Jaka jest rola biologii we współczesnym świecie. Znaczenie biologii w życiu człowieka

Trudno przecenić rolę biologii we współczesnej rzeczywistości, ponieważ szczegółowo bada ona ludzkie życie we wszystkich jego przejawach. Obecnie nauka ta integruje tak ważne pojęcia, jak ewolucja, teoria komórki, genetyka, homeostaza i energia. Jego funkcje obejmują badanie rozwoju wszystkich żywych istot, a mianowicie: struktury organizmów, ich zachowania, a także relacji między nimi i relacji ze środowiskiem.

Znaczenie biologii w życiu człowieka staje się jasne, gdy narysujemy paralelę między głównymi problemami życia jednostki, na przykład zdrowiem, odżywianiem, a wyborem optymalnych warunków życia. Dziś znanych jest wiele nauk, które oddzieliły się od biologii, stając się nie mniej ważnymi i niezależnymi. Należą do nich zoologia, botanika, mikrobiologia i wirusologia. Trudno wyróżnić najważniejsze z nich, wszystkie stanowią kompleks najcenniejszej wiedzy fundamentalnej zgromadzonej przez cywilizację.

W tej dziedzinie wiedzy pracowali wybitni naukowcy, tacy jak Klaudiusz Galen, Hipokrates, Karol Linneusz, Karol Darwin, Aleksander Oparin, Ilja Miecznikow i wielu innych. Dzięki ich odkryciom, zwłaszcza badaniu organizmów żywych, pojawiła się nauka o morfologii, a także fizjologia, która zgromadziła w sobie wiedzę o układach organizmów istot żywych. Genetyka odegrała nieocenioną rolę w rozwoju chorób dziedzicznych.

Biologia stała się solidnym fundamentem medycyny, socjologii i ekologii. Ważne jest, aby ta nauka, jak każda inna, nie była statyczna, ale stale uzupełniana nową wiedzą, która przekształca się w postaci nowych teorii i praw biologicznych.

Rola biologii we współczesnym społeczeństwie, a zwłaszcza w medycynie, jest nieoceniona. To z jej pomocą znaleziono metody leczenia bakteriologicznych i szybko rozprzestrzeniających się chorób wirusowych. Za każdym razem, gdy myślimy o tym, jaka jest rola biologii we współczesnym społeczeństwie, pamiętamy, że to dzięki heroizmowi biologów medycznych zniknęły z planety Ziemi ośrodki straszliwych epidemii: dżuma, cholera, dur brzuszny, wąglik, ospa i inne, nie mniej choroby niebezpieczne dla ludzkiego życia.

Można śmiało stwierdzić, opierając się na faktach, że rola biologii we współczesnym społeczeństwie stale rośnie. Nie można wyobrazić sobie współczesnego życia bez selekcji, badań genetycznych, produkcji nowych produktów spożywczych, a także przyjaznych dla środowiska źródeł energii.

Główne znaczenie biologii polega na tym, że stanowi fundament i podstawę teoretyczną dla wielu obiecujących nauk, takich jak na przykład inżynieria genetyczna i bionika. Jest właścicielką wielkiego odkrycia - rozszyfrowania ludzkiego genomu. Taki kierunek jak biotechnologia powstał również na bazie wiedzy połączonej w biologii. Obecnie to właśnie ten charakter technologii umożliwia tworzenie bezpiecznych leków do profilaktyki i leczenia, które nie szkodzą organizmowi. Dzięki temu możliwe jest zwiększenie nie tylko oczekiwanej długości życia, ale także jego jakości.

Rola biologii we współczesnym społeczeństwie polega na tym, że istnieją obszary, w których jej wiedza jest po prostu niezbędna, np. przemysł farmaceutyczny, gerontologia, kryminalistyka, rolnictwo, budownictwo, a także eksploracja kosmosu.

Niestabilna sytuacja ekologiczna na Ziemi wymaga przemyślenia działalności produkcyjnej, a znaczenie biologii w życiu człowieka przenosi się na nowy poziom. Każdego roku jesteśmy świadkami katastrof na dużą skalę, które dotykają zarówno kraje najbiedniejsze, jak i wysoko rozwinięte. W dużej mierze są one spowodowane wzrostem populacji planety, nierozsądnym wykorzystaniem źródeł energii, a także istniejącymi sprzecznościami gospodarczymi i społecznymi we współczesnym społeczeństwie.

Teraźniejszość wyraźnie wskazuje nam, że dalsze istnienie cywilizacji jest możliwe tylko wtedy, gdy w środowisku panuje harmonia. Tylko przestrzeganie praw biologicznych, a także powszechne stosowanie postępowych biotechnologii opartych na myśleniu ekologicznym, zapewni naturalne, bezpieczne współistnienie wszystkich bez wyjątku mieszkańców planety.

Rola biologii we współczesnym społeczeństwie wyraża się w tym, że obecnie przekształca się w realną siłę. Dzięki jej wiedzy możliwy jest dobrobyt naszej planety. Dlatego odpowiedź na pytanie, jaka jest rola biologii we współczesnym społeczeństwie, może być następująca – to ceniony klucz do harmonii między naturą a człowiekiem.

Znaczenie biologii jako nauki jest niezwykle duże, gdyż wiedza o historycznym rozwoju świata organicznego, wzorcach w budowie i funkcjonowaniu systemów żywych różnych rang, ich wzajemnych powiązaniach, stabilności i dynamice odgrywa ważną rolę w jej formowaniu. materialistycznego światopoglądu, kreślącego naukowy obraz świata.

„Jakie znaczenie ma biologia w życiu?” wiadomość, podsumowane w niniejszym artykule, ukażą wszystkie pozytywne aspekty tego obszaru i możliwości jego wykorzystania w przyszłości.

Wiadomości: znaczenie biologii

Biologia to system nauk, który bada żywą przyrodę. Obejmuje wiele nauk, z których pierwsza powstała botanika i zoologia. Stało się to ponad 2000 lat temu. Z biegiem czasu pojawiło się wiele kierunków, z którymi zapoznasz się później.

Każdy żywy organizm żyje we własnym, specyficznym środowisku. Jest to część natury, z którą zwierzęta wchodzą w interakcje. Wokół człowieka znajduje się duża liczba żywych organizmów: grzybów, bakterii, zwierząt i roślin. A każda grupa jest badana przez oddzielną naukę biologiczną.

Jeśli ją wyizolujemy, to biologia jest nauką, która poprzez swoje badania ma przekonać ludzkość do szacunku wobec przyrody, przestrzegania praw. To jest nauka przyszłości. Dlatego trudno przecenić rolę biologii w przyszłości, ponieważ bada ona życie i wszystkie jego przejawy w każdym szczególe. Współczesna biologia łączy takie pojęcia jak teoria komórki, ewolucja, genetyka, energia i homeostaza.

Dzisiaj od biologii oddzieliły się nowe nauki, które odgrywają ważną rolę nie tylko dla ludzkości dzisiaj, ale iw przyszłości. Są to genetyka, botanika, zoologia, mikrobiologia, morfologia, fizjologia i wirusologia. Reprezentują cały kompleks cennej, fundamentalnej wiedzy gromadzonej przez lata przez cywilizację.

Wykorzystanie wiedzy biologicznej w życiu codziennym człowieka

Dziś ludzkość boryka się z poważnymi problemami ochrony zdrowia, zaopatrzenia w żywność, zachowania różnorodności organizmów na naszej planecie i ekologii. Na przykład biologia w codziennym życiu człowieka pomogła uratować wiele istnień dzięki opracowaniu antybiotyków. Nauka pomaga też dostarczać ludzkości żywność – naukowcy stworzyli wysokowydajne odmiany roślin, nowe rasy zwierząt. Biolodzy badają gleby i opracowują technologie mające na celu zachowanie i zwiększenie ich żyzności. Od grzybów i bakterii ludzie nauczyli się otrzymywać kefir, sery i jogurty.

Nauki biologiczne to solidny fundament w socjologii, medycynie i ekologii. Jest stale aktualizowana wiedzą. To jest jego wartość. Dzięki biologii ludzie nauczyli się leczyć choroby bakteriologiczne i wirusowe. Prace badawcze nie poszły na marne: źródła tak strasznych chorób jak dur brzuszny, cholera, ospa i wąglik zniknęły z planety.

Rola biologii stale rośnie. Dziś ludzki genom został odszyfrowany, aw przyszłości czekają nas jeszcze większe odkrycia. Pomoże w tym taki kierunek jak biotechnologia, która za cel stawia sobie nie tylko tworzenie bezpiecznych leków, ale także wzrost samej jakości życia.

Przestrzeganie praw biologicznych i wykorzystanie biotechnologii zapewni bezpieczne współistnienie wszystkich mieszkańców planety. W przyszłości biologia przekształci się w prawdziwą siłę, która przyczynia się do dobrobytu Ziemi i harmonii między człowiekiem a naturą.

Mamy nadzieję, że przesłanie na temat „Znaczenie biologii” pomogło Wam w przygotowaniu się do lekcji i poznaliście znaczenie wiedzy biologicznej dla przyszłego człowieka. Możesz dodać historię o znaczeniu biologii za pomocą poniższego formularza komentarza.

Biologia jako nauka

Biologia(z greckiego. bios- życie, logo- słowo, nauka) to zespół nauk o żywej przyrodzie.

Przedmiotem biologii są wszelkie przejawy życia: struktura i funkcje istot żywych, ich różnorodność, pochodzenie i rozwój oraz interakcja ze środowiskiem. Głównym zadaniem biologii jako nauki jest naukowa interpretacja wszystkich zjawisk żywej przyrody, biorąc pod uwagę, że integralny organizm ma właściwości zasadniczo różne od jego składników.

Termin „biologia” znajduje się w pracach niemieckich anatomów T. Roose (1779) i K. F. Burdach (1800), ale dopiero w 1802 r. został po raz pierwszy użyty niezależnie przez J. B. Lamarcoma i G. R. Treviranus do oznaczenia nauki, która bada żywe organizmy.

Nauki biologiczne

Obecnie biologia obejmuje szereg nauk, które można usystematyzować według następujących kryteriów: według przedmiotu i panujących metod badawczych oraz według badanego poziomu organizacji przyrody ożywionej. Zgodnie z przedmiotem badań nauki biologiczne dzielą się na bakteriologię, botanikę, wirusologię, zoologię, mikologię.

Botanika to nauka biologiczna, która kompleksowo bada rośliny i roślinność Ziemi. Zoologia- dział biologii, nauka o różnorodności, budowie, życiu, rozmieszczeniu i związku zwierząt ze środowiskiem, ich pochodzeniu i rozwoju. Bakteriologia- nauka biologiczna, która bada budowę i życie bakterii oraz ich rolę w przyrodzie. Wirusologia- nauka biologiczna zajmująca się badaniem wirusów. Głównym przedmiotem mikologii są grzyby, ich budowa i cechy życia. Lichenologia- nauka biologiczna zajmująca się badaniem porostów. Bakteriologia, wirusologia i niektóre aspekty mikologii są często uważane za część mikrobiologii - dział biologii, nauka o mikroorganizmach (bakterie, wirusy i mikroskopijne grzyby). Taksonomia lub taksonomia, to nauka biologiczna, która opisuje i klasyfikuje wszystkie żyjące i wymarłe stworzenia w grupy.

Z kolei każda z wymienionych nauk biologicznych dzieli się na biochemię, morfologię, anatomię, fizjologię, embriologię, genetykę i taksonomię (roślin, zwierząt lub mikroorganizmów). Biochemia- jest nauką o składzie chemicznym materii żywej, procesach chemicznych zachodzących w organizmach żywych i leżących u podstaw ich życia. Morfologia- nauka biologiczna, która bada kształt i budowę organizmów oraz prawa ich rozwoju. W szerokim znaczeniu obejmuje cytologię, anatomię, histologię i embriologię. Rozróżnij morfologię zwierząt i roślin. Anatomia to dział biologii (a dokładniej morfologii), nauka badająca wewnętrzną strukturę i kształt poszczególnych narządów, układów i organizmu jako całości. Anatomia roślin jest uważana za część botaniki, anatomia zwierząt za część zoologii, a anatomia człowieka to odrębna nauka. Fizjologia- nauka biologiczna, która bada procesy życiowe organizmów roślinnych i zwierzęcych, ich poszczególnych układów, narządów, tkanek i komórek. Istnieje fizjologia roślin, zwierząt i ludzi. Embriologia (biologia rozwojowa)- sekcja biologii, nauka o indywidualnym rozwoju organizmu, w tym rozwoju zarodka.

Obiekt genetyka są wzorcami dziedziczności i zmienności. Jest to obecnie jedna z najdynamiczniej rozwijających się nauk biologicznych.

W zależności od badanego poziomu organizacji przyrody żywej wyróżnia się biologię molekularną, cytologię, histologię, organologię, biologię organizmów i systemy nadorganizmów. Biologia molekularna to jedna z najmłodszych gałęzi biologii, nauka zajmująca się w szczególności organizacją informacji dziedzicznej i biosyntezą białek. Cytologia, czyli biologia komórki, jest nauką biologiczną, której przedmiotem badań są komórki organizmów jedno- i wielokomórkowych. Histologia- nauka biologiczna, dział morfologii, którego przedmiotem jest budowa tkanek roślin i zwierząt. Sfera organologii obejmuje morfologię, anatomię i fizjologię różnych narządów i ich układów.

Biologia organizmów obejmuje wszystkie nauki, których przedmiotem są organizmy żywe, np. etologia- nauka o zachowaniu organizmów.

Biologia układów supraorganizacyjnych dzieli się na biogeografię i ekologię. Badania rozprzestrzeniania się organizmów żywych biogeografia, natomiast ekologia- organizacja i funkcjonowanie układów supraorganizacyjnych różnych poziomów: populacji, biocenoz (zbiorowości), biogeocenoz (ekosystemów) i biosfery.

Zgodnie z panującymi metodami badawczymi można wyróżnić biologię opisową (np. morfologię), eksperymentalną (np. fizjologię) i biologię teoretyczną.

Odkrywanie i wyjaśnianie wzorców budowy, funkcjonowania i rozwoju ożywionej przyrody na różnych poziomach jej organizacji to zadanie biologia ogólna... Obejmuje biochemię, biologię molekularną, cytologię, embriologię, genetykę, ekologię, doktrynę ewolucyjną i antropologię. Doktryna ewolucyjna bada przyczyny, siły napędowe, mechanizmy i ogólne prawa ewolucji organizmów żywych. Jedną z jego sekcji jest paleontologia- nauka, której przedmiotem są skamieniałe szczątki organizmów żywych. Antropologia- dział biologii ogólnej, nauka o pochodzeniu i rozwoju człowieka jako gatunku biologicznego, a także o różnorodności populacji współczesnego człowieka i prawach ich wzajemnego oddziaływania.

Stosowane aspekty biologii są klasyfikowane w dziedzinie biotechnologii, hodowli i innych szybko rozwijających się nauk. Biotechnologia nazywana jest nauką biologiczną, która bada wykorzystanie żywych organizmów i procesów biologicznych w produkcji. Jest szeroko stosowany w przemyśle spożywczym (piekarniczy, serowarski, browarniczy itp.) i farmaceutycznym (otrzymywanie antybiotyków, witamin), do oczyszczania wody itp. Wybór- nauka o metodach tworzenia ras zwierząt domowych, odmian roślin uprawnych i szczepów mikroorganizmów o właściwościach potrzebnych człowiekowi. Selekcja rozumiana jest jako sam proces zmiany żywych organizmów, dokonywany przez człowieka na jego potrzeby.

Postęp biologii jest ściśle związany z sukcesami innych nauk przyrodniczych i ścisłych, takich jak fizyka, chemia, matematyka, informatyka itp. Na przykład mikroskopia, badania ultrasonograficzne (USG), tomografia i inne metody biologii opierają się na praw fizyki, a badanie struktury cząsteczek biologicznych i procesów zachodzących w żywych układach byłoby niemożliwe bez zastosowania metod chemicznych i fizycznych. Zastosowanie metod matematycznych pozwala z jednej strony ujawnić obecność regularnego związku między obiektami lub zjawiskami, potwierdzić wiarygodność otrzymanych wyników, a z drugiej zasymulować zjawisko lub proces. Ostatnio coraz większe znaczenie w biologii zyskują metody komputerowe, na przykład modelowanie. Na styku biologii i innych nauk powstał szereg nowych nauk, takich jak biofizyka, biochemia, bionika itp.

Postępy w biologii

Najważniejszymi wydarzeniami w dziedzinie biologii, które wpłynęły na cały przebieg jej dalszego rozwoju, są: ustalenie struktury molekularnej DNA i jego rola w przekazywaniu informacji w żywej materii (F. Crick, J. Watson, M. Wilkinsa); dekodowanie kodu genetycznego (R. Holly, H.G. Korana, M. Nirenberg); odkrycie struktury genów i genetycznej regulacji syntezy białek (AM Lvov, F. Jacob, J.L. Monod itp.); sformułowanie teorii komórki (M. Schleiden, T. Schwann, R. Virchow, K. Baer); badanie praw dziedziczności i zmienności (G. Mendel, H. de Vries, T. Morgan i inni); sformułowanie zasad współczesnej taksonomii (K. Linneusz), teorii ewolucji (C. Darwin) i doktryny biosfery (V. I. Vernadsky).

Znaczenie odkryć ostatnich dziesięcioleci nie zostało jeszcze ocenione, ale dostrzeżono najważniejsze osiągnięcia biologii: rozszyfrowanie genomu człowieka i innych organizmów, określenie mechanizmów kontroli przepływu informacji genetycznej w komórce oraz rozwijający się organizm, mechanizmy regulacji podziału i śmierci komórek, klonowanie ssaków i odkrycie patogenów „ choroba szalonych krów ”(priony).

Prace nad programem Human Genome, które były prowadzone jednocześnie w kilku krajach i zostały zakończone na początku tego stulecia, doprowadziły nas do zrozumienia, że ​​dana osoba ma około 25-30 tysięcy genów, ale informacje z większości naszego DNA są nigdy nie czytać , ponieważ zawiera ogromną liczbę obszarów i genów kodujących cechy, które straciły znaczenie dla człowieka (ogon, owłosienie ciała itp.). Ponadto odszyfrowano szereg genów odpowiedzialnych za rozwój chorób dziedzicznych, a także geny docelowe leków. Praktyczne zastosowanie wyników uzyskanych podczas realizacji tego programu odkłada się jednak do czasu, gdy zostaną rozszyfrowane genomy znacznej liczby osób, a wtedy staje się jasne, na czym polega różnica. Cele te zostały postawione przed szeregiem wiodących laboratoriów na całym świecie pracujących nad wdrożeniem programu ENCODE.

Badania biologiczne są podstawą medycyny, farmacji i znajdują szerokie zastosowanie w rolnictwie i leśnictwie, przemyśle spożywczym i innych gałęziach działalności człowieka.

Powszechnie wiadomo, że dopiero „zielona rewolucja” lat pięćdziesiątych pozwoliła przynajmniej częściowo rozwiązać problem zaopatrywania szybko rosnącej populacji Ziemi w żywność, a hodowli zwierząt – w paszę poprzez wprowadzanie nowych odmian roślin i postępowe technologie ich uprawy. W związku z tym, że zaprogramowane genetycznie właściwości upraw rolnych zostały już prawie wyczerpane, dalsze rozwiązanie problemu żywnościowego wiąże się z powszechnym wprowadzaniem do produkcji organizmów genetycznie zmodyfikowanych.

Produkcja wielu produktów spożywczych, takich jak sery, jogurty, wędliny, wypieki itp. jest również niemożliwa bez użycia bakterii i grzybów, które są przedmiotem biotechnologii.

Znajomość natury patogenów, procesów przebiegu wielu chorób, mechanizmów odporności, wzorców dziedziczności i zmienności pozwoliła na znaczne zmniejszenie śmiertelności, a nawet całkowite wyeliminowanie wielu chorób, np. ospy. Przy pomocy najnowszych osiągnięć nauk biologicznych rozwiązywany jest również problem reprodukcji człowieka.

Znaczna część nowoczesnych leków powstaje w oparciu o naturalne surowce, a także dzięki sukcesom inżynierii genetycznej, np. insulina, tak niezbędna pacjentom z cukrzycą, jest syntetyzowana głównie przez bakterie, które przeniosły odpowiednie gen.

Badania biologiczne są nie mniej ważne dla zachowania środowiska i różnorodności organizmów żywych, których groźba wyginięcia poddaje w wątpliwość istnienie ludzkości.

Wśród osiągnięć biologii największe znaczenie ma fakt, że leżą one wręcz u podstaw budowy sieci neuronowych i kodu genetycznego w technice komputerowej, a także są szeroko stosowane w architekturze i innych branżach. Nie ma wątpliwości, że XXI wiek to wiek biologii.

Metody poznawania żywej przyrody

Jak każda inna nauka, biologia ma swój własny arsenał metod. Oprócz naukowej metody poznania stosowanej w innych dziedzinach, w biologii szeroko stosowane są metody historyczne, porównawczo-opisowe itp.

Naukowa metoda poznania obejmuje obserwację, formułowanie hipotez, eksperymentowanie, modelowanie, analizę wyników i wyprowadzanie ogólnych wzorców.

Obserwacja- jest to celowe postrzeganie przedmiotów i zjawisk za pomocą zmysłów lub urządzeń, uwarunkowane zadaniem czynności. Głównym warunkiem obserwacji naukowej jest jej obiektywność, czyli możliwość weryfikacji uzyskanych danych poprzez powtórną obserwację lub zastosowanie innych metod badawczych, np. eksperymentu. Fakty uzyskane w wyniku obserwacji nazywane są dane... Mogą być jak jakość(opisujący zapach, smak, kolor, kształt itp.) oraz ilościowy a dane ilościowe są dokładniejsze niż jakościowe.

Na podstawie danych obserwacyjnych jest sformułowany hipoteza- sąd domniemany o naturalnym związku zjawisk. Hipoteza jest testowana w serii eksperymentów. Eksperyment to naukowo sformułowane doświadczenie, obserwacja badanego zjawiska w kontrolowanych warunkach, która umożliwia identyfikację cech danego obiektu lub zjawiska. Najwyższą formą eksperymentu jest modelowanie- badanie dowolnych zjawisk, procesów lub systemów obiektów poprzez budowanie i badanie ich modeli. W istocie jest to jedna z głównych kategorii teorii wiedzy: każda metoda badań naukowych, zarówno teoretycznych, jak i eksperymentalnych, opiera się na idei modelowania.

Wyniki eksperymentalne i symulacyjne są dokładnie analizowane. Analiza nazywana jest metodą badań naukowych polegającą na rozłożeniu obiektu na części składowe lub mentalnym rozczłonkowaniu obiektu za pomocą logicznej abstrakcji. Analiza jest nierozerwalnie związana z syntezą. Synteza jest metodą badania podmiotu w jego integralności, w jedności i wzajemnym połączeniu jego części. W wyniku analizy i syntezy najbardziej udana staje się hipoteza badawcza: hipoteza robocza a jeśli potrafi oprzeć się próbom obalenia go i nadal skutecznie przewiduje niewyjaśnione wcześniej fakty i relacje, może stać się teorią.

Pod teoria zrozumieć formę wiedzy naukowej, która daje holistyczny pogląd na prawa i istotne powiązania rzeczywistości. Ogólnym kierunkiem badań naukowych jest osiągnięcie wyższych poziomów przewidywalności. Jeżeli teorii nie da się zmienić żadnymi faktami, a napotkane odstępstwa od niej są regularne i przewidywalne, to można ją podnieść do rangi prawa- konieczny, istotny, stabilny, powtarzalny związek między zjawiskami w przyrodzie.

W miarę powiększania się wiedzy i ulepszania metod badawczych, hipotezy i głęboko zakorzenione teorie mogą być kwestionowane, modyfikowane, a nawet odrzucane, ponieważ sama wiedza naukowa ma charakter dynamiczny i podlega ciągłemu krytycznemu przemyśleniu.

Metoda historyczna ujawnia wzorce wyglądu i rozwoju organizmów, kształtowanie się ich struktury i funkcji. W niektórych przypadkach za pomocą tej metody hipotezy i teorie, które wcześniej uważano za fałszywe, zyskują nowe życie. Tak stało się na przykład z założeniami Karola Darwina o naturze transmisji sygnału przez roślinę w odpowiedzi na wpływy środowiska.

Metoda porównawczo-opisowa zapewnia analizę anatomiczną i morfologiczną obiektów badawczych. Leży u podstaw klasyfikacji organizmów, identyfikując wzorce powstawania i rozwoju różnych form życia.

Monitorowanie to system środków służących do monitorowania, oceny i prognozowania zmian stanu badanego obiektu, w szczególności biosfery.

Obserwacje i eksperymenty często wymagają użycia specjalnego sprzętu, takiego jak mikroskopy, wirówki, spektrofotometry itp.

Mikroskopia jest szeroko stosowana w zoologii, botanice, anatomii człowieka, histologii, cytologii, genetyce, embriologii, paleontologii, ekologii i innych gałęziach biologii. Pozwala na badanie drobnej struktury obiektów za pomocą mikroskopów świetlnych, elektronowych, rentgenowskich i innych.

Urządzenie do mikroskopu świetlnego... Mikroskop świetlny składa się z części optycznej i mechanicznej. Te pierwsze obejmują okular, obiektywy i lustro, podczas gdy drugie obejmują tubus, statyw, podstawę, stolik i śrubę.

Całkowite powiększenie mikroskopu określa wzór:

powiększenie obiektywu $ × $ powiększenie okularu $ - $ powiększenie mikroskopu.

Na przykład, jeśli obiektyw powiększa obiekt o 8 $ razy, a okular powiększa obiekt o 7 $, to całkowite powiększenie mikroskopu wynosi 56 $.

Wirowanie różnicowe, lub frakcjonowanie, umożliwia rozdzielanie cząstek według ich wielkości i gęstości pod działaniem siły odśrodkowej, co jest aktywnie wykorzystywane w badaniu struktury cząsteczek biologicznych i komórek.

Arsenał metod biologicznych jest stale aktualizowany i obecnie prawie niemożliwe jest jego pełne omówienie. Dlatego niektóre z metod stosowanych w niektórych naukach biologicznych zostaną omówione poniżej.

Rola biologii w kształtowaniu współczesnego przyrodniczego obrazu świata

Na etapie jej powstawania biologia nie istniała jeszcze w oderwaniu od innych nauk przyrodniczych i ograniczała się jedynie do obserwacji, badania, opisu i klasyfikacji przedstawicieli świata zwierząt i roślin, czyli była nauką opisową. Nie przeszkodziło to jednak starożytnym przyrodnikom Hipokratesowi (ok. 460-377 pne), Arystotelesowi (384-322 pne) i Teofrastowi (prawdziwe imię Tirtamus, 372-287 pne) wnieść znaczący wkład w rozwój idee dotyczące budowy ciała ludzi i zwierząt, a także różnorodności biologicznej zwierząt i roślin, kładąc tym samym podwaliny pod anatomię i fizjologię człowieka, zoologię i botanikę.

Pogłębienie wiedzy o przyrodzie ożywionej i usystematyzowanie zgromadzonych wcześniej faktów, które nastąpiły w XVI-XVIII wieku, zostały zwieńczone wprowadzeniem nazewnictwa binarnego i stworzeniem harmonijnej taksonomii roślin (C. Linneusz) i zwierząt (JB Lamarck).

Opis znacznej liczby gatunków o podobnych cechach morfologicznych, a także ustalenia paleontologiczne stały się warunkiem wstępnym rozwoju idei dotyczących pochodzenia gatunków i ścieżek historycznego rozwoju świata organicznego. W ten sposób eksperymenty F. Rediego, L. Spallanzaniego i L. Pasteura w XVII-XIX wieku obaliły hipotezę spontanicznego generowania, wysuniętą przez Arystotelesa i dominującą w średniowieczu, oraz teorię ewolucji biochemicznej AI Oparina i J. Haldane, znakomicie potwierdzony przez S. Millera i G. Ureya, pozwolił odpowiedzieć na pytanie o pochodzenie wszystkich żywych istot.

Jeśli proces wyłaniania się istot żywych z elementów nieożywionych i jego ewolucja w sobie i w sobie nie budzą już wątpliwości, to mechanizmy, drogi i kierunki historycznego rozwoju świata organicznego wciąż nie są w pełni zrozumiałe, ponieważ żaden z dwie główne konkurujące teorie ewolucji (syntetyczna teoria ewolucji, stworzona na podstawie teorii Karola Darwina i teoria JB Lamarcka) nadal nie mogą dostarczyć wyczerpujących dowodów.

Zastosowanie mikroskopii i innych metod nauk pokrewnych, dzięki postępowi w dziedzinie innych nauk przyrodniczych, a także wprowadzeniu praktyki eksperymentalnej, pozwoliło niemieckim naukowcom T. Schwann i M. Schleiden w XIX wieku sformułować teorię komórki , później uzupełnione przez R. Virchowa i K. Baera. Stał się najważniejszym uogólnieniem biologii, które stanowiło kamień węgielny współczesnych idei jedności świata organicznego.

Odkrycie wzorców przekazywania informacji dziedzicznych przez czeskiego mnicha G. Mendla stało się impulsem do dalszego szybkiego rozwoju biologii w XX-XXI wieku i doprowadziło nie tylko do odkrycia uniwersalnego nosiciela dziedziczności - DNA, ale także kod genetyczny, a także podstawowe mechanizmy kontroli, odczytywania i zmienności informacji dziedzicznej…

Rozwój wyobrażeń o środowisku doprowadził do powstania takiej nauki jak ekologia i sformułowanie nauki biosfery jako złożony wieloskładnikowy układ planetarny połączonych ze sobą ogromnych kompleksów biologicznych, a także procesów chemicznych i geologicznych zachodzących na Ziemi (V.I.Vernadsky), co ostatecznie pozwala, przynajmniej w niewielkim stopniu, zmniejszyć negatywne konsekwencje działalności gospodarczej człowieka.

W ten sposób biologia odegrała ważną rolę w tworzeniu współczesnego przyrodniczego obrazu świata.

Warstwowa organizacja i ewolucja. Główne poziomy organizacji żywej przyrody: komórkowy, organizmiczny, populacyjny, biogeocenotyczny, biosfera. Systemy biologiczne. Ogólne oznaki układów biologicznych: budowa komórkowa, skład chemiczny, metabolizm i konwersja energii, homeostaza, drażliwość, ruch, wzrost i rozwój, reprodukcja, ewolucja

Warstwowa organizacja i ewolucja

Żywa przyroda nie jest jednorodną formacją, jak kryształ, jest reprezentowana przez nieskończoną różnorodność jej obiektów składowych (obecnie opisano około 2 miliony gatunków organizmów). Jednocześnie ta różnorodność nie jest dowodem na panujący w niej chaos, ponieważ organizmy mają strukturę komórkową, organizmy tego samego gatunku tworzą populacje, wszystkie populacje żyjące na jednym obszarze lądowym lub wodnym tworzą społeczności, a w interakcje z ciałami przyrody nieożywionej tworzą biogeocenozy, które z kolei tworzą biosferę.

Żywa przyroda jest więc systemem, którego składniki można ułożyć w ściśle określonym porządku: od najniższego do najwyższego. Ta zasada organizacji umożliwia wyróżnienie jednostki poziomy i daje całościowy obraz życia jako zjawiska naturalnego. Na każdym z poziomów organizacji określa się elementarną jednostkę i elementarne zjawisko. Tak jak jednostka elementarna rozważyć strukturę lub obiekt, którego zmiany stanowią specyficzny dla odpowiedniego poziomu wkład w proces zachowania i rozwoju życia, podczas gdy sama ta zmiana jest zjawisko elementarne.

Powstanie takiej wielopoziomowej struktury nie mogło nastąpić natychmiast - jest to wynik miliardów lat historycznego rozwoju, podczas którego następowało postępujące komplikowanie form życia: od kompleksów cząsteczek organicznych do komórek, od komórek do organizmów, itd. Po pojawieniu się, struktura ta utrzymuje swoje istnienie dzięki złożonemu systemowi regulacji i nadal się rozwija, a na każdym z poziomów organizacji materii żywej zachodzą odpowiednie przemiany ewolucyjne.

Główne poziomy organizacji żywej przyrody: komórkowy, organizmowy, populacyjny, biogeocenotyczny, biosfera

Obecnie istnieje kilka głównych poziomów organizacji materii żywej: komórkowy, organizmowy, populacyjny, biogeocenotyczny i biosferyczny.

Poziom komórki

Chociaż przejawy niektórych właściwości żywej istoty są już spowodowane interakcją biologicznych makrocząsteczek (białek, kwasów nukleinowych, polisacharydów itp.), Niemniej jednak jednostką struktury, funkcji i rozwoju żywego jest komórka, która jest zdolna przeprowadzenia i sprzężenia procesów realizacji i przekazywania informacji dziedzicznej z metabolizmem i konwersją energii, zapewniając w ten sposób funkcjonowanie wyższych poziomów organizacji. Elementarną jednostką komórkowego poziomu organizacji jest komórka, a elementarnym zjawiskiem są reakcje metabolizmu komórkowego.

Poziom organizmu

Organizm jest integralnym systemem zdolnym do samodzielnej egzystencji. W zależności od liczby komórek tworzących organizmy dzieli się je na jednokomórkowe i wielokomórkowe. Poziom organizacji komórkowej w organizmach jednokomórkowych (pospolita ameba, zielona euglena itp.) Zbiega się z poziomem organizmu. Był okres w historii Ziemi, kiedy wszystkie organizmy były reprezentowane tylko przez formy jednokomórkowe, ale zapewniały one funkcjonowanie zarówno biogeocenoz, jak i biosfery jako całości. Większość organizmów wielokomórkowych jest reprezentowana przez zestaw tkanek i narządów, które z kolei mają również strukturę komórkową. Narządy i tkanki są przystosowane do pełnienia określonych funkcji. Elementarną jednostką tego poziomu jest jednostka w jej indywidualnym rozwoju, czyli ontogenezie, dlatego też poziom organizmowy nazywany jest również ontogenetyczny... Elementarnym zjawiskiem tego poziomu są zmiany zachodzące w organizmie w jego indywidualnym rozwoju.

Poziom populacji-gatunek

Populacja to zbiór osobników tego samego gatunku, swobodnie krzyżujących się ze sobą i żyjących z dala od innych podobnych grup osobników.

W populacjach istnieje swobodna wymiana informacji dziedzicznych i ich przekazywanie potomkom. Populacja jest elementarną jednostką na poziomie populacyjno-gatunkowym, a elementarnym zjawiskiem w tym przypadku są przemiany ewolucyjne, na przykład mutacje i dobór naturalny.

Poziom biogeocenotyczny

Biogeocenoza to historycznie rozwinięta społeczność populacji różnych gatunków, powiązanych ze sobą i środowiskiem poprzez metabolizm i energię.

Biogeocenozy to układy elementarne, w których odbywa się cykl materiałowo-energetyczny, ze względu na żywotną aktywność organizmów. Same biogeocenozy są jednostkami elementarnymi danego poziomu, natomiast zjawiskami elementarnymi są przepływy energii i cykle substancji w nich. Biogeocenozy tworzą biosferę i determinują wszystkie zachodzące w niej procesy.

Poziom biosfery

Biosfera- skorupa Ziemi, zamieszkana przez organizmy żywe i przez nie przekształcona.

Biosfera to najwyższy poziom organizacji życia na planecie. Ta powłoka pokrywa dolną atmosferę, hydrosferę i górną warstwę litosfery. Biosfera, podobnie jak wszystkie inne systemy biologiczne, jest dynamiczna i aktywnie przekształcana przez żywe istoty. Sama jest elementarną jednostką poziomu biosfery, a procesy obiegu substancji i energii zachodzące z udziałem organizmów żywych uważane są za zjawisko elementarne.

Jak wspomniano powyżej, każdy z poziomów organizacji żywej materii przyczynia się do pojedynczego procesu ewolucyjnego: w komórce reprodukowana jest nie tylko wrodzona informacja dziedziczna, ale także zmiany w niej, co prowadzi do pojawienia się nowych kombinacji znaków i właściwości organizmu, które z kolei podlegają działaniu doboru naturalnego na poziomie populacyjno-gatunkowym itp.

Systemy biologiczne

Obiekty biologiczne o różnym stopniu złożoności (komórki, organizmy, populacje i gatunki, biogeocenozy i sama biosfera) są obecnie uważane za systemy biologiczne.

System to jedność elementów konstrukcyjnych, których wzajemne oddziaływanie daje nowe właściwości w porównaniu z ich całością mechaniczną. Tak więc organizmy składają się z narządów, narządy z tkanek, a tkanki z komórek.

Charakterystyczne cechy systemów biologicznych to ich integralność, poziomowa zasada organizacji, jak wspomniano powyżej, oraz otwartość. Integralność systemów biologicznych w dużej mierze osiągana jest poprzez samoregulację, która działa na zasadzie sprzężenia zwrotnego.

DO systemy otwarte odnosi się do układów, między którymi a otoczeniem zachodzi wymiana substancji, energii i informacji, np. rośliny w procesie fotosyntezy wychwytują światło słoneczne i pochłaniają wodę i dwutlenek węgla, uwalniając tlen.

Ogólne oznaki układów biologicznych: budowa komórkowa, skład chemiczny, metabolizm i konwersja energii, homeostaza, drażliwość, ruch, wzrost i rozwój, reprodukcja, ewolucja

Systemy biologiczne różnią się od ciał przyrody nieożywionej zestawem znaków i właściwości, wśród których głównymi są struktura komórkowa, cechy składu chemicznego, metabolizm i konwersja energii, homeostaza, drażliwość, ruch, wzrost i rozwój, reprodukcja i ewolucja .

Elementarną jednostką strukturalną i funkcjonalną żywej istoty jest komórka. Nawet wirusy należące do niekomórkowych form życia nie są zdolne do samoreprodukcji poza komórkami.

Istnieją dwa rodzaje struktury komórkowej: prokariotyczny i eukariotyczny... Komórki prokariotyczne nie mają uformowanego jądra, ich informacja genetyczna jest skoncentrowana w cytoplazmie. Bakterie są głównie klasyfikowane jako prokariota. Informacja genetyczna w komórkach eukariotycznych jest przechowywana w specjalnej strukturze - jądrze. Eukarionty to rośliny, zwierzęta i grzyby. Jeśli w organizmach jednokomórkowych wszystkie przejawy żywych istot są nieodłączne w komórce, to w organizmach wielokomórkowych komórki są wyspecjalizowane.

W organizmach żywych nie znaleziono ani jednego pierwiastka chemicznego, który nie występowałby w przyrodzie nieożywionej, jednak ich stężenia różnią się znacznie w pierwszym i drugim przypadku. W przyrodzie żywej dominują pierwiastki takie jak węgiel, wodór i tlen, które wchodzą w skład związków organicznych, natomiast substancje nieorganiczne są charakterystyczne głównie dla przyrody nieożywionej. Najważniejszymi związkami organicznymi są kwasy nukleinowe i białka, które pełnią funkcje samoodtwarzania i samopodtrzymywania, ale żadna z tych substancji nie jest nośnikiem życia, ponieważ nie są zdolne do samoodtwarzania ani indywidualnie, ani w grupie - wymaga to integralnego kompleksu cząsteczek i struktur, jakim jest komórka.

Wszystkie żywe systemy, w tym komórki i organizmy, są systemami otwartymi. Jednak w przeciwieństwie do przyrody nieożywionej, gdzie substancje są głównie przenoszone z miejsca na miejsce lub zmiana stanu ich skupienia, istoty żywe są zdolne do chemicznej przemiany zużytych substancji i zużycia energii. Metabolizm i konwersja energii są związane z procesami takimi jak odżywianie, oddychanie i wydalanie.

Pod jedzenie zazwyczaj rozumieją wnikanie do organizmu, trawienie i przyswajanie substancji niezbędnych do uzupełnienia rezerw energetycznych i budowy organizmu. Przy okazji żywienia wszystkie organizmy dzielą się na autotrofy i heterotrofy.

Autotrofy- są to organizmy, które same potrafią syntetyzować substancje organiczne z nieorganicznych.

Heterotrofy- są to organizmy, które spożywają gotowe substancje organiczne do żywności. Autotrofy dzielą się na fotoautotrofy i chemoautotrofy. Fotoautotrofy wykorzystaj energię światła słonecznego do syntezy substancji organicznych. Nazywa się proces zamiany energii światła na energię wiązań chemicznych związków organicznych fotosynteza... Fotoautotrofy obejmują zdecydowaną większość roślin i niektóre bakterie (na przykład sinice). Generalnie fotosynteza nie jest bardzo produktywnym procesem, w wyniku którego większość roślin zmuszona jest prowadzić przywiązany tryb życia. Chemoautotrofy ekstrakt energetyczny do syntezy związków organicznych ze związków nieorganicznych. Ten proces nazywa się chemosynteza... Niektóre bakterie, w tym bakterie siarkowe i bakterie żelazowe, są typowymi chemoautotrofami.

Reszta organizmów - zwierzęta, grzyby i zdecydowana większość bakterii - to heterotrofy.

Oddychanie to proces rozkładania substancji organicznych na prostsze, w którym uwalniana jest energia niezbędna do utrzymania życiowej aktywności organizmów.

Rozróżniać oddychanie tlenowe wymagające tlenu i beztlenowe, płynące bez tlenu. Większość organizmów to tlenowce, chociaż beztlenowce występują również wśród bakterii, grzybów i zwierząt. Podczas oddychania tlenem złożone substancje organiczne mogą zostać rozłożone na wodę i dwutlenek węgla.

Wydalanie jest zwykle rozumiane jako wydalanie z organizmu końcowych produktów przemiany materii oraz nadmiaru różnych substancji (wody, soli itp.), które są przyjmowane z pokarmem lub w nim powstają. Procesy wydalania są szczególnie intensywne u zwierząt, a rośliny są niezwykle ekonomiczne.

Dzięki metabolizmowi i energii zapewniona jest relacja organizmu z otoczeniem i utrzymana jest homeostaza.

Homeostaza- Jest to zdolność systemów biologicznych do przeciwstawiania się zmianom i utrzymywania względnej stałości składu chemicznego, struktury i właściwości, a także zapewnienia stałości funkcjonowania w zmieniających się warunkach środowiskowych. Adaptacja do zmieniających się warunków środowiskowych nazywana jest adaptacją.

Drażliwość to uniwersalna właściwość żywej istoty do reagowania na wpływy zewnętrzne i wewnętrzne, która leży u podstaw przystosowania się organizmu do warunków środowiskowych i ich przetrwania. Reakcja roślin na zmiany warunków zewnętrznych polega na przykład na zmianie blaszek liściowych na światło, au większości zwierząt ma bardziej złożone formy, które mają charakter odruchowy.

ruch drogowy- integralna właściwość systemów biologicznych. Przejawia się nie tylko w postaci ruchu ciał i ich części w przestrzeni, na przykład w odpowiedzi na podrażnienie, ale także w procesie wzrostu i rozwoju.

Nowe organizmy, które pojawiają się w wyniku rozmnażania, otrzymują od rodziców nie gotowe cechy, ale określone programy genetyczne, możliwość rozwoju pewnych cech. Ta dziedziczna informacja jest realizowana podczas indywidualnego rozwoju. Indywidualny rozwój wyraża się z reguły w ilościowych i jakościowych zmianach w organizmie. Zmiany ilościowe w ciele nazywane są wzrostem. Przejawiają się one m.in. w postaci wzrostu masy i wymiarów liniowych organizmu, co opiera się na reprodukcji cząsteczek, komórek i innych struktur biologicznych.

Rozwój ciała- Jest to pojawienie się jakościowych różnic w budowie, komplikacje funkcji itp., które opiera się na różnicowaniu komórek.

Wzrost organizmów może trwać przez całe życie lub zakończyć się na określonym jego etapie. W pierwszym przypadku mówią o bez limitu, lub otwarty wzrost... Jest typowy dla roślin i grzybów. W drugim przypadku mamy do czynienia z ograniczony lub zamknięty wzrost właściwy dla zwierząt i bakterii.

Czas istnienia pojedynczej komórki, organizmu, gatunku i innych systemów biologicznych jest ograniczony w czasie, głównie ze względu na wpływ czynników środowiskowych, dlatego wymagana jest ciągła reprodukcja tych systemów. Reprodukcja komórek i organizmów opiera się na procesie samopodwojenia cząsteczek DNA. Rozmnażanie organizmów zapewnia istnienie gatunku, a rozmnażanie wszystkich gatunków zamieszkujących Ziemię zapewnia istnienie biosfery.

Dziedziczność nazywa się przenoszeniem cech form rodzicielskich w wielu pokoleniach.

Gdyby jednak cechy zostały zachowane podczas reprodukcji, adaptacja do zmieniających się warunków środowiskowych byłaby niemożliwa. W związku z tym pojawiła się własność przeciwna dziedziczności - zmienność.

Zmienność- jest to możliwość nabywania nowych cech i właściwości w ciągu życia, co zapewnia ewolucję i przetrwanie najbardziej przystosowanych gatunków.

Ewolucja- To nieodwracalny proces historycznego rozwoju żywych istot.

Opiera się na postępująca reprodukcja, zmienność dziedziczna, walka o byt i naturalna selekcja... Działanie tych czynników doprowadziło do powstania ogromnej różnorodności form życia, przystosowanych do różnych warunków środowiskowych. Postępująca ewolucja przeszła przez wiele etapów: formy przedkomórkowe, organizmy jednokomórkowe, coraz bardziej złożone organizmy wielokomórkowe, aż do człowieka.

Genetyka, jej zadania. Dziedziczność i zmienność to właściwości organizmów. Metody genetyki. Podstawowe pojęcia i symbole genetyczne. Chromosomalna teoria dziedziczności. Współczesne rozumienie genu i genomu

Genetyka, jej zadania

Sukcesy nauk przyrodniczych i biologii komórki w XVIII – XIX wieku pozwoliły wielu naukowcom na wysnucie założeń o istnieniu pewnych czynników dziedzicznych, które warunkują np. rozwój chorób dziedzicznych, ale te założenia nie zostały poparte odpowiednimi dowodami . Nawet teoria pangenezy wewnątrzkomórkowej, sformułowana przez H. de Vriesa w 1889 r., zakładająca istnienie w jądrze komórkowym pewnych „pangenów”, które determinują dziedziczne skłonności organizmu i wyjście do protoplazmy tylko tych z nich, które określić typ komórki, nie mógł zmienić sytuacji, a także teoria „plazmy zarodkowej” A. Weismanna, zgodnie z którą cechy nabyte w procesie ontogenezy nie są dziedziczone.

Dopiero prace czeskiego badacza G. Mendla (1822–1884) stały się kamieniem węgielnym współczesnej genetyki. Jednak pomimo tego, że jego prace były cytowane w publikacjach naukowych, współcześni nie zwracali na nie uwagi. I dopiero ponowne odkrycie wzorców niezależnego dziedziczenia przez trzech naukowców jednocześnie - E. Cermaka, K. Corrensa i H. de Vriesa - zmusiło społeczność naukową do zwrócenia się ku początkom genetyki.

Genetyka to nauka zajmująca się badaniem praw dziedziczności i zmienności oraz metod zarządzania nimi.

Zadania genetyki na obecnym etapie badania cech jakościowych i ilościowych materiału dziedzicznego, analiza struktury i funkcjonowania genotypu, rozszyfrowanie drobnej struktury genu oraz metody regulacji aktywności genów, poszukiwanie geny powodujące rozwój dziedzicznych chorób człowieka i metody ich „korekty”, tworzenie nowej generacji leków za pomocą szczepionek typu DNA, konstruowanie organizmów o nowych właściwościach za pomocą środków inżynierii genetycznej i komórkowej, które mogłyby wytwarzać leki i produkty spożywcze niezbędne dla człowieka, a także pełne dekodowanie ludzkiego genomu.

Dziedziczność i zmienność - właściwości organizmów

Dziedziczność- Jest to zdolność organizmów do przekazywania swoich cech i właściwości w ciągu pokoleń

Zmienność- właściwość organizmów do nabywania nowych cech w trakcie ich życia.

Oznaki- są to wszelkie cechy morfologiczne, fizjologiczne, biochemiczne i inne organizmy, którymi niektóre z nich różnią się od innych, na przykład kolor oczu. Nieruchomości wywoływane są wszelkie cechy funkcjonalne organizmów, które opierają się na pewnej cechy strukturalnej lub grupie cech elementarnych.

Cechy organizmów można podzielić na jakość i ilościowy... Znaki jakościowe mają dwa lub trzy kontrastujące przejawy, które nazywane są znaki alternatywne, na przykład kolor oczu niebieski i brązowy, natomiast ilościowe (wydajność mleka krów, plon pszenicy) nie mają wyraźnych różnic.

Materialnym nośnikiem dziedziczności jest DNA. U eukariontów rozróżnia się dwa rodzaje dziedziczenia: genotypowy i cytoplazmatyczny... Nosiciele dziedziczności genotypowej są zlokalizowane w jądrze i dalej o tym porozmawiamy, a nosicielami dziedziczności cytoplazmatycznej są koliste cząsteczki DNA zlokalizowane w mitochondriach i plastydach. Dziedziczenie cytoplazmatyczne jest przekazywane głównie z jajem, dlatego jest również nazywane also macierzyński.

Niewielka liczba genów zlokalizowana jest w mitochondriach komórek ludzkich, ale ich zmiana może mieć znaczący wpływ na rozwój organizmu, np. doprowadzić do rozwoju ślepoty lub stopniowego spadku ruchomości. Równie ważną rolę w życiu roślin odgrywają plastydy. Tak więc w niektórych częściach liścia mogą znajdować się komórki wolne od chlorofilu, co z jednej strony prowadzi do zmniejszenia produktywności roślin, az drugiej takie różnorodne organizmy są cenione w ogrodnictwie dekoracyjnym. Takie okazy są rozmnażane głównie bezpłciowo, ponieważ podczas rozmnażania płciowego częściej uzyskuje się zwykłe zielone rośliny.

Metody genetyczne

1. Metoda hybrydologiczna, czyli metoda krzyżowania, polega na selekcji osobników rodzicielskich i analizie potomstwa. W tym przypadku genotyp organizmu ocenia się na podstawie fenotypowych przejawów genów u potomstwa uzyskanych z określonym wzorem krzyżowania. Jest to najstarsza informacyjna metoda genetyki, którą najpełniej wykorzystał po raz pierwszy G. Mendel w połączeniu z metodą statystyczną. Ta metoda nie ma zastosowania w genetyce człowieka ze względów etycznych.

2. Metoda cytogenetyczna opiera się na badaniu kariotypu: liczby, kształtu i wielkości chromosomów organizmu. Badanie tych cech umożliwia identyfikację różnych patologii rozwojowych.

3. Metoda biochemiczna pozwala określić zawartość różnych substancji w organizmie, zwłaszcza ich nadmiaru lub niedoboru, a także aktywność szeregu enzymów.

4. Metody genetyki molekularnej mają na celu identyfikację zmian w strukturze i odszyfrowanie pierwotnej sekwencji nukleotydowej badanych regionów DNA. Umożliwiają identyfikację genów chorób dziedzicznych nawet w embrionach, ustalenie ojcostwa itp.

5. Metoda populacyjno-statystyczna pozwala określić skład genetyczny populacji, częstotliwość niektórych genów i genotypów, obciążenie genetyczne, a także zarysować perspektywy rozwoju populacji.

6. Metoda hybrydyzacji komórek somatycznych w hodowli umożliwia określenie lokalizacji niektórych genów w chromosomach podczas fuzji komórek różnych organizmów, na przykład myszy i chomika, myszy i człowieka itp.

Podstawowe pojęcia i symbole genetyczne

Gen- Jest to fragment cząsteczki DNA lub chromosomu, który zawiera informacje o określonej cesze lub właściwości organizmu.

Niektóre geny mogą wpływać na manifestację kilku cech jednocześnie. Zjawisko to nazywa się plejotropia... Na przykład gen, który powoduje rozwój dziedzicznej choroby arachnodaktylii (palce pająka), powoduje również skrzywienie soczewki, patologię wielu narządów wewnętrznych.

Każdy gen zajmuje ściśle określone miejsce w chromosomie - umiejscowienie... Ponieważ w komórkach somatycznych większości organizmów eukariotycznych chromosomy są sparowane (homologiczne), to w każdym z sparowanych chromosomów znajduje się jedna kopia genu odpowiedzialnego za określoną cechę. Te geny nazywają się alleliczny.

Geny alleliczne występują najczęściej w dwóch wariantach – dominującym i recesywnym. Dominujący nazywa się allelem, który objawia się niezależnie od tego, który gen znajduje się na drugim chromosomie, i hamuje rozwój cechy kodowanej przez gen recesywny. Dominujące allele są zwykle oznaczane wielkimi literami alfabetu łacińskiego (A, B, C itp.), A recesywne - małymi (a, b, c itp.). Recesywny allele mogą pojawić się tylko wtedy, gdy zajmują loci na obu sparowanych chromosomach.

Organizm, który ma te same allele w obu homologicznych chromosomach, nazywa się homozygotyczny dla danego genu, lub homozygota(AA, aa, AABB, aabbb itp.), a organizm, w którym różne warianty genu znajdują się w obu chromosomach homologicznych – dominującym i recesywnym – nazywa się heterozygotyczny dla danego genu, lub heterozygota(Aa, AaBb itp.).

Wiele genów może mieć trzy lub więcej wariantów strukturalnych, na przykład grupy krwi według układu AB0 są kodowane przez trzy allele - I A, I B, i. Zjawisko to nazywa się allelizm wielokrotny. Jednak nawet w tym przypadku każdy chromosom z pary niesie tylko jeden allel, czyli wszystkie trzy warianty genu w jednym organizmie nie mogą być reprezentowane.

Genom- zestaw genów charakterystycznych dla haploidalnego zestawu chromosomów.

Genotyp- zestaw genów charakterystycznych dla diploidalnego zestawu chromosomów.

Fenotyp- zestaw znaków i właściwości organizmu, który jest wynikiem interakcji genotypu i środowiska.

Ponieważ organizmy różnią się od siebie wieloma cechami, możliwe jest ustalenie wzorców ich dziedziczenia jedynie poprzez analizę dwóch lub więcej cech u potomstwa. Krzyżowanie, w którym uwzględnia się dziedziczenie i przeprowadza się dokładną rejestrację ilościową potomstwa dla jednej pary cech alternatywnych, nazywa się monohybrydowy m, w dwóch parach - dwuhybrydowy, aby uzyskać więcej funkcji - wielohybrydowy.

Na podstawie fenotypu osobnika nie zawsze jest możliwe ustalenie jego genotypu, ponieważ zarówno organizm homozygotyczny pod względem genu dominującego (AA), jak i heterozygotyczny (Aa) będą miały w fenotypie dominujący allel. Dlatego, aby sprawdzić genotyp organizmu z zapłodnieniem krzyżowym, używają analizując krzyż- krzyżowanie, w którym krzyżuje się organizm z cechą dominującą z homozygotycznym genem recesywnym. Jednocześnie organizm homozygotyczny pod względem genu dominującego nie ulegnie rozszczepieniu u potomstwa, podczas gdy w potomstwie osobników heterozygotycznych jest taka sama liczba osobników o cechach dominujących i recesywnych.

Do rejestrowania schematów przecinania najczęściej stosuje się następujące konwencje:

P (od łac. rodzic- rodzice) - organizmy rodzicielskie;

$ ♀ $ (alchemiczny znak Wenus - lustro z uchwytem) - matka;

$ ♂ $ (alchemiczny znak Marsa - tarcza i włócznia) - ojciec;

$ × $ - znak skrzyżowania;

F 1, F 2, F 3 itd. - hybrydy pierwszej, drugiej, trzeciej i kolejnych generacji;

F a - potomstwo z krzyża analizującego.

Chromosomalna teoria dziedziczności

Założyciel genetyki G. Mendel, jak i jego najbliżsi zwolennicy, nie mieli najmniejszego pojęcia o materialnej podstawie skłonności dziedzicznych, czyli genach. Jednak już w latach 1902-1903 niemiecki biolog T. Boveri i amerykański student W. Setton niezależnie sugerowali, że zachowanie chromosomów podczas dojrzewania komórek i zapłodnienia umożliwia wyjaśnienie podziału czynników dziedzicznych według Mendla, tj. ich zdaniem geny muszą znajdować się na chromosomach. Te założenia stały się kamieniem węgielnym chromosomalnej teorii dziedziczności.

W 1906 roku angielscy genetycy W. Batson i R. Pennett odkryli naruszenie linii Mendla podczas krzyżowania słodkiego groszku, a ich rodak L. Doncaster odkrył dziedziczenie związane z płcią w eksperymentach z motylem gęsi. Wyniki tych eksperymentów wyraźnie zaprzeczały mendlowskim, ale jeśli weźmiemy pod uwagę, że do tego czasu było już wiadome, że liczba znanych znaków dla obiektów eksperymentalnych znacznie przekracza liczbę chromosomów, a to sugerowało, że każdy chromosom niesie więcej niż jeden gen, a geny jednego chromosomu są dziedziczone razem.

W 1910 roku grupa T. Morgana rozpoczęła eksperymenty na nowym obiekcie doświadczalnym - muszce owocowej Drosophila. Wyniki tych eksperymentów umożliwiły do ​​połowy lat 20. XX wieku sformułowanie głównych postanowień chromosomalnej teorii dziedziczności, określenie kolejności rozmieszczenia genów w chromosomach i odległości między nimi, tj. narysowanie pierwsze mapy chromosomów.

Główne postanowienia chromosomalnej teorii dziedziczności:

1. Geny znajdują się na chromosomach. Geny jednego chromosomu są dziedziczone razem lub połączone i są nazywane grupa sprzęgła... Liczba grup sprzężonych jest liczbowo równa haploidalnemu zestawowi chromosomów.
2. Każdy gen zajmuje ściśle określone miejsce w chromosomie – locus.
3. Geny w chromosomach są ułożone liniowo.
4. Zakłócenie połączenia genów następuje tylko w wyniku krzyżowania.
5. Odległość między genami na chromosomie jest proporcjonalna do procentu przejścia między nimi.
6. Dziedziczenie niezależne jest charakterystyczne tylko dla genów chromosomów niehomologicznych.

Współczesne rozumienie genu i genomu

Na początku lat 40. XX wieku J. Beadle i E. Tatum, analizując wyniki badań genetycznych przeprowadzonych na grzybie neurosporowym, doszli do wniosku, że każdy gen kontroluje syntezę enzymu i sformułowali zasadę „jeden gen - jeden enzym”…

Jednak już w 1961 roku F. Jacob, J.L. Monod i A. Lvov zdołali rozszyfrować strukturę genu E. coli i zbadać regulację jego aktywności. Za to odkrycie otrzymał w 1965 roku Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny.

W toku badań, oprócz genów strukturalnych kontrolujących rozwój pewnych cech, udało się zidentyfikować geny regulatorowe, których główną funkcją jest manifestacja cech zakodowanych przez inne geny.

Struktura genu prokariotycznego. Gen strukturalny prokariontów ma złożoną strukturę, ponieważ zawiera regiony regulatorowe i sekwencje kodujące. Witryny podlegające przepisom obejmują promotora, operatora i terminatora. Promotor Nazwa regionu genu, do którego przyłączony jest enzym polimeraza RNA, który zapewnia syntezę mRNA podczas procesu transkrypcji. Z operator znajduje się między promotorem a sekwencją strukturalną może wiązać białko represorowe, który nie pozwala polimerazie RNA na rozpoczęcie odczytywania informacji dziedzicznych z sekwencji kodującej, a dopiero jej usunięcie umożliwia rozpoczęcie transkrypcji. Struktura represora jest zwykle zakodowana w genie regulatorowym zlokalizowanym w innym regionie chromosomu. Czytanie informacji kończy się na sekcji genu zwanej terminator.

Sekwencja kodowania gen strukturalny zawiera informację o sekwencji aminokwasowej w odpowiednim białku. Sekwencja kodująca u prokariontów nazywa się cistroni, a zestaw regionów kodujących i regulatorowych genu prokariotycznego to operon... Ogólnie rzecz biorąc, prokariota, w tym E. coli, mają stosunkowo niewielką liczbę genów zlokalizowanych na pojedynczym chromosomie pierścieniowym.

Cytoplazma prokariontów może również zawierać dodatkowe małe okrągłe lub niezamknięte cząsteczki DNA zwane plazmidami. Plazmidy mogą integrować się z chromosomami i być przenoszone z jednej komórki do drugiej. Mogą przenosić informacje o cechach płciowych, patogenności i oporności na antybiotyki.

Struktura genu eukariotycznego. W przeciwieństwie do prokariotów, geny eukariotyczne nie mają struktury operonowej, ponieważ nie zawierają operatora, a każdemu genowi strukturalnemu towarzyszy tylko promotor i terminator. Ponadto w genach eukariontów znaczące regiony ( egzony) na przemian z nieznaczącymi ( introny), które są całkowicie przepisywane do mRNA, a następnie wycinane podczas ich dojrzewania. Biologiczna rola intronów polega na zmniejszeniu prawdopodobieństwa mutacji w istotnych miejscach. Regulacja genów u eukariontów jest znacznie bardziej złożona niż ta opisana dla prokariontów.

Genom ludzki. Każda komórka ludzka zawiera około 2 m DNA w 46 chromosomach, ciasno upakowanych w podwójną helisę, która składa się z około 3,2 × 109 par nukleotydów, co daje około 10,19 miliardów możliwych unikalnych kombinacji. Do końca lat 80-tych XX wieku znane było położenie około 1500 genów ludzkich, ale ich łączną liczbę oszacowano na około 100 tysięcy, gdyż tylko choroby dziedziczne u ludzi to około 10 tysięcy, nie mówiąc już o liczbie różnych białka zawarte w komórkach...

W 1988 roku ruszył międzynarodowy projekt „Human Genome”, który na początku XXI wieku zakończył się całkowitym odszyfrowaniem sekwencji nukleotydów. Pozwolił zrozumieć, że dwie różne osoby mają w 99,9% podobne sekwencje nukleotydowe, a tylko pozostałe 0,1% określa naszą indywidualność. Łącznie znaleziono około 30-40 tysięcy genów strukturalnych, ale wtedy ich liczba zmniejszyła się do 25-30 tysięcy.Wśród tych genów są nie tylko unikalne, ale także powtarzane setki i tysiące razy. Niemniej jednak geny te kodują znacznie większą liczbę białek, np. dziesiątki tysięcy białek ochronnych – immunoglobulin.

97% naszego genomu to genetyczne „śmieci”, które istnieją tylko dlatego, że mogą się dobrze rozmnażać (RNA transkrybowane w tych regionach nigdy nie opuszczają jądra). Na przykład wśród naszych genów znajdują się nie tylko geny „ludzkie”, ale także 60% genów podobnych do genów muszki Drosophila, a aż 99% genów ma wspólne z szympansami.

Równolegle z dekodowaniem genomu nastąpiło mapowanie chromosomów, w wyniku którego możliwe było nie tylko odkrycie, ale także określenie lokalizacji niektórych genów odpowiedzialnych za rozwój chorób dziedzicznych, a także genów docelowych narkotyków.

Rozszyfrowanie ludzkiego genomu nie dało jeszcze bezpośredniego efektu, ponieważ otrzymaliśmy swego rodzaju instrukcję składania tak złożonego organizmu jak człowiek, ale nie nauczyliśmy się go robić, a nawet poprawiać w nim błędów. Niemniej jednak era medycyny molekularnej jest już na progu, na całym świecie rozwijają się tak zwane leki genowe, które mogą blokować, usuwać lub nawet zastępować patologiczne geny u żywych ludzi, a nie tylko w zapłodnionej komórce jajowej.

Nie należy zapominać, że w komórkach eukariotycznych DNA zawarte jest nie tylko w jądrze, ale także w mitochondriach i plastydach. W przeciwieństwie do genomu jądrowego, organizacja genów mitochondrialnych i plastydowych ma wiele wspólnego z organizacją genomu prokariotycznego. Pomimo tego, że organelle te niosą mniej niż 1% informacji dziedzicznej komórki i nie kodują nawet pełnego zestawu białek niezbędnych do ich własnego funkcjonowania, mogą znacząco wpływać na niektóre cechy organizmu. Tak więc różnorodność roślin chlorophytum, bluszczu i innych jest dziedziczona przez niewielką liczbę potomków, nawet po skrzyżowaniu dwóch pstrych roślin. Wynika to z faktu, że plastydy i mitochondria są przenoszone głównie z cytoplazmą komórki jajowej, dlatego dziedziczenie to nazywa się matczynym lub cytoplazmatycznym, w przeciwieństwie do genotypowego, które jest zlokalizowane w jądrze.

1. Skład chemiczny... Organizmy żywe składają się z tych samych pierwiastków chemicznych co organizmy nieożywione, ale organizmy zawierają cząsteczki substancji charakterystycznych tylko dla organizmów żywych (kwasy nukleinowe, białka, lipidy).

2. Dyskrecja i uczciwość... Każdy system biologiczny (komórka, organizm, gatunek) składa się z oddzielnych części, tj. oddzielny. Interakcja tych części tworzy integralny system (na przykład poszczególne narządy są częścią ciała).

3. Organizacja strukturalna... Wszystkie żywe układy są kompleksem złożonych samoregulujących się procesów metabolicznych, przebiegających w określonej kolejności, mających na celu utrzymanie stałości środowiska wewnętrznego.

4. Drażliwość i ruch... Wszystkie żywe istoty reagują na wpływy zewnętrzne ze względu na własność drażliwość... Na przykład rośliny reagują na bodźce w postaci tropizmów (zmiany kierunku wzrostu w kierunku światła). Zwierzęta reagują na uderzenie ruchem (uciekają na widok niebezpieczeństwa, przechodzą do jedzenia itp.).

5. Samoregulacja i homeostaza... Działanie bodźców zewnętrznych prowadzi do zmiany stanu organizmu. Zdolność organizmu do wytrzymania wpływów środowiska zapewnia homeostaza. Homeostaza- stałość wewnętrznego środowiska ciała. Homeostaza utrzymywana jest dzięki skoordynowanej aktywności komórek, tkanek i narządów organizmu, co jest oznaką samoregulacji.

6. Metabolizm i energia... Żywe organizmy to otwarte systemy, które wymieniają materię i energię ze środowiskiem.

7. Samoreplikacja i samoodnawianie... Samoreprodukcja realizowana jest poprzez różne formy reprodukcji (bezpłciowe i płciowe). Samoodnawianie to proces tworzenia nowych komórek i niszczenia nadmiaru komórek w jednym organizmie.

8. Żywy organizm charakteryzuje się dziedziczność, która zapewnione przez właściwości cząsteczki DNA. W takim przypadku mogą wystąpić naruszenia, które prowadzą do zmiany cech potomstwa - zmienność.

9. Wzrost i rozwój... Organizmy dziedziczą informacje genetyczne o rozwoju pewnych cech od swoich rodziców. Dzieje się tak podczas indywidualnego rozwoju - ontogeneza... Na pewnym etapie ontogenezy wysokość organizm - wzrost wielkości dzięki biosyntezie nowych cząsteczek i wzrostowi liczby komórek. Wzrostowi towarzyszy rozwój- nieodwracalny proces zmian od narodzin do śmierci.

10. Ewolucja... Ewolucja to proces rozwoju i zmiany form życia, charakteryzujący się wzrostem poziomu organizacji przedstawicieli kolejnych pokoleń w stosunku do pokoleń poprzednich.

4. Praktyczne znaczenie biologii

Wiedza biologiczna jest niezwykle ważna, ponieważ biologia służy jako teoretyczna podstawa dla wielu dziedzin naukowych i stosowanych - medycyny, rolnictwa, biotechnologii itp.

Nawet Hipokrates zauważył: „Konieczne jest, aby każdy lekarz rozumiał naturę”. Wszystkie nauki medyczne wykorzystują wiedzę biologiczną. Na przykład postępy w biologii molekularnej, biochemii i mikrobiologii umożliwiają walkę z różnymi chorobami człowieka na poziomie komórkowym. W ten sposób przemysł mikrobiologiczny produkuje wiele antybiotyków, które pomagają zwalczać różne ludzkie choroby.

Znajomość praw genetyki umożliwia pozyskiwanie nowych wysoce produktywnych odmian roślin, ras zwierząt. Znajomość ekologii handlowych gatunków zwierząt (np. ryb) pozwala na planowanie ich wielkości połowów, które nie zmniejszają ich naturalnej produktywności. W ostatnich latach wiele uwagi poświęcono tworzeniu organizmów modyfikowanych genetycznie, w tym produktów spożywczych (soja, pomidory, ziemniaki itp.). W porównaniu z formami pierwotnymi są bardziej produktywne, odporne na choroby itp. Przy udziale biologów podejmowane są działania mające na celu introdukcję (osiedlenie się w nowych siedliskach) oraz aklimatyzację roślin i zwierząt.

Obserwując stan roślin i zwierząt biolodzy oceniają sytuację ekologiczną w danym regionie, oceniając środowisko człowieka.

Rola biologii we współczesnym społeczeństwie

Trudno przecenić rolę biologii we współczesnej rzeczywistości, ponieważ szczegółowo bada ona ludzkie życie we wszystkich jego przejawach. Obecnie nauka ta integruje tak ważne pojęcia, jak ewolucja, teoria komórki, genetyka, homeostaza i energia. Jego funkcje obejmują badanie rozwoju wszystkich żywych istot, a mianowicie: struktury organizmów, ich zachowania, a także relacji między nimi i relacji ze środowiskiem.

Znaczenie biologii w życiu człowieka staje się jasne, gdy narysujemy paralelę między głównymi problemami życia jednostki, na przykład zdrowiem, odżywianiem, a wyborem optymalnych warunków życia. Dziś znanych jest wiele nauk, które oddzieliły się od biologii, stając się nie mniej ważnymi i niezależnymi. Należą do nich zoologia, botanika, mikrobiologia i wirusologia. Trudno wyróżnić najważniejsze z nich, wszystkie stanowią kompleks najcenniejszej wiedzy fundamentalnej zgromadzonej przez cywilizację.

W tej dziedzinie wiedzy pracowali wybitni naukowcy, tacy jak Klaudiusz Galen, Hipokrates, Karol Linneusz, Karol Darwin, Aleksander Oparin, Ilja Miecznikow i wielu innych. Dzięki ich odkryciom, zwłaszcza badaniu organizmów żywych, pojawiła się nauka o morfologii, a także fizjologia, która zgromadziła w sobie wiedzę o układach organizmów istot żywych. Genetyka odegrała nieocenioną rolę w rozwoju chorób dziedzicznych.

Biologia stała się solidnym fundamentem medycyny, socjologii i ekologii. Ważne jest, aby ta nauka, jak każda inna, nie była statyczna, ale stale uzupełniana nową wiedzą, która przekształca się w postaci nowych teorii i praw biologicznych.

Rola biologii we współczesnym społeczeństwie, a zwłaszcza w medycynie, jest nieoceniona. To z jej pomocą znaleziono metody leczenia bakteriologicznych i szybko rozprzestrzeniających się chorób wirusowych. Za każdym razem, gdy myślimy o tym, jaka jest rola biologii we współczesnym społeczeństwie, pamiętamy, że to dzięki heroizmowi biologów medycznych zniknęły z planety Ziemi ośrodki straszliwych epidemii: dżuma, cholera, dur brzuszny, wąglik, ospa i inne, nie mniej choroby niebezpieczne dla ludzkiego życia.

Można śmiało stwierdzić, opierając się na faktach, że rola biologii we współczesnym społeczeństwie stale rośnie. Nie można wyobrazić sobie współczesnego życia bez hodowli, badań genetycznych, produkcji nowych produktów spożywczych, a także zrównoważonych źródeł energii.

Główne znaczenie biologii polega na tym, że stanowi fundament i podstawę teoretyczną dla wielu obiecujących nauk, takich jak na przykład inżynieria genetyczna i bionika. Jest właścicielką wielkiego odkrycia - rozszyfrowania ludzkiego genomu. Taki kierunek jak biotechnologia powstał również na bazie wiedzy połączonej w biologii. Obecnie to właśnie ten charakter technologii umożliwia tworzenie bezpiecznych leków do profilaktyki i leczenia, które nie szkodzą organizmowi. Dzięki temu możliwe jest zwiększenie nie tylko oczekiwanej długości życia, ale także jego jakości.

Rola biologii we współczesnym społeczeństwie polega na tym, że istnieją obszary, w których jej wiedza jest po prostu niezbędna, np. przemysł farmaceutyczny, gerontologia, kryminalistyka, rolnictwo, budownictwo, a także eksploracja kosmosu.

Niestabilna sytuacja ekologiczna na Ziemi wymaga przemyślenia działalności produkcyjnej, a znaczenie biologii w życiu człowieka przenosi się na nowy poziom. Każdego roku jesteśmy świadkami katastrof na dużą skalę, które dotykają zarówno kraje najbiedniejsze, jak i wysoko rozwinięte. W dużej mierze są one spowodowane wzrostem populacji planety, nierozsądnym wykorzystaniem źródeł energii, a także istniejącymi sprzecznościami gospodarczymi i społecznymi we współczesnym społeczeństwie.

Teraźniejszość wyraźnie wskazuje nam, że dalsze istnienie cywilizacji jest możliwe tylko wtedy, gdy w środowisku panuje harmonia. Tylko przestrzeganie praw biologicznych, a także powszechne stosowanie postępowych biotechnologii opartych na myśleniu ekologicznym, zapewni naturalne, bezpieczne współistnienie wszystkich bez wyjątku mieszkańców planety.

Rola biologii we współczesnym społeczeństwie wyraża się w tym, że obecnie przekształca się w realną siłę. Dzięki jej wiedzy możliwy jest dobrobyt naszej planety. Dlatego odpowiedź na pytanie, jaka jest rola biologii we współczesnym społeczeństwie, może być następująca – to ceniony klucz do harmonii między naturą a człowiekiem.

Znaczenie biologii w medycynie. Związek między biologią a medycyną

Medycyna XXI wieku niemal w całości opiera się na osiągnięciach biologii. Grupy naukowców pracujących w takich dziedzinach nauki jak genetyka, biologia molekularna, immunologia, biotechnologia przyczyniają się do rozwoju nowoczesnych metod zwalczania chorób. Dowodzi to związku biologii z medycyną.

Biologia odgrywa dużą rolę w rozwoju medycyny

Współczesne odkrycia biologiczne pozwalają ludzkości osiągnąć zupełnie nowy poziom rozwoju medycyny. Na przykład japońscy naukowcy byli w stanie wyizolować i naturalnie odtworzyć komórki macierzyste pochodzące z tkanek przeciętnego człowieka. Takie odkrycia mogą niewątpliwie wpłynąć na medycynę przyszłości.

Biologia eksperymentalna i medycyna są ze sobą ściśle powiązane. Z dziedzin biologii dotyczy to nie tylko genetyki, biologii molekularnej czy biotechnologii, ale także tak fundamentalnych dziedzin jak botanika, fizjologia roślin, zoologia i oczywiście anatomia i fizjologia człowieka. Dogłębne badania nowych gatunków roślin i zwierząt mogą doprowadzić do odkrycia nieszkodliwych, naturalnych sposobów walki z chorobami. Odkrycia z zakresu anatomii i fizjologii mogą prowadzić do jakościowej poprawy procesu leczenia, rehabilitacji czy operacji.

Problemy medyczne

Współczesny poziom medycyny zasadniczo różni się od tego, który istniał 20-30 lat temu. Zmniejszyła się liczba śmiertelności niemowląt, wydłużył się oczekiwany okres życia. Ale do dziś niektóre problemy są poza zasięgiem nawet najlepszych lekarzy.

Być może głównym problemem współczesnej medycyny jest finansowanie. Odkrycie nowych leków, tworzenie protez, rozrost narządów i tkanek – wszystko to wymaga fantastycznych kosztów. Problem ten dotyczy również samych pacjentów. Większość skomplikowanych operacji wymaga dużych nakładów finansowych, a niektóre leki pochłaniają prawie całą miesięczną pensję. Rozwój biologii i odkrycia w wielu jej dziedzinach mogą doprowadzić do skoku jakościowego w medycynie, która stanie się tańsza, ale jednocześnie doskonalsza.

Medycyna podstawowa i biologia

Znaczenie biologii w medycynie jest nie do przecenienia: najprostsze operacje wymagają wysokich umiejętności z zakresu anatomii praktycznej. Znajomość struktury osoby, funkcji narządów, lokalizacji każdego naczynia i nerwu - wszystko to jest integralną częścią szkolenia na każdej uczelni medycznej.

Chirurgia to tylko jedna z dziedzin współczesnej medycyny. Dzięki licznym odkryciom z dziedziny biologii człowiek może otrzymać specjalistyczne i profesjonalne leczenie. Chirurg przy pomocy najnowocześniejszego sprzętu jest w stanie przeprowadzić operacje na wysokim poziomie, w tym przeszczepianie narządów i tkanek. Już w 2009 roku wykonano pierwszą operację przeszczepu serca i nerek. Wszystko to udało się osiągnąć dzięki odkryciom biologów, więc rola biologii w medycynie jest niezaprzeczalna.

Genetyka w medycynie

Ogromne znaczenie biologii w medycynie wiąże się również z badaniem dziedzicznych chorób człowieka. Badając przekazywanie genów z pokolenia na pokolenie, naukowcy byli w stanie odkryć szereg chorób genetycznych. Obejmuje to również najgroźniejsze z nich: zespół Downa, mukowiscydozę, hemofilię.

Dziś stało się możliwe przewidywanie występowania chorób genetycznych u dziecka. Jeśli para chce przeanalizować, czy możliwe jest wystąpienie podobnych chorób u ich dzieci, może skontaktować się ze specjalnymi poradniami. Tam, po przestudiowaniu drzewa genealogicznego rodziców, mogą obliczyć procent nieprawidłowości u dziecka.

Sekwencjonowanie genomu ludzkiego

Odczytywanie ludzkiego genomu to jedno z najważniejszych zadań współczesnej biologii. Zostało to rozwiązane już w 2008 roku, ale właściwości tego genomu nie zostały ostatecznie zbadane. Zakłada się, że w przyszłości możliwe będzie przejście na medycynę osobistą za pomocą indywidualnego paszportu ludzkiego genomu. Dlaczego znajomość sekwencji genetycznej jest tak ważna?

Każda osoba to indywidualny organizm. Lek, który może wyleczyć chorobę u jednej osoby, może powodować skutki uboczne u innej. Dzisiaj lekarze nie mogą przewidzieć z całą pewnością, czy pojawią się negatywne konsekwencje po ekspozycji na ten lub inny antybiotyk lub lek. Jeśli genom każdej osoby zostanie całkowicie rozszyfrowany, przebieg leczenia zostanie dobrany indywidualnie dla każdego pacjenta. To nie tylko zwiększy skuteczność terapii, ale także pomoże uniknąć skutków ubocznych leków.

Sekwencjonowanie genomu bakterii, roślin i zwierząt już dziś przynosi owoce. Współcześni biologiczni naukowcy są w stanie wykorzystać geny innych organizmów do własnych celów. Tutaj rola biologii w medycynie wynika z faktu, że geny przydatne dla człowieka mogą pomóc w leczeniu wielu chorób. Tak więc bakterie, które syntetyzują naturalną insulinę, nie są już fikcją. Ponadto produkcja insuliny prowadzona jest na skalę przemysłową w specjalnych fabrykach, gdzie specjalnie hodowane są bakterie, a ich szczepy wykorzystywane są do uzyskania pożądanego hormonu. W rezultacie osoba z cukrzycą może zachować normalne funkcje życiowe.

Biotechnologia to przyszłość medycyny

Biotechnologia to młoda i jednocześnie jedna z najważniejszych gałęzi biologii. Na obecnym etapie rozwoju medycyny odkryto już wiele sposobów walki z chorobami. Wśród nich są antybiotyki, leki pochodzenia zwierzęcego i roślinnego, chemikalia, szczepionki. Pojawia się jednak problem polegający na tym, że skuteczność niektórych antybiotyków i leków z czasem maleje. Wynika to z faktu, że mikroorganizmy, zwłaszcza bakterie i wirusy, nieustannie mutują, dostosowując się do nowych metod walki z lekami.

Biotechnologia w przyszłości umożliwi zmianę struktury substancji, tworząc nowe rodzaje leków. Na przykład możliwe będzie przeprowadzenie zmiany konformacyjnej w cząsteczce penicyliny, w wyniku której otrzymamy inną substancję o tych samych właściwościach.

Choroby nowotworowe stanowią poważny problem we współczesnej medycynie. Walka z komórkami rakowymi jest priorytetowym celem naukowców na całym świecie. Do tej pory znane są takie substancje, które są zdolne do hamowania rozwoju guza. Należą do nich bleomycyna i antracyklina. Jednak głównym problemem jest to, że stosowanie takich leków może prowadzić do zaburzeń i zatrzymania akcji serca. Uważa się, że zmiana struktury bleomycyny i antracykliny wyeliminuje niepożądany wpływ na organizm człowieka. To tylko potwierdza wielkie znaczenie biologii w medycynie.

Wykorzystanie komórek macierzystych

Dziś wielu naukowców uważa, że ​​komórki macierzyste są drogą do wiecznej młodości. Wynika to z ich specyficznych właściwości.

Komórki macierzyste są w stanie różnicować się w absolutnie dowolne komórki i tkanki ciała. Mogą powodować powstawanie komórek krwi, komórek nerwowych, kości i komórek mięśniowych. Zarodek ludzki składa się wyłącznie z komórek macierzystych, co tłumaczy się koniecznością ciągłego podziału i budowy układów narządów i tkanek. Wraz z wiekiem zmniejsza się liczba komórek macierzystych w organizmie człowieka, co jest jedną z przyczyn starzenia się.

Podczas przeszczepiania narządów i tkanek pojawia się problem odrzucania przez organizm obcych komórek. Czasami może to być śmiertelne. Aby uniknąć tej sytuacji, naukowcy próbowali wyhodować narządy z ludzkich komórek macierzystych. Ta metoda otwiera wielkie perspektywy przeszczepu, ponieważ narządy zsyntetyzowane z komórek pacjenta nie zostaną odrzucone przez jego organizm.

Biologia we współczesnej medycynie

Wysokiej jakości leczenie chorób bezpośrednio zależy od postępów w biologii. Ogromne znaczenie biologii w medycynie tłumaczy się także tym, że współczesne dziedziny nauki zmierzają do doskonalenia metod zwalczania chorób człowieka. Już w niedalekiej przyszłości osoba będzie mogła wyzdrowieć z raka, AIDS, cukrzycy. Choroby genetyczne można ominąć nawet w niemowlęctwie, a stworzenie idealnej osoby nie będzie już fikcją.

Wielka radziecka encyklopedia. - M .: radziecka encyklopedia. 1969-1978.

Znaczenie biologii w życiu człowieka

Ludzie pomagają mi znaleźć stronę, na której to pytanie jest pięknie opisane.
Jeśli ktoś rozumie ukraiński, najlepiej po ukraińsku.

Mila

Biologia jest teoretyczną podstawą medycyny, ochrony przyrody i racjonalnego zarządzania przyrodą i nabiera coraz większego znaczenia w postępie naukowym i technologicznym jako nowa siła produkcyjna. Tworzy nową technologię – biologiczną, która jest warunkiem nowej rewolucji przemysłowej. Kultura biologiczna jest częścią ogólnej kultury człowieka. Przejawia się w wiedzy, ludzkim spojrzeniu i jego działaniu w stosunku do żywej przyrody. Wielowiekowa, pełna dramatyzmu historia biologii odzwierciedla walkę poglądów i idei, chłonie w takim czy innym czasie cechy rozwoju społecznego. Natomiast wiedza przyrodnicza i osiągnięcia nauk biologicznych najskuteczniej wpływały na rozwój samego społeczeństwa od czasów starożytnych do współczesności. Studiowanie historii biologii pozwoli nam prześledzić stopniowe kształtowanie się wiodących idei dotyczących rozwoju przyrody, triumfu niektórych poglądów i zasłużonego lub niezasłużonego zaprzeczania innym.

Kosz Olyi

1. Współczesna biologia stała się prawdziwą siłą produkcyjną.
2. Istnienie cywilizacji jest niemożliwe bez myślenia biologicznego i ekologicznego.
3. Biologia do medycyny: badanie i opracowywanie sposobów zwalczania chorób pasożytniczych, bakteriologicznych, wirusowych, szkolenie specjalistów.
4. Biologia jest podstawą wielu nauk, w tym medycyny, socjologii i ekologii.
5. Biotechnologia jest dostawcą surowców, leków i innych ważnych zasobów.
6. Sfery życia ludzkiego, w których potrzebna jest wiedza biologiczna: kryminalistyka, gerontologia, tresura zwierząt, rolnictwo, przemysł, farmaceutyka, budownictwo, przestrzeń kosmiczna itp.