Тема 2-03-02. Системные уровни организации материи

Тема 2-03-02. Системные уровни организации материи

Целостность природы

Системность природы

Существование систем – как результат взаимодействий их компонентов

Аддитивные свойства систем (аддитивность)

Интегративные свойства систем (интегративность)

Совокупности, не являющиеся системами, например, созвездия (участки звёздного неба, содержащие группы звёзд с характерным рисунком) и др.

Иерархичность природных структур как отражение системности природы: структуры данного уровня входят как подсистемы в структуру более высокого уровня, обладающую интегративными свойствами

Взаимосвязь системных уровней материи: физического, химического, биологического, социального

Редукционизм и витализм как примеры несистемного подхода к взаимоотношениям системных уровней организации материи

Иерархические ряды природных систем:

- физических (фундаментальные частицы — составные элементарные частицы — атомные ядра — атомы — молекулы — макроскопические тела)

- химических (атом — молекула — макромолекула – вещество)

- астрономических (звёзды с их планетными системами — галактики — скопления галактик — сверхскопления галактик)

Тема 2-03-07. Особенности биологического уровня организации материи

Системность живого

Иерархическая организация живого: клетка – единица живого

Иерархическая организация природных биологических систем:

биополимеры– органеллы – клетки – ткани – органы – организмы – популяции – виды

Иерархическая организация природных экологических систем:

особь – популяция – биоценоз – биогеоценоз – экосистемы более высокого ранга (саванна, тайга, океан) – биосфера)

Химический состав живого: элементы-органогены, макроэлементы, микроэлементы, их основная роль в живом

Химический состав живого: атом углерода – главный элемент живого, его уникальные особенности:

- способность атомов связываться друг с другом с образованием разнообразных структур, являющихся несущей основой органических молекул

- способность связываться с другими атомами близких радиусов (кислородом, азотом, серой) с образованием менее прочных связей (возникновение функциональных групп), которые обусловливают химическую активность органических соединений

- способность к образованию двойных, тройных связей – другая причина химической активности

- функциональные группы (если их не менее двух в молекуле) и кратные связи обусловливают способность к образованию высокомолекулярных соединений

- возможность существования в виде асимметричного (хирального) центра – одна из причин хиральности молекул живого

Химический состав живого: вода, ее роль для живых организмов:

- высокая полярность молекул воды и как следствие – ее химическая активность и высокая растворяющая способность

- высокие теплоемкость, теплота испарения и теплота плавления – основа поддержания температурного гомеостаза живых организмов и регулирования климата планеты

- аномальная плотность в твердом состоянии – причина существования жизни в замерзающих водоемах

- высокое поверхностное натяжение – жизнь на поверхности гидросферы, передвижение растворов по сосудам растений

Химический состав живого: особенности органических биополимеров как высокомолекулярных соединений – высокая молекулярная масса, способность образовывать пространственные и надмолекулярные структуры, разнообразие строения и свойств

Симметрия и асимметрия живого

Хиральность молекул живого

Открытость живых систем

Обмен веществ и энергии

Самовоспроизведение

Гомеостаз как относительное динамическое постоянство состава и свойств внутренней среды живой системы

Каталитический характер химии живого

Специфические свойства ферментативного катализа: чрезвычайно высокие избирательность и скорость ферментативных реакций, главные причины чего – комплементарность фермента и реагента, высокомолекулярный характер фермента

Тема 2-03-08. Принципы воспроизводства живых систем

Полипептиды как предшественники белков

Белки как высокомолекулярные соединения с особым комплексом свойств

Аминокислоты – мономеры белков

Уровни организации белковой молекулы (первичная, вторичная, третичная, четвертичная)

Функции белков: ферментативная, регуляторная, транспортная, защитная, двигательная

Липиды и их функции: энергетическая, структурная (липидные мембраны)

Углеводы и их функции: энергетическая, структурная

Нуклеотиды – мономеры нуклеиновых кислот

Нуклеиновые кислоты (полинуклеотиды) - ДНК, РНК

Азотистые основания: аденин, гуанин, цитозин, тимин, урацил

Комплементарность, комплементарные пары азотистых оснований

Комплементарность цепей ДНК – основа важнейших функций: хранения и передачи наследственной информации

Функции нуклеиновых кислот и процессы редупликации, транскрипции, трансляции

Генетический код

Кодон (триплет)

Свойства генетического кода: триплетность, вырожденность, однозначность, универсальность, непрерывность (отсутствие пробелов и знаков препинания между триплетами (кодонами))

Тема 2-04-01. Динамические и статистические закономерности в природе

Детерминизм (жёсткий) как идея полной предопределённости всех будущих событий

Критика концепции детерминизма Эпикуром, его учение о неустранимой случайности в движении атомов

Механи(сти)ческий детерминизм как:

- утверждение о единственно возможной траектории движения материальной точки при заданном начальном состоянии;

- лапласова концепция полной выводимости всего будущего (и прошлого) Вселенной из её современного состояния с помощью законов механики

Детерминистское описание мира: динамическая теория, которая однозначно связывает между собой значения физических величин, характеризующих состояние системы

Тема 2-04-02. Эволюционная теория Ламарка

Тема 2-04-03. Эволюционная теория Дарвина

Тема 2-05-02. Геологическая эволюция

Земля как планета, ее отличия от других планет земной группы

Химический состав Земли

Магнитное поле Земли, его структура и роль для жизни на планете

Внутреннее строение Земли (ядро внутреннее и внешнее, мантия, земная кора), методы

исследования (сейсморазведка)

Формирование прото-Земли из планетезималей, её гравитационное сжатие, разогрев и начало дифференциации.

Эволюция земной коры: тектоника литосферных плит, её движущие силы

Возраст Земли, методы его оценки (радиометрия земных горных пород и метеоритов)

Возникновение океанов и атмосферы

Атмосфера Земли, ее структура (тропосфера, стратосфера, ионосфера) и химический состав

Циркуляция атмосферы и климат Земли

Гидросфера

Тема 2-05-03. Происхождение жизни (эволюция и развитие живых систем)

Первичная атмосфера Земли

Абиогенный синтез

Предбиологический отбор

Коацерваты

Гетеротрофы

Автотрофы

Анаэробы

Аэробы

Прокариоты

Эукариоты

Голобиоз

Генобиоз

Исторические концепции происхождения жизни: креационизм, гипотеза панспермии, биохимическая эволюция, постоянное самозарождение, стационарное состояние

Тема 2-05-04. Эволюция живых систем

Эволюция, ее атрибуты: самопроизвольность, необратимость, направленность

Эволюционная концепция Ламарка

Дарвинизм

Генофонд

Борьба за существование

Синтетическая теория эволюции, её основные положения:

– элементарная эволюционная структура – популяция

– элементарный наследственный материал – генофонд популяции

– элементарное явление эволюции – изменение генофонда популяции

– элементарные эволюционные факторы: мутационный процесс, популяционные волны, изоляция, естественный отбор; их эволюционное значение

– единственный направляющий фактор эволюции – естественный отбор

Микроэволюция

Макроэволюция

Формы отбора: движущий (направленный), стабилизирующий, дизруптивный

10. 1.

Методы исследования эволюции: палеонтология ( ископаемые переходные формы,

палеонтологические ряды, последовательность ископаемых форм)

10.2 Методы исследования эволюции: биогеография (сопоставление видового состава с историей территорий, островные формы, реликты)

10.3 Методы исследования эволюции: морфологические методы ( установление связи между сходством строения и родством сравниваемых форм, рудиментарные органы, атавизмы)

10.4.

Методы исследования эволюции: эмбриологические методы (зародышевое сходство, принцип рекапитуляции)

Законы Менделя.

Тема 2-06-02. Биосфера

Понятие о биосфере

Вещество: живое, косное, биокосное, биогенное

Системные свойства биосферы: постоянство массы живого вещества в ходе геологических периодов

Системные свойства биосферы: постоянство числа видов на протяжении геологических периодов

Геохимические функции живого вещества:

- газовая

- концентрационная

- деструктивная

- средообразующая

- энергетическая

Биогенная миграция атомов химических элементов

Биогеохимические принципы миграции: стремление к максимуму проявления

Биогеохимические принципы миграции: эволюция видов, увеличивающих биогенную миграцию.

Неолитическая революция

Экологические последствия неолитической революции

Коэволюция

19. Тема 2-06-04 Глобальный экологический кризис (экологические функции литосферы, экология и здоровье)

Загрязнение окружающей среды:

- ингредиентное

- физическое (или параметрическое)

- деструктивное
Индикаторы глобального экологического кризиса:

- усиление парникового эффекта

- проблема озонового слоя

- деградация лесных, земельных, водных ресурсов

- снижение биоразнообразия

20. Методы исследования эволюции:

палеонтология (ископаемые переходные формы,
палеонтологические ряды, последовательность ископаемых форм)
биогеография (сопоставление видового состава с историей территорий, островные формы, реликты)
морфологические методы (установление связи между сходством строения и родством сравниваемых форм, рудиментарные органы, атавизмы)
эмбриологические методы (зародышевое сходство, принцип рекапитуляции)
генетические, экологические,

методы биохимии и молекулярной биологии

21. Экосистемы (многообразие живых организмов - основа организации и устойчивости биосферы)

Понятия об экосистеме и биогеоценозе
Элементы экосистем (биотоп, биоценоз)
Биотическая структура экосистем: продуценты, консументы, редуценты

Виды природных экосистем (озеро, лес, пустыня, тундра, .., океан, биосфера)
Пищевые (трофические) цепи, пирамиды

Энергетические потоки в экосистемах, правило 10%
Экологические факторы: биотические и абиотические факторы, антропогенные факторы Формы биотических отношений (хищник-жертва, паразитизм, нейтрализм)

Толерантность, пределы толерантности

Среда обитания и экологическая ниша

22. Загрязнение окружающей среды:

· - ингредиентное

· - физическое (или параметрическое)

· - деструктивное

23. Индикаторы глобального экологического кризиса:

· - усиление парникового эффекта

· - проблема озонового слоя

· - деградация лесных, земельных, водных ресурсов

· - снижение биоразнообразия