدگی های مختلف (بیوژئوسنوز، بیوسفر) نشان داده می شود. به نوبه خود، ارگانیسم ها با سازمان دهی اندام، بافت، سلولی و مولکولی مشخص می شوند. هر ارگانیسم از یک طرف متشکل از سیستم های سازمانی تخصصی وابسته به آن (ارگان ها، بافت ها و غیره) است، از سوی دیگر، خود یک واحد نسبتاً جدا شده در ترکیب سیستم های بیولوژیکی فوق ارگانیسمی (گونه ها، بیوژئوسنوزها) است. و بیوسفر به عنوان یک کل). سطوح سازماندهی ماده زنده در شکل 1 نشان داده شده است. یکی
برنج. 1. سطوح سازماندهی زندگی
همه آنها ویژگی های زندگی مانند گسستگیو تمامیت.بدن از اجزای مختلف- اندام ها، اما در عین حال، به لطف تعامل آنها، جدایی ناپذیر است. گونه نیز یک سیستم یکپارچه است، اگرچه توسط واحدهای جداگانه - افراد تشکیل شده است، با این حال، تعامل آنها یکپارچگی گونه را حفظ می کند.
وجود حیات در همه سطوح با ساختار پایین ترین رتبه تامین می شود. به عنوان مثال، ماهیت سطح سلولی سازمان توسط سطوح زیر سلولی و مولکولی تعیین می شود. ارگانیسم - اندام؛ بافتی، سلولی؛ گونه ها - ارگانیسمی و غیره
نکته قابل توجه شباهت زیاد واحدهای سازمان در سطوح پایین و تفاوت روزافزون در سطوح بالاتر(میز 1).
میز 1
ویژگی های سطوح سازماندهی زندگان
همانطور که از جدول مشاهده می شود، دنیای زنده سیاره ما بی نهایت متنوع است و شامل تعداد زیادی از گونه های موجودات است. 2.
جدول 2
تعداد گونه های گروه های اصلی موجودات زنده
در واقع، به گفته کارشناسان، امروزه دو برابر بیشتر از آنچه علم می داند، روی زمین زندگی می کند. هر ساله صدها و هزاران گونه جدید در نشریات علمی توصیف می شود.
در فرآیند شناخت اشیاء متعدد (اشیاء، پدیده ها)، مقایسه کردنخواص و نشانه های آنها، مردم تولید می کنند طبقه بندی.سپس اشیاء مشابه (مشابه، مشابه) در گروه ها ترکیب می شوند. تقسیم بندی گروه ها بر اساس تفاوتبین موضوعات مورد مطالعه به این ترتیب، سیستمی ساخته می شود که تمام اشیاء مورد مطالعه (مثلاً مواد معدنی، عناصر شیمیایی یا موجودات) را در بر می گیرد و بین آنها روابط برقرار می کند.
سیستماتیکچگونه یک رشته بیولوژیکی مستقل با مشکلات برخورد می کند طبقه بندیموجودات و ساختمان سیستم هایطبیعت زنده
در زمان های قدیم تلاش هایی برای طبقه بندی موجودات انجام شد. برای مدت طولانی در علم سیستمی وجود داشت که توسط ارسطو (قرن 4 قبل از میلاد) توسعه یافته بود. او همه موجودات شناخته شده را به دو پادشاهی تقسیم کرد - گیاهانو حیوانات،استفاده به عنوان ویژگی های متمایز بی حرکتیو عدم حساسیتاولی نسبت به دومی علاوه بر این، ارسطو همه حیوانات را به دو گروه تقسیم کرد: "حیوانات خون دار" و "حیوانات بدون خون" که به طور کلی با تقسیم بندی امروزی به مهره داران و بی مهرگان مطابقت دارد. سپس او تعدادی از گروه های کوچکتر را با ویژگی های متمایز مختلف هدایت کرد.
البته از نقطه نظر علم مدرنسیستم ارسطو ناقص به نظر می رسد، اما باید سطح دانش واقعی آن زمان را در نظر گرفت. کار او تنها 454 گونه از حیوانات را توصیف می کند و امکانات روش های تحقیق بسیار محدود بود.
تقریباً برای دو هزار سال، مطالب توصیفی در گیاه‌شناسی و جانورشناسی جمع‌آوری شد، که توسعه طبقه‌بندی را در قرن‌های 17 تا 18 تضمین کرد، که در سیستم اصلی موجودات توسط C. Linnaeus (1707-1778)، که به رسمیت شناخته شد، به اوج خود رسید. لینه بر اساس تجربه پیشینیان و حقایق جدیدی که توسط خودش کشف شد، پایه های طبقه بندی مدرن را بنا نهاد. کتاب او که تحت عنوان سیستم طبیعت منتشر شد در سال 1735 منتشر شد.
برای واحد اصلی طبقه‌بندی، لینه شکل گرفت. او مفاهیمی چون «جنس»، «خانواده»، «جدایی» و «طبقه» را وارد کاربرد علمی کرد. تقسیم موجودات را به قلمرو گیاهان و جانوران حفظ کرد. معرفی پیشنهادی نامگذاری باینری(که هنوز در زیست شناسی استفاده می شود)، یعنی به هر گونه یک نام لاتین شامل دو کلمه اختصاص می دهد. اولین - یک اسم - نام یک تیره است که گروهی از گونه های مرتبط را متحد می کند. کلمه دوم که معمولاً یک صفت است، نام گونه خاص است. به عنوان مثال، گونه های "سوخت سوزنده" و "جنگ خزنده"; "صلیبی طلایی" و "صلیبی نقره ای".
بعدها، در آغاز قرن 19، J. Cuvier مفهوم "نوع" را به عنوان بالاترین واحد طبقه بندی حیوانات (در گیاه شناسی - "بخش") وارد سیستم کرد.
اهمیت ویژه ای برای شکل گیری طبقه بندی مدرن، ظهور آموزه های تکاملی Ch. Darwin (1859) بود. سیستم های علمی موجودات زنده ایجاد شده در دوره پیش از داروین بود ساختگی.آنها ارگانیسم ها را با توجه به ویژگی های خارجی مشابه به طور کاملاً رسمی و بدون اهمیت دادن به پیوندهای خانوادگی خود به گروه هایی متحد کردند. ایده های چارلز داروین روشی برای ساختن علم ارائه کرد سیستم طبیعیدنیای زنده این بدان معناست که باید بر اساس برخی باشد ضروری،خواص اساسی اشیاء طبقه بندی شده - موجودات.
بیایید به عنوان یک قیاس سعی کنیم با استفاده از مثال یک کتابخانه شخصی، یک "نظام طبیعی" از اشیایی مانند کتاب بسازیم. در صورت تمایل، می‌توانیم کتاب‌ها را در قفسه‌های کابینت بچینیم و آنها را بر اساس قالب یا رنگ خارها گروه بندی کنیم. اما در این موارد، یک "نظام مصنوعی" ایجاد می شود، زیرا "اشیاء" (کتاب) بر اساس ویژگی های ثانویه و "غیر ضروری" طبقه بندی می شوند. «سیستم» «طبیعی» کتابخانه است، جایی که کتاب ها بر اساس محتوایشان گروه بندی می شوند. در این کمد ما ادبیات علمی داریم: در یک قفسه کتاب هایی در مورد فیزیک، در طرف دیگر - در مورد شیمی و غیره وجود دارد. در یک گنجه دیگر - داستان: نثر، شعر، فولکلور. بنابراین، ما به طبقه بندی کتاب های موجود با توجه به ویژگی اصلی، کیفیت ضروری - محتوای آنها پی بردیم. اکنون با داشتن یک "نظام طبیعی"، می توانیم به راحتی خود را در انبوه "اشیاء" گوناگونی که آن را تشکیل می دهند، جهت گیری کنیم. و با به دست آوردن یک کتاب جدید، می توانیم به راحتی جایی برای آن در یک کابینت خاص و در قفسه مناسب، یعنی در "سیستم" پیدا کنیم.
پیش نیازهای ایجاد نظریه سلولی اختراع و بهبود میکروسکوپ و کشف سلول ها بود (1665، R. Hooke - هنگام مطالعه برش پوست درخت چوب پنبه، سنجد و غیره). آثار میکروسکوپیست های معروف: M. Malpighi، N. Gru، A. van Leeuwenhoek - امکان دیدن سلول های موجودات گیاهی را فراهم کرد. A. van Leeuwenhoek موجودات تک سلولی را در آب کشف کرد. ابتدا هسته سلول مورد مطالعه قرار گرفت. R. Brown هسته یک سلول گیاهی را توصیف کرد. Ya. E. Purkine مفهوم پروتوپلاسم - محتویات سلولی ژلاتینی مایع را معرفی کرد.
M. Schleiden گیاه شناس آلمانی اولین کسی بود که به این نتیجه رسید که هر سلول دارای یک هسته است. بنیانگذار CT زیست شناس آلمانی T. Schwann (به همراه M. Schleiden) است که در سال 1839 کار "مطالعات میکروسکوپی در مورد مطابقت در ساختار و رشد حیوانات و گیاهان" را منتشر کرد. مفاد او:
1) سلول - واحد ساختاری اصلی همه موجودات زنده (هم حیوانات و هم گیاهان)؛
2) اگر هسته ای در هر سازندی در زیر میکروسکوپ قابل مشاهده باشد، می توان آن را یک سلول در نظر گرفت.
3) روند تشکیل سلول های جدید رشد، توسعه، تمایز سلول های گیاهی و حیوانی را تعیین می کند. اضافاتی به نظریه سلولی توسط دانشمند آلمانی R. Virchow انجام شد که در سال 1858 اثر خود را با عنوان "آسیب شناسی سلولی" منتشر کرد. او ثابت کرد که سلول های دختر از تقسیم سلول های مادر تشکیل می شوند: هر سلول از یک سلول. در پایان قرن نوزدهم. میتوکندری، مجموعه گلژی و پلاستیدها در سلول های گیاهی یافت شدند. کروموزوم ها پس از رنگ آمیزی سلول های در حال تقسیم با رنگ های مخصوص شناسایی شدند. مقررات مدرن CT
1. سلول - واحد اساسی ساختار و رشد همه موجودات زنده، کوچکترین واحد ساختاری موجود زنده است.
2. سلول های همه موجودات (اعم از تک سلولی و چند سلولی) از نظر ترکیب شیمیایی، ساختار، تظاهرات اساسی متابولیسم و فعالیت حیاتی مشابه هستند.
3. تولید مثل سلول ها با تقسیم آنها اتفاق می افتد (هر سلول جدید در طول تقسیم سلول مادر تشکیل می شود). در موجودات پیچیده چند سلولی، سلول ها اشکال مختلفی دارند و بر اساس عملکردشان تخصصی می شوند. سلول های مشابه بافت ها را تشکیل می دهند. بافت‌ها از اندام‌هایی تشکیل شده‌اند که سیستم‌های اندامی را تشکیل می‌دهند، آنها از نزدیک به هم مرتبط هستند و تحت مکانیسم‌های تنظیم عصبی و هومورال (در موجودات بالاتر) قرار دارند.
اهمیت نظریه سلولی
مشخص شد که سلول مهمترین جزء موجودات زنده، جزء اصلی مورفوفیزیولوژیک آنها است. سلول اساس یک ارگانیسم چند سلولی است، جایی که فرآیندهای بیوشیمیایی و فیزیولوژیکی در بدن انجام می شود. در سطح سلولی، تمام فرآیندهای بیولوژیکی در نهایت رخ می دهد. تئوری سلولی این امکان را فراهم می کند که به این نتیجه برسیم که ترکیب شیمیایی همه سلول ها مشابه است. طرح کلیساختار آنها، که وحدت فیلوژنتیک کل جهان زنده را تأیید می کند.
2. تعریف حیات در مرحله کنونی توسعه علم
ارائه یک تعریف کامل و بدون ابهام از مفهوم زندگی با توجه به تنوع بسیار زیاد جلوه های آن بسیار دشوار است. در اغلب تعاریف مفهوم زندگی که توسط دانشمندان و متفکران بسیاری در طول قرن ها ارائه شده است، ویژگی های برجسته ای که زنده را از غیر زنده متمایز می کند، مورد توجه قرار گرفته است. به عنوان مثال، ارسطو می گوید که زندگی «تغذیه، رشد و فرسودگی» بدن است. A. L. Lavoisier زندگی را به عنوان یک "عملکرد شیمیایی" تعریف کرد. G. R. Treviranus معتقد بود که زندگی «یکنواختی پایدار از فرآیندها با تفاوت است تاثیرات خارجی". واضح است که چنین تعاریفی نمی تواند دانشمندان را راضی کند، زیرا آنها تمام ویژگی های ماده زنده را منعکس نمی کنند (و نمی توانند منعکس کنند). علاوه بر این، مشاهدات نشان می دهد که ویژگی های موجود زنده استثنایی و منحصر به فرد نیست، همانطور که قبلاً به نظر می رسید، آنها به طور جداگانه در میان اشیاء غیر زنده یافت می شوند. AI Oparin زندگی را به عنوان "شکل خاص و بسیار پیچیده حرکت ماده" تعریف کرد. این تعریف منعکس کننده اصالت کیفی زندگی است که نمی توان آن را به قوانین ساده شیمیایی یا فیزیکی تقلیل داد. با این حال، حتی در این مورد، تعریف ماهیت کلی دارد و ویژگی خاص این حرکت را آشکار نمی کند.
اف انگلس در «دیالکتیک طبیعت» می نویسد: «زندگی شیوه ای از وجود اجسام پروتئینی است که نقطه اساسی آن تبادل ماده و انرژی با محیط است».
برای کاربرد عملی، آن تعاریف مفید هستند که حاوی ویژگی های اساسی هستند که لزوماً در همه اشکال زنده ذاتی هستند. در اینجا یکی از آنها وجود دارد: زندگی یک سیستم باز ماکرومولکولی است که با سازماندهی سلسله مراتبی، توانایی خود تولید مثل، حفظ خود و خود تنظیمی، متابولیسم، جریان دقیق تنظیم شده انرژی مشخص می شود. بر اساس این تعریف، زندگی هسته ای از نظم است که در جهان کمتر منظمی منتشر می شود.
زندگی به شکل سیستم های باز وجود دارد. این بدان معناست که هر شکل زنده ای تنها بر روی خود بسته نیست، بلکه دائماً ماده، انرژی و اطلاعات را با محیط مبادله می کند.
3. خواص اساسی ماده زنده
این ویژگی ها در یک مجموعه مشخصه هر سیستم زنده و زندگی به طور کلی است:
1) خود به روز رسانی با جریان ماده و انرژی مرتبط است. اساس متابولیسم فرآیندهای متعادل و واضح به هم پیوسته جذب (آنابولیسم، سنتز، تشکیل مواد جدید) و تجزیه (کاتابولیسم، پوسیدگی) است. در نتیجه جذب، ساختارهای بدن به روز می شوند و بخش های جدید (سلول ها، بافت ها، بخش هایی از اندام ها) تشکیل می شوند. تجزیه ترکیبات آلی را تعیین می کند، مواد پلاستیکی و انرژی را برای سلول فراهم می کند. برای تشکیل یک جدید، هجوم مداوم مواد لازم از خارج مورد نیاز است و در فرآیند زندگی (و به ویژه تجزیه) محصولاتی تشکیل می شود که باید به محیط خارجی وارد شوند.
2) بازتولید خود تداوم بین نسل های متوالی سیستم های بیولوژیکی را فراهم می کند. این ویژگی با جریان های اطلاعاتی تعبیه شده در ساختار اسیدهای نوکلئیک مرتبط است. در این راستا، ساختارهای زنده به طور مداوم بازتولید و به روز می شوند، بدون اینکه شباهت خود را با نسل های قبلی از دست بدهند (علی رغم تجدید مداوم ماده). اسیدهای نوکلئیک قادر به ذخیره، انتقال و بازتولید اطلاعات ارثی و همچنین درک آن از طریق سنتز پروتئین هستند. اطلاعات ذخیره شده روی DNA با کمک مولکول های RNA به یک مولکول پروتئین منتقل می شود.
3) خود تنظیمی بر اساس مجموعه ای از جریان های ماده، انرژی و اطلاعات از طریق یک موجود زنده است.
4) تحریک پذیری با انتقال اطلاعات از خارج به هر سیستم بیولوژیکی مرتبط است و نشان دهنده واکنش این سیستم به یک محرک خارجی است. به لطف تحریک پذیری، موجودات زنده قادرند به طور انتخابی به شرایط محیطی واکنش نشان دهند و تنها آنچه برای وجود آنها ضروری است از آن استخراج کنند. تحریک پذیری با خود تنظیمی سیستم های زنده مطابق با اصل بازخورد همراه است: محصولات زائد می توانند یک اثر بازدارنده یا تحریک کننده بر روی آنزیم هایی داشته باشند که در آغاز یک زنجیره طولانی از واکنش های شیمیایی بودند.
5) حفظ هموستاز (از Gr. homoios - "مشابه، یکسان" و استاز - "بی حرکتی، حالت") - ثبات دینامیکی نسبی محیط داخلی بدن، پارامترهای فیزیکوشیمیایی وجود سیستم.
6) سازمان ساختاری - نظم خاصی، هماهنگی یک سیستم زنده. این در مطالعه نه تنها موجودات زنده فردی، بلکه همچنین تجمعات آنها در ارتباط با محیط زیست یافت می شود - بیوژئوسنوز.
7) سازگاری - توانایی یک موجود زنده برای سازگاری دائمی با شرایط در حال تغییر وجود محیط. این مبتنی بر تحریک پذیری و پاسخ های کافی مشخصه آن است.
ناتالیا سرگیونا کورباتوا، ای. A. Kozlova
زیست شناسی عمومی
1. تاریخچه توسعه نظریه سلولی
پیش نیازهای ایجاد نظریه سلولی اختراع و بهبود میکروسکوپ و کشف سلول ها بود (1665، R. Hooke - هنگام مطالعه برش پوست درخت چوب پنبه، سنجد و غیره). آثار میکروسکوپیست های معروف: M. Malpighi، N. Gru، A. van Leeuwenhoek - امکان دیدن سلول های موجودات گیاهی را فراهم کرد. A. van Leeuwenhoek موجودات تک سلولی را در آب کشف کرد. ابتدا هسته سلول مورد مطالعه قرار گرفت. R. Brown هسته یک سلول گیاهی را توصیف کرد. Ya. E. Purkine مفهوم پروتوپلاسم - محتویات سلولی ژلاتینی مایع را معرفی کرد.
M. Schleiden گیاه شناس آلمانی اولین کسی بود که به این نتیجه رسید که هر سلول دارای یک هسته است. بنیانگذار CT زیست شناس آلمانی T. Schwann (به همراه M. Schleiden) است که در سال 1839 کار "مطالعات میکروسکوپی در مورد مطابقت در ساختار و رشد حیوانات و گیاهان" را منتشر کرد. مفاد او:
1) سلول - واحد ساختاری اصلی همه موجودات زنده (هم حیوانات و هم گیاهان)؛
2) اگر هسته ای در هر سازندی در زیر میکروسکوپ قابل مشاهده باشد، می توان آن را یک سلول در نظر گرفت.
3) روند تشکیل سلول های جدید رشد، توسعه، تمایز سلول های گیاهی و حیوانی را تعیین می کند.
اضافاتی به نظریه سلولی توسط دانشمند آلمانی R. Virchow انجام شد که در سال 1858 اثر خود را با عنوان "آسیب شناسی سلولی" منتشر کرد. او ثابت کرد که سلول های دختر از تقسیم سلول های مادر تشکیل می شوند: هر سلول از یک سلول. در پایان قرن نوزدهم. میتوکندری، مجموعه گلژی و پلاستیدها در سلول های گیاهی یافت شدند. کروموزوم ها پس از رنگ آمیزی سلول های در حال تقسیم با رنگ های مخصوص شناسایی شدند. مقررات مدرن CT
1. سلول - واحد اساسی ساختار و رشد همه موجودات زنده، کوچکترین واحد ساختاری موجود زنده است.
2. سلول های همه موجودات (اعم از تک سلولی و چند سلولی) از نظر ترکیب شیمیایی، ساختار، تظاهرات اساسی متابولیسم و فعالیت حیاتی مشابه هستند.
3. تولید مثل سلول ها با تقسیم آنها اتفاق می افتد (هر سلول جدید در طول تقسیم سلول مادر تشکیل می شود). در موجودات پیچیده چند سلولی، سلول ها اشکال مختلفی دارند و بر اساس عملکردشان تخصصی می شوند. سلول های مشابه بافت ها را تشکیل می دهند. بافت‌ها از اندام‌هایی تشکیل شده‌اند که سیستم‌های اندامی را تشکیل می‌دهند، آنها از نزدیک به هم مرتبط هستند و تحت مکانیسم‌های تنظیم عصبی و هومورال (در موجودات بالاتر) قرار دارند.
اهمیت نظریه سلولی
مشخص شد که سلول مهمترین جزء موجودات زنده، جزء اصلی مورفوفیزیولوژیک آنها است. سلول اساس یک ارگانیسم چند سلولی است، جایی که فرآیندهای بیوشیمیایی و فیزیولوژیکی در بدن انجام می شود. در سطح سلولی، تمام فرآیندهای بیولوژیکی در نهایت رخ می دهد. تئوری سلولی امکان نتیجه گیری در مورد شباهت ترکیب شیمیایی همه سلول ها، طرح کلی ساختار آنها را فراهم کرد که وحدت فیلوژنتیک کل جهان زنده را تأیید می کند.
2. زندگی. خواص ماده زنده
زندگی یک سیستم باز ماکرومولکولی است که با سازماندهی سلسله مراتبی، توانایی خود تولید مثل، حفظ خود و خود تنظیمی، متابولیسم، جریان منظم انرژی مشخص می شود.
خواص سازه های زنده:
1) خود به روز رسانی اساس متابولیسم فرآیندهای متعادل و به وضوح به هم پیوسته جذب (آنابولیسم، سنتز، تشکیل مواد جدید) و تجزیه (کاتابولیسم، پوسیدگی) است.
2) بازتولید خود در این راستا، ساختارهای زنده به طور مداوم بازتولید و به روز می شوند، بدون اینکه شباهت خود را با نسل های قبلی از دست بدهند. اسیدهای نوکلئیک قادر به ذخیره، انتقال و بازتولید اطلاعات ارثی و همچنین درک آن از طریق سنتز پروتئین هستند. اطلاعات ذخیره شده روی DNA با کمک مولکول های RNA به یک مولکول پروتئین منتقل می شود.
3) خود تنظیمی بر اساس مجموعه ای از جریان های ماده، انرژی و اطلاعات از طریق یک موجود زنده است.
4) تحریک پذیری با انتقال اطلاعات از خارج به هر سیستم بیولوژیکی مرتبط است و نشان دهنده واکنش این سیستم به یک محرک خارجی است. به لطف تحریک پذیری، موجودات زنده قادرند به طور انتخابی به شرایط محیطی واکنش نشان دهند و تنها آنچه برای وجود آنها ضروری است از آن استخراج کنند.
5) حفظ هموستاز - ثبات دینامیکی نسبی محیط داخلی بدن، پارامترهای فیزیکی و شیمیایی وجود سیستم.
6) سازماندهی ساختاری - نظم، یک سیستم زنده، که در مطالعه یافت شد - بیوژئوسنوزها.
7) سازگاری - توانایی یک موجود زنده برای سازگاری مداوم با شرایط در حال تغییر وجود در محیط.
8) تولید مثل (تکثیر). از آنجایی که حیات به شکل سیستم‌های زنده جداگانه وجود دارد و وجود هر یک از این سیستم‌ها به شدت از نظر زمانی محدود است، حفظ حیات روی زمین با تولید مثل سیستم‌های زنده مرتبط است.
9) وراثت تداوم بین نسل های موجودات زنده (بر اساس جریان اطلاعات) را فراهم می کند. به دلیل وراثت، صفاتی از نسلی به نسل دیگر منتقل می شود که سازگاری با محیط را فراهم می کند.
10) تنوع - به دلیل تنوع، یک سیستم زنده ویژگی هایی را به دست می آورد که قبلاً برای آن غیرمعمول بود. اول از همه، تنوع با خطاهایی در تولید مثل همراه است: تغییرات در ساختار اسیدهای نوکلئیک منجر به ظهور اطلاعات ارثی جدید می شود.
11) رشد فردی (فرایند انتوژنز) - تجسم اطلاعات ژنتیکی اولیه که در ساختار مولکول های DNA در ساختارهای کاری بدن تعبیه شده است. در طی این فرآیند، خاصیتی مانند توانایی رشد آشکار می شود که در افزایش وزن و اندازه بدن بیان می شود.
12) رشد فیلوژنتیک. بر اساس تولید مثل پیشرونده، وراثت، مبارزه برای هستی و انتخاب. در نتیجه تکامل، تعداد زیادی از گونه ها ظاهر شدند.
13) گسستگی (ناپیوستگی) و در عین حال یکپارچگی. زندگی با مجموعه ای از ارگانیسم ها یا افراد منفرد نشان داده می شود. هر موجود زنده نیز به نوبه خود گسسته است، زیرا از مجموعه ای از اندام ها، بافت ها و سلول ها تشکیل شده است.
3. سطوح سازمان زندگی
طبیعت زنده یک سیستم کل نگر، اما ناهمگن است که با یک سازمان سلسله مراتبی مشخص می شود. سیستم سلسله مراتبی سیستمی است که در آن اجزاء (یا عناصر کل) به ترتیب از بالاترین به پایین‌ترین مرتبه شده‌اند.
میکروسیستم ها (مرحله پیش از ارگانیسم) شامل سطوح مولکولی (مولکولی- ژنتیکی) و درون سلولی است.
مزوسیستم ها (مرحله ارگانیسمی) شامل سطوح سلولی، بافتی، اندامی، سیستمیک، ارگانیسمی (ارگانیسم به عنوان یک کل)، یا انتوژنتیکی هستند.
ماکروسیستم ها (مرحله فوق ارگانیسمی) شامل گونه های جمعیتی، بیوسنوز و سطوح جهانی (زیست کره به عنوان یک کل) هستند. در هر سطح می توان یک واحد ابتدایی و یک پدیده را مشخص کرد.
یک واحد ابتدایی (EE) یک ساختار (یا شی) است که تغییرات منظم آن (پدیده های ابتدایی، EE) سهم خود را در توسعه زندگی در یک سطح معین دارد.
سطوح سلسله مراتبی:
1) سطح ژنتیکی مولکولی. EE توسط ژنوم نشان داده می شود. یک ژن بخشی از یک مولکول DNA (و در برخی ویروس ها، یک مولکول RNA) است که مسئول تشکیل هر یک از صفات است.
2) سطح درون سلولی EE توسط برخی از ساختارهای درون سلولی نشان داده می شود، به عنوان مثال، اندامکی که عملکردهای ذاتی خود را انجام می دهد و به کار سلول به عنوان یک کل کمک می کند.
3) سطح سلولی EE سلولی است که یک سلول ابتدایی خود کار می کند
