1. Биология как наука. Предмет и объект исследования. Система биологических наук. Методы биологических исследований.

Биология — комплекс наук о живой природе. Биология как наука изучает строение, жизнедеятельность, происхождение живых существ, их взаимоотношения между собой и с окружающей средой. В биологию входят поднауки, такие как экология.

Метод – это путь исследования, который проходит ученый, решая какую-либо научную задачу, проблему.

К основным методам науки относятся следующие:

Моделирование – метод, при котором создается некий образ объекта, модель, с помощью которой ученые получают необходимые сведения об объекте. Наблюдение – метод, с помощью которого исследователь собирает информацию об объекте.

Эксперимент (опыт) – метод, с помощью которого проверяют результаты наблюдений, выдвинутые предположения –гипотезы.

Частными научными методами в биологии являются:

Генеалогический метод – применяется при составлении родословных людей, выявлении характера наследования некоторых признаков.

Исторический метод – установление взаимосвязей между фактами, процессами, явлениями, происходившими на протяжении исторически длительного времени (несколько миллиардов лет). Эволюционное учение развивалось в значительной мере благодаря этому методу.

Палеонтологический метод – метод, позволяющий выяснить родство между древними организмами, останки которых находятся в земной коре, в разных геологических слоях.

Центрифугирование – разделение смесей на составные части под действием центробежной силы. Применяется при разделении органоидов клетки, легких и тяжелых фракций (составляющих) органических веществ и т. д.

Цитологический, или цитогенетический, – исследование строения клетки, ее структур с помощью различных микроскопов.

Биохимический – исследование химических процессов, происходящих в организме.

У биологии объектом исследования является ЖИЗНЬ. Носители жизни – живые тела. Все, что связано с их существованием, изучает биология. Предмет изучения науки всегда несколько уже, ограниченнее, чем объект. Так, например, кого-то из ученых интересует обмен веществ организмов. Тогда объектом изучения будет жизнь, а предметом изучения – обмен веществ. С другой стороны, обмен веществ тоже может быть объектом исследования, но тогда предметом исследования будет одна из его характеристик, например обмен белков, или жиров, или углеводов. Это важно понять, т. к. вопросы о том, что является объектом исследования той или иной науки встречаются в экзаменационных вопросах. Кроме того, это важно для тех, кто в будущем будет заниматься наукой.

2. Уровни организации живой материи.

- молекулярный

- субклеточный

- клеточный

- тканевой

- органный

- системный

- популяционный

- видовой

- биоценотический

- биосферный

2. Понятие о макро- и микроэлементах. Неорганические вещества. Вода, ее свойства и функции в живых организмах. Минеральные соли и их значение.

Биологическая роль минеральных веществ огромна. Они участвуют во всех биохимических процессах в организме человека, влияют на рост и развитие организма, на процессы оплодотворения, дыхания, кроветворения, иммуногенеза. Минеральные вещества делятся на две большие группы:

МАКРОЭЛЕМЕНТЫ - входят в структуру тканей, присутствуют в организме в относительно большом количестве. К макроэлементам относят кальций, магний, калий, натрий, фосфор.

МИКРОЭЛЕМЕНТЫ - выполняют биологическую роль катализаторов (ускорителей) химических реакций в организме, участвуют в регулировании жизненно важных функций. Они содержатся в тканях организма в очень малых количествах. Среди микроэлементов важнейшими являются эссенциальные (незаменимые) нутриенты (факторы питания): железо, медь, цинк, селен, хром, молибден, йод, кобальт, марганец. При их отсутствии или недостаточном поступлении организм перестает расти и развиваться, нарушаются обменные процессы, процессы деления клеток и передачи наследственной информации.

Вода как компонент биологических систем выполняет следующие важнейшие функции:

Вода—универсальный растворитель. Вещества, хорошо растворимые в воде, называются гидрофильными.  Нерастворимые в воде вещества называются гидрофобными. Вода обладает высокой удельной теплоемкостью.  Для воды характерно исключительно высокое поверхностное натяжение. Вода обеспечивает передвижение веществ в клетке и организме, поглощение веществ и выведение продуктов метаболизма.

Вода — составная часть смазывающих жидкостей 

Минеральные соли. Неорганические вещества в клетке, кроме воды, прецспавлевы минеральными солями. Молекулы солей в водном растворе распадаются на катионы и анионы. Наибольшее значение имеют катионы (К⁺, Na⁺, Са²⁺, Mg^:+, NH₄⁺) и анионы (С1 , Н₂Р0₄ ^-, НР0₄^2- , НС0₃ ^-, NO3^2--, SO₄ ^2- ) Существенным является не только содержание, но и соотношение ионов в клетке.

Разность между количеством катионов и анионов на поверхности и внутри клетки обеспечивает возникновение потенциала действия, что лежит в основе возникновения нервного и мышечного возбуждения. Разностью концентрации ионов по разные стороны мембраны обусловлен активный перенос веществ через мембрану, а также преобразование энергии.

2. Углеводы. Моносахариды, дисахариды, полисахариды, их строение и функции в живых организмах.

Углево́ды (сахариды) — общее название обширного класса природных органических соединений. Название происходит от слов «уголь» и «вода». Причиной этого является то, что первые из известных науке углеводов описывались брутто-формулой C_x(H₂O)_y, формально являясь соединениямиуглерода и воды.

Биологическое значение углеводов:

структурную функцию, то есть участвуют в построении различных клеточных структур (например,клеточных стенок растений).

защитную роль у растений (клеточные стенки, состоящие из клеточных стенок мертвых клеток защитные образования — шипы, колючки и др.).

пластическую функцию — хранятся в виде запаса питательных веществ, а также входят в состав сложных молекул.

являются основным энергетическим материалом. При окислении 1 грамма углеводов выделяются 4,1 ккал энергии и 0,4 г воды.

участвуют в обеспечении осмотического давления и осморегуляции. Так, в крови содержится 100—110 мг/% глюкозы. От концентрации глюкозы зависит осмотическое давление крови.

рецепторную функцию: многие олигосахариды входят в состав воспринимающей части клеточных рецепторов или молекул-лигандов.

Моносахариды (от греческого monos: единственный, sacchar: сахар), — органические соединения, одна из основных группуглеводов; самая простая форма сахара; являются обычно бесцветными, растворимыми в воде, прозрачными твердыми веществами. Некоторые моносахариды обладают сладким вкусом. Моносахариды — стандартные блоки, из которых синтезируютсядисахариды, (такие, как сахароза,мальтоза,лактоза) олигосахариды и полисахариды (такие, как целлюлоза и крахмал), содержатгидроксильные группы и альдегидную (альдозы) или кетогруппу (кетозы). Каждый углеродный атом, с которым соединенагидроксильная группа (за исключением первого и последнего) является хиральным, давая начало многим изомерным формам. Например, галактоза и глюкоза — альдогексозы, но имеют различные химические и физические свойства. Моносахариды, как и все углеводы, содержит альдегидную группу.

Дисахариды — это углеводы, молекулы которых состоят из двух остатков моносахаридов, соединенных друг с другом за счёт взаимодействия гидроксильных групп (двух полуацетальных или одной полуацетальной и одной спиртовой). Связи, соединяющие моносахаридные остатки, называются гликозидными.

Полисахари́ды — общее название класса сложных высокомолекулярных углеводов, молекулы которых состоят из десятков, сотен или тысяч мономеров — моносахаридов.