Каква е ролята на биологията в съвременния свят. Значението на биологията в човешкия живот

Трудно е да се надцени ролята на биологията в съвременната реалност, защото тя изучава подробно човешкия живот във всичките му проявления. В момента тази наука интегрира такива важни понятия като еволюция, клетъчна теория, генетика, хомеостаза и енергия. Неговите функции включват изследване на развитието на всички живи същества, а именно: структурата на организмите, тяхното поведение, както и връзката между тях самите и връзката с околната среда.

Значението на биологията в човешкия живот става ясно, ако направим паралел между основните проблеми в живота на индивида, например здравето, храненето и избора на оптимални условия на живот. Днес са известни многобройни науки, които са се отделили от биологията, ставайки не по-малко важни и независими. Те включват зоология, ботаника, микробиология и вирусология. Трудно е да се отделят най-значимите от тях; всички те представляват комплекс от най-ценните фундаментални знания, натрупани от цивилизацията.

В тази област на знанието са работили изключителни учени като Клавдий Гален, Хипократ, Карл Линей, Чарлз Дарвин, Александър Опарин, Иля Мечников и много други. Благодарение на техните открития, особено изучаването на живите организми, се появи науката морфология, както и физиологията, която събра в себе си знания за системите на организмите на живите същества. Генетиката е изиграла безценна роля за развитието на наследствени заболявания.

Биологията се превърна в солидна основа в медицината, социологията и екологията. Важно е тази наука, както и всяка друга, да не е статична, а постоянно да се попълва с нови знания, които се трансформират под формата на нови биологични теории и закони.

Ролята на биологията в съвременното общество и особено в медицината е безценна. Именно с нейна помощ бяха открити методи за лечение на бактериологични и бързо разпространяващи се вирусни заболявания. Всеки път, когато мислим за въпроса каква е ролята на биологията в съвременното общество, ние си спомняме, че благодарение на героизма на медицинските биолози центровете на ужасни епидемии изчезнаха от планетата Земя: чума, холера, коремен тиф, антракс, шарка и други, не по-малко болести, опасни за човешкия живот.

Въз основа на фактите може спокойно да се твърди, че ролята на биологията в съвременното общество непрекъснато нараства. Невъзможно е да си представим съвременния живот без развъждане, генетични изследвания, производство на нови хранителни продукти, както и екологични енергийни източници.

Основното значение на биологията е, че тя представлява основата и теоретичната основа за много обещаващи науки, като например генното инженерство и биониката. Тя притежава голямо откритие - декодирането на човешкия геном. Такава посока като биотехнологията също е създадена на базата на знания, комбинирани в биологията. Понастоящем именно този характер на технологията прави възможно създаването на безопасни лекарства за профилактика и лечение, които да не вредят на организма. В резултат на това е възможно да се увеличи не само продължителността на живота, но и неговото качество.

Ролята на биологията в съвременното общество се крие във факта, че има области, в които нейното познание е просто необходимо, например фармацевтичната индустрия, геронтологията, криминалистиката, селското стопанство, строителството, както и изследването на космоса.

Нестабилната екологична ситуация на Земята изисква преосмисляне на производствените дейности и значението на биологията в човешкия живот преминава на нов етап. Всяка година сме свидетели на мащабни бедствия, които засягат както най-бедните страни, така и силно развитите. До голяма степен те са причинени от нарастването на населението на планетата, неразумното използване на енергийни източници, както и от съществуващите икономически и социални противоречия в съвременното общество.

Настоящето ясно ни показва, че по-нататъшното съществуване на цивилизацията е възможно само ако има хармония в околната среда. Само спазването на биологичните закони, както и широкото използване на прогресивни биотехнологии, основани на екологично мислене, ще осигурят естественото безопасно съжителство на всички, без изключение, жителите на планетата.

Ролята на биологията в съвременното общество се изразява във факта, че в момента тя се трансформира в реална сила. Благодарение на нейните познания е възможен просперитетът на нашата планета. Ето защо отговорът на въпроса каква е ролята на биологията в съвременното общество може да бъде следният - това е заветният ключ към хармонията между природата и човека.

Значението на биологията като наука е изключително голямо, тъй като знанието за историческото развитие на органичния свят, моделите в структурата и функционирането на живите системи от различен ранг, техните взаимовръзки, стабилност и динамичност играят важна роля във формирането на материалистичен мироглед, съставящ научна картина на света.

„Какво е значението на биологията в живота?“ съобщение, обобщено в тази статия, ще разкрие всички положителни аспекти на тази област и възможностите за нейното използване в бъдеще.

Съобщения: Значението на биологията

Биологияе система от науки, която изучава живата природа. Той включва много науки, първата от които възниква ботаника и зоология. Това се случи преди повече от 2000 години. С течение на времето се появиха много посоки, с които ще се запознаете по-късно.

Всеки жив организъм живее в своя, специфична среда. Това е частта от природата, с която животните си взаимодействат. Около човек има голям брой живи организми: гъби, бактерии, животни и растения. И всяка група се изучава от отделна биологична наука.

Ако го изолираме, тогава биологията е наука, която чрез своите изследвания има за цел да убеди човечеството в уважително отношение към природата, спазване на законите. Това е науката за бъдещето. Следователно, ролята на биологията в бъдеще е трудно да се надцени реалността, защото тя изучава живота и всички негови прояви във всичките му детайли. Съвременната биология съчетава понятия като клетъчна теория, еволюция, генетика, енергия и хомеостаза.

Днес от биологията се отделят нови науки, които играят важна роля не само за човечеството днес, но и в бъдеще. Това са генетика, ботаника, зоология, микробиология, морфология, физиология и вирусология. Те представляват цял ​​комплекс от ценни, фундаментални знания, натрупани през годините от цивилизацията.

Използването на биологични знания в ежедневието на човека

Днес човечеството е изправено пред остри проблеми на опазването на здравето, снабдяването с храни, опазването на разнообразието на организмите на планетата и екологията. Например, биологията в ежедневието на хората е помогнала за спасяването на много животи чрез разработването на антибиотици. Науката също помага да се осигури на човечеството храна - учените са създали високодобивни сортове растения, нови породи животни. Биолозите изучават почвите и разработват технологии за запазване и увеличаване на тяхното плодородие. От гъбички и бактерии хората са се научили да си набавят кефир, сирена и кисело мляко.

Биологичната наука е солидна основа в социологията, медицината и екологията. Тя непрекъснато се актуализира със знания. Това е неговата стойност. Благодарение на биологията хората са се научили да лекуват бактериологични и вирусни заболявания. Изследователските работи не са били напразни: източниците на такива ужасни заболявания като коремен тиф, холера, едра шарка и антракс са изчезнали от планетата.

Ролята на биологията нараства непрекъснато. Днес човешкият геном е декодиран и в бъдеще ни очакват още по-големи открития. За това ще подпомогне такова направление като биотехнологиите, което има за цел не само да създава безопасни лекарства, но и да повиши качеството на самия живот.

Спазването на биологичните закони и използването на биотехнологии ще осигури безопасното съжителство на всички жители на планетата. В бъдеще биологията се трансформира в реална сила, която допринася за просперитета на Земята и хармонията между човека и природата.

Надяваме се, че съобщението по темата „Значението на биологията“ ви помогна да се подготвите за урока и научихте какво е значението на биологичните знания за бъдещия човек. И можете да добавите история за важността на биологията чрез формуляра за коментари по-долу.

Биологията като наука

Биология(от гръцки. bios- живот, лога- дума, наука) е комплекс от науки за живата природа.

Предметът на биологията са всички прояви на живота: структурата и функциите на живите същества, тяхното разнообразие, произход и развитие, както и взаимодействието с околната среда. Основната задача на биологията като наука е да интерпретира всички явления на живата природа на научна основа, като се има предвид, че интегралният организъм има свойства, които са фундаментално различни от неговите компоненти.

Терминът „биология“ се среща в трудовете на немските анатоми Т. Руз (1779) и К. Ф. Бурдах (1800), но едва през 1802 г. той е използван за първи път независимо от J. B. Lamarcom и G. R. Treviranus за обозначаване на науката, която изучава живите организми.

Биологични науки

Понастоящем биологията включва редица науки, които могат да бъдат систематизирани съгласно следните критерии: според предмета и преобладаващите методи на изследване и според изследваното ниво на организация на живата природа. Според предмета на изследване биологичните науки се делят на бактериология, ботаника, вирусология, зоология, микология.

Ботаникае биологична наука, която изчерпателно изучава растенията и растителността на Земята. Зоология- раздел биология, наука за разнообразието, структурата, живота, разпространението и връзката на животните с местообитанието, техния произход и развитие. Бактериология- биологична наука, която изучава структурата и живота на бактериите, както и тяхната роля в природата. Вирусология- биологична наука, която изучава вируси. Основният обект на микологията са гъбите, тяхната структура и особености на живота. Лихенология- биологична наука, която изучава лишеите. Бактериологията, вирусологията и някои аспекти на микологията често се разглеждат като част от микробиологията - раздел биология, наука за микроорганизмите (бактерии, вируси и микроскопични гъби). Таксономия или таксономия, е биологична наука, която описва и класифицира всички живи и изчезнали същества в групи.

На свой ред, всяка от изброените биологични науки се подразделя на биохимия, морфология, анатомия, физиология, ембриология, генетика и таксономия (на растения, животни или микроорганизми). Биохимия- е наука за химичния състав на живата материя, химичните процеси, протичащи в живите организми и в основата на техния живот. Морфология- биологична наука, която изучава формата и структурата на организмите, както и законите на тяхното развитие. В широк смисъл тя включва цитология, анатомия, хистология и ембриология. Разграничете морфологията на животните и растенията. Анатомияе клон на биологията (по-точно морфологията), наука, която изучава вътрешната структура и форма на отделните органи, системи и организма като цяло. Анатомията на растенията се разглежда като част от ботаниката, анатомията на животните като част от зоологията, а анатомията на човека е отделна наука. Физиология- биологична наука, която изучава жизнените процеси на растителните и животински организми, техните отделни системи, органи, тъкани и клетки. Има физиология на растенията, животните и хората. Ембриология (биология на развитието)- частта по биология, науката за индивидуалното развитие на организма, включително развитието на ембриона.

Обект генетикаса моделите на наследственост и изменчивост. В момента това е една от най-динамично развиващите се биологични науки.

Според изследваното ниво на организация на живата природа се разграничават молекулярната биология, цитологията, хистологията, органологията, биологията на организмите и супраорганизмите. Молекулярната биология е един от най-младите клонове на биологията, наука, която изучава по-специално организацията на наследствената информация и биосинтеза на протеини. Цитология или клетъчна биология, е биологична наука, обект на изследване на която са клетките както на едноклетъчни, така и на многоклетъчни организми. Хистология- биологична наука, раздел от морфологията, чийто обект е структурата на тъканите на растенията и животните. Сферата на органологията включва морфологията, анатомията и физиологията на различни органи и техните системи.

Биологията на организмите включва всички науки, предмет на които са живите организми, например, етология- науката за поведението на организмите.

Биологията на надорганичните системи е подразделена на биогеография и екология. Изследвания на разпространението на живите организми биогеография, като има предвид, че екология- организация и функциониране на супраорганизми от различни нива: популации, биоценози (съобщества), биогеоценози (екосистеми) и биосфера.

Според преобладаващите изследователски методи могат да се разграничат описателна (например морфология), експериментална (например физиология) и теоретична биология.

Разкриването и обясняването на моделите на структурата, функционирането и развитието на живата природа на различни нива на нейната организация е задача обща биология... Той включва биохимия, молекулярна биология, цитология, ембриология, генетика, екология, еволюционна доктрина и антропология. Еволюционна доктринаизучава причините, движещите сили, механизмите и общите закони на еволюцията на живите организми. Един от неговите раздели е палеонтология- наука, предмет на която са фосилните останки от живи организми. Антропология- раздел от общата биология, науката за произхода и развитието на човека като биологичен вид, както и разнообразието от популации на съвременния човек и законите на тяхното взаимодействие.

Приложените аспекти на биологията са класифицирани в областта на биотехнологиите, развъждането и други бързо развиващи се науки. Биотехнологиисе нарича биологична наука, която изучава използването на живите организми и биологичните процеси в производството. Той се използва широко в хранителната промишленост (хлебни, сирене, пивоварство и др.) И фармацевтичната промишленост (получаване на антибиотици, витамини), за пречистване на вода и др. Избор- науката за методите за създаване на породи домашни животни, сортове културни растения и щамове микроорганизми със свойствата, от които човек се нуждае. Под селекция се разбира самият процес на промяна на живите организми, осъществяван от човек за неговите нужди.

Напредъкът на биологията е тясно свързан с успеха на други естествени и точни науки, като физика, химия, математика, компютърни науки и др. Например микроскопията, ултразвуковите изследвания (ултразвук), томографията и други методи на биологията се основават на физическите закони и процесите, протичащи в живите системи, биха били невъзможни без използването на химични и физични методи. Използването на математически методи позволява, от една страна, да се разкрие наличието на редовна връзка между обекти или явления, да се потвърди надеждността на получените резултати, а от друга страна, да се симулира явление или процес. Напоследък компютърните методи, например моделирането, стават все по-важни в биологията. На кръстопътя на биологията и други науки възникват редица нови науки, като биофизика, биохимия, бионика и др.

Напредък в биологията

Най-важните събития в областта на биологията, които са повлияли на целия ход на по-нататъшното му развитие са: установяването на молекулярната структура на ДНК и нейната роля в предаването на информация в живата материя (F. Crick, J. Watson, M. Уилкинс); декодиране на генетичния код (R. Holly, H. G. Korana, M. Nirenberg); откриване на генната структура и генетичната регулация на протеиновия синтез (А. М. Лвов, Ф. Джейкъб, Дж. Л. Моно и други); формулировка на клетъчна теория (М. Schleiden, T. Schwann, R. Virchow, K. Baer); изучаване на законите на наследствеността и изменчивостта (G. Mendel, H. de Vries, T. Morgan и др.); формулирането на принципите на съвременната таксономия (К. Линей), еволюционната теория (К. Дарвин) и учението за биосферата (В. И. Вернадски).

Значението на откритията от последните десетилетия предстои да бъде оценено, но бяха признати най-значимите постижения на биологията: декодирането на генома на хора и други организми, определянето на механизми за контрол на потока на генетична информация в клетката и развиващия се организъм, механизми за регулиране на клетъчното делене и смърт, клониране на бозайници и откриване на патогени болест луда крава ”(приони).

Работата по програмата за човешкия геном, която беше проведена едновременно в няколко държави и беше завършена в началото на този век, ни доведе до разбирането, че човек има около 25-30 хиляди гени, но информацията от по-голямата част от нашата ДНК е никога не се чете, тъй като съдържа огромен брой области и гени, кодиращи черти, загубили значението си за хората (опашка, косми по тялото и т.н.). Освен това бяха дешифрирани редица гени, отговорни за развитието на наследствени заболявания, както и целеви гени за лекарства. Практическото прилагане на резултатите, получени по време на изпълнението на тази програма, обаче се отлага, докато геномите на значителен брой хора не бъдат дешифрирани и тогава става ясно каква е разликата. Тези цели са поставени пред редица водещи лаборатории по света, работещи по изпълнението на програмата ENCODE.

Биологичните изследвания са в основата на медицината, фармацията и се използват широко в селското и горското стопанство, хранителната промишленост и други отрасли на човешката дейност.

Добре известно е, че само „зелената революция“ от 50-те години на миналия век позволява поне частично да реши проблема с осигуряването на бързо нарастващото население на Земята с храна, а животновъдството - с фураж чрез въвеждането на нови сортове растения и прогресивни технологии за тяхното отглеждане. Поради факта, че генетично програмираните свойства на земеделските култури са почти изчерпани, по-нататъшното решаване на проблема с храните е свързано с широкото въвеждане на генетично модифицирани организми в производството.

Производството на много хранителни продукти, като сирена, кисело мляко, колбаси, хлебни изделия и др., Също е невъзможно без използването на бактерии и гъбички, което е предмет на биотехнологиите.

Познаването на природата на патогените, процесите на протичане на много заболявания, механизмите на имунитета, моделите на наследственост и вариабилност позволиха значително да се намали смъртността и дори напълно да се унищожат редица заболявания, като едра шарка. С помощта на най-новите постижения на биологичната наука се решава и проблемът с възпроизводството на човека.

Значителна част от съвременните лекарства се произвеждат на базата на естествени суровини, а също и благодарение на успеха на генното инженерство, като инсулинът, който е толкова необходим за пациенти със захарен диабет, се синтезира главно от бактерии, прехвърлили съответните ген.

Биологичните изследвания са не по-малко важни за опазването на околната среда и разнообразието на живите организми, чиято заплаха от изчезване поставя под съмнение съществуването на човечеството.

Най-голямо значение сред постиженията на биологията има фактът, че те дори са в основата на изграждането на невронни мрежи и генетичен код в компютърните технологии, а също така се използват широко в архитектурата и други индустрии. Няма съмнение, че 21 век е векът на биологията.

Методи за познание на живата природа

Както всяка друга наука, биологията има свой собствен арсенал от методи. В допълнение към научния метод на познание, използван в други области, в биологията широко се използват методи като исторически, сравнително-описателен и др.

Научният метод на познание включва наблюдение, формулиране на хипотези, експеримент, моделиране, анализ на резултатите и извеждане на общи модели.

Наблюдение- това е целенасочено възприемане на предмети и явления с помощта на сетивата или устройствата, обусловено от задачата на дейността. Основното условие за научно наблюдение е неговата обективност, тоест способността да се проверяват данните, получени чрез многократно наблюдение или използването на други изследователски методи, например експеримент. Фактите, получени в резултат на наблюдение, се наричат данни... Те могат да бъдат като качество(описващи мирис, вкус, цвят, форма и т.н.), и количествена количествените данни са по-точни от качествените.

Въз основа на данните от наблюденията, хипотеза- предполагаема преценка за естествената връзка на явленията. Хипотезата се проверява в поредица от експерименти. Експериментирайтесе нарича научно установен опит, наблюдението на изследваното явление в контролирани условия, което дава възможност да се идентифицират характеристиките на даден обект или явление. Най-висшата форма на експеримент е моделиране- изучаване на всякакви явления, процеси или системи от обекти чрез изграждане и изучаване на техните модели. По същество това е една от основните категории на теорията на познанието: всеки метод на научно изследване, както теоретичен, така и експериментален, се основава на идеята за моделиране.

Резултатите от експеримента и симулацията се анализират задълбочено. Анализсе нарича метод на научно изследване чрез разлагане на обект на съставни части или психично разчленяване на обект чрез логическа абстракция. Анализът е неразривно свързан със синтеза. Синтезе метод за изучаване на даден предмет в неговата цялост, в единството и взаимовръзката на неговите части. В резултат на анализ и синтез става най-успешната изследователска хипотеза работеща хипотезаи ако може да устои на опитите да го опровергае и все пак успешно предсказва необясними досега необясними факти и взаимоотношения, тогава може да се превърне в теория.

Под теорияразбират форма на научно познание, която дава цялостен поглед върху законите и съществените връзки на реалността. Общата насока на научните изследвания е постигането на по-високи нива на предсказуемост. Ако теорията не може да бъде променена с никакви факти и срещнатите отклонения от нея са редовни и предсказуеми, тогава тя може да бъде повишена до ранг Законът- необходима, съществена, стабилна, повтаряща се връзка между явленията в природата.

Тъй като тялото на знанието расте и методите на изследване се подобряват, хипотезите и дълбоко вкоренените теории могат да бъдат оспорени, модифицирани и дори отхвърлени, тъй като самото научно познание е динамично и непрекъснато претърпява критично преосмисляне.

Исторически методразкрива закономерностите на появата и развитието на организмите, формирането на тяхната структура и функция. В някои случаи с помощта на този метод се дава нов живот на хипотези и теории, които преди са били считани за фалшиви. Това например се случи с предположенията на Чарлз Дарвин за естеството на предаването на сигнала през централата в отговор на влиянието на околната среда.

Сравнително-описателен методпредвижда анатомичен и морфологичен анализ на изследователски обекти. Тя лежи в основата на класификацията на организмите, идентифицирайки моделите на възникване и развитие на различни форми на живот.

Мониторинге система от мерки за мониторинг, оценка и прогнозиране на промените в състоянието на изследвания обект, по-специално биосферата.

Наблюденията и експериментите често изискват използването на специално оборудване, като микроскопи, центрофуги, спектрофотометри и др.

Микроскопията се използва широко в зоологията, ботаниката, анатомията на човека, хистологията, цитологията, генетиката, ембриологията, палеонтологията, екологията и други клонове на биологията. Тя ви позволява да изучавате фината структура на обектите с помощта на светлина, електрон, рентгенови лъчи и други видове микроскопи.

Устройство за светлинен микроскоп... Светлинният микроскоп се състои от оптични и механични части. Първите включват окуляр, обективи и огледало, докато вторите включват тръба, статив, основа, сцена и винт.

Общото увеличение на микроскопа се определя по формулата:

обективно увеличение $ × $ увеличение на окуляра $ - $ увеличение на микроскоп.

Например, ако лещата увеличи обект с $ 8 $ пъти, а окулярът увеличи обекта със $ 7 $, тогава общото увеличение на микроскопа е $ 56 $.

Диференциално центрофугиране, или фракциониране,позволява разделяне на частиците според техния размер и плътност под действието на центробежна сила, което се използва активно при изследване на структурата на биологичните молекули и клетки.

Арсеналът от биологични методи непрекъснато се актуализира и в момента е почти невъзможно да се обхване напълно. Следователно, някои от методите, използвани в определени биологични науки, ще бъдат разгледани по-долу.

Ролята на биологията за формирането на съвременната природонаучна картина на света

На етапа на своето формиране биологията все още не е съществувала отделно от другите природни науки и се е ограничавала само до наблюдение, изучаване, описание и класификация на представители на животинския и растителен свят, тоест тя е била описателна наука. Това обаче не попречи на древните натуралисти Хипократ (около 460–377 г. пр. Н. Е.), Аристотел (384–322 г. пр. Н. Е.) И Теофраст (истинско име Тиртам, 372–287 г. пр. Н. Е.) Да направят значителен принос за развитието на идеи за структурата на човешкото и животинското тяло, както и за биологичното разнообразие на животните и растенията, като по този начин се полагат основите на човешката анатомия и физиология, зоология и ботаника.

Задълбочаването на знанията за живата природа и систематизирането на натрупаните преди това факти, които се проведоха през 16 - 18 век, бяха увенчани с въвеждането на двоична номенклатура и създаването на хармонична таксономия на растенията (C. Linnaeus) и животните (JB Lamarck).

Описанието на значителен брой видове със сходни морфологични характеристики, както и палеонтологичните находки, се превръщат в предпоставки за развитието на идеи за произхода на видовете и пътищата на историческото развитие на органичния свят. Така експериментите на Ф. Реди, Л. Спаланцани и Л. Пастьор през 17 - 19 век опровергават хипотезата за спонтанно спонтанно поколение, изложена от Аристотел и преобладаваща през Средновековието, и теорията за биохимичната еволюция от А. И. Опарин и J. Haldane, блестящо потвърдени от S. Miller и G. Urey, позволиха да дадат отговор на въпроса за произхода на всички живи същества.

Ако процесът на възникване на живите същества от неживи компоненти и неговата еволюция сами по себе си вече не се съмняват, тогава механизмите, начините и насоките на историческото развитие на органичния свят все още не са напълно разбрани, тъй като никой от две основни конкуриращи се теории за еволюцията (синтетична теория за еволюцията, създадена въз основа на теорията на Чарлз Дарвин и теорията на JB Lamarck) все още не могат да предоставят изчерпателни доказателства.

Използването на микроскопия и други методи на сродни науки, поради напредъка в областта на други природни науки, както и въвеждането на експериментална практика, позволи на германските учени Т. Шван и М. Шлейден през 19 век да формулират клетка теория, допълнена по-късно от Р. Вирхов и К. Баер. То се превърна в най-важното обобщение в биологията, което формира крайъгълния камък на съвременните идеи за единството на органичния свят.

Откриването на моделите на предаване на наследствена информация от чешкия монах Г. Мендел послужи като тласък за по-нататъшното бързо развитие на биологията през XX-XXI век и доведе не само до откриването на универсалния носител на наследствеността - ДНК, но също така и генетичния код, както и основните механизми за контрол, четене и променливост на наследствената информация ...

Развитието на идеи за околната среда доведе до появата на наука като екологията и формулировката учения за биосферакато сложна многокомпонентна планетарна система от взаимосвързани огромни биологични комплекси, както и химически и геоложки процеси, протичащи на Земята (В. И. Вернадски), което в крайна сметка позволява поне в малка степен да намали негативните последици от икономическата дейност на човека.

По този начин биологията е изиграла важна роля за формирането на съвременната природонаучна картина на света.

Слоеста организация и еволюция. Основните нива на организация на живата природа: клетъчни, организмени, специфични за популацията, биогеоценотични, биосферни. Биологични системи. Общи признаци на биологичните системи: клетъчна структура, химичен състав, метаболизъм и преобразуване на енергия, хомеостаза, раздразнителност, движение, растеж и развитие, размножаване, еволюция

Слоеста организация и еволюция

Живата природа не е хомогенна формация като кристал; тя е представена от безкрайно разнообразие от съставни обекти (в момента са описани около 2 милиона вида организми). В същото време това разнообразие не е доказателство за хаоса, който цари в него, тъй като организмите имат клетъчна структура, организмите от един и същи вид образуват популации, всички популации, живеещи на една площ от земя или вода, образуват съобщества и в взаимодействието с тела от нежива природа образуват биогеоценози, които от своя страна изграждат биосферата.

По този начин живата природа е система, компонентите на която могат да бъдат подредени в строг ред: от най-ниското до най-високото. Този принцип на организация прави възможно отделянето на индивида ниваи дава цялостна представа за живота като природен феномен. На всяко от нивата на организацията се определя елементарна единица и елементарно явление. Като елементарна единицаразгледайте структура или обект, чиито промени представляват специфичен принос за съответното ниво за процеса на запазване и развитие на живота, докато самата промяна е елементарно явление.

Формирането на такава многостепенна структура не би могло да се случи незабавно - това е резултат от милиарди години историческо развитие, през които имаше прогресивно усложнение на форми на живот: от комплекси от органични молекули до клетки, от клетки до организми, и т.н. След като е възникнала, тази структура запазва своето съществуване благодарение на сложна система за регулиране и продължава да се развива и на всяко от нивата на организация на живата материя се извършват съответни еволюционни трансформации.

Основните нива на организация на живата природа: клетъчни, организмени, специфични за популацията, биогеоценотични, биосферни

Понастоящем има няколко основни нива на организация на живата материя: клетъчно, организъм, специфично за популацията, биогеоценотично и биосферно.

Клетъчно ниво

Въпреки че проявите на някои свойства на живо същество вече се дължат на взаимодействието на биологични макромолекули (протеини, нуклеинови киселини, полизахариди и др.), Все пак единицата за структура, функции и развитие на живия е клетка, която е способна на провеждане и свързване на процесите на реализация и предаване на наследствена информация с метаболизъм и преобразуване на енергия, като по този начин се гарантира функционирането на по-високите нива на организацията. Елементарната единица на клетъчното ниво на организация е клетката, а елементарното явление са реакциите на клетъчния метаболизъм.

Ниво на организъм

Организъме интегрална система, способна на независимо съществуване. Според броя на клетките, които изграждат организмите, те се разделят на едноклетъчни и многоклетъчни. Клетъчното ниво на организация при едноклетъчните организми (обикновена амеба, зелена евглена и др.) Съвпада с организма. Имаше период в историята на Земята, когато всички организми бяха представени само от едноклетъчни форми, но те осигуряваха функционирането както на биогеоценозите, така и на биосферата като цяло. Повечето многоклетъчни организми са представени от набор от тъкани и органи, които от своя страна също имат клетъчна структура. Органите и тъканите са пригодени да изпълняват определени функции. Елементарната единица на това ниво е индивид в неговото индивидуално развитие, или онтогенеза, следователно, организмовото ниво се нарича още онтогенетичен... Елементарно явление на това ниво са промените в организма в неговото индивидуално развитие.

Специфично ниво на населението

Населениее съвкупност от индивиди от един и същи вид, свободно кръстосващи се помежду си и живеещи отделно от други подобни групи индивиди.

В популациите има свободен обмен на наследствена информация и предаването й на потомци. Популацията е елементарна единица от популационно-видово ниво и елементарният феномен в този случай са еволюционни трансформации, например мутации и естествен подбор.

Биогеоценотично ниво

Биогеоценозае исторически установена общност от популации от различни видове, свързани помежду си и околната среда чрез метаболизъм и енергия.

Биогеоценозите са елементарни системи, в които се осъществява материално-енергийният цикъл, поради жизнената дейност на организмите. Самите биогеоценози са елементарни единици от дадено ниво, докато елементарните явления са енергийни потоци и цикли на вещества в тях. Биогеоценозите изграждат биосферата и определят всички процеси, протичащи в нея.

Ниво на биосфера

Биосфера- черупката на Земята, обитавана от живи организми и трансформирана от тях.

Биосферата е най-високото ниво на организация на живота на планетата. Тази обвивка покрива долната атмосфера, хидросферата и горния слой на литосферата. Биосферата, както всички други биологични системи, е динамична и активно се трансформира от живи същества. Самата тя е елементарна единица на биосферното ниво и процесите на циркулация на вещества и енергия, които протичат с участието на живи организми, се разглеждат като елементарно явление.

Както бе споменато по-горе, всяко от нивата на организация на живата материя допринася за един еволюционен процес: в клетката се възпроизвежда не само присъщата наследствена информация, но и се променя, което води до появата на нови комбинации от признаци и свойства на организма, който от своя страна се подлага на действието на естествен подбор на популационно-видово ниво и др.

Биологични системи

Понастоящем биологичните обекти с различна степен на сложност (клетки, организми, популации и видове, биогеоценози и самата биосфера) се считат за биологични системи.

Системата е единство на структурни компоненти, чието взаимодействие поражда нови свойства в сравнение с тяхната механична съвкупност. По този начин организмите са съставени от органи, органите се образуват от тъкани, а тъканите се образуват от клетки.

Характерните черти на биологичните системи са тяхната цялост, принципът на ниво на организация, както беше споменато по-горе, и откритостта. Целостта на биологичните системи се постига до голяма степен чрез саморегулация, която функционира съгласно принципа на обратната връзка.

ДА СЕ отворени системисе отнася до системи, между които и околната среда има обмен на вещества, енергия и информация, например растенията в процеса на фотосинтеза улавят слънчевата светлина и абсорбират вода и въглероден диоксид, освобождавайки кислород.

Общи признаци на биологичните системи: клетъчна структура, химичен състав, метаболизъм и преобразуване на енергия, хомеостаза, раздразнителност, движение, растеж и развитие, размножаване, еволюция

Биологичните системи се различават от тела от нежива природа по набор от признаци и свойства, сред които основните са клетъчната структура, особеностите на химичния състав, метаболизма и преобразуването на енергия, хомеостазата, раздразнителността, движението, растежа и развитието, размножаването и еволюцията .

Елементарната структурна и функционална единица на живо същество е клетката. Дори вирусите, принадлежащи към неклетъчни форми на живот, не са в състояние да се възпроизвеждат извън клетките.

Има два типа клетъчна структура: прокариотичени еукариот... Прокариотните клетки нямат формирано ядро; тяхната генетична информация е концентрирана в цитоплазмата. Бактериите се класифицират предимно като прокариоти. Генетичната информация в еукариотните клетки се съхранява в специална структура - ядрото. Еукариотите са растения, животни и гъби. Ако в едноклетъчните организми всички прояви на живи същества са присъщи на клетката, то при многоклетъчните организми се извършва специализацията на клетките.

В живите организми не се открива нито един химичен елемент, който да не съществува в неживата природа, обаче концентрациите им се различават значително в първия и втория случай. Елементи като въглерод, водород и кислород, които са част от органични съединения, преобладават в живата природа, докато неорганичните вещества са характерни предимно за неживата природа. Най-важните органични съединения са нуклеиновите киселини и протеини, които осигуряват функциите на самовъзпроизвеждане и самоподдържане, но нито едно от тези вещества не е носител на живот, тъй като те не са способни да се самовъзпроизвеждат нито поотделно, нито в група - това изисква интегрален комплекс от молекули и структури, който е клетката.

Всички живи системи, включително клетките и организмите, са отворени системи. Въпреки това, за разлика от неживата природа, където веществата се прехвърлят главно от едно място на друго или промяна в тяхното агрегиращо състояние, живите същества са способни на химическа трансформация на консумираните вещества и използването на енергия. Метаболизмът и преобразуването на енергия са свързани с процеси като хранене, дишане и отделяне.

Под хранаобикновено разбират постъпването в тялото, храносмилането и усвояването на вещества, необходими за попълване на енергийните резерви и изграждане на тялото на тялото. По начина на хранене всички организми са разделени на автотрофии хетеротрофи.

Автотрофи- това са организми, способни да синтезират органични вещества от самите неорганични.

Хетеротрофи- това са организми, които консумират готови органични вещества за храна. Автотрофите се разделят на фотоавтотрофи и хемоавтотрофи. Фотоавтотрофиизползвайте енергията на слънчевата светлина за синтеза на органични вещества. Нарича се процесът на преобразуване на енергията на светлината в енергия на химичните връзки на органичните съединения фотосинтеза... Фотоавтотрофите включват по-голямата част от растенията и някои бактерии (например цианобактерии). Като цяло фотосинтезата не е много продуктивен процес, в резултат на което повечето растения са принудени да водят привързан начин на живот. Хемоавтотрофиизвличане на енергия за синтеза на органични съединения от неорганични съединения. Този процес се нарича хемосинтеза... Някои бактерии, включително сярните и железните бактерии, са типични хемоавтотрофи.

Останалите организми - животни, гъби и по-голямата част от бактериите - са хетеротрофи.

Дишането е процес на разграждане на органичните вещества до по-прости, при които се освобождава енергията, необходима за поддържане на жизнената дейност на организмите.

Разграничете аеробно дишанеизискващи кислород и анаеробни, протичащи без кислород. Повечето организми са аеробни, въпреки че анаероби се срещат и сред бактерии, гъбички и животни. При кислородно дишане сложните органични вещества могат да се разградят до вода и въглероден диоксид.

Под екскреция обикновено се разбира отделянето от тялото на крайните продукти на метаболизма и излишък на различни вещества (вода, соли и др.), Които се поглъщат с храната или се образуват в нея. Процесите на отделяне са особено интензивни при животните, докато растенията са изключително икономични.

Благодарение на метаболизма и енергията се осигурява връзката на тялото с околната среда и се поддържа хомеостазата.

Хомеостаза- Това е способността на биологичните системи да се противопоставят на промените и да поддържат относително постоянство на химичния състав, структура и свойства, както и да осигурят постоянството на функциониране при променящи се условия на околната среда. Адаптирането към променящите се условия на околната среда се нарича адаптация.

Раздразнителност- това е универсално свойство на живото същество да реагира на външни и вътрешни влияния, което е в основата на адаптацията на организма към условията на околната среда и тяхното оцеляване. Реакцията на растенията към промени във външните условия се състои например в превръщането на листните остриета в светлина и при повечето животни тя има по-сложни форми, които имат рефлекторен характер.

Трафик- интегрално свойство на биологичните системи. Той се проявява не само под формата на движение на тела и техните части в пространството, например в отговор на дразнене, но и в процеса на растеж и развитие.

Новите организми, които се появяват в резултат на размножаване, получават от родителите си не готови черти, а определени генетични програми, възможността за развитие на определени черти. Тази наследствена информация се реализира по време на индивидуалното развитие. Индивидуалното развитие се изразява, като правило, в количествени и качествени промени в организма. Количествените промени в тялото се наричат ​​растеж. Те се проявяват например под формата на увеличаване на масата и линейните размери на организма, което се основава на възпроизводството на молекули, клетки и други биологични структури.

Развитие на тялото- Това е появата на качествени разлики в структурата, усложняване на функциите и т.н., което се основава на диференциацията на клетките.

Растежът на организмите може да продължи през целия живот или да завърши на определен етап от него. В първия случай те говорят за неограничен, или отворен растеж... Характерна е за растенията и гъбите. Във втория случай имаме работа с ограничен, или затворен растеж, присъщ на животните и бактериите.

Продължителността на съществуването на отделна клетка, организъм, вид и други биологични системи е ограничена във времето, главно поради влиянието на факторите на околната среда, поради което е необходимо постоянно възпроизвеждане на тези системи. Възпроизвеждането на клетки и организми се основава на процеса на самоудвояване на ДНК молекулите. Размножаването на организмите гарантира съществуването на вида, а възпроизводството на всички видове, обитаващи Земята, осигурява съществуването на биосферата.

Наследственостсе нарича пренасяне на черти на родителските форми в редица поколения.

Ако обаче характеристиките се запазят по време на размножаването, адаптирането към променящите се условия на околната среда би било невъзможно. В тази връзка се появи свойство, противоположно на наследствеността - променливост.

Променливосте възможността за придобиване на нови черти и свойства по време на живота, което осигурява еволюцията и оцеляването на най-адаптираните видове.

Еволюцияе необратим процес на историческото развитие на живите същества.

Тя се основава на прогресивно размножаване, наследствена изменчивост, борба за съществуванеи естествен подбор... Действието на тези фактори доведе до огромно разнообразие от форми на живот, адаптирани към различни условия на околната среда. Прогресивната еволюция е преминала през редица етапи: предклетъчни форми, едноклетъчни организми, все по-сложни многоклетъчни организми до човека.

Генетика, нейните задачи. Наследствеността и изменчивостта са свойствата на организмите. Методи на генетиката. Основни генетични понятия и символи. Хромозомна теория за наследствеността. Съвременно разбиране за гена и генома

Генетика, нейните задачи

Успехите на естествената наука и клетъчната биология през 18 - 19 век позволяват на редица учени да правят предположения за съществуването на определени наследствени фактори, които определят например развитието на наследствени заболявания, но тези предположения не са подкрепени с подходящи доказателства . Дори теорията за вътреклетъчната пангенеза, формулирана от H. de Vries през 1889 г., която предполага съществуването в клетъчното ядро ​​на някои "пангени", които определят наследствените наклонности на организма, и излизането в протоплазмата само на тези от тях, които определят вида на клетката, не може да промени ситуацията, както и теорията за "зародишната плазма" от А. Вайсман, според която героите, придобити в процеса на онтогенеза, не се наследяват.

Само трудовете на чешкия изследовател Г. Мендел (1822–1884) стават основата на съвременната генетика. Въпреки това, въпреки че неговите трудове са цитирани в научни публикации, съвременниците му не им обръщат внимание. И само преоткриването на моделите на независимо наследяване от трима учени наведнъж - Е. Чермак, К. Коренс и Х. де Фриз - принуди научната общност да се обърне към произхода на генетиката.

Генетикае наука, която изучава законите на наследствеността и изменчивостта и методите за тяхното управление.

Задачите на генетикатана настоящия етап са изследване на качествените и количествени характеристики на наследствения материал, анализ на структурата и функционирането на генотипа, дешифриране на фината структура на гена и методи за регулиране на генната активност, търсене на гени, които причиняват развитието на наследствени човешки заболявания и методи за тяхното „коригиране“, създаването на ново поколение лекарства по тип ДНК ваксини, изграждането на организми с нови свойства, използващи средствата на генетичното и клетъчното инженерство, които биха могли да произвеждат лекарства и хранителни продукти, необходими на човек, както и пълно декодиране на човешкия геном.

Наследственост и изменчивост - свойства на организмите

Наследственост- Това е способността на организмите да предават своите черти и свойства в поредица от поколения.

Променливост- свойството на организмите да придобиват нови характеристики през живота си.

Признаци- това са всякакви морфологични, физиологични, биохимични и други особености на организмите, според които някои от тях се различават от други, например цвят на очите. Имотисе наричат ​​всякакви функционални характеристики на организмите, които се основават на определен структурен признак или група елементарни характеристики.

Чертите на организмите могат да бъдат разделени на качествои количествен... Качествените признаци имат две или три контрастни прояви, които се наричат алтернативни знаци,например, син и кафяв цвят на очите, докато количествените (млечност на кравите, добив на пшеница) нямат ясни разлики.

Материалният носител на наследствеността е ДНК. При еукариотите се различават два вида наследство: генотипнаи цитоплазмен... Носителите на генотипна наследственост са локализирани в ядрото и по-нататък ще говорим за това, а носителите на цитоплазмената наследственост са кръгови ДНК молекули, разположени в митохондриите и пластидите. Цитоплазменото наследяване се предава главно с яйцеклетката, поради което се нарича още майчина.

Малък брой гени са локализирани в митохондриите на човешките клетки, но тяхната промяна може да окаже значително влияние върху развитието на тялото, например, да доведе до развитие на слепота или постепенно намаляване на мобилността. Пластидите играят също толкова важна роля в живота на растенията. Така че в някои части на листа могат да присъстват клетки без хлорофил, което води, от една страна, до намаляване на продуктивността на растенията, а от друга, такива пъстри организми се ценят в декоративното градинарство. Такива екземпляри се размножават главно безполово, тъй като по време на половото размножаване се получават по-често обикновени зелени растения.

Генетични методи

1. Хибридологичният метод или методът на кръстосване се състои в подбор на родителски индивиди и анализ на потомството. В същото време генотипът на организма се оценява по фенотипните прояви на гени в потомството, получени с определен модел на кръстосване. Това е най-старият информативен метод на генетиката, който е използван най-пълно за първи път от Г. Мендел в комбинация със статистическия метод. Този метод не е приложим в човешката генетика по етични причини.

2. Цитогенетичният метод се основава на изследването на кариотипа: броя, формата и размера на хромозомите на тялото. Изследването на тези характеристики дава възможност да се идентифицират различни патологии на развитието.

3. Биохимичният метод ви позволява да определите съдържанието на различни вещества в организма, особено техния излишък или дефицит, както и активността на редица ензими.

4. Молекулярно-генетичните методи са насочени към идентифициране на вариации в структурата и дешифриране на първичната нуклеотидна последователност на изследваните ДНК области. Те дават възможност за идентифициране на гени на наследствени заболявания дори в ембриони, установяване на бащинство и т.н.

5. Популационно-статистическият метод ви позволява да определите генетичния състав на популацията, честотата на определени гени и генотипове, генетичното натоварване, както и да очертаете перспективите за развитие на популацията.

6. Методът за хибридизация на соматични клетки в културата дава възможност да се определи локализацията на определени гени в хромозомите по време на сливането на клетки на различни организми, например мишка и хамстер, мишка и човек и т.н.

Основни генетични понятия и символи

Ген- Това е раздел от ДНК молекула или хромозома, който носи информация за определена черта или свойство на организма.

Някои гени могат да повлияят на проявата на няколко черти наведнъж. Това явление се нарича плейотропия... Например, ген, който причинява развитието на наследствено заболяване на арахнодактилия (паякови пръсти), също причинява изкривяване на лещата, патологията на много вътрешни органи.

Всеки ген заема строго определено място в хромозомата - локус... Тъй като в соматичните клетки на повечето еукариотни организми, хромозомите са сдвоени (хомоложни), то във всяка от сдвоените хромозоми има по едно копие на гена, отговорен за определена черта. Тези гени се наричат алелен.

Алелните гени най-често съществуват в два варианта - доминиращ и рецесивен. Доминантенсе нарича алел, който се проявява независимо от това кой ген е в другата хромозома и потиска развитието на признак, кодиран от рецесивен ген. Доминиращите алели обикновено се обозначават с главни букви на латинската азбука (A, B, C и др.), А рецесивните - с малки букви (a, b, c и др.). Рецесивеналелите могат да се появят само ако заемат локуси на двете сдвоени хромозоми.

Нарича се организъм, който има еднакви алели и в двете хомоложни хромозоми хомозиготенза даден ген, или хомозигота(AA, aa, AABB, aabbb и др.) И се нарича организъм, в който се намират различни варианти на гена и в хомоложните хромозоми - доминиращи и рецесивни - хетерозиготенза даден ген, или хетерозигота(Aa, AaBb и др.).

Редица гени могат да имат три или повече структурни варианта, например кръвните групи според системата AB0 са кодирани от три алела - I A, I B, i. Това явление се нарича множествен алелизъм.Въпреки това, дори и в този случай, всяка хромозома от двойка носи само един алел, тоест и трите варианта на ген в един организъм не могат да бъдат представени.

Геном- набор от гени, характерни за хаплоиден набор от хромозоми.

Генотип- набор от гени, характерни за диплоиден набор от хромозоми.

Фенотип- набор от признаци и свойства на организма, който е резултат от взаимодействието на генотипа и околната среда.

Тъй като организмите се различават помежду си по много черти, възможно е да се установят моделите на тяхното наследяване само чрез анализ на две или повече черти в потомството. Кръстосване, при което се разглежда наследяване и се извършва точна количествена регистрация на потомството за една двойка алтернативни белези, се нарича монохибриденм, на две двойки - дихибриден, за повече функции - полихибрид.

Чрез фенотипа на индивида далеч не винаги е възможно да се установи неговият генотип, тъй като и организмът, хомозиготен за доминиращия ген (AA), и хетерозиготният (Aa) ще имат доминиращ алел във фенотипа. Следователно, за да проверят генотипа на организма с кръстосано оплождане, те използват анализиращ кръст- кръстосване, при което организъм с доминантна черта се кръстосва с хомозиготен за рецесивен ген. В този случай организъм, хомозиготен за доминиращия ген, няма да се раздели в потомството, докато в потомството на хетерозиготни индивиди има равен брой индивиди с доминиращи и рецесивни черти.

За записване на схеми за пресичане най-често се използват следните конвенции:

P (от лат. родител- родители) - родителски организми;

$ ♀ $ (алхимичен знак на Венера - огледало с дръжка) - майка;

$ ♂ $ (алхимичен знак на Марс - щит и копие) - баща;

$ × $ - знак за пресичане;

F 1, F 2, F 3 и др. - хибриди от първо, второ, трето и следващи поколения;

F a - потомство от анализиращия кръст.

Хромозомна теория за наследствеността

Основателят на генетиката Г. Мендел, както и най-близките му последователи, нямаха и най-малка представа за материалната основа на наследствени наклонности или гени. Обаче още през 1902-1903 г. германският биолог Т. Бовери и американският студент У. Сетън независимо предполагат, че поведението на хромозомите по време на клетъчно съзряване и оплождане дава възможност да се обясни разделянето на наследствените фактори според Мендел, т.е. според тях гените трябва да са разположени върху хромозомите. Тези предположения се превърнаха в крайъгълния камък на хромозомната теория за наследствеността.

През 1906 г. английските генетици У. Батсън и Р. Пенет откриват нарушение на деколтето на Мендел при кръстосването на сладък грах, а техният сънародник Л. Донкастър открива свързано с пола наследство в експерименти с пеперуда с гъши молец. Резултатите от тези експерименти явно противоречат на менделови, но ако вземем предвид, че по това време вече беше известно, че броят на известните знаци за експериментални обекти значително надвишава броя на хромозомите и това предполага, че всяка хромозома носи повече от една ген, а гените на една хромозома се наследяват заедно.

През 1910 г. групата на Т. Морган започва експерименти върху ново експериментално съоръжение - плодовата муха дрозофила. Резултатите от тези експерименти направиха възможно в средата на 20-те години на XX век да се формулират основните разпоредби на хромозомната теория за наследствеността, да се определи редът на подреждане на гените в хромозомите и разстоянието между тях, т.е. съставят първите карти на хромозомите.

Основните разпоредби на хромозомната теория за наследствеността:

1. Гените са разположени върху хромозомите. Гените на една хромозома се наследяват заедно или са свързани и се наричат група съединител... Броят на свързващите групи е числено равен на хаплоидния набор от хромозоми.
2. Всеки ген заема строго определено място в хромозомата - локус.
3. Гените в хромозомите са подредени линейно.
4. Нарушаването на генната връзка възниква само в резултат на кръстосване.
5. Разстоянието между гените на хромозомата е пропорционално на процента на преминаване между тях.
6. Независимото наследяване е характерно само за гени на нехомологични хромозоми.

Съвременно разбиране за гена и генома

В началото на 40-те години на ХХ век, J. Beadle и E. Tatum, анализирайки резултатите от генетични изследвания, проведени върху невроспорната гъба, стигат до заключението, че всеки ген контролира синтеза на ензим и формулират принципа „един ген - един ензим "...

Обаче вече през 1961 г. Ф. Джейкъб, Дж. Л. Моно и А. Лвов успяват да разгадаят структурата на гена на Е. coli и да проучат регулацията на неговата активност. За това откритие му е присъдена Нобелова награда за физиология или медицина през 1965г.

В процеса на изследване, в допълнение към структурните гени, които контролират развитието на определени признаци, те са успели да идентифицират регулаторни гени, чиято основна функция е проявата на признаци, кодирани от други гени.

Структурата на прокариотния ген.Структурният ген на прокариотите има сложна структура, тъй като включва регулаторни области и кодиращи последователности. Регулаторните сайтове включват промоутър, оператор и терминатор. ПромоутърИмето на региона на гена, към който е прикрепен ензимът РНК полимераза, което осигурява синтеза на иРНК по време на процеса на транскрипция. ОТ операторразположен между промотора и структурната последователност може да се свърже репресорен протеин, което не позволява на РНК полимеразата да започне да чете наследствена информация от кодиращата последователност и само нейното премахване позволява стартирането на транскрипцията. Структурата на репресора обикновено се кодира в регулаторен ген, разположен в друга област на хромозомата. Четенето на информация завършва в секция от гена, наречена терминатор.

Кодираща последователностструктурен ген съдържа информация за аминокиселинната последователност в съответния протеин. Извиква се кодиращата последователност в прокариотите цистрон, а наборът от кодиращи и регулаторни региони на прокариотния ген е оперон... По принцип прокариотите, които включват Е. coli, имат сравнително малък брой гени, разположени в единична пръстенна хромозома.

Цитоплазмата на прокариотите може също да съдържа допълнителни малки кръгови или незатворени ДНК молекули, наречени плазмиди. Плазмидите са способни да се интегрират в хромозоми и да се предават от една клетка в друга. Те могат да носят информация за полови характеристики, патогенност и антибиотична резистентност.

Структурата на еукариотния ген.За разлика от прокариотите, еукариотните гени нямат оперонова структура, тъй като не съдържат оператор и всеки структурен ген е придружен само от промотор и терминатор. Освен това, в гените на еукариотите, значителни региони ( екзони) се редуват с незначителни ( интрони), които се пренаписват напълно в иРНК и след това се изрязват по време на тяхното узряване. Биологичната роля на интроните е да намали вероятността от мутации на значителни места. Регулацията на гените в еукариотите е много по-сложна от тази, описана за прокариотите.

Човешкият геном. Всяка човешка клетка съдържа около 2 m ДНК в 46 хромозоми, плътно опаковани в двойна спирала, която се състои от приблизително $ 3,2 × $ 10 9 двойки нуклеотиди, което осигурява около 10,19 милиарда възможни уникални комбинации. До края на 80-те години на ХХ век е известно местоположението на около 1500 човешки гени, но общият им брой се изчислява на около 100 хиляди, тъй като само наследствените заболявания при хората са около 10 хиляди, да не говорим за броя на различни протеини, съдържащи се в клетките ...

През 1988 г. стартира международният проект „Човешки геном“, който до началото на XXI век завършва с пълно декодиране на нуклеотидната последователност. Той направи възможно да се разбере, че двама различни хора имат 99,9% подобни нуклеотидни последователности и само останалите 0,1% определят нашата индивидуалност. Общо бяха открити около 30-40 хил. Структурни гени, но след това броят им беше намален до 25-30 хил. Сред тези гени има не само уникални, но и повторени стотици и хиляди пъти. Независимо от това, тези гени кодират много по-голям брой протеини, например десетки хиляди защитни протеини - имуноглобулини.

97% от нашия геном е генетичен „боклук“, който съществува само защото може да се възпроизвежда добре (РНК, които се транскрибират в тези региони, никога не напускат ядрото). Например сред нашите гени има не само „човешки“ гени, но и 60% от гените, подобни на гените на мухата дрозофила, а до 99% от гените имат общо с шимпанзетата.

Паралелно с декодирането на генома се извършва картографиране на хромозомите, в резултат на което е възможно не само да се намери, но и да се определи местоположението на някои гени, отговорни за развитието на наследствени заболявания, както и целеви гени на наркотици.

Дешифрирането на човешкия геном все още не е дало пряк ефект, тъй като получихме един вид инструкция за сглобяване на такъв сложен организъм като човек, но не се научихме как да го правим или дори да коригираме грешки в него. Независимо от това, ерата на молекулярната медицина вече е на прага, по целия свят тече разработването на така наречените генни лекарства, които могат да блокират, премахват или дори да заменят патологичните гени в живите хора, а не само в оплодената яйцеклетка.

Не трябва да се забравя, че в еукариотните клетки ДНК се съдържа не само в ядрото, но и в митохондриите и пластидите. За разлика от ядрения геном, организацията на митохондриалните и пластидните гени има много общо с организацията на прокариотния геном. Въпреки факта, че тези органели носят по-малко от 1% от наследствената информация на клетката и дори не кодират пълен набор от протеини, необходими за собственото им функциониране, те могат значително да повлияят на някои от характеристиките на организма. По този начин, пъстротата при растенията от хлорофитум, бръшлян и други се наследява от малък брой потомци, дори когато са кръстосани две пъстри растения. Това се дължи на факта, че пластидите и митохондриите се предават най-вече с цитоплазмата на яйцеклетката, поради което това наследство се нарича майчина или цитоплазматична, за разлика от генотипната, която е локализирана в ядрото.

1. Химичен състав... Живите организми се състоят от същите химични елементи като неживите организми, но организмите съдържат молекули вещества, които са характерни само за живите организми (нуклеинови киселини, протеини, липиди).

2. Дискретност и цялост... Всяка биологична система (клетка, организъм, вид) се състои от отделни части, т.е. отделен. Взаимодействието на тези части образува интегрална система (например отделни органи са част от тялото).

3. Структурна организация... Всички живи системи са комплекс от сложни саморегулиращи се метаболитни процеси, протичащи в определен ред, насочени към поддържане на постоянството на вътрешната среда.

4. Раздразнителност и движение... Всички живи същества реагират на външни влияния поради свойството раздразнителност... Например, растенията реагират на стимули под формата на тропизми (промени в посоката на растеж към светлината). Животните реагират на удара с движение (бягат при вида на опасност, придвижват се към храна и т.н.).

5. Саморегулация и хомеостаза... Действието на външните дразнители води до промяна в състоянието на организма. Способността на организма да издържа на влиянията на околната среда се осигурява от хомеостазата. Хомеостаза- постоянството на вътрешната среда на тялото. Хомеостазата се поддържа от координираната дейност на клетките, тъканите и органите на тялото, което е признак на саморегулация.

6. Метаболизъм и енергия... Живите организми са отворени системи, които обменят материя и енергия с околната среда.

7. Самовъзпроизвеждане и самообновяване... Самовъзпроизвеждането се осъществява чрез различни форми на възпроизводство (безполово и сексуално). Самообновяването е процес на създаване на нови клетки и унищожаване на излишните клетки в един организъм.

8. Живият организъм се характеризира с наследственост, коятоосигурени от свойствата на ДНК молекулата. В този случай могат да възникнат нарушения, които водят до промяна в характеристиките на потомството - променливост.

9. Растеж и развитие... Организмите наследяват генетична информация за развитието на определени черти от своите родители. Това се случва по време на индивидуалното развитие - онтогенеза... На определен етап от онтогенезата, височинаорганизъм - увеличаване на размера поради биосинтеза на нови молекули и увеличаване на броя на клетките. Растежът е придружен от развитие- необратим процес на промени от раждането до смъртта.

10. Еволюция... Еволюцията е процес на развитие и промяна на формите на живот, характеризиращ се с повишаване на нивото на организация на представителите на следващите поколения в сравнение с предишните поколения.

4. Практическото значение на биологията

Биологичното познание е изключително важно, тъй като биологията служи като теоретична основа за много научни и приложни области - медицина, земеделие, биотехнологии и др.

Дори Хипократ отбелязва: „Необходимо е всеки лекар да разбира природата“. Всички медицински науки използват биологични знания. Например, напредъкът в молекулярната биология, биохимията и микробиологията дава възможност за борба с различни човешки заболявания на клетъчно ниво. По този начин микробиологичната индустрия произвежда много антибиотици, които помагат в борбата с различни човешки заболявания.

Познаването на законите на генетиката дава възможност за получаване на нови високопродуктивни сортове растения, породи животни. Познаването на екологията на търговските видове животни (например риби) позволява да се планират техните улови, които не намаляват естествената им производителност. През последните години се отделя много внимание на създаването на генетично модифицирани организми, включително хранителни продукти (соя, домати, картофи и др.). В сравнение с оригиналните форми те са по-продуктивни, устойчиви на болести и др. С участието на биолози се вземат мерки за въвеждане (заселване в нови местообитания) и аклиматизация на растения и животни.

Наблюдавайки състоянието на растенията и животните, биолозите оценяват екологичната ситуация в определен регион, оценявайки човешката среда.

Ролята на биологията в съвременното общество

Трудно е да се надцени ролята на биологията в съвременната реалност, защото тя изучава подробно човешкия живот във всичките му проявления. В момента тази наука интегрира такива важни понятия като еволюция, клетъчна теория, генетика, хомеостаза и енергия. Неговите функции включват изследване на развитието на всички живи същества, а именно: структурата на организмите, тяхното поведение, както и връзката между тях самите и връзката с околната среда.

Значението на биологията в човешкия живот става ясно, ако направим паралел между основните проблеми в живота на индивида, например здравето, храненето и избора на оптимални условия на живот. Днес са известни многобройни науки, които са се отделили от биологията, ставайки не по-малко важни и независими. Те включват зоология, ботаника, микробиология и вирусология. Трудно е да се отделят най-значимите от тях; всички те представляват комплекс от най-ценните фундаментални знания, натрупани от цивилизацията.

В тази област на знанието са работили изключителни учени като Клавдий Гален, Хипократ, Карл Линей, Чарлз Дарвин, Александър Опарин, Иля Мечников и много други. Благодарение на техните открития, особено изучаването на живите организми, се появи науката морфология, както и физиологията, която събра в себе си знания за системите на организмите на живите същества. Генетиката е изиграла безценна роля за развитието на наследствени заболявания.

Биологията се превърна в солидна основа в медицината, социологията и екологията. Важно е тази наука, както и всяка друга, да не е статична, а постоянно да се попълва с нови знания, които се трансформират под формата на нови биологични теории и закони.

Ролята на биологията в съвременното общество и особено в медицината е безценна. Именно с нейна помощ бяха открити методи за лечение на бактериологични и бързо разпространяващи се вирусни заболявания. Всеки път, когато мислим за въпроса каква е ролята на биологията в съвременното общество, ние си спомняме, че благодарение на героизма на медицинските биолози центровете на ужасни епидемии изчезнаха от планетата Земя: чума, холера, коремен тиф, антракс, шарка и други, не по-малко болести, опасни за човешкия живот.

Въз основа на фактите може спокойно да се твърди, че ролята на биологията в съвременното общество непрекъснато нараства. Невъзможно е да си представим съвременния живот без развъждане, генетични изследвания, производство на нови хранителни продукти, както и устойчиви енергийни източници.

Основното значение на биологията е, че тя представлява основата и теоретичната основа за много обещаващи науки, като например генното инженерство и биониката. Тя притежава голямо откритие - декодирането на човешкия геном. Такава посока като биотехнологията също е създадена на базата на знания, комбинирани в биологията. Понастоящем именно този характер на технологията прави възможно създаването на безопасни лекарства за профилактика и лечение, които да не вредят на организма. В резултат на това е възможно да се увеличи не само продължителността на живота, но и неговото качество.

Ролята на биологията в съвременното общество се крие във факта, че има области, в които нейното познание е просто необходимо, например фармацевтичната индустрия, геронтологията, криминалистиката, селското стопанство, строителството, както и изследването на космоса.

Нестабилната екологична ситуация на Земята изисква преосмисляне на производствените дейности и значението на биологията в човешкия живот преминава на нов етап. Всяка година сме свидетели на мащабни бедствия, които засягат както най-бедните страни, така и силно развитите. До голяма степен те са причинени от нарастването на населението на планетата, неразумното използване на енергийни източници, както и от съществуващите икономически и социални противоречия в съвременното общество.

Настоящето ясно ни показва, че по-нататъшното съществуване на цивилизацията е възможно само ако има хармония в околната среда. Само спазването на биологичните закони, както и широкото използване на прогресивни биотехнологии, основани на екологично мислене, ще осигурят естественото безопасно съжителство на всички, без изключение, жителите на планетата.

Ролята на биологията в съвременното общество се изразява във факта, че в момента тя се трансформира в реална сила. Благодарение на нейните познания е възможен просперитетът на нашата планета. Ето защо отговорът на въпроса каква е ролята на биологията в съвременното общество може да бъде този - това е заветният ключ към хармонията между природата и човека.

Значението на биологията в медицината. Връзката между биологията и медицината

Медицината от XXI век почти изцяло се основава на постиженията на биологията. Групи учени, участващи в такива клонове на науката като генетика, молекулярна биология, имунология, биотехнологии, допринасят за развитието на съвременни методи за борба с болестите. Това доказва връзката между биологията и медицината.

Биологията играе голяма роля в развитието на медицината

Съвременните биологични открития позволяват на човечеството да достигне принципно ново ниво в развитието на медицината. Например японски учени са успели да изолират и възпроизвеждат естествено стволови клетки, получени от тъканите на средностатистическия човек. Подобни открития несъмнено могат да повлияят на медицината на бъдещето.

Експерименталната биология и медицината са тясно свързани. От клоновете на биологията това се отнася не само за генетиката, молекулярната биология или биотехнологиите, но и за такива основни области като ботаника, физиология на растенията, зоология и, разбира се, човешката анатомия и физиология. Задълбочените изследвания на нови растителни и животински видове могат да стимулират откриването на безвредни, естествени начини за борба с болестите. Откритията в областта на анатомията и физиологията могат да доведат до качествено подобрение в процеса на лечение, рехабилитация или операция.

Медицински проблеми

Съвременното ниво на медицина е коренно различно от това, което е съществувало преди 20-30 години. Броят на детската смъртност е намалял, периодът на продължителност на живота се е увеличил. Но все пак днес някои въпроси не могат да бъдат разрешени дори от най-добрите лекари.

Може би основният проблем в съвременната медицина е финансирането. Откриването на нови лекарства, създаването на протези, растежа на органи и тъкани - всичко това изисква фантастични разходи. Този проблем се отнася и за самите пациенти. Повечето сложни операции изискват големи суми пари, а някои лекарства заемат почти цялата месечна заплата. Развитието на биологията и откритията в много от нейните области могат да доведат до качествен скок в медицината, който ще стане по-евтин, но в същото време по-съвършен.

Фундаментална медицина и биология

Значението на биологията в медицината не може да бъде надценено: най-простите операции изискват високи умения в областта на практическата анатомия. Познаването на структурата на човек, функциите на органите, местоположението на всеки съд и нерв - всичко това е неразделна част от обучението във всеки медицински университет.

Хирургията е само една от областите на съвременната медицина. Благодарение на многобройните открития в областта на биологията човек може да получи специализирано и професионално лечение. Хирург, използващ най-новата апаратура, е в състояние да извършва операции на високо ниво, включително трансплантация на органи и тъкани. Още през 2009 г. беше извършена първата операция за трансплантация на сърце и бъбрек. Всичко това беше постигнато с помощта на откритията на биолозите, така че ролята на биологията в медицината е неоспорима.

Генетика в медицината

Голямото значение на биологията в медицината се свързва и с изучаването на наследствени болести на човека. Изучавайки предаването на гени от поколение на поколение, учените са успели да открият редица генетични заболявания. Това включва и най-опасните от тях: синдром на Даун, муковисцидоза, хемофилия.

Днес стана възможно да се предскаже появата на генетични заболявания при дете. Ако една двойка иска да анализира дали е възможно появата на подобни заболявания при децата им, те могат да се свържат със специални клиники. Там, след като са проучили родословното дърво на родителите, те могат да изчислят процента на аномалии при бебето.

Последователност на човешкия геном

Четенето на човешкия геном е една от най-важните задачи на съвременната биология. Вече беше решен до 2008 г., но свойствата на този геном не са окончателно проучени. Предполага се, че в бъдеще ще бъде възможно преминаването към лична медицина, като се използва индивидуален паспорт на човешкия геном. Защо е толкова важно да се знае генетичната последователност?

Всеки човек е индивидуален организъм. Лекарство, което може да излекува заболяване при един човек, може да предизвика нежелани реакции при друго. Днес лекарите не могат да предвидят със сигурност дали ще възникнат негативни последици при излагане на един или друг антибиотик или лекарство. Ако геномът на всеки човек е напълно дешифриран, курсът на лечение ще бъде избран индивидуално за всеки пациент. Това не само ще увеличи ефективността на терапията, но и ще помогне да се избегнат страничните ефекти на лекарствата.

Последователността на генома на бактерии, растения и животни вече дава плодове днес. Съвременните биологични учени са в състояние да използват гените на други организми за свои собствени цели. Тук ролята на биологията в медицината се дължи на факта, че полезните за хората гени могат да помогнат при лечението на много заболявания. Така че бактериите, които синтезират естествен инсулин, вече не са измислица. Освен това производството на инсулин се извършва в промишлени мащаби в специални фабрики, където бактериите се култивират специално и техните щамове се използват за получаване на желания хормон. В резултат на това човек със захарен диабет може да поддържа нормални жизнени функции.

Биотехнологиите са бъдещето на медицината

Биотехнологиите са млад и в същото време един от най-важните клонове на биологията. На съвременния етап от развитието на медицината вече са открити много начини за борба с болестите. Сред тях са антибиотици, лекарства от животински и растителен произход, химикали, ваксини. Има обаче проблем, при който ефективността на някои антибиотици и лекарства намалява с времето. Това се дължи на факта, че микроорганизмите, особено бактериите и вирусите, постоянно мутират, приспособявайки се към нови методи за борба с наркотиците.

Биотехнологиите в бъдеще ще направят възможно промяната на структурата на веществата, създавайки нови видове лекарства. Например, ще бъде възможно да се извърши конформационна промяна в молекулата на пеницилина, в резултат на което получаваме друго вещество със същите свойства.

Туморните заболявания са остър проблем в съвременната медицина. Борбата с раковите клетки е основна приоритетна цел за учените по целия свят. Към днешна дата са известни такива вещества, които са способни да потиснат развитието на тумор. Те включват блеомицин и антрациклин. Основният проблем обаче е, че употребата на такива лекарства може да доведе до смущения и спиране на сърцето. Смята се, че промяната в структурата на блеомицин и антрациклин ще премахне нежеланите ефекти върху човешкото тяло. Това само потвърждава голямото значение на биологията в медицината.

Използване на стволови клетки

Днес много учени вярват, че стволовите клетки са пътят към вечната младост. Това се дължи на специфичните им свойства.

Стволовите клетки са способни да се диференцират абсолютно във всякакви клетки и тъкани на тялото. Те могат да дадат началото на кръвни клетки, нервни клетки, костни и мускулни клетки. Човешкият ембрион се състои изцяло от стволови клетки, което се обяснява с необходимостта от постоянно разделяне и изграждане на системи от органи и тъкани. С възрастта броят на стволовите клетки в човешкото тяло намалява, което е една от причините за стареенето.

По време на трансплантация на органи и тъкани има проблем с отхвърлянето на чужди клетки от тялото. Това понякога може да бъде фатално. За да се избегне тази ситуация, учените се опитват да отглеждат органи от човешки стволови клетки. Този метод отваря големи перспективи за трансплантация, тъй като органите, синтезирани от клетките на пациента, няма да бъдат отхвърлени от тялото му.

Биология в съвременната медицина

Висококачественото лечение на заболявания пряко зависи от напредъка в биологията. Огромното значение на биологията в медицината се обяснява и с факта, че съвременните клонове на науката са насочени към подобряване на методите за борба с човешките заболявания. Още в близко бъдеще човек ще може да се възстанови от рак, СПИН, диабет. Генетичните заболявания могат да бъдат заобиколени дори в ранна детска възраст и създаването на идеален човек вече няма да бъде измислица.

Велика съветска енциклопедия. - М.: Съветска енциклопедия. 1969-1978.

Значението на биологията в човешкия живот

Хората ми помагат да намеря сайт, където този въпрос е красиво описан.
Ако някой разбира украински, за предпочитане на украински.

Мила

Биологията е теоретичната основа на медицината, опазването на природата и рационалното управление на природата и придобива все по-голямо значение в научно-техническия прогрес като нова производителна сила. Тя създава нова технология - биологична, което е предпоставка за нова индустриална революция. Биологичната култура е част от общата култура на човека. Тя се проявява в познанието, мирогледа на човека и в действията му по отношение на живата природа. Вековната, пълна с драматична история на биологията отразява борбата на възгледи и идеи, поглъща чертите на социалното развитие по едно или друго време. От друга страна, природните научни знания и постиженията на биологичните науки са оказали най-ефективно влияние върху развитието на самото общество от древни времена до наши дни. Изучаването на историята на биологията ще ни позволи да проследим постепенното формиране на водещи идеи за развитието на природата, триумфа на някои възгледи и заслуженото или незаслуженото отричане на други.

Кошница Оля

1. Съвременната биология се превърна в истинска производителна сила.
2. Без биологично и екологично мислене съществуването на цивилизация е невъзможно.
3. Биология към медицината: изучаване и разработване на начини за борба с паразитни, бактериологични, вирусни заболявания, обучение на специалисти.
4. Биологията е в основата на много науки, включително медицина, социология и екология.
5. Биотехнологиите са доставчик на суровини, лекарства и други важни ресурси.
6. Сфери на човешкия живот, където са необходими биологични знания: криминалистика, геронтология, обучение на животни, земеделие, индустрия, фармацевтика, строителство, космос и др.