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
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)