Jakie nauki biologiczne badają rośliny. Nauki biologiczne i ich definicje

Biologia to nauka o życiu. Obecnie jest to kompleks nauk o dzikiej przyrodzie. Przedmiotem badań biologii są organizmy żywe – rośliny i zwierzęta. i badaj różnorodność gatunków, budowę ciała i funkcje narządów, rozwój, rozmieszczenie, ich społeczności, ewolucję.

Pierwsze informacje o organizmach żywych zaczęły gromadzić się już ludzie prymitywni. Żywe organizmy przynosiły mu pożywienie, materiał na odzież i mieszkanie. Już w tym czasie człowiek nie mógł obejść się bez wiedzy o właściwościach roślin, miejscach ich wzrostu, czasie dojrzewania owoców i nasion, o siedliskach i zwyczajach zwierząt, na które polował, drapieżnikach i zwierzętach jadowitych, które mogły zagrozić jego życiu.

Tak stopniowo gromadziły się informacje o żywych organizmach. Udomowienie zwierząt i rozpoczęcie uprawy roślin wymagało głębszej wiedzy o organizmach żywych.

Pierwsi założyciele

Znaczący materiał faktograficzny o organizmach żywych zebrał wielki lekarz Grecji - Hipokrates (460-377 pne). Zbierał informacje o budowie zwierząt i ludzi, opisywał kości, mięśnie, ścięgna, mózg i rdzeń kręgowy.

Pierwsza poważna praca zoologia należy do greckiego przyrodnika Arystotelesa (384-322 pne). Opisał ponad 500 gatunków zwierząt. Arystoteles interesował się budową i stylem życia zwierząt, położył podwaliny pod zoologię.

Pierwsza praca nad systematyzacją wiedzy o roślinach ( botanika) wykonał Teofrasta (372-287 pne).

Starożytna nauka zawdzięcza poszerzenie wiedzy o budowie ludzkiego ciała (anatomii) doktorowi Galenowi (130-200 p.n.e.), który przeprowadzał sekcje zwłok małp i świń. Jego prace wywarły wpływ na nauki przyrodnicze i medycynę przez kilka stuleci.

W średniowieczu, pod jarzmem kościoła, nauka rozwijała się bardzo wolno. Ważnym kamieniem milowym w rozwoju nauki był renesans, który rozpoczął się w XV wieku. Już w XVIIIw. Botanika, zoologia, anatomia człowieka i fizjologia rozwinęły się jako niezależne nauki.

Kamienie milowe w badaniu świata organicznego

Stopniowo gromadzono informacje o różnorodności gatunkowej, budowie ciała zwierząt i ludzi, rozwoju osobniczym, funkcjach narządów roślinnych i zwierzęcych. W wielowiekowej historii biologii największe kamienie milowe w badaniu świata organicznego można nazwać:

• Wprowadzenie zasad systematyki zaproponowanych przez K. Linneusza;
• wynalezienie mikroskopu;
• stworzenie teorii komórki przez T. Schwanna;
• aprobata ewolucyjnych nauk Ch.Darwina;
• odkrycie przez G. Mendla głównych wzorców dziedziczności;
• wykorzystanie mikroskopu elektronowego do badań biologicznych;
• rozszyfrowanie kodu genetycznego;
• stworzenie doktryny biosfery.

Do chwili obecnej nauce znanych jest około 1 500 000 gatunków zwierząt i około 500 000 gatunków roślin. Ogromne znaczenie ma badanie różnorodności roślin i zwierząt, cech ich struktury i aktywności życiowej. Nauki biologiczne są podstawą rozwoju produkcji roślinnej, hodowli zwierząt, medycyny, bioniki i biotechnologii.

Jedną z najstarszych nauk biologicznych jest anatomia i fizjologia człowieka, które stanowią podstawę teoretyczną medycyny. Każdy człowiek powinien mieć pojęcie o budowie i funkcjach swojego organizmu, aby w razie potrzeby móc udzielić pierwszej pomocy, świadomie chronić swoje zdrowie i przestrzegać zasad higieny.

Przez wieki botanika, zoologia, anatomia, fizjologia były rozwijane przez naukowców jako niezależne, izolowane nauki. Dopiero w XIXw. odkryto prawidłowości wspólne dla wszystkich żywych istot. Tak powstały nauki badające ogólne wzorce życia. Obejmują one:

• Cytologia to nauka o komórce;
• genetyka - nauka o zmienności i dziedziczności;
• ekologia - nauka o relacjach organizmu ze środowiskiem iw zbiorowiskach organizmów;
• Darwinizm - nauka o ewolucji świata organicznego i inne.

W programie nauczania stanowią przedmiot biologii ogólnej.

Biologia(z gr. bios – życie, logos – słowo, nauka) to zespół nauk o dzikiej przyrodzie.

Przedmiotem biologii są wszelkie przejawy życia: budowa i funkcje istot żywych, ich różnorodność, pochodzenie i rozwój, a także interakcja ze środowiskiem. Głównym zadaniem biologii jako nauki jest interpretacja wszystkich zjawisk żywej przyrody na podstawie naukowej, przy jednoczesnym uwzględnieniu, że cały organizm ma właściwości zasadniczo różne od jego składników.

Biologia bada wszystkie aspekty życia, w szczególności strukturę, funkcjonowanie, wzrost, pochodzenie, ewolucję i rozmieszczenie żywych organizmów na Ziemi, klasyfikuje i opisuje żywe istoty, pochodzenie ich gatunków, interakcje między sobą i ze środowiskiem.

Sercem współczesnej biologii są 5 podstawowych zasad:

1. teoria komórki
2. ewolucja
3. genetyka
4. homeostaza
5. energia

nauki biologiczne

Obecnie biologia obejmuje szereg nauk, które można usystematyzować według następujących kryteriów: Przedmiot i dominujący metody badania i studia poziom organizacji przyrody.

Przez przedmiot badańI nauki biologiczne dzielą się na bakteriologię, botanikę, wirusologię, zoologię, mykologię.

Botanika jest nauką biologiczną, która kompleksowo bada rośliny i szatę roślinną Ziemi.

Zoologia - dział biologii, nauka o różnorodności, budowie, życiu, rozmieszczeniu i związkach zwierząt ze środowiskiem, ich pochodzeniu i rozwoju.

Bakteriologia - nauka biologiczna badająca budowę i aktywność życiową bakterii oraz ich rolę w przyrodzie.

Wirusologia to nauka biologiczna zajmująca się badaniem wirusów.

główny obiekt mikologia są grzyby, ich struktura i cechy życiowej aktywności.

Lichenologia - nauka biologiczna zajmująca się badaniem porostów.

Bakteriologia, wirusologia i niektóre aspekty mykologii są często rozważane w ramach mikrobiologia - sekcja biologii, nauka o mikroorganizmach (bakterie, wirusy i grzyby mikroskopowe).

Systematyka, lub taksonomia, - nauka biologiczna, która opisuje i klasyfikuje w grupy wszystkie żyjące i wymarłe stworzenia.

Z kolei każda z wymienionych nauk biologicznych dzieli się na biochemię, morfologię, anatomię, fizjologię, embriologię, genetykę i taksonomię (roślin, zwierząt lub mikroorganizmów). Biochemia - jest to nauka o składzie chemicznym materii żywej, procesach chemicznych zachodzących w organizmach żywych i leżących u podstaw ich życiowej aktywności.

Morfologia - nauka biologiczna badająca kształt i budowę organizmów oraz wzorce ich rozwoju. W szerokim znaczeniu obejmuje cytologię, anatomię, histologię i embriologię. Rozróżnij morfologię zwierząt i roślin.

Anatomia - To dział biologii (dokładniej morfologii), nauki, która bada wewnętrzną strukturę i kształt poszczególnych narządów, układów i ciała jako całości. Anatomia roślin jest uważana za część botaniki, anatomia zwierząt jest uważana za część zoologii, a anatomia człowieka jest odrębną nauką.

Fizjologia - nauka biologiczna badająca procesy życiowej aktywności organizmów roślinnych i zwierzęcych, ich poszczególnych układów, narządów, tkanek i komórek. Istnieje fizjologia roślin, zwierząt i ludzi.

Embriologia(biologia rozwoju)- dział biologii, nauka o indywidualnym rozwoju organizmu, w tym rozwoju zarodka.

obiekt genetyka są wzorcami dziedziczności i zmienności. Obecnie jest to jedna z najdynamiczniej rozwijających się nauk biologicznych.

Przez badany poziom organizacji przyrody żywej rozróżniają biologię molekularną, cytologię, histologię, organologię, biologię organizmów i systemy ponadorganizmowe.

Biologia molekularna to jeden z najmłodszych działów biologii, nauki zajmującej się w szczególności organizacją informacji dziedzicznej i biosyntezą białek.

Cytologia, lub komórka biologiczna,- nauka biologiczna, której przedmiotem badań są komórki organizmów jednokomórkowych i wielokomórkowych.

Histologia - nauki biologiczne, dział morfologii, którego przedmiotem jest budowa tkanek roślin i zwierząt.

Do kuli organologia obejmują morfologię, anatomię i fizjologię różnych narządów i ich układów. Biologia organizmów obejmuje wszystkie nauki zajmujące się organizmami żywymi, np. etologia nauka o zachowaniu organizmów.

Biologia systemów ponadorganizmowych dzieli się na biogeografię i ekologię. Dystrybucja badań organizmów żywych biogeografia, mając na uwadze, że ekologia - organizacja i funkcjonowanie układów ponadorganizmowych na różnych poziomach: populacji, biocenoz (zbiorowisk), biogeocenoz (ekosystemów) i biosfery.

Przez dominujące metody badawcze można wyróżnić biologię opisową (np. morfologia), eksperymentalną (np. fizjologia) i teoretyczną. Ujawnianie i wyjaśnianie prawidłowości budowy, funkcjonowania i rozwoju przyrody żywej na różnych poziomach jej organizacji jest zadaniem biologia ogólna. Obejmuje biochemię, biologię molekularną, cytologię, embriologię, genetykę, ekologię, naukę o ewolucji i antropologię. doktryna ewolucyjna bada przyczyny, siły napędowe, mechanizmy i ogólne wzorce ewolucji organizmów żywych. Jednym z jego odcinków jest paleontologia- nauka, której przedmiotem są szczątki kopalne organizmów żywych. Antropologia- dział biologii ogólnej, nauki o pochodzeniu i rozwoju człowieka jako gatunku biologicznego oraz zróżnicowaniu populacji współczesnego człowieka i wzorcach ich interakcji. Stosowane aspekty biologii przypisane są do dziedziny biotechnologii, hodowli i innych szybko rozwijających się nauk. Biotechnologia nazywana nauką biologiczną, która bada wykorzystanie żywych organizmów i procesów biologicznych w produkcji. Ma szerokie zastosowanie w przemyśle spożywczym (piekarnictwo, serowarstwo, browarnictwo itp.) i farmaceutycznym (pozyskiwanie antybiotyków, witamin), do oczyszczania wody itp. Wybór- nauka o metodach tworzenia ras zwierząt domowych, odmian roślin uprawnych i szczepów mikroorganizmów o właściwościach niezbędnych człowiekowi. Selekcja rozumiana jest również jako proces zmiany żywych organizmów, dokonywany przez człowieka dla jego potrzeb.

Postęp biologii jest ściśle powiązany z sukcesem innych nauk przyrodniczych i ścisłych, takich jak fizyka, chemia, matematyka, informatyka itp. Na przykład mikroskopia, ultradźwięki (ultradźwięki), tomografia i inne procesy zachodzące w systemach żywych byłyby niemożliwe bez użycia metod chemicznych i fizycznych. Wykorzystanie metod matematycznych pozwala z jednej strony na stwierdzenie występowania regularnego związku między obiektami lub zjawiskami, potwierdzenie wiarygodności uzyskanych wyników, az drugiej strony na zamodelowanie zjawiska lub procesu. Ostatnio metody komputerowe, takie jak modelowanie, zyskują coraz większe znaczenie w biologii. Na styku biologii i innych nauk powstało wiele nowych nauk, takich jak biofizyka, biochemia, bionika itp.

Rola biologii w kształtowaniu się współczesnego przyrodniczego obrazu świata

Na etapie 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 Teofrasta (prawdziwe nazwisko Tirtham, 372-287 pne). e.) wnieść znaczący wkład w rozwój idei dotyczących budowy ciała ludzkiego i zwierzęcego, a także różnorodności biologicznej zwierząt i roślin, kładąc w ten sposób podwaliny pod anatomię i fizjologię człowieka, zoologię i botanikę. Pogłębianie wiedzy o przyrodzie żywej i systematyzacja wcześniej zgromadzonych faktów, które miały miejsce w XVI-XVIII w., zakończyło się wprowadzeniem nomenklatury binarnej i stworzeniem spójnej taksonomii roślin (C. Linneusz) i zwierząt (J.- B. Lamarcka). Opis znacznej liczby gatunków o podobnych cechach morfologicznych, a także znaleziska paleontologiczne stały się warunkiem wstępnym rozwoju idei dotyczących pochodzenia gatunków i ścieżek historycznego rozwoju świata organicznego. Tak więc eksperymenty F. Rediego, L. Spallanzaniego i L. Pasteura w XVII-XIX wieku obaliły hipotezę spontanicznego spontanicznego generowania wysuniętą przez Arystotelesa i istniejącą w średniowieczu oraz teorię ewolucji biochemicznej A.I. Oparina i J. Haldane, znakomicie potwierdzony przez S. Millera i G. Ureya, umożliwił odpowiedź na pytanie o pochodzenie wszystkich żywych istot. Jeśli sam proces powstawania żywych z nieożywionych składników i jego ewolucja sama w sobie nie budzi już wątpliwości, to mechanizmy, sposoby i kierunki historycznego rozwoju świata organicznego wciąż nie są w pełni wyjaśnione, ponieważ żaden z dwie główne konkurujące ze sobą teorie ewolucji (syntetyczna teoria ewolucji, stworzona na podstawie teorii C. Darwina i teoria J.-B. Lamarcka) wciąż nie mogą dostarczyć wyczerpujących dowodów. Wykorzystanie mikroskopii i innych metod nauk pokrewnych, w związku z postępem w dziedzinie innych nauk przyrodniczych, a także wprowadzeniem praktyki doświadczalnej, pozwoliło niemieckim naukowcom T. Schwannowi i M. Schleidenowi na sformułowanie teorii komórkowej już w czasach XIX w., uzupełnione później przez R. Virchowa i K. Baera. Stało się najważniejszym uogólnieniem w biologii, które stało się kamieniem węgielnym współczesnych idei dotyczących jedności świata organicznego. Odkrycie wzorców przekazywania informacji dziedzicznej 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 kontrolowania, odczytywania i zmienności informacji dziedzicznej. Rozwój idei dotyczących środowiska doprowadził do powstania takiej nauki jak ekologia, i sformułowanie doktryna biosfery jako złożony wieloskładnikowy system planetarny połączonych ze sobą ogromnych kompleksów biologicznych, a także procesów chemicznych i geologicznych zachodzących na Ziemi (V.I. Vernadsky), który ostatecznie pozwala przynajmniej w niewielkim stopniu ograniczyć negatywne skutki działalności gospodarczej człowieka. Tak więc biologia odegrała ważną rolę w kształtowaniu się współczesnego, przyrodniczego obrazu świata.

Metody badania obiektów żywych

Jak każda inna nauka, biologia ma swój własny arsenał metod. Oprócz naukowej metody poznania, która jest stosowana w innych gałęziach, w biologii szeroko stosowane są metody historyczne, opisowe porównawcze itp.

metoda naukowa wiedza obejmuje obserwację, formułowanie hipotez, eksperyment, modelowanie, analizę wyników i wyprowadzanie ogólnych wzorców.

Obserwacja- jest to celowe postrzeganie przedmiotów i zjawisk za pomocą narządów zmysłów lub instrumentów, ze względu na zadanie działania. Głównym warunkiem naukowej obserwacji jest jej obiektywność, tj. możliwość weryfikacji uzyskanych danych poprzez wielokrotną obserwację lub zastosowanie innych metod badawczych, np. eksperymentu. Fakty uzyskane w wyniku obserwacji to tzw dane. Mogą być jak jakość(opisując zapach, smak, kolor, kształt itp.) oraz ilościowy, ponadto dane ilościowe są dokładniejsze niż dane jakościowe.

Na podstawie danych obserwacyjnych formułowana jest hipoteza - hipotetyczny sąd o regularnym związku zjawisk. Hipoteza jest sprawdzana w serii eksperymentów.

eksperyment zwane naukowo zainscenizowanym doświadczeniem, obserwacja badanego zjawiska w kontrolowanych warunkach, pozwalająca zidentyfikować cechy charakterystyczne tego obiektu lub zjawiska. Najwyższą formą eksperymentu jest modelowanie - badanie dowolnych zjawisk, procesów lub układów 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 eksperymentu i symulacji poddawane są dokładnej analizie.

Analiza nazywana metodą badań naukowych polegającą na rozłożeniu przedmiotu na części składowe lub mentalnym rozczłonkowaniu przedmiotu przez abstrakcję logiczną. Analiza jest nierozerwalnie związana z syntezą.

Synteza- jest to metoda studiowania przedmiotu w jego integralności, w jedności i wzajemnym połączeniu jego części. W wyniku analizy i syntezy najbardziej udana hipoteza badawcza staje się hipotezą roboczą, a jeśli jest w stanie oprzeć się próbom jej obalenia i nadal z powodzeniem przewiduje wcześniej niewyjaśnione fakty i zależności, to może stać się hipotezą roboczą. teoria.

Pod teoria rozumieć taką formę wiedzy naukowej, która daje holistyczne spojrzenie na wzorce i istotne powiązania rzeczywistości. Ogólnym kierunkiem badań naukowych jest osiągnięcie wyższych poziomów przewidywalności. Jeśli żadne fakty nie mogą zmienić teorii, a występujące od niej odchylenia są regularne i przewidywalne, to można ją podnieść do rangi prawo- konieczny, istotny, stały, powtarzalny związek między zjawiskami w przyrodzie. Wraz ze wzrostem zasobu wiedzy i doskonaleniem metod badawczych hipotezy, a nawet dobrze ugruntowane teorie mogą być kwestionowane, modyfikowane, a nawet odrzucane, ponieważ sama wiedza naukowa ma charakter dynamiczny i jest stale poddawana krytycznemu przemyśleniu.

Metoda historyczna ujawnia wzorce pojawiania się i rozwoju organizmów, kształtowanie się ich struktury i funkcji. W wielu przypadkach za pomocą tej metody hipotezy i teorie, które wcześniej uważano za fałszywe, nabierają nowego życia. Tak stało się na przykład z założeniami Darwina o naturze przekazywania sygnałów przez roślinę w odpowiedzi na wpływy środowiska. Metoda porównawczo-opisowa przewiduje analizę anatomiczną i morfologiczną obiektów badań. Stanowi podstawę klasyfikacji organizmów, identyfikując wzorce pojawiania się i rozwoju różnych form życia.

Monitoring to system środków służących do monitorowania, oceny i prognozowania zmian stanu badanego obiektu, w szczególności biosfery. Prowadzenie obserwacji i eksperymentów często wymaga użycia specjalistycznego 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 badać delikatną strukturę obiektów za pomocą mikroskopów świetlnych, elektronowych, rentgenowskich i innych typów.

Mikroskop świetlny składa się z części optycznej i mechanicznej. Części optyczne biorą udział w budowie obrazu, a mechaniczne służą wygodzie użytkowania części optycznych. Całkowite powiększenie mikroskopu określa wzór: powiększenie obiektywu x powiększenie okularu = powiększenie mikroskopu.

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

Wirowanie różnicowe lub frakcjonowanie umożliwia rozdzielanie cząstek według ich wielkości i gęstości pod działaniem siły odśrodkowej, która jest aktywnie wykorzystywana do badania struktury cząsteczek i komórek biologicznych.

Główne poziomy organizacji przyrody

1. Genetyka molekularna. Najważniejszymi zadaniami biologii na tym etapie jest badanie mechanizmów przekazywania informacji genetycznej, dziedziczności i zmienności.
2. Poziom komórki. Podstawową jednostką komórkowego poziomu organizacji jest komórka, a elementarnym zjawiskiem jest reakcja metabolizmu komórkowego.
3. poziom tkanki. Poziom ten jest reprezentowany przez tkanki, które łączą komórki o określonej strukturze, wielkości, lokalizacji i podobnych funkcjach. Tkanki powstały w trakcie rozwoju historycznego wraz z wielokomórkowością. W organizmach wielokomórkowych powstają one w procesie ontogenezy w wyniku różnicowania się komórek.
4. Poziom organów. Poziom narządów jest reprezentowany przez narządy organizmów. U pierwotniaków trawienie, oddychanie, krążenie substancji, wydalanie, ruch i rozmnażanie są przeprowadzane przez różne organelle. Bardziej zaawansowane organizmy mają układy narządów. U roślin i zwierząt narządy powstają z powodu różnej liczby tkanek.
5. Poziom organizmu. Podstawową jednostką tego poziomu jest jednostka w swoim indywidualnym rozwoju, czyli ontogenezie, dlatego też poziom organizmu nazywany jest ontogenetycznym. Elementarnym zjawiskiem tego poziomu są zmiany w organizmie w jego indywidualnym rozwoju.
6. Poziom populacji gatunkowej. Populacja to zbiór osobników tego samego gatunku, które swobodnie krzyżują się i żyją z dala od innych podobnych grup osobników. W populacjach następuje swobodna wymiana informacji dziedzicznej i przekazywanie jej potomkom. Populacja jest jednostką elementarną poziomu populacyjno-gatunkowego, a elementarnym zjawiskiem są w tym przypadku przemiany ewolucyjne, takie jak mutacje i dobór naturalny.
7. Poziom biogeocenotyczny. Biogeocenoza to historycznie ugruntowana społeczność populacji różnych gatunków, powiązanych ze sobą i ze środowiskiem poprzez metabolizm i energię. Biogeocenozy to elementarne układy, w których odbywa się obieg materiałowo-energetyczny, dzięki życiowej aktywności organizmów. Same biogeocenozy są jednostkami elementarnymi danego poziomu, natomiast zjawiskami elementarnymi są przepływy energii i krążenie w nich substancji. Biogeocenozy tworzą biosferę i determinują wszystkie zachodzące w niej procesy.
8. poziomie biosferycznym. Biosfera to skorupa Ziemi zamieszkana przez organizmy żywe i przez nie przekształcona. Biosfera to najwyższy poziom organizacji życia na planecie. Powłoka ta obejmuje dolną część atmosfery, hydrosferę i górną warstwę litosfery. Biosfera, podobnie jak wszystkie inne systemy biologiczne, jest dynamiczna i aktywnie przekształcana przez żywe istoty. Sam jest elementarną jednostką poziomu biosfery, a jako zjawisko elementarne uważają procesy krążenia substancji i energii zachodzące z udziałem żywych organizmów.

Jak wspomniano powyżej, każdy z poziomów organizacji żywej materii przyczynia się do jednego procesu ewolucyjnego: komórka nie tylko odtwarza wrodzoną informację dziedziczną, ale także ją zmienia, co prowadzi do pojawienia się nowych kombinacji cech i właściwości organizmu , które z kolei podlegają działaniu doboru naturalnego na poziomie populacyjno-gatunkowym itp.

Znaczenie biologii dla medycyny:

Badania genetyczne umożliwiły opracowanie metod wczesnej diagnostyki, leczenia i profilaktyki chorób dziedzicznych człowieka;

Selekcja mikroorganizmów umożliwia uzyskanie enzymów, witamin, hormonów niezbędnych do leczenia wielu chorób;

Inżynieria genetyczna umożliwia wytwarzanie związków biologicznie czynnych i leków;

Definicja pojęcia "życie" na obecnym etapie nauki. Podstawowe właściwości istot żywych: Podanie pełnej i jednoznacznej definicji pojęcia życia jest dość trudne, biorąc pod uwagę ogromną różnorodność jego przejawów. W większości definicji pojęcia życia, które na przestrzeni wieków podało wielu naukowców i myślicieli, brano pod uwagę wiodące cechy odróżniające życie od nieożywionego. Na przykład Arystoteles powiedział, że życie to „odżywianie, wzrost i niedołężność” organizmu; AL Lavoisier zdefiniował życie jako „funkcję chemiczną”; GR Treviranus uważał, że życie to „stabilna jednolitość procesów z różnicą wpływów zewnętrznych”. Oczywiste jest, że takie definicje nie mogły zadowolić naukowców, ponieważ nie odzwierciedlały (i nie mogły odzwierciedlać) wszystkich właściwości żywej materii. Ponadto obserwacje wskazują, że właściwości żywych nie są wyjątkowe i niepowtarzalne, jak się wcześniej wydawało, występują one osobno wśród obiektów nieożywionych. AI Oparin zdefiniował życie jako „szczególną, bardzo złożoną formę ruchu materii”. Ta definicja odzwierciedla jakościową oryginalność życia, której nie można sprowadzić do prostych praw chemicznych lub fizycznych. Jednak nawet w tym przypadku definicja ma charakter ogólny i nie ujawnia specyfiki tego ruchu.

F. Engels w „Dialektyce przyrody” pisał: „Życie jest sposobem istnienia ciał białkowych, którego zasadniczym punktem jest wymiana materii i energii z otoczeniem”.

Do praktycznego zastosowania przydatne są te definicje, które zawierają podstawowe właściwości, które z konieczności są nieodłączne dla wszystkich żywych form. Oto jeden z nich: życie jest makrocząsteczkowym systemem otwartym, który charakteryzuje się hierarchiczną organizacją, zdolnością do samoreprodukcji, samozachowania i samoregulacji, metabolizmu, precyzyjnie regulowanego przepływu energii. Zgodnie z tą definicją życie jest rdzeniem porządku rozprzestrzeniającego się w mniej uporządkowanym wszechświecie.

Życie istnieje w postaci systemów otwartych. Oznacza to, że każda żywa forma nie jest zamknięta tylko na sobie, ale nieustannie wymienia materię, energię i informacje z otoczeniem.

2. Uwarunkowane ewolucyjnie poziomy organizacji życia: Istnieją takie poziomy organizacji żywej materii - poziomy organizacji biologicznej: molekularny, komórkowy, tkankowy, narządowy, organizmowy, populacyjno-gatunkowy i ekosystemowy.

Molekularny poziom organizacji- to poziom funkcjonowania biologicznych makrocząsteczek - biopolimerów: kwasów nukleinowych, białek, polisacharydów, lipidów, steroidów. Od tego poziomu rozpoczynają się najważniejsze procesy życiowe: metabolizm, przemiana energii, przekazywanie informacji dziedzicznej. Na tym poziomie studiuje się: biochemię, genetykę molekularną, biologię molekularną, genetykę, biofizykę.

Poziom komórki- jest to poziom komórek (komórki bakterii, sinic, zwierząt jednokomórkowych i glonów, grzybów jednokomórkowych, komórek organizmów wielokomórkowych). Komórka jest jednostką strukturalną życia, jednostką funkcjonalną, jednostką rozwoju. Ten poziom jest badany przez cytologię, cytochemię, cytogenetykę, mikrobiologię.

Poziom organizacji tkanki- To poziom, na którym badana jest budowa i funkcjonowanie tkanek. Ten poziom jest badany przez histologię i histochemię.

Organowy poziom organizacji- To jest poziom narządów organizmów wielokomórkowych. Anatomia, fizjologia, embriologia studiują ten poziom.

Poziom organizacyjny organizacji- jest to poziom organizmów jednokomórkowych, kolonialnych i wielokomórkowych. Specyfika poziomu organizmów polega na tym, że na tym poziomie następuje dekodowanie i wdrażanie informacji genetycznej, kształtowanie się cech właściwych osobnikom danego gatunku. Ten poziom jest badany przez morfologię (anatomię i embriologię), fizjologię, genetykę, paleontologię.

Poziom populacji gatunkowej to poziom agregatów osobników - populacji i gatunków. Ten poziom jest badany przez systematykę, taksonomię, ekologię, biogeografię i genetykę populacji. Na tym poziomie badane są cechy genetyczne i ekologiczne populacji, elementarne czynniki ewolucyjne i ich wpływ na pulę genową (mikroewolucja), problem ochrony gatunków.

Biogeocenotyczny poziom organizacji życia - reprezentowane przez różnorodne naturalne i kulturowe biogeocenozy we wszystkich środowiskach życia . składniki- Populacje różnych gatunków; czynniki środowiskowe ; Sieci pokarmowe, przepływy materii i energii ; podstawowe procesy; Cykle biochemiczne i przepływ energii, które podtrzymują życie ; Przesuwanie równowagi między organizmami żywymi a środowiskiem abiotycznym (homeostaza) ; Zapewnienie organizmom żywym warunków i zasobów do życia (pożywienia i schronienia) Nauki prowadzące badania tego poziomu: Biogeografia, Biogeocenologia Ekologia

Biosferyczny poziom organizacji życia

Reprezentuje ją najwyższa, globalna forma organizacji biosystemów – biosfera. Składniki - biogeocenozy; wpływ antropogeniczny; podstawowe procesy; Aktywna interakcja żywej i nieożywionej materii planety; Biologiczny globalny obieg materii i energii;

Aktywny biogeochemiczny udział człowieka we wszystkich procesach zachodzących w biosferze, jego działalność gospodarcza i etnokulturowa

Nauki wiodące badania na tym poziomie: Ekologia; Globalna ekologia; ekologia kosmiczna; Ekologia społeczna.

Nauki biologiczne i aspekty przez nie studiowane. Anatomia jest nauką o wewnętrznej strukturze ciała. Genetyka zajmuje się dziedzicznością i zmiennością. Embriologia to nauka zajmująca się rozwojem embrionalnym organizmu. Histologia to nauka zajmująca się budową tkanek. Cytologia to nauka zajmująca się strukturą aktywności komórkowej. Morfologia jest nauką o zewnętrznej budowie organizmu. Fizjologia to nauka zajmująca się badaniem procesów życiowych. Zoologia to nauka o zwierzętach. Botanika to nauka o roślinach. Mikrobiologia to nauka o bakteriach i wirusach.

Biologia klasa 10

„Metody rozmnażania” - Rozmnażanie przez zarodniki. Rozmnażanie przez podział. Powstawanie komórek rozrodczych. Rodzaje rozmnażania bezpłciowego. Zarodnikowanie. Rozmnażanie płciowe. Osobniki identyczne z pierwotnym organizmem. Rozmnażanie bezpłciowe. rozmnażanie wegetatywne. Reprodukcja. Zdolność do łączenia materiału genetycznego. Zanik rozmnażania płciowego.

"Teorie pochodzenia życia" - Moja najlepsza lekcja. Schemat przejścia ewolucji chemicznej. Mgławica. Kwestia natury. teorie pochodzenia. Zasady etyki sędziowskiej. Historia reprezentacji. Etapy powstawania Układu Słonecznego. Struktura lekcji. Historia idei o pochodzeniu życia. Praca w grupach w klasie. Sędziowie pracują. Hipotezy dotyczące pochodzenia życia. Materiał. Etap lekcji. współczesne hipotezy. Debata. Regulamin gry. Dodatkowe pytanie.

"Związki nieorganiczne komórki" - Pierwiastki chemiczne komórki. Skład chemiczny komórki. Funkcje wody. Biegunowość żywych błon komórkowych. Zawarte w wodzie. Składnik białkowy. Skład osocza krwi. Zadanie. Substancje chemiczne. Zwróć uwagę na właściwości wody. Podkreśl charakterystyczne właściwości. Właściwości wody. Makroelementy. Substancje. Struktura dipolowa.

„Problemy powstania życia na Ziemi” – Powstanie organizmów wielokomórkowych. Warunki powstania prymitywnych istot żywych. Historia węgla. kropelki koacerwatu. Pojawienie się organizmów pierwotnych. Prace L. Pasteura. Teorie pochodzenia życia. Rozwój życia. Historia idei o pochodzeniu życia. Pochodzenie życia na Ziemi. Od węgla do białek. Przedstawienia filozofów starożytnych i średniowiecznych. Wiek Ziemi. Możliwość tworzenia złożonych związków organicznych.

„Dynamika populacji” - jednokomórkowa ameba dzieli się na dwie komórki co trzy godziny. Rzadkie gatunki. Słownik. krzywe przeżycia. Modelowanie matematyczne i komputerowe. Prawo Malthusa. Modele rozwoju ludności. Strategia ekologiczna. Model drapieżnik-ofiara. Antropogeniczny wpływ na typy wzrostu. Rodzaje wzrostu populacji. Wykresy zmian liczby ludności. Plan lekcji. Stratedzy R. gęstość zaludnienia. Które gatunki mają stabilną dynamikę populacji.

„Wirusy w organizmie” - Ze względu na dużą zmienność wirusów leczenie chorób wirusowych jest dość trudne. Choroby wirusowe. Struktura i klasyfikacja wirusów. Wirusy są czynnikami sprawczymi wielu groźnych chorób ludzi, zwierząt i roślin. Wirusy są dziedziczne.Pierwsza wzmianka o ospie w Rosji pochodzi z IV wieku. Próby wykorzystania wirusów dla dobra ludzkości są dość nieliczne. Podobnie jak inne organizmy, wirusy są zdolne do replikacji.

Klasyfikuje i opisuje istoty żywe, pochodzenie ich gatunków, interakcje między sobą i ze środowiskiem.

Jako niezależna nauka, biologia wyłoniła się z nauk przyrodniczych w XIX wieku, kiedy naukowcy odkryli, że wszystkie żywe organizmy mają pewne wspólne właściwości i cechy, które łącznie nie są charakterystyczne dla przyrody nieożywionej. Termin „biologia” został wprowadzony niezależnie przez kilku autorów: Friedricha Burdacha w 1800 r., Gottfrieda Reinholda Treviranusa w 1802 r. I Jean-Baptiste Lamarcka w 1802 r.

Biologiczny obraz świata

Obecnie biologia jest standardowym przedmiotem w szkołach średnich i wyższych na całym świecie. Każdego roku publikowanych jest ponad milion artykułów i książek z dziedziny biologii, medycyny, biomedycyny i bioinżynierii.

• Teoria komórki - doktryna wszystkiego, co dotyczy komórek. Wszystkie żywe organizmy składają się z co najmniej jednej komórki - głównej jednostki strukturalnej i funkcjonalnej organizmów. Podstawowe mechanizmy i chemia wszystkich komórek we wszystkich organizmach lądowych są podobne; komórki pochodzą tylko z wcześniej istniejących komórek, które rozmnażają się przez podział komórki. Teoria komórki opisuje budowę komórek, ich podział, oddziaływanie ze środowiskiem zewnętrznym, skład środowiska wewnętrznego i błony komórkowej, mechanizm działania poszczególnych części komórki oraz ich wzajemne oddziaływanie.
• Ewolucja. Poprzez dobór naturalny i dryf genetyczny cechy dziedziczne populacji zmieniają się z pokolenia na pokolenie.
• Teoria genu. Cechy organizmów żywych są przekazywane z pokolenia na pokolenie wraz z genami zakodowanymi w DNA. Informacje o budowie organizmów żywych lub genotypie są wykorzystywane przez komórki do tworzenia fenotypu, obserwowalnych cech fizycznych lub biochemicznych organizmu. Chociaż fenotyp, wyrażany poprzez ekspresję genów, może przygotować organizm do życia w jego środowisku, informacja o środowisku nie jest przekazywana z powrotem do genów. Geny mogą się zmieniać tylko w odpowiedzi na wpływy środowiska w procesie ewolucyjnym.
• Homeostaza. Procesy fizjologiczne, które umożliwiają organizmowi utrzymanie stałego środowiska wewnętrznego niezależnie od zmian w środowisku zewnętrznym.
• Energia. Cecha każdego żywego organizmu, niezbędna dla jego stanu.

teoria komórki

Ewolucja

Główną koncepcją organizacyjną w biologii jest to, że życie zmienia się i ewoluuje w czasie poprzez ewolucję oraz że wszystkie znane formy życia na Ziemi mają wspólne pochodzenie. Doprowadziło to do podobieństwa wspomnianych wyżej podstawowych jednostek i procesów życiowych. Pojęcie ewolucji zostało wprowadzone do leksykonu naukowego przez Jeana-Baptiste'a Lamarcka w 1809 roku. Karol Darwin ustalił pięćdziesiąt lat później, że siłą napędową jest dobór naturalny, podobnie jak dobór sztuczny jest świadomie stosowany przez człowieka do tworzenia nowych ras zwierząt i odmian roślin. Później, w syntetycznej teorii ewolucji, postulowano dryf genetyczny jako dodatkowy mechanizm zmiany ewolucyjnej.

teoria genów

Forma i funkcja obiektów biologicznych są odtwarzane z pokolenia na pokolenie przez geny, które są elementarnymi jednostkami dziedziczności. Fizjologiczne przystosowanie do środowiska nie może być zakodowane w genach i odziedziczone po potomstwie (patrz lamarckizm). Warto zauważyć, że wszystkie istniejące formy życia na lądzie, w tym bakterie, rośliny, zwierzęta i grzyby, mają te same podstawowe mechanizmy kopiowania DNA i syntezy białek. Na przykład bakterie, którym wstrzyknięto ludzkie DNA, są zdolne do syntezy ludzkich białek.

Całość genów organizmu lub komórki nazywana jest genotypem. Geny są przechowywane na jednym lub kilku chromosomach. Chromosom to długi łańcuch DNA, który może przenosić wiele genów. Jeśli gen jest aktywny, jego sekwencja DNA jest kopiowana do sekwencji RNA poprzez transkrypcję. Rybosom może następnie wykorzystać RNA do syntezy sekwencji białka odpowiadającej kodowi RNA w procesie zwanym translacją. Białka mogą pełnić funkcje katalityczne (enzymatyczne), transportowe, receptorowe, ochronne, strukturalne, motoryczne.

homeostaza

Homeostaza to zdolność systemów otwartych do regulowania swojego środowiska wewnętrznego w taki sposób, aby zachować jego stałość poprzez różnorodne działania korygujące kierowane przez mechanizmy regulacyjne. Wszystkie żywe istoty, zarówno wielokomórkowe, jak i jednokomórkowe, są zdolne do utrzymania homeostazy. Na poziomie komórkowym utrzymuje się np. stała kwasowość środowiska wewnętrznego (). Zwierzęta stałocieplne utrzymują stałą temperaturę ciała na poziomie ciała. W powiązaniu z pojęciem ekosystemu, homeostaza rozumiana jest w szczególności jako utrzymywanie przez rośliny i glony stałego stężenia atmosferycznego tlenu i dwutlenku węgla na Ziemi.

Energia

Przetrwanie każdego organizmu zależy od stałego dostarczania energii. Energia jest pobierana z substancji, które służą jako pożywienie, a poprzez specjalne reakcje chemiczne jest wykorzystywana do budowy i utrzymania struktury i funkcjonowania komórek. W tym procesie cząsteczki pokarmu są wykorzystywane zarówno do pozyskiwania energii, jak i do syntezy własnych cząsteczek biologicznych organizmu.

Podstawowym źródłem energii dla ogromnej większości istot lądowych jest energia świetlna, głównie słoneczna, jednak niektóre bakterie i archeony pozyskują energię poprzez chemosyntezę. Energia świetlna w procesie fotosyntezy jest przekształcana przez rośliny w związki chemiczne (cząsteczki organiczne) w obecności wody i niektórych minerałów. Część otrzymanej energii zużywana jest na powiększanie biomasy i podtrzymywanie życia, część jest tracona w postaci ciepła i produktów odpadowych. Ogólne mechanizmy przekształcania energii chemicznej w energię podtrzymującą życie nazywane są oddychaniem i metabolizmem.

Poziomy organizacji życia

Organizmy żywe są wysoce zorganizowanymi strukturami, dlatego w biologii wyróżnia się kilka poziomów organizacji. W różnych źródłach niektóre poziomy są pomijane lub łączone ze sobą. Poniżej znajdują się główne poziomy organizacji dzikiej przyrody oddzielnie od siebie.

• Molekularny - poziom interakcji cząsteczek, które tworzą komórkę i determinują wszystkie jej procesy.
• Komórkowy - poziom, na którym komórki są uważane za elementarne jednostki struktury życia.
• Tkanka - poziom zestawów komórek o podobnej budowie i funkcji, które tworzą tkanki.
• Narząd - poziom poszczególnych narządów, które mają swoją własną budowę (powiązanie typów tkanek) i umiejscowienie w organizmie.
• Organizm - poziom pojedynczego organizmu.
• Poziom populacji gatunkowej – poziom populacji złożonej ze zbioru osobników tego samego gatunku.
• Biogeocenotyczny - poziom interakcji gatunków między sobą oraz z różnymi czynnikami środowiskowymi.
• Poziom biosfery to całość wszystkich biogeocenoz, w tym i powodująca wszystkie zjawiska życia na Ziemi.

nauki biologiczne

Większość nauk biologicznych jest dyscypliny z węższą ostrością. Tradycyjnie są one pogrupowane według typów badanych organizmów:

• botanika to nauka o roślinach, algach, grzybach i organizmach grzybopodobnych,
• zoologia - zwierzęta i protisty,
• mikrobiologia - mikroorganizmy i wirusy.

• biochemia bada chemiczne podstawy życia,
• biofizyka bada fizyczne podstawy życia,
• biologia molekularna - złożone interakcje między cząsteczkami biologicznymi,
• biologia komórki i cytologia - podstawowe elementy budulcowe organizmów wielokomórkowych, komórki,
• histologia i anatomia - budowa tkanek i ciała z poszczególnych narządów i tkanek,
• fizjologia - fizyczne i chemiczne funkcje narządów i tkanek,
• etologia – zachowanie istot żywych,
• ekologia - współzależność różnych organizmów i ich środowiska,
• genetyka - wzorce dziedziczności i zmienności,
• biologia rozwoju - rozwój organizmu w ontogenezie,
• paleobiologia i biologia ewolucyjna - geneza i historyczny rozwój dzikiej przyrody.

Na pograniczu nauk pokrewnych znajdują się: biomedycyna, biofizyka (badanie obiektów żywych metodami fizycznymi), biometria itp. W związku z praktycznymi potrzebami człowieka takie dziedziny jak biologia kosmiczna, socjobiologia, fizjologia pracy, bionika.

Dyscypliny biologiczne

Historia biologii

Chociaż koncepcja biologii jako odrębnej nauki przyrodniczej powstała w XIX wieku, dyscypliny biologiczne powstały wcześniej w medycynie i historii naturalnej. Zwykle ich tradycja wywodzi się od takich starożytnych naukowców, jak Arystoteles i Galen, poprzez arabskich lekarzy al-Jahiz, ibn-Sina, ibn-Zuhra i ibn-al-Nafiz. W okresie renesansu myśl biologiczna w Europie została zrewolucjonizowana przez wynalezienie druku i rozpowszechnienie druków, zainteresowanie badaniami eksperymentalnymi oraz odkrycie wielu nowych gatunków zwierząt i roślin w epoce odkryć. W tym czasie pracowali wybitni umysły Andrei Vesalius i William Harvey, którzy położyli podwaliny pod współczesną anatomię i fizjologię. Nieco później Linneusz i Buffon wykonali świetną robotę, klasyfikując formy żywych i kopalnych stworzeń. Mikroskopia otworzyła przed obserwacją nieznany dotąd świat mikroorganizmów, kładąc podwaliny pod rozwój teorii komórkowej. Rozwój nauk przyrodniczych, po części spowodowany pojawieniem się filozofii mechanistycznej, przyczynił się do rozwoju historii naturalnej.

Na początku XIX wieku niektóre współczesne dyscypliny biologiczne, takie jak botanika i zoologia, osiągnęły poziom zawodowy. Lavoisier i inni chemicy i fizycy zaczęli zbiegać się w poglądach na temat przyrody ożywionej i nieożywionej. Przyrodnicy, tacy jak Alexander Humboldt, badali interakcje organizmów z ich środowiskiem i ich zależność od geografii, kładąc podwaliny pod biogeografię, ekologię i etologię. W XIX wieku rozwój doktryny ewolucji stopniowo doprowadził do zrozumienia roli wymierania i zmienności gatunków, a teoria komórkowa ukazała w nowym świetle podstawy budowy żywej materii. W połączeniu z danymi z embriologii i paleontologii postępy te umożliwiły Karolowi Darwinowi stworzenie holistycznej teorii ewolucji opartej na doborze naturalnym. Pod koniec XIX wieku idee spontanicznego generowania ostatecznie ustąpiły miejsca teorii czynnika zakaźnego jako czynnika sprawczego chorób. Ale mechanizm dziedziczenia cech rodzicielskich wciąż pozostawał tajemnicą.

Popularyzacja biologii

Zobacz też