زیست شناسی به عنوان یک علم. نقش زیست شناسی در زندگی و فعالیت های عملی انسان

زیست شناسی به عنوان یک علم

زیست شناسی(از یونانی بایوس- زندگی، لوگو- کلمه، علم) مجموعه ای از علوم در مورد طبیعت زنده است.

موضوع زیست شناسی همه مظاهر حیات است: ساختار و عملکرد موجودات زنده، تنوع، منشأ و توسعه آنها و همچنین تعامل با محیط. وظیفه اصلی زیست شناسی به عنوان یک علم این است که همه پدیده های طبیعت زنده را بر مبنای علمی تفسیر کند، با در نظر گرفتن اینکه کل موجودات دارای ویژگی هایی است که اساساً با اجزای آن متفاوت است.

اصطلاح "زیست شناسی" در آثار آناتومیست های آلمانی T. Roose (1779) و K. F. Burdach (1800) یافت می شود، اما تنها در سال 1802 برای اولین بار توسط J. B. Lamarck و G. R. Treviranus به طور مستقل برای نشان دادن علمی مورد مطالعه موجودات زنده استفاده شد. .

علوم بیولوژیکی

در حال حاضر زیست شناسی شامل تعدادی از علوم است که می توان آنها را بر اساس معیارهای زیر نظام مند کرد: بر اساس موضوع و روش های تحقیق غالب و بر اساس سطح سازماندهی طبیعت زنده مورد مطالعه. با توجه به موضوع مطالعه، علوم زیستی به باکتری شناسی، گیاه شناسی، ویروس شناسی، جانورشناسی و قارچ شناسی تقسیم می شوند.

گیاه شناسییک علم بیولوژیکی است که به طور جامع گیاهان و پوشش گیاهی زمین را مطالعه می کند. جانور شناسی- شاخه ای از زیست شناسی، علم تنوع، ساختار، فعالیت های زندگی، توزیع و ارتباط حیوانات با محیط، منشاء و رشد آنها. باکتری شناسی- علم بیولوژیکی که به مطالعه ساختار و فعالیت حیاتی باکتری ها و همچنین نقش آنها در طبیعت می پردازد. ویروس شناسی- علم بیولوژیکی که ویروس ها را مطالعه می کند. هدف اصلی قارچ شناسی قارچ ها، ساختار و ویژگی های زندگی آنها است. گلسنگ شناسی- علم بیولوژیکی که گلسنگ ها را مطالعه می کند. باکتری شناسی، ویروس شناسی و برخی از جنبه های قارچ شناسی اغلب به عنوان بخشی از میکروبیولوژی در نظر گرفته می شود - شاخه ای از زیست شناسی، علم میکروارگانیسم ها (باکتری ها، ویروس ها و قارچ های میکروسکوپی). سیستماتیک یا طبقه بندی، یک علم زیست شناسی است که تمام موجودات زنده و منقرض شده را توصیف و به گروه های دسته بندی می کند.

به نوبه خود، هر یک از علوم زیستی ذکر شده به بیوشیمی، مورفولوژی، آناتومی، فیزیولوژی، جنین شناسی، ژنتیک و سیستماتیک (گیاهان، حیوانات یا میکروارگانیسم ها) تقسیم می شوند. بیوشیمیعلم ترکیب شیمیایی ماده زنده، فرآیندهای شیمیایی است که در موجودات زنده رخ می دهد و زمینه فعالیت زندگی آنها را فراهم می کند. مرفولوژی- علم بیولوژیکی که به بررسی شکل و ساختار موجودات و همچنین الگوهای رشد آنها می پردازد. در یک مفهوم گسترده، شامل سیتولوژی، آناتومی، بافت شناسی و جنین شناسی است. بین مورفولوژی جانوران و گیاهان تمایز قائل شوید. آناتومیشاخه ای از زیست شناسی (به طور دقیق تر، مورفولوژی)، علمی است که ساختار و شکل درونی اندام ها، سیستم ها و ارگانیسم را به طور کلی مطالعه می کند. آناتومی گیاهان جزء علم گیاه شناسی، آناتومی جانوران جزء جانورشناسی و آناتومی انسان علم جداگانه ای است. فیزیولوژی- علم بیولوژیکی که فرآیندهای زندگی موجودات گیاهی و جانوری، سیستم های فردی، اندام ها، بافت ها و سلول های آنها را مطالعه می کند. فیزیولوژی گیاهان، حیوانات و انسان ها وجود دارد. جنین شناسی (زیست شناسی رشدی)- شاخه ای از زیست شناسی، علم رشد فردی یک موجود زنده، از جمله رشد جنین.

هدف - شی ژنتیکقوانین وراثت و تنوع هستند. در حال حاضر، یکی از پویاترین علوم زیستی در حال توسعه است.

با توجه به سطح سازماندهی طبیعت زنده مورد مطالعه، زیست شناسی مولکولی، سیتولوژی، بافت شناسی، ارگانولوژی، زیست شناسی موجودات و سیستم های ابرارگانیسمی متمایز می شود. زیست‌شناسی مولکولی یکی از جوان‌ترین شاخه‌های زیست‌شناسی است، علمی که به‌ویژه سازمان‌دهی اطلاعات ارثی و بیوسنتز پروتئین را مطالعه می‌کند. سیتولوژی یا زیست شناسی سلولی، یک علم زیست شناسی است که موضوع مطالعه آن سلول های موجودات تک سلولی و چند سلولی است. بافت شناسی- علم زیست شناسی، شاخه ای از مورفولوژی که هدف آن ساختار بافت های گیاهان و جانوران است. رشته ارگانولوژی شامل مورفولوژی، آناتومی و فیزیولوژی اندام های مختلف و سیستم های آنها است.

زیست شناسی ارگانیسمی شامل تمام علومی است که با موجودات زنده سروکار دارند، به عنوان مثال. اخلاق شناسی- علم رفتار موجودات.

زیست شناسی سیستم های فوق ارگانیسمی به دو دسته جغرافیای زیستی و اکولوژی تقسیم می شود. توزیع موجودات زنده را مطالعه می کند جغرافیای زیستی، در حالیکه بوم شناسی- سازماندهی و عملکرد سیستم های فوق ارگانیسمی در سطوح مختلف: جمعیت ها، بیوسنوزها (جوامع)، بیوژئوسنوزها (اکوسیستم ها) و زیست کره.

با توجه به روش های رایج تحقیق، می توان زیست شناسی توصیفی (مثلاً ریخت شناسی)، تجربی (مثلاً فیزیولوژی) و زیست شناسی نظری را تشخیص داد.

شناسایی و تبیین الگوهای ساختار، عملکرد و توسعه طبیعت زنده در سطوح مختلف سازمان آن یک وظیفه است. زیست شناسی عمومی. این شامل بیوشیمی، زیست شناسی مولکولی، سیتولوژی، جنین شناسی، ژنتیک، اکولوژی، علوم تکاملی و انسان شناسی است. دکترین تکاملیبه بررسی علل، نیروهای محرک، مکانیسم ها و الگوهای کلی تکامل موجودات زنده می پردازد. یکی از بخش های آن است دیرینه شناسی- علمی که موضوع آن بقایای فسیلی موجودات زنده است. مردم شناسی- بخشی از زیست شناسی عمومی، علم پیدایش و تکامل انسان به عنوان یک گونه زیستی، و همچنین تنوع جمعیت های انسان مدرن و الگوهای تعامل آنها.

جنبه های کاربردی زیست شناسی در زمینه بیوتکنولوژی، اصلاح نژاد و سایر علوم به سرعت در حال توسعه گنجانده شده است. بیوتکنولوژیعلم بیولوژیکی است که به مطالعه استفاده از موجودات زنده و فرآیندهای بیولوژیکی در تولید می پردازد. به طور گسترده ای در صنایع غذایی (پنازی، پنیرسازی، دم کردن و غیره) و صنایع داروسازی (تولید آنتی بیوتیک ها، ویتامین ها)، برای تصفیه آب و غیره استفاده می شود. انتخاب- علم روش های ایجاد نژادهای حیوانات اهلی، انواع گیاهان زراعی و گونه هایی از میکروارگانیسم ها با خواص لازم برای انسان. انتخاب همچنین به عنوان فرآیند تغییر موجودات زنده درک می شود که توسط انسان برای نیازهای خود انجام می شود.

پیشرفت علم زیست شناسی ارتباط تنگاتنگی با موفقیت های سایر علوم طبیعی و دقیق مانند فیزیک، شیمی، ریاضیات، علوم کامپیوتر و غیره دارد، به عنوان مثال، میکروسکوپ، سونوگرافی (سونوگرافی)، توموگرافی و سایر روش های زیست شناسی مبتنی بر فیزیکی هستند. قوانین، و مطالعه ساختار مولکول های بیولوژیکی و فرآیندهای رخ داده در سیستم های زنده بدون استفاده از روش های شیمیایی و فیزیکی غیرممکن خواهد بود. استفاده از روش های ریاضی از یک طرف امکان شناسایی وجود یک ارتباط طبیعی بین اشیا یا پدیده ها، تایید قابلیت اطمینان نتایج به دست آمده و از سوی دیگر، مدل سازی یک پدیده یا فرآیند را فراهم می کند. اخیراً روش‌های رایانه‌ای مانند مدل‌سازی اهمیت فزاینده‌ای در زیست‌شناسی پیدا کرده‌اند. در تقاطع زیست شناسی و سایر علوم، تعدادی از علوم جدید مانند بیوفیزیک، بیوشیمی، بیونیک و غیره به وجود آمد.

دستاوردهای زیست شناسی

مهمترین وقایع در زمینه زیست شناسی که بر کل مسیر توسعه بیشتر آن تأثیر گذاشت عبارتند از: ایجاد ساختار مولکولی DNA و نقش آن در انتقال اطلاعات در ماده زنده (F. Crick, J. Watson, ام. ویلکینز)؛ رمزگشایی کد ژنتیکی (R. Holley، H. G. Korana، M. Nirenberg)؛ کشف ساختار ژن و تنظیم ژنتیکی سنتز پروتئین (A. M. Lvov، F. Jacob، J. L. Monod، و غیره)؛ فرمول بندی نظریه سلولی (M. Schleiden, T. Schwann, R. Virchow, K. Baer); مطالعه الگوهای وراثت و تنوع (G. Mendel، H. de Vries، T. Morgan، و غیره)؛ تدوین اصول سیستماتیک مدرن (C. Linnaeus)، نظریه تکاملی (C. داروین) و دکترین بیوسفر (V. I. Vernadsky).

"بیماری جنون گاوی" (پریون ها).

کار بر روی برنامه ژنوم انسان، که به طور همزمان در چندین کشور انجام شد و در آغاز قرن حاضر تکمیل شد، ما را به این درک رساند که انسان ها حدود 25 تا 30 هزار ژن دارند، اما اطلاعات بیشتر DNA ما هرگز خوانده نمی شود. از آنجایی که حاوی تعداد زیادی از مناطق و ژن های کد کننده صفات است که برای انسان اهمیت خود را از دست داده اند (دم، موهای بدن و غیره). علاوه بر این، تعدادی از ژن‌های مسئول ایجاد بیماری‌های ارثی و همچنین ژن‌های هدف دارویی، رمزگشایی شده‌اند. اما کاربرد عملی نتایج به دست آمده در طول اجرای این برنامه تا رمزگشایی ژنوم تعداد قابل توجهی از افراد به تعویق می افتد و سپس مشخص می شود که تفاوت آنها در چیست. این اهداف برای تعدادی از آزمایشگاه های پیشرو در سراسر جهان که بر روی اجرای برنامه ENCODE کار می کنند، تعیین شده است.

تحقیقات بیولوژیکی پایه و اساس پزشکی، داروسازی است و به طور گسترده در کشاورزی و جنگلداری، صنایع غذایی و سایر شاخه های فعالیت های انسانی استفاده می شود.

به خوبی شناخته شده است که تنها "انقلاب سبز" در دهه 1950 این امکان را فراهم کرد که حداقل تا حدی مشکل تأمین غذا و خوراک دام برای جمعیت رو به رشد زمین از طریق معرفی انواع جدید گیاهان و فناوری های پیشرفته حل شود. برای کشت آنها با توجه به این واقعیت که خواص برنامه ریزی شده ژنتیکی محصولات کشاورزی قبلاً تقریباً تمام شده است، یک راه حل بیشتر برای مشکل غذا با معرفی گسترده موجودات اصلاح شده ژنتیکی به تولید همراه است.

تولید بسیاری از محصولات غذایی مانند پنیر، ماست، سوسیس و کالباس، پخت و پز و غیره نیز بدون استفاده از باکتری ها و قارچ ها که موضوع بیوتکنولوژی است غیرممکن است.

آگاهی از ماهیت پاتوژن ها، فرآیندهای بسیاری از بیماری ها، مکانیسم های ایمنی، الگوهای وراثت و تنوع باعث کاهش قابل توجه مرگ و میر و حتی ریشه کنی کامل تعدادی از بیماری ها مانند آبله شده است. با کمک آخرین دستاوردهای علم زیست شناسی، مشکل تولید مثل انسان نیز حل می شود.

بخش قابل توجهی از داروهای مدرن بر اساس مواد اولیه طبیعی تولید می شود و همچنین به لطف موفقیت های مهندسی ژنتیک، مانند انسولین، که برای بیماران دیابتی ضروری است، عمدتاً توسط باکتری هایی ساخته می شود که ژن مربوطه منتقل شده است.

تحقیقات بیولوژیکی برای حفظ محیط زیست و تنوع موجودات زنده که خطر انقراض آنها وجود بشریت را زیر سوال می برد، اهمیت کمتری ندارد.

بزرگترین اهمیت در میان دستاوردهای زیست شناسی این واقعیت است که آنها حتی پایه ای برای ساخت شبکه های عصبی و کد ژنتیکی در فناوری رایانه می سازند و همچنین به طور گسترده در معماری و سایر صنایع مورد استفاده قرار می گیرند. بدون شک قرن بیست و یکم قرن زیست شناسی است.

روشهای شناخت طبیعت زنده

مانند هر علم دیگری، زیست شناسی زرادخانه روش های خاص خود را دارد. علاوه بر روش علمی شناختی که در سایر زمینه ها استفاده می شود، روش هایی مانند تاریخی، تطبیقی-توصیفی و ... در زیست شناسی بسیار مورد استفاده قرار می گیرد.

روش علمی شناخت شامل مشاهده، تدوین فرضیه ها، آزمایش، مدل سازی، تجزیه و تحلیل نتایج و استخراج الگوهای کلی است.

مشاهده- این درک هدفمند از اشیاء و پدیده ها با استفاده از حواس یا ابزار است که توسط وظیفه فعالیت تعیین می شود. شرط اصلی مشاهده علمی عینی بودن آن است، یعنی توانایی تأیید داده های به دست آمده از طریق مشاهده مکرر یا استفاده از روش های تحقیق دیگر مانند آزمایش. حقایق به دست آمده در نتیجه مشاهده نامیده می شود داده ها. آنها می توانند مانند باشند کیفیت(توصیف بو، طعم، رنگ، شکل و غیره)، و کمیو داده های کمی دقیق تر از داده های کیفی هستند.

بر اساس داده های مشاهده ای، فرموله شده است فرضیه- قضاوت فرضی در مورد ارتباط طبیعی پدیده ها. این فرضیه در یک سری آزمایش آزمایش می شود. یک آزمایشیک آزمایش علمی انجام شده نامیده می شود، مشاهده پدیده مورد مطالعه در شرایط کنترل شده، که به فرد امکان می دهد ویژگی های یک شی یا پدیده معین را شناسایی کند. بالاترین شکل آزمایش است مدل سازی- مطالعه هر پدیده، فرآیند یا سیستم اشیاء با ساخت و مطالعه مدل های آنها. اساساً این یکی از مقوله‌های اصلی نظریه دانش است: هر روش تحقیق علمی، اعم از نظری و تجربی، مبتنی بر ایده مدل‌سازی است.

نتایج تجربی و شبیه سازی در معرض تجزیه و تحلیل دقیق هستند. تحلیل و بررسیروش تحقیق علمی با تجزیه یک شی به اجزای سازنده آن یا تجزیه ذهنی یک شی از طریق انتزاع منطقی. تجزیه و تحلیل با سنتز پیوند ناگسستنی دارد. سنتزروشی برای مطالعه یک موضوع در یکپارچگی آن، در وحدت و به هم پیوستگی اجزای آن است. در نتیجه تجزیه و تحلیل و ترکیب، موفق ترین فرضیه تحقیق می شود فرضیه کاریو اگر بتواند در برابر تلاش‌ها برای رد آن مقاومت کند و همچنان حقایق و روابط غیرقابل توضیح قبلی را با موفقیت پیش‌بینی کند، می‌تواند به یک نظریه تبدیل شود.

زیر تئوریشکلی از دانش علمی را درک کنید که ایده ای کل نگر از الگوها و ارتباطات اساسی واقعیت به دست می دهد. جهت کلی تحقیق علمی دستیابی به سطوح بالاتری از قابلیت پیش بینی است. اگر هیچ واقعیتی نتواند یک نظریه را تغییر دهد و انحرافات از آن که رخ می دهد منظم و قابل پیش بینی باشد، می توان آن را به رتبه ای ارتقا داد. قانون- رابطه ضروری، ضروری، پایدار، تکرار شونده بین پدیده های طبیعت.

با افزایش حجم دانش و بهبود روش‌های تحقیق، فرضیه‌ها و نظریه‌های تثبیت‌شده را می‌توان به چالش کشید، اصلاح کرد و حتی رد کرد، زیرا دانش علمی خود ماهیتی پویا است و دائماً در معرض تفسیر مجدد انتقادی است.

روش تاریخیالگوهای ظاهر و رشد موجودات، شکل گیری ساختار و عملکرد آنها را نشان می دهد. در تعدادی از موارد به کمک این روش، فرضیه ها و نظریه هایی که قبلاً نادرست تلقی می شدند، جان تازه ای پیدا می کنند. این، برای مثال، با مفروضات چارلز داروین در مورد ماهیت انتقال سیگنال در یک کارخانه در پاسخ به تأثیرات محیطی اتفاق افتاد.

روش تطبیقی ​​– توصیفیتجزیه و تحلیل آناتومیکی و مورفولوژیکی اشیاء تحقیقاتی را فراهم می کند. زیربنای طبقه بندی موجودات، شناسایی الگوهای ظهور و توسعه اشکال مختلف زندگی است.

نظارت برسیستمی از اقدامات برای مشاهده، ارزیابی و پیش بینی تغییرات در وضعیت جسم مورد مطالعه، به ویژه بیوسفر است.

انجام مشاهدات و آزمایشات اغلب مستلزم استفاده از تجهیزات خاصی مانند میکروسکوپ، سانتریفیوژ، اسپکتروفتومتر و غیره است.

میکروسکوپ به طور گسترده در جانورشناسی، گیاه شناسی، آناتومی انسان، بافت شناسی، سیتولوژی، ژنتیک، جنین شناسی، دیرینه شناسی، بوم شناسی و سایر شاخه های زیست شناسی استفاده می شود. این امکان را به شما می دهد تا ساختار ظریف اجسام را با استفاده از نور، الکترون، اشعه ایکس و انواع دیگر میکروسکوپ مطالعه کنید.

دستگاه میکروسکوپ نوری. یک میکروسکوپ نوری از بخش های نوری و مکانیکی تشکیل شده است. اولی شامل چشمی، اهداف و آینه و دومی شامل لوله، سه پایه، پایه، استیج و پیچ است.

بزرگنمایی کلی میکروسکوپ با فرمول تعیین می شود:

بزرگنمایی لنز $×$ بزرگنمایی چشمی $-$ بزرگنمایی میکروسکوپ.

به عنوان مثال، اگر عدسی یک جسم را 8 دلار و چشمی را 7 دلار بزرگ کند، آنگاه بزرگنمایی کل میکروسکوپ 56 دلار است.

سانتریفیوژ دیفرانسیل، یا تقسیم بندی،به شما امکان می دهد ذرات را با توجه به اندازه و چگالی آنها تحت تأثیر نیروی گریز از مرکز، که به طور فعال در مطالعه ساختار مولکول ها و سلول های بیولوژیکی استفاده می شود، جدا کنید.

زرادخانه روش های بیولوژیکی به طور مداوم به روز می شود و در حال حاضر پوشش کامل آن تقریبا غیرممکن است. بنابراین، برخی از روش های مورد استفاده در علوم زیستی فردی در زیر مورد بحث قرار خواهد گرفت.

نقش زیست شناسی در شکل گیری تصویر علوم طبیعی مدرن از جهان

در مرحله شکل گیری، زیست شناسی هنوز جدا از سایر علوم طبیعی وجود نداشت و فقط به مشاهده، مطالعه، توصیف و طبقه بندی نمایندگان دنیای حیوانی و گیاهی محدود می شد، یعنی یک علم توصیفی بود. با این حال، این مانع از طبیعت گرایان باستانی بقراط (حدود 460-377 قبل از میلاد)، ارسطو (384-322 قبل از میلاد) و تئوفراستوس (نام واقعی Tyrtham، 372-287 قبل از میلاد) نشد ایده هایی در مورد ساختار بدن انسان و حیوانات، و همچنین تنوع زیستی حیوانات و گیاهان، در نتیجه پایه های آناتومی و فیزیولوژی، جانورشناسی و گیاه شناسی انسان را پی ریزی می کند.

تعمیق دانش در مورد طبیعت زنده و نظام‌بندی حقایق انباشته شده قبلی، که در قرن‌های 16 تا 18 رخ داد، با معرفی نام‌گذاری دوتایی و ایجاد طبقه‌بندی هماهنگ گیاهان (C. Linnaeus) و حیوانات (J. B. Lamarck) به اوج خود رسید. ).

توصیف تعداد قابل توجهی از گونه ها با ویژگی های مورفولوژیکی مشابه، و همچنین یافته های دیرینه شناختی، پیش نیازی برای توسعه ایده ها در مورد منشاء گونه ها و مسیرهای توسعه تاریخی جهان ارگانیک شد. بنابراین، آزمایشات F. Redi، L. Spallanzani و L. Pasteur در قرن 17-19، فرضیه تولید خود به خودی را که توسط ارسطو ارائه شده و در قرون وسطی رایج بود، و نظریه تکامل بیوشیمیایی توسط A. I. Oparin و جی. هالدن، که به طرز درخشانی توسط اس. میلر و جی. یوری تأیید شد، به ما اجازه داد تا به این سؤال در مورد منشأ همه موجودات زنده پاسخ دهیم.

اگر روند پیدایش موجودات زنده از اجزای غیر زنده و تکامل آن به خودی خود دیگر تردیدی ایجاد نکند، مکانیسم ها، مسیرها و جهت گیری های توسعه تاریخی جهان ارگانیک هنوز به طور کامل درک نشده است، زیرا هیچ یک از این دو نظریه های اصلی رقیب تکامل (نظریه ترکیبی تکامل، ایجاد شده بر اساس نظریه C. داروین، و نظریه J. B. Lamarck) هنوز نمی توانند شواهد جامعی ارائه دهند.

استفاده از میکروسکوپ و سایر روش های علوم مرتبط، با توجه به پیشرفت در زمینه سایر علوم طبیعی و همچنین معرفی روش های تجربی، به دانشمندان آلمانی T. Schwann و M. Schleiden این امکان را داد تا یک نظریه سلولی را در سال های 1988 ه. قرن 19، بعدها توسط R. Virchow و K. Baer تکمیل شد. این به مهمترین تعمیم در زیست شناسی تبدیل شد که سنگ بنای ایده های مدرن در مورد وحدت جهان ارگانیک را تشکیل داد.

کشف الگوهای انتقال اطلاعات ارثی توسط راهب چک جی. مندل به عنوان انگیزه ای برای توسعه سریع زیست شناسی در قرن 20 تا 21 عمل کرد و نه تنها منجر به کشف حامل جهانی وراثت - DNA شد، بلکه منجر شد. همچنین کد ژنتیکی و همچنین مکانیسم های اساسی کنترل، خواندن و تنوع اطلاعات ارثی.

توسعه ایده ها در مورد محیط زیست منجر به ظهور علمی مانند اکولوژی و فرمول آموزه هایی در مورد بیوسفربه عنوان یک سیستم سیاره ای پیچیده چند جزئی از مجتمع های بیولوژیکی عظیم به هم پیوسته و همچنین فرآیندهای شیمیایی و زمین شناسی که روی زمین اتفاق می افتد (V.I. Vernadsky) که در نهایت این امکان را فراهم می کند تا حداقل تا حدودی پیامدهای منفی فعالیت اقتصادی انسان را کاهش دهد.

بنابراین، زیست شناسی نقش مهمی در شکل گیری تصویر علوم طبیعی مدرن از جهان ایفا کرد.

سازماندهی سطح و تکامل. سطوح اصلی سازماندهی طبیعت زنده: سلولی، ارگانیسمی، جمعیت گونه، بیوژئوسنوز، زیست کره. سیستم های بیولوژیکی مشخصات کلی سیستم های بیولوژیکی: ساختار سلولی، ویژگی های ترکیب شیمیایی، متابولیسم و ​​تبدیل انرژی، هموستاز، تحریک پذیری، حرکت، رشد و نمو، تولید مثل، تکامل.

سازماندهی سطح و تکامل

طبیعت زنده یک شکل همگن نیست، مانند یک کریستال، آن را با تنوع نامحدودی از اشیاء تشکیل دهنده آن نشان می دهد (در حال حاضر حدود 2 میلیون گونه از موجودات به تنهایی توصیف شده است). در عین حال، این تنوع دلیلی بر هرج و مرج حاکم بر آن نیست، زیرا موجودات دارای ساختار سلولی هستند، موجودات زنده از همان گونه جمعیت تشکیل می دهند، همه جمعیت هایی که در یک قطعه زمین یا آب زندگی می کنند جوامعی را تشکیل می دهند و در تعامل با اجسام هستند. از طبیعت بی جان آنها بیوژئوسنوزها را تشکیل می دهند و به نوبه خود زیست کره را تشکیل می دهند.

بنابراین، طبیعت زنده سیستمی است که اجزای آن را می توان به ترتیب دقیقی مرتب کرد: از پایین به بالاتر. این اصل سازماندهی، تمایز افراد را ممکن می سازد سطوحو درک جامعی از زندگی به عنوان یک پدیده طبیعی به دست می دهد. در هر سطح از سازمان، یک واحد ابتدایی و یک پدیده ابتدایی تعیین می شود. مانند واحد ابتداییساختار یا شیئی را در نظر بگیرید، تغییراتی که در آن سهمی خاص در سطح مربوط به فرآیند حفظ و توسعه حیات را تشکیل می دهد، در حالی که خود این تغییر است. یک پدیده ابتدایی

شکل گیری چنین ساختار چند سطحی نمی تواند فوراً اتفاق بیفتد - این نتیجه میلیاردها سال توسعه تاریخی است که در طی آن یک عارضه پیشرونده از اشکال زندگی وجود داشت: از مجتمع های مولکول های آلی به سلول ها، از سلول ها به موجودات، پس از تشکیل، این ساختار به دلیل یک سیستم تنظیمی پیچیده وجود خود را حفظ می کند و به توسعه خود ادامه می دهد و در هر یک از سطوح سازماندهی ماده زنده، دگرگونی های تکاملی مربوطه رخ می دهد.

سطوح اصلی سازماندهی طبیعت زنده: سلولی، ارگانیسمی، جمعیت-گونه، بیوژئوسنوز، بیوسفر

در حال حاضر، چندین سطح اصلی سازماندهی ماده زنده وجود دارد: سلولی، موجودات زنده، جمعیت-گونه، بیوژئوسنوز و بیوسفر.

سطح سلولی

اگرچه تظاهرات برخی از خصوصیات موجودات زنده در حال حاضر به دلیل برهمکنش ماکرومولکول های بیولوژیکی (پروتئین ها، اسیدهای نوکلئیک، پلی ساکاریدها و غیره) است، اما واحد ساختار، عملکرد و رشد موجودات زنده سلول است که قادر به حمل است. فرآیندهای اجرا و انتقال اطلاعات ارثی را با متابولیسم و ​​تبدیل انرژی همراه می کند و در نتیجه عملکرد سطوح بالاتر سازمان را تضمین می کند. واحد ابتدایی سطح سلولی سازمان سلول است و پدیده ابتدایی واکنش های متابولیسم سلولی است.

سطح ارگانیسمی

ارگانیسمیک سیستم یکپارچه است که قادر به وجود مستقل است. بر اساس تعداد سلول های تشکیل دهنده موجودات، آنها را به تک سلولی و چند سلولی تقسیم می کنند. سطح سازماندهی سلولی در موجودات تک سلولی (آمیب ولگاریس، اوگلنا سبز و غیره) با سطح موجودات منطبق است. دوره ای در تاریخ زمین وجود داشت که همه موجودات فقط با اشکال تک سلولی نشان داده می شدند، اما آنها عملکرد هر دو بیوژئوسنوز و بیوسفر را به عنوان یک کل تضمین می کردند. بیشتر موجودات چند سلولی با مجموعه ای از بافت ها و اندام ها نشان داده می شوند که به نوبه خود ساختار سلولی نیز دارند. اندام ها و بافت ها برای انجام عملکردهای خاص سازگار شده اند. واحد ابتدایی این سطح، فرد در رشد فردی یا انتوژنز است، بنابراین سطح ارگانیسمی نیز نامیده می شود. آنتوژنتیک. یک پدیده ابتدایی در این سطح تغییرات در بدن در رشد فردی آن است.

سطح جمعیت-گونه

جمعیت- این مجموعه ای از افراد یک گونه است که آزادانه با یکدیگر آمیخته می شوند و جدا از سایر گروه های مشابه افراد زندگی می کنند.

در جمعیت ها تبادل آزاد اطلاعات ارثی و انتقال آن به فرزندان وجود دارد. جمعیت یک واحد ابتدایی از سطح جمعیت-گونه است و پدیده ابتدایی در این مورد دگرگونی های تکاملی مانند جهش و انتخاب طبیعی است.

سطح بیوژئوسنوتیک

بیوژئوسنوزنشان دهنده جامعه ای تاریخی از جمعیت های گونه های مختلف است که توسط متابولیسم و ​​انرژی با یکدیگر و محیط در ارتباط هستند.

بیوژئوسنوزها سیستم های ابتدایی هستند که در آنها چرخه مواد و انرژی رخ می دهد که توسط فعالیت حیاتی موجودات تعیین می شود. بیوژئوسنوزها خود واحدهای ابتدایی یک سطح معین هستند، در حالی که پدیده‌های ابتدایی جریان‌های انرژی و چرخه‌های مواد در آنها هستند. بیوژئوسنوزها زیست کره را تشکیل می دهند و تمام فرآیندهای رخ داده در آن را تعیین می کنند.

سطح زیست کره

زیست کره- پوسته زمین که توسط موجودات زنده ساکن شده و توسط آنها تبدیل شده است.

بیوسفر بالاترین سطح سازماندهی حیات در این سیاره است. این پوسته قسمت پایین جو، هیدروسفر و لایه بالایی لیتوسفر را می پوشاند. زیست کره، مانند سایر سیستم های بیولوژیکی، پویا است و به طور فعال توسط موجودات زنده تغییر شکل می دهد. این خود یک واحد ابتدایی سطح بیوسفر است و فرآیندهای گردش مواد و انرژی که با مشارکت موجودات زنده رخ می دهد به عنوان یک پدیده ابتدایی در نظر گرفته می شود.

همانطور که در بالا ذکر شد، هر یک از سطوح سازماندهی ماده زنده سهم خود را در یک فرآیند تکاملی واحد ایفا می کند: در سلول، نه تنها اطلاعات ارثی تعبیه شده بازتولید می شود، بلکه تغییر آن نیز رخ می دهد که منجر به ظهور ترکیبات جدیدی می شود. ویژگی ها و خواص ارگانیسم که به نوبه خود در معرض عمل انتخاب طبیعی در سطح جمعیت-گونه و غیره است.

سیستم های بیولوژیکی

اشیاء بیولوژیکی با درجات مختلف پیچیدگی (سلول ها، موجودات، جمعیت ها و گونه ها، بیوژئوسنوزها و خود بیوسفر) در حال حاضر به عنوان سیستم های بیولوژیکی

یک سیستم یکپارچه از اجزای ساختاری است که برهمکنش آنها در مقایسه با کلیت مکانیکی آنها خواص جدیدی ایجاد می کند. بنابراین، موجودات از اندام ها تشکیل شده اند، اندام ها توسط بافت ها تشکیل می شوند و بافت ها سلول ها را تشکیل می دهند.

ویژگی های مشخصه سیستم های بیولوژیکی یکپارچگی آنها، اصل سطح سازمان، همانطور که در بالا مورد بحث قرار گرفت، و باز بودن آنهاست. یکپارچگی سیستم های بیولوژیکی تا حد زیادی از طریق خود تنظیمی به دست می آید که بر اساس اصل بازخورد عمل می کند.

به سیستم های بازشامل سیستم هایی است که بین آنها تبادل مواد، انرژی و اطلاعات بین آنها و محیط انجام می شود، به عنوان مثال، گیاهان، در فرآیند فتوسنتز، نور خورشید را جذب می کنند و آب و دی اکسید کربن را جذب می کنند و اکسیژن آزاد می کنند.

مشخصات کلی سیستم های بیولوژیکی: ساختار سلولی، ویژگی های ترکیب شیمیایی، متابولیسم و ​​تبدیل انرژی، هموستاز، تحریک پذیری، حرکت، رشد و نمو، تولید مثل، تکامل.

سیستم‌های بیولوژیکی از اجسام بی‌جان با مجموعه‌ای از نشانه‌ها و ویژگی‌ها متفاوت هستند که از میان آنها می‌توان به ساختار سلولی، ترکیب شیمیایی، متابولیسم و ​​تبدیل انرژی، هموستاز، تحریک‌پذیری، حرکت، رشد و نمو، تولید مثل و تکامل اشاره کرد.

واحد اولیه ساختاری و عملکردی موجود زنده سلول است. حتی ویروس هایی که به اشکال حیات غیر سلولی تعلق دارند، قادر به تولید مثل در خارج از سلول نیستند.

دو نوع ساختار سلولی وجود دارد: پروکاریوتیو یوکاریوتی. سلول های پروکاریوتی هسته تشکیل شده ندارند. پروکاریوت ها عمدتاً شامل باکتری ها هستند. اطلاعات ژنتیکی در سلول های یوکاریوتی در یک ساختار خاص - هسته ذخیره می شود. یوکاریوت ها شامل گیاهان، حیوانات و قارچ ها هستند. اگر در موجودات تک سلولی تمام مظاهر حیات در سلول ذاتی باشد، در موجودات چند سلولی تخصص سلولی رخ می دهد.

هیچ عنصر شیمیایی در موجودات زنده یافت نمی شود که در طبیعت بی جان وجود نداشته باشد، اما غلظت آنها در حالت اول و دوم به طور قابل توجهی متفاوت است. در طبیعت زنده عناصری مانند کربن، هیدروژن و اکسیژن که بخشی از ترکیبات آلی هستند غالب هستند، در حالی که طبیعت بی جان عمدتاً با مواد معدنی مشخص می شود. مهمترین ترکیبات آلی اسیدهای نوکلئیک و پروتئین ها هستند که عملکردهای خود تولید مثل و خود نگهداری را انجام می دهند، اما هیچ یک از این مواد حامل حیات نیستند، زیرا نه به صورت جداگانه و نه در گروه قادر به تولید مثل نیستند - این امر مستلزم مجموعه ای جدایی ناپذیر از مولکول ها و ساختارها است که همان سلول است.

تمام سیستم های زنده، از جمله سلول ها و موجودات، سیستم های باز هستند. با این حال، بر خلاف طبیعت بی جان که عمدتاً انتقال مواد از یک مکان به مکان دیگر یا تغییر در حالت تجمع آنها رخ می دهد، موجودات زنده قادر به تبدیل شیمیایی مواد مصرف شده و استفاده از انرژی هستند. متابولیسم و ​​تبدیل انرژی با فرآیندهایی مانند تغذیه، تنفس و دفع همراه است.

زیر غذامعمولاً ورود به بدن، هضم و جذب مواد لازم برای پر کردن ذخایر انرژی و ساختن بدن بدن را درک می کنند. با توجه به روش تغذیه، همه موجودات به دو دسته تقسیم می شوند اتوتروف هاو هتروتروف ها.

اتوتروف ها- اینها موجوداتی هستند که قادر به سنتز مواد آلی از غیر آلی هستند.

هتروتروف ها- اینها موجوداتی هستند که مواد آلی آماده را برای غذا مصرف می کنند. اتوتروف ها به دو دسته فوتو اتوتروف و کمواتوتروف تقسیم می شوند. فوتو اتوتروف هااز انرژی نور خورشید برای سنتز مواد آلی استفاده کنید. فرآیند تبدیل انرژی نور به انرژی پیوندهای شیمیایی ترکیبات آلی نامیده می شود فتوسنتز. فوتواتوتروف ها شامل اکثریت قریب به اتفاق گیاهان و برخی باکتری ها (به عنوان مثال سیانوباکتری ها) می شوند. به طور کلی، فتوسنتز یک فرآیند بسیار مولد نیست، در نتیجه اکثر گیاهان مجبور به یک سبک زندگی وابسته هستند. شیمی اتوتروف هااستخراج انرژی برای سنتز ترکیبات آلی از ترکیبات معدنی. این فرآیند نامیده می شود شیمی سنتز. شیمیواتوتروف های معمولی برخی از باکتری ها از جمله باکتری های گوگرد و باکتری های آهن هستند.

موجودات باقی مانده - حیوانات، قارچ ها و اکثریت قریب به اتفاق باکتری ها - هتروتروف هستند.

تنفس فرآیند تجزیه مواد آلی به مواد ساده تر است که انرژی لازم برای حفظ حیات موجودات را آزاد می کند.

تمیز دادن تنفس هوازینیاز به اکسیژن، و بی هوازی، بدون مشارکت اکسیژن رخ می دهد. بیشتر موجودات هوازی هستند، اگرچه بی هوازی ها در بین باکتری ها، قارچ ها و حیوانات نیز یافت می شوند. با تنفس اکسیژن، مواد آلی پیچیده را می توان به آب و دی اکسید کربن تجزیه کرد.

دفع معمولاً به حذف محصولات نهایی متابولیک و مازاد مواد مختلف (آب، املاح و غیره) دریافت شده از غذا یا تشکیل شده در آن از بدن اشاره دارد. فرآیندهای دفع به ویژه در حیوانات شدید است، در حالی که گیاهان بسیار مقرون به صرفه هستند.

به لطف متابولیسم و ​​انرژی، ارتباط بدن با محیط تضمین شده و هموستاز حفظ می شود.

هموستازتوانایی سیستم های بیولوژیکی برای مقاومت در برابر تغییرات و حفظ ثبات نسبی ترکیب شیمیایی، ساختار و خواص، و همچنین تضمین عملکرد ثابت در شرایط متغیر محیطی است. سازگاری با شرایط متغیر محیطی را سازگاری می گویند.

تحریک پذیری- این خاصیت جهانی موجودات زنده برای پاسخ به تأثیرات خارجی و داخلی است که زمینه ساز سازگاری ارگانیسم با شرایط محیطی و بقای آنها است. واکنش گیاهان به تغییرات شرایط خارجی، به عنوان مثال، چرخاندن تیغه‌های برگ به سمت نور است و در اکثر حیوانات اشکال پیچیده‌تری دارد که طبیعت بازتابی دارند.

جنبش- ویژگی جدایی ناپذیر سیستم های بیولوژیکی. این خود را نه تنها به شکل حرکت بدن و اجزای آنها در فضا، به عنوان مثال، در پاسخ به تحریک، بلکه در روند رشد و تکامل نشان می دهد.

موجودات جدیدی که در نتیجه تولید مثل ظاهر می شوند، ویژگی های آماده ای را از والدین خود دریافت نمی کنند، بلکه برنامه های ژنتیکی خاصی، امکان ایجاد ویژگی های خاص را دریافت می کنند. این اطلاعات ارثی در طول رشد فردی محقق می شود. رشد فردی، به عنوان یک قاعده، در تغییرات کمی و کیفی در بدن بیان می شود. تغییرات کمی در بدن رشد نامیده می شود. آنها خود را به عنوان مثال به شکل افزایش جرم و ابعاد خطی ارگانیسم نشان می دهند که بر اساس تولید مثل مولکول ها، سلول ها و سایر ساختارهای بیولوژیکی است.

رشد ارگانیسم- این ظاهر تفاوت های کیفی در ساختار، پیچیدگی عملکردها و غیره است که بر اساس تمایز سلولی است.

رشد موجودات می تواند در طول زندگی ادامه یابد یا در مرحله خاصی به پایان برسد. در مورد اول صحبت می کنیم نامحدود، یا رشد باز. از ویژگی های گیاهان و قارچ ها است. در مورد دوم با آن سروکار داریم محدود، یا رشد بسته، مشخصه حیوانات و باکتری ها است.

مدت زمان وجود یک سلول، ارگانیسم، گونه و سایر سیستم های بیولوژیکی منحصر به فرد از نظر زمانی محدود است که عمدتاً به دلیل تأثیر عوامل محیطی است، بنابراین تولید مثل دائمی این سیستم ها مورد نیاز است. تکثیر سلول ها و موجودات بر اساس فرآیند خودتکثیرسازی مولکول های DNA است. تولید مثل ارگانیسم ها وجود گونه ها را تضمین می کند و تولید مثل همه گونه های ساکن در زمین وجود زیست کره را تضمین می کند.

وراثتانتقال خصوصیات اشکال والدینی را طی چند نسل می نامند.

با این حال، اگر ویژگی ها در طول تولید مثل حفظ می شد، سازگاری با شرایط محیطی متغیر غیرممکن خواهد بود. در این راستا، خاصیت مخالف وراثت ظاهر شد - تغییرپذیری.

تغییرپذیری- این امکان به دست آوردن ویژگی ها و خواص جدید در طول زندگی است که تکامل و بقای سازگارترین گونه ها را تضمین می کند.

سیر تکاملیفرآیند برگشت ناپذیر توسعه تاریخی موجودات زنده است.

بر اساس آن است تولید مثل پیشرونده، تنوع ارثی، مبارزه برای هستیو انتخاب طبیعی. عملکرد این عوامل منجر به ایجاد تنوع عظیمی از اشکال زندگی سازگار با شرایط مختلف محیطی شده است. تکامل پیشرونده از چندین مرحله عبور کرده است: اشکال پیش سلولی، موجودات تک سلولی، موجودات چند سلولی پیچیده تا انسان.

ژنتیک، وظایف آن وراثت و تنوع از خواص موجودات است. روش های ژنتیک مفاهیم اساسی ژنتیک و نمادگرایی. نظریه کروموزومی وراثت. ایده های مدرن در مورد ژن و ژنوم

ژنتیک، وظایف آن

پیشرفت‌های علم طبیعی و زیست‌شناسی سلولی در قرن‌های 18 تا 19 به تعدادی از دانشمندان این امکان را داد تا در مورد وجود برخی عوامل ارثی که به عنوان مثال، ایجاد بیماری‌های ارثی را تعیین می‌کنند، مفروضاتی را مطرح کنند، اما این فرضیات توسط شواهد مرتبط تأیید نشدند. حتی نظریه پانژنز درون سلولی که توسط H. de Vries در سال 1889 فرموله شد، وجود "پانژن" خاصی را در هسته سلولی فرض می کرد که تمایلات ارثی ارگانیسم را تعیین می کند، و تنها رهاسازی آنهایی از آنها را که تعیین می کنند در پروتوپلاسم تعیین می کند. نوع سلول، نمی تواند وضعیت را تغییر دهد، و همچنین نظریه "پلاسم جوانه" توسط A. Weissman، که بر اساس آن ویژگی های به دست آمده در طول فرآیند انتوژنز به ارث نمی رسد.

تنها آثار محقق چکی جی. مندل (1822-1884) سنگ بنای ژنتیک مدرن شد. اما علیرغم اینکه آثار او در نشریات علمی مورد استناد قرار می گرفت، معاصران او توجهی به آنها نداشتند. و تنها کشف مجدد الگوهای وراثت مستقل توسط سه دانشمند به طور همزمان - E. Chermak، K. Correns و H. de Vries - جامعه علمی را مجبور کرد که به منشاء ژنتیک روی آورند.

ژنتیکعلمی است که به بررسی الگوهای وراثت و تنوع و روش های مدیریت آنها می پردازد.

وظایف ژنتیکدر مرحله حاضر مطالعه خصوصیات کمی و کیفی مواد ارثی، تجزیه و تحلیل ساختار و عملکرد ژنوتیپ، رمزگشایی ساختار ظریف ژن و روش‌های تنظیم فعالیت ژن، جستجوی ژن‌هایی است که باعث رشد انسان ارثی می‌شود. بیماری‌ها و روش‌های «اصلاح» آن‌ها، ایجاد نسل جدیدی از داروها بر اساس نوع واکسن‌های DNA، ساختن با استفاده از مهندسی ژنتیک و سلولی، ارگانیسم‌هایی با خواص جدید که می‌توانند داروها و محصولات غذایی مورد نیاز انسان را نیز تولید کنند. به عنوان رمزگشایی کامل ژنوم انسان.

وراثت و تنوع - خواص موجودات

وراثتتوانایی موجودات زنده برای انتقال خصوصیات و ویژگی های خود در طی یک سری از نسل ها است.

تغییرپذیری- توانایی موجودات زنده برای به دست آوردن ویژگی های جدید در طول زندگی.

نشانه ها- اینها هر گونه ویژگی مورفولوژیکی، فیزیولوژیکی، بیوشیمیایی و سایر ارگانیسم ها هستند که برخی از آنها با دیگران متفاوت هستند، به عنوان مثال، رنگ چشم. خواصهمچنین به هر ویژگی عملکردی موجودات که بر اساس یک ویژگی ساختاری خاص یا گروهی از ویژگی های اولیه است، گفته می شود.

ویژگی های موجودات را می توان به دو دسته تقسیم کرد کیفیت بالاو کمی. نشانه های کیفی دو یا سه جلوه متضاد دارند که به آنها می گویند علائم جایگزین،به عنوان مثال، رنگ چشم آبی و قهوه ای، در حالی که رنگ های کمی (بازده شیر گاو، عملکرد گندم) تفاوت های مشخصی ندارند.

حامل مادی وراثت DNA است. در یوکاریوت ها دو نوع وراثت وجود دارد: ژنوتیپیو سیتوپلاسمی. حامل های وراثت ژنوتیپی در هسته قرار دارند و بیشتر مورد بحث قرار خواهند گرفت، در حالی که حامل های وراثت سیتوپلاسمی مولکول های DNA حلقوی واقع در میتوکندری و پلاستیدها هستند. وراثت سیتوپلاسمی عمدتاً با تخمک منتقل می شود، بنابراین به آن نیز می گویند مادری

تعداد کمی از ژن ها در میتوکندری سلول های انسانی قرار دارند، اما تغییرات آنها می تواند تأثیر قابل توجهی بر رشد ارگانیسم داشته باشد، به عنوان مثال، منجر به ایجاد نابینایی یا کاهش تدریجی تحرک شود. پلاستیدها به همان اندازه نقش مهمی در زندگی گیاهان دارند. بنابراین در برخی از نواحی برگ ممکن است سلول های فاقد کلروفیل وجود داشته باشد که از یک سو منجر به کاهش بهره وری گیاه می شود و از سوی دیگر این گونه ارگانیسم های رنگارنگ در محوطه سازی تزئینی بها داده می شود. چنین نمونه هایی عمدتاً به صورت غیرجنسی تولید مثل می کنند، زیرا تولید مثل جنسی اغلب گیاهان سبز معمولی تولید می کند.

روش های ژنتیک

1. روش هیبریدولوژیک یا روش تلاقی ها شامل انتخاب افراد والدین و تجزیه و تحلیل فرزندان است. در این مورد، ژنوتیپ یک ارگانیسم با تظاهرات فنوتیپی ژن ها در فرزندان به دست آمده از طریق یک طرح تلاقی مشخص قضاوت می شود. این قدیمی ترین روش اطلاعاتی ژنتیک است که برای اولین بار توسط G. Mendel به طور کامل در ترکیب با روش آماری مورد استفاده قرار گرفت. این روش به دلایل اخلاقی در ژنتیک انسان قابل اجرا نیست.

2. روش سیتوژنتیک بر اساس مطالعه کاریوتیپ است: تعداد، شکل و اندازه کروموزوم های موجودات. مطالعه این ویژگی ها به ما امکان می دهد تا آسیب شناسی های مختلف رشد را شناسایی کنیم.

3. روش بیوشیمیایی به شما امکان می دهد تا محتوای مواد مختلف در بدن، به ویژه بیش از حد یا کمبود آنها و همچنین فعالیت تعدادی از آنزیم ها را تعیین کنید.

4. روش های ژنتیک مولکولی با هدف شناسایی تغییرات در ساختار و رمزگشایی توالی نوکلئوتیدی اولیه بخش های DNA مورد مطالعه است. آنها امکان شناسایی ژن های بیماری های ارثی را حتی در جنین ها، ایجاد پدری و غیره فراهم می کنند.

5. روش آماری جمعیت، تعیین ترکیب ژنتیکی یک جمعیت، فراوانی ژن ها و ژنوتیپ های خاص، بار ژنتیکی و همچنین ترسیم چشم انداز توسعه یک جمعیت را ممکن می سازد.

6. روش هیبریداسیون سلول های سوماتیک در کشت این امکان را فراهم می کند که در هنگام ادغام سلول های موجودات مختلف، به عنوان مثال، موش و همستر، موش و انسان و غیره، محل یابی ژن های خاص در کروموزوم ها مشخص شود.

مفاهیم اساسی ژنتیک و نمادگرایی

ژن- این بخشی از یک مولکول DNA یا کروموزوم است که اطلاعاتی در مورد یک صفت یا ویژگی خاص یک موجود زنده دارد.

برخی از ژن ها می توانند بر تجلی چندین صفت به طور همزمان تأثیر بگذارند. این پدیده نامیده می شود پلیوتروپی. به عنوان مثال، ژنی که باعث ایجاد بیماری ارثی آراکنوداکتیلی (انگشتان عنکبوت) می شود نیز باعث انحنای عدسی و آسیب شناسی بسیاری از اندام های داخلی می شود.

هر ژن یک مکان کاملاً مشخص در کروموزوم اشغال می کند - منبع. از آنجایی که در سلول‌های سوماتیک اکثر ارگانیسم‌های یوکاریوتی کروموزوم‌ها جفت هستند (همولوگ)، هر یک از کروموزوم‌های جفت شده حاوی یک نسخه از ژن مسئول یک صفت خاص است. چنین ژن هایی نامیده می شوند آللی.

ژن های آللی اغلب در دو نسخه وجود دارند - غالب و مغلوب. غالبآلل نامیده می شود که بدون توجه به اینکه کدام ژن در کروموزوم دیگر قرار دارد خود را نشان می دهد و رشد صفت کدگذاری شده توسط ژن مغلوب را سرکوب می کند. آلل های غالب معمولا با حروف بزرگ الفبای لاتین (A، B، C و غیره) و آلل های مغلوب با حروف کوچک (a، b، c و غیره) مشخص می شوند. مغلوبآلل ها را تنها در صورتی می توان بیان کرد که جایگاه های هر دو کروموزوم جفتی را اشغال کنند.

ارگانیسمی که در هر دو کروموزوم همولوگ آلل های یکسانی داشته باشد نامیده می شود هموزیگوتبرای این ژن، یا هموزیگوت(AA، aa، AABB، aabb، و غیره)، و ارگانیسمی که دارای انواع مختلف ژنی در هر دو کروموزوم همولوگ - غالب و مغلوب - است نامیده می شود. هتروزیگوتبرای این ژن، یا هتروزیگوت(Aa، AaBb، و غیره).

تعدادی از ژن ها ممکن است سه نوع ساختاری یا بیشتر داشته باشند، به عنوان مثال، گروه های خونی مطابق با سیستم AB0 توسط سه آلل کدگذاری می شوند - I A، I B، i. این پدیده نامیده می شود آللیسم چندگانهبا این حال، حتی در این مورد، هر کروموزوم از یک جفت فقط یک آلل را حمل می کند، یعنی هر سه گونه ژن نمی توانند در یک ارگانیسم نشان داده شوند.

ژنوم- مجموعه ای از ژن های مشخصه یک مجموعه هاپلوئید از کروموزوم ها.

ژنوتیپ- مجموعه ای از ژن های مشخصه یک مجموعه دیپلوئیدی از کروموزوم ها.

فنوتیپ- مجموعه ای از خصوصیات و خصوصیات یک موجود زنده که حاصل تعامل ژنوتیپ و محیط است.

از آنجایی که موجودات زنده در بسیاری از صفات با یکدیگر متفاوت هستند، الگوهای وراثت آنها را تنها با تجزیه و تحلیل دو یا چند صفت در فرزندان می توان تعیین کرد. تلاقی که در آن وراثت در نظر گرفته می شود و شمارش کمی دقیق فرزندان با توجه به یک جفت ویژگی جایگزین انجام می شود، نامیده می شود. تک هیبریدیمتر، در دو جفت - دو هیبرید، با توجه به تعداد بیشتری از علائم - چند هیبریدی.

بر اساس فنوتیپ یک فرد، تعیین ژنوتیپ آن همیشه امکان پذیر نیست، زیرا هر دو ارگانیسم هموزیگوت برای ژن غالب (AA) و هتروزیگوت (Aa) تجلی آلل غالب در فنوتیپ را خواهند داشت. بنابراین، برای بررسی ژنوتیپ یک موجود زنده با لقاح متقاطع، از آنها استفاده می کنند صلیب آزمایشی- تلاقی، که در آن یک ارگانیسم با یک صفت غالب با یک هموزیگوت برای یک ژن مغلوب تلاقی داده می شود. در این حالت، یک ارگانیسم هموزیگوت برای ژن غالب، در فرزندان شکاف ایجاد نمی کند، در حالی که در فرزندان افراد هتروزیگوت تعداد مساوی از افراد با صفات غالب و مغلوب وجود دارد.

قراردادهای زیر اغلب برای ثبت طرح های عبور استفاده می شود:

R (از لات. والدین- والدین) - موجودات والدین؛

$♀$ (علامت کیمیاگری زهره - آینه با دسته) - نمونه مادری؛

$♂$ (علامت کیمیاگری مریخ - سپر و نیزه) - فرد پدری؛

$×$ - علامت عبور؛

F 1، F 2، F 3 و غیره - هیبریدهای نسل اول، دوم، سوم و بعدی.

F a - فرزندان حاصل از یک صلیب تجزیه و تحلیل.

نظریه کروموزومی وراثت

بنیانگذار علم ژنتیک، جی. مندل، و همچنین نزدیکترین پیروانش، کوچکترین تصوری در مورد اساس مادی تمایلات وراثتی یا ژنها نداشتند. با این حال، قبلاً در سال‌های 1902-1903، زیست‌شناس آلمانی T. Boveri و دانش‌آموز آمریکایی W. Satton به طور مستقل پیشنهاد کردند که رفتار کروموزوم‌ها در طول بلوغ سلولی و لقاح این امکان را فراهم می‌کند تا تقسیم عوامل ارثی را طبق مندل توضیح دهیم، یعنی در به نظر آنها، ژن ها باید روی کروموزوم ها قرار گیرند. این فرضیات سنگ بنای نظریه کروموزومی وراثت شد.

در سال 1906، ژنتیک‌دان انگلیسی W. Bateson و R. Punnett هنگام عبور از نخود شیرین، نقض تفکیک مندلی را کشف کردند و هموطن آنها L. Doncaster، در آزمایش‌هایی با پروانه پروانه انگور فرنگی، به وراثت وابسته به جنسیت پی برد. نتایج این آزمایش‌ها به وضوح با آزمایش‌های مندلی تناقض داشت، اما اگر در نظر بگیریم که تا آن زمان مشخص شده بود که تعداد مشخصه‌های شناخته شده برای اشیاء آزمایشی بسیار بیشتر از تعداد کروموزوم‌ها است، و این نشان می‌دهد که هر کروموزوم حامل بیش از یک ژن است، و ژن های یک کروموزوم با هم به ارث می رسند.

در سال 1910، آزمایش های گروه تی مورگان روی یک شی آزمایشی جدید - مگس میوه مگس سرکه مگس سرکه (Drosophila) آغاز شد. نتایج این آزمایش‌ها تا اواسط دهه 20 قرن بیستم امکان فرمول‌بندی اصول اساسی نظریه کروموزومی وراثت، تعیین ترتیب ژن‌ها در کروموزوم‌ها و فواصل بین آنها، یعنی ترسیم اولین نظریه را فراهم کرد. نقشه های کروموزوم ها

مفاد اساسی نظریه کروموزومی وراثت:

1. ژن ها روی کروموزوم ها قرار دارند. ژن های روی یک کروموزوم با هم به ارث می رسند یا به هم متصل می شوند و نامیده می شوند گروه کلاچ. تعداد گروه های پیوندی از نظر عددی برابر با مجموعه کروموزوم هاپلوئید است.
2. هر ژن یک مکان کاملاً مشخص در کروموزوم را اشغال می کند - یک مکان.
3. ژن های روی کروموزوم ها به صورت خطی مرتب شده اند.
4. اختلال در پیوند ژنی تنها در نتیجه عبور از یکدیگر رخ می دهد.
5. فاصله بین ژن ها در یک کروموزوم متناسب با درصد تلاقی بین آنها است.
6. وراثت مستقل فقط برای ژن های روی کروموزوم های غیر همولوگ معمول است.

ایده های مدرن در مورد ژن و ژنوم

در اوایل دهه 40 قرن بیستم، جی بیدل و ای. تاتوم، با تجزیه و تحلیل نتایج مطالعات ژنتیکی انجام شده بر روی قارچ نوروسپورا، به این نتیجه رسیدند که هر ژن سنتز یک آنزیم را کنترل می کند و اصل "یکی" را فرموله کردند. ژن - یک آنزیم.

با این حال، در سال 1961، F. Jacob، J. L. Monod و A. Lvov موفق به رمزگشایی ساختار ژن E. coli و مطالعه تنظیم فعالیت آن شدند. برای این کشف آنها جایزه نوبل فیزیولوژی یا پزشکی را در سال 1965 دریافت کردند.

در فرآیند تحقیق، علاوه بر ژن‌های ساختاری که رشد برخی از صفات را کنترل می‌کنند، توانستند موارد تنظیمی را شناسایی کنند که کارکرد اصلی آنها تجلی صفات کدگذاری شده توسط ژن‌های دیگر است.

ساختار یک ژن پروکاریوتیژن ساختاری پروکاریوت‌ها ساختار پیچیده‌ای دارد، زیرا شامل مناطق تنظیم‌کننده و توالی‌های کدکننده است. مناطق نظارتی شامل پروموتر، اپراتور و پایان دهنده است. مروجمنطقه ای از ژن نامیده می شود که آنزیم RNA پلیمراز به آن متصل است، که سنتز mRNA را در طول رونویسی تضمین می کند. با اپراتورکه بین پروموتر و توالی ساختاری قرار دارد، می تواند متصل شود پروتئین سرکوبگر، که اجازه نمی دهد RNA پلیمراز شروع به خواندن اطلاعات ارثی از دنباله کد کننده کند و فقط حذف آن اجازه می دهد تا رونویسی شروع شود. ساختار رپرسور معمولاً در یک ژن تنظیم کننده واقع در قسمت دیگری از کروموزوم کدگذاری می شود. خواندن اطلاعات به بخشی از ژن به نام پایان می یابد نابود کننده.

دنباله کدنویسییک ژن ساختاری حاوی اطلاعاتی در مورد توالی اسید آمینه پروتئین مربوطه است. دنباله کدگذاری در پروکاریوت ها نامیده می شود سیسترونومو مجموع مناطق کد کننده و تنظیم کننده یک ژن پروکاریوتی - اپرون. به طور کلی، پروکاریوت ها، که شامل E. coli هستند، دارای تعداد نسبتا کمی ژن هستند که روی یک کروموزوم دایره ای منفرد قرار دارند.

سیتوپلاسم پروکاریوت ها همچنین ممکن است حاوی مولکول های DNA دایره ای یا باز کوچک اضافی به نام پلاسمید باشد. پلاسمیدها می توانند در کروموزوم ها ادغام شوند و از یک سلول به سلول دیگر منتقل شوند. آنها ممکن است حاوی اطلاعاتی در مورد ویژگی های جنسی، بیماری زایی و مقاومت آنتی بیوتیکی باشند.

ساختار یک ژن یوکاریوتیبرخلاف پروکاریوت‌ها، ژن‌های یوکاریوتی ساختار اپرون ندارند، زیرا حاوی عملگر نیستند و هر ژن ساختاری تنها با یک پروموتر و پایان‌دهنده همراه است. علاوه بر این، در ژن های یوکاریوتی مناطق قابل توجهی ( اگزون ها) متناوب با موارد کم اهمیت ( اینترون ها) که به طور کامل به mRNA رونویسی می شوند و سپس در طول بلوغ آنها جدا می شوند. نقش بیولوژیکی اینترون ها کاهش احتمال جهش در مناطق مهم است. تنظیم ژن ها در یوکاریوت ها بسیار پیچیده تر از آن چیزی است که برای پروکاریوت ها توضیح داده شد.

ژنوم انسان. در هر سلول انسانی، 46 کروموزوم حاوی حدود 2 متر DNA است که به طور محکم در یک مارپیچ دوتایی قرار گرفته است که شامل تقریباً 3.2 دلار × 109 جفت نوکلئوتید است که حدود 10 1900000000 ترکیب منحصر به فرد ممکن را ارائه می دهد. تا پایان دهه 80 قرن بیستم، مکان تقریباً 1500 ژن انسانی شناخته شده بود، اما تعداد کل آنها تقریباً 100 هزار تخمین زده شد، زیرا انسان به تنهایی تقریباً 10 هزار بیماری ارثی دارد، بدون ذکر تعداد پروتئین های مختلف. موجود در سلول ها

در سال 1988 پروژه بین المللی ژنوم انسانی راه اندازی شد که در آغاز قرن بیست و یکم با رمزگشایی کامل توالی نوکلئوتیدی به پایان رسید. او درک این موضوع را امکان پذیر کرد که دو فرد مختلف 99.9٪ توالی نوکلئوتیدی مشابه دارند و فقط 0.1٪ باقیمانده فردیت ما را تعیین می کند. در مجموع، حدود 30-40 هزار ژن ساختاری کشف شد، اما پس از آن تعداد آنها به 25-30 هزار کاهش یافت در میان این ژن ها نه تنها ژن های منحصر به فرد وجود دارد، بلکه صدها و هزاران بار نیز تکرار شده اند. با این حال، این ژن ها تعداد بسیار بیشتری از پروتئین ها را رمزگذاری می کنند، به عنوان مثال ده ها هزار پروتئین محافظ - ایمونوگلوبولین ها.

97 درصد از ژنوم ما "آشغال" ژنتیکی است که تنها به این دلیل وجود دارد که می تواند به خوبی تولید مثل کند (RNA که در این مناطق رونویسی می شود هرگز هسته را ترک نمی کند). به عنوان مثال، در بین ژن‌های ما نه تنها ژن‌های «انسان» وجود دارد، بلکه ۶۰ درصد ژن‌های مشابه با ژن‌های مگس مگس سرکه و تا ۹۹ درصد ژن‌های ما شبیه شامپانزه‌ها هستند.

به موازات رمزگشایی ژنوم، نقشه برداری کروموزوم نیز انجام شد که در نتیجه نه تنها کشف، بلکه تعیین محل برخی از ژن های مسئول ایجاد بیماری های ارثی و همچنین هدف دارویی نیز امکان پذیر شد. ژن ها

رمزگشایی ژنوم انسان هنوز تأثیر مستقیمی نداشته است، زیرا ما نوعی دستورالعمل برای جمع آوری چنین ارگانیسم پیچیده ای به عنوان یک فرد دریافت کرده ایم، اما یاد نگرفته ایم که چگونه آن را بسازیم یا حداقل خطاهای موجود در آن را اصلاح کنیم. با این وجود، دوران پزشکی مولکولی در حال حاضر در سراسر جهان در آستانه است، به اصطلاح آماده سازی ژنی در حال توسعه است که می تواند ژن های پاتولوژیک را در افراد زنده مسدود، حذف یا جایگزین کند، و نه فقط در یک تخمک بارور شده.

ما نباید فراموش کنیم که در سلول های یوکاریوتی DNA نه تنها در هسته، بلکه در میتوکندری ها و پلاستیدها نیز وجود دارد. بر خلاف ژنوم هسته ای، سازماندهی ژن ها در میتوکندری ها و پلاستیدها با سازماندهی ژنوم پروکاریوتی مشترک است. علیرغم این واقعیت که این اندامک ها کمتر از 1٪ از اطلاعات ارثی سلول را حمل می کنند و حتی مجموعه کامل پروتئین های لازم برای عملکرد خود را رمزگذاری نمی کنند، می توانند به طور قابل توجهی بر برخی از ویژگی های بدن تأثیر بگذارند. بنابراین، تنوع در گیاهان کلروفیتوم، پیچک و دیگران توسط تعداد کمی از فرزندان حتی در هنگام عبور از دو گیاه متنوع به ارث می رسد. این به این دلیل است که پلاستیدها و میتوکندری ها بیشتر با سیتوپلاسم تخمک منتقل می شوند، بنابراین چنین وراثتی بر خلاف ژنوتیپی که در هسته قرار دارد، مادری یا سیتوپلاسمی نامیده می شود.

زیست شناسی سیستمی از علوم در مورد طبیعت زنده است. در میان علوم مختلف زیستی، یکی از اولین ها، بیش از دو هزار سال پیش، علمی بود که به مطالعه گیاهان - گیاه شناسی (از یونانی بوتان - سبزه) - و حیوانات - جانورشناسی (از یونانی zoon - حیوان - و logos) پرداخت. . پیشرفت در توسعه زیست شناسی در طول زمان منجر به پیدایش جهات مختلف آن شد که در دبیرستان با آنها آشنا خواهید شد.

هر موجودی در یک محیط خاص زندگی می کندe. زیستگاه بخشی از طبیعت اطراف موجودات زنده است که آنها با آنها تعامل دارند. موجودات زنده زیادی در اطراف ما وجود دارند. اینها گیاهان، حیوانات،باکتری خواهد بود هر یک از این گروه ها به طور جداگانه بررسی می شوندمن یک دانشمند زیست شناسی هستم.

اهمیت زیست شناسی در زندگی

شخص در زمان ما، بشریت با یک وضعیت بسیار حاد مواجه استمشکلات رایج مانند حفاظت از سلامت،تامین غذا و حفظ تنوع موجودات در سیاره ما. زیست شناسی، که تحقیقات آن با هدف حل این مسائل و مسائل دیگر انجام می شود، تعامل نزدیکی با پزشکی، کشاورزی، صنعت، به ویژه غذا و نوشیدنی دارد.نور و غیره

همه می دانید که وقتی انسان مریض می شود از دارو استفاده می کند. بیشتر مواد دارویی از گیاهان یا مواد زائد میکروارگانیسم ها به دست می آیند. به عنوان مثال، زندگی صدها میلیون نفر با استفاده از آنتی بیوتیک ها (از یونانی anti-pr) نجات یافت.otiv - و bios). آنها توسط انواع خاصی از قارچ ها و باکتری ها تولید می شوند. آنتی بیوتیک ها عوامل ایجاد کننده بسیاری از بیماری های خطرناک را در انسان و حیوانات از بین می برند.

زیست شناسی نیز نقش مهمی در تامین غذای بشر داردخوردن دانشمندان در حال ایجاد گونه‌های گیاهی و نژادهای حیوانی پرمحصول هستند که به دست آوردن محصولات غذایی بیشتر را ممکن می‌سازد.آنیا تحقیقات زیست شناسانجهت دار

برای حفظ و افزایش حاصلخیزی خاک، که عملکرد بالا را تضمین می کند. موجودات زنده به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرند لدر صنعت نیز استفاده می شود. به عنوان مثال، مردم به لطف فعالیت انواع خاصی از باکتری ها و قارچ ها، ماست، کفیر و پنیر دریافت می کنند.

با این حال، فعالیت اقتصادی فعال و اغلب نسنجیده انسانی منجر به آلودگی قابل توجه محیط زیست با مواد مضر برای همه موجودات زنده، تخریب جنگل ها، استپ های بکر و مخازن شده است. در طول قرن های گذشته، هزاران گونه جانوری، گیاهی و قارچی ناپدید شده اند و ده ها هزار گونه در آستانه انقراض قرار دارند. اما ناپدید شدن حتی یک گونه از موجودات به معنای از دست دادن غیرقابل برگشت برای تنوع زیستی سیاره ما است. بنابراین، دانشمندان فهرستی از گونه‌های گیاهان، حیوانات و قارچ‌هایی که نیاز به حفاظت دارند (به اصطلاح کتاب‌های قرمز) و همچنین

ویدیوی یوتیوب

بنابراین، زیست شناسی علمی است که از طریق تحقیقات خود برای متقاعد کردن مردم به نیاز به مراقبت از طبیعت و پیروی از قوانین آن طراحی شده است. بنابراین علم آینده محسوب می شود.

نقش زیست شناسی در واقعیت مدرن را به سختی می توان بیش از حد برآورد کرد، زیرا زندگی انسان را در تمام جلوه های آن با جزئیات مطالعه می کند. در حال حاضر، این علم مفاهیم مهمی مانند تکامل، نظریه سلولی، ژنتیک، هموستاز و انرژی را با هم ترکیب می کند. کارکردهای آن شامل مطالعه رشد همه موجودات زنده است، یعنی: ساختار موجودات، رفتار آنها، و همچنین روابط بین خود و رابطه با محیط.

اهمیت زیست شناسی در زندگی انساناگر بین مشکلات اصلی زندگی یک فرد، به عنوان مثال، سلامتی، تغذیه و همچنین انتخاب شرایط زندگی بهینه، موازی ترسیم کنیم، روشن می شود. امروزه علوم متعددی وجود دارند که از زیست شناسی جدا شده اند و از اهمیت و استقلال کمتری برخوردار نیستند. اینها شامل جانورشناسی، گیاه شناسی، میکروبیولوژی و ویروس شناسی است. از میان آنها، مشخص کردن مهمترین آنها دشوار است.

دانشمندان برجسته ای در این زمینه دانش فعالیت می کردند، مانندکلودیوس جالینوس، بقراط، کارل لینه، چارلز داروین، الکساندر اوپارین، ایلیا مکنیکوف و بسیاری دیگر. به لطف اکتشافات آنها، به ویژه مطالعه موجودات زنده، علم مورفولوژی و همچنین فیزیولوژی ظاهر شد که دانشی را در مورد سیستم های موجودات موجودات زنده جمع آوری کرد. ژنتیک در ایجاد بیماری های ارثی نقش بسیار ارزشمندی داشته است.

زیست شناسی به یک پایه محکم در پزشکی، جامعه شناسی و بوم شناسی تبدیل شده است. مهم این است که این علم مانند هر علم دیگری ایستا نباشد، بلکه دائماً با دانش جدید به روز شود که در قالب نظریه ها و قوانین زیستی جدید دگرگون می شود.

نقش زیست شناسی در جامعه مدرن و به ویژه
اما در پزشکی، قیمتی ندارد. با کمک آن بود که روش های درمان باکتریولوژیک و بیماری های ویروسی سریع در حال گسترش یافت شد. هر بار که به نقش زیست شناسی در جامعه مدرن فکر می کنیم، به یاد می آوریم که به لطف قهرمانی زیست شناسان پزشکی بود که مراکز اپیدمی های وحشتناک از سیاره زمین ناپدید شدند: طاعون، وبا، تب حصبه، سیاه زخم، آبله و موارد دیگر. بیماری های تهدید کننده زندگی

بر اساس واقعیت ها می توان به جرات گفت که نقش زیست شناسی در جامعه مدرن به طور مداوم در حال افزایش است. تصور زندگی مدرن بدون انتخاب، تحقیقات ژنتیکی، تولید محصولات غذایی جدید و منابع انرژی سازگار با محیط زیست غیرممکن است.

اهمیت اصلی زیست شناسی این است که پایه و اساس نظری بسیاری از علوم امیدوارکننده مانند مهندسی ژنتیک و بیونیک را نشان می دهد. او صاحب یک کشف بزرگ است - رمزگشایی ژنوم انسان. جهتی مانند بیوتکنولوژی نیز بر اساس دانش ترکیب شده در زیست شناسی ایجاد شد. در حال حاضر، فناوری هایی از این نوع، امکان ایجاد داروهای ایمن برای پیشگیری و درمان را فراهم می کند که به بدن آسیبی نمی رساند. در نتیجه می توان نه تنها امید به زندگی، بلکه کیفیت آن را نیز افزایش داد.

مدت، اصطلاح "زیست شناسی"از دو کلمه یونانی "bios" - زندگی و "لوگوس" - دانش، آموزش، علم تشکیل شده است. از این رو تعریف کلاسیک زیست شناسی به عنوان علمی که زندگی را در تمام مظاهر آن مطالعه می کند.

زیست شناسیتنوع موجودات زنده موجود و منقرض شده، ساختار، عملکرد، منشاء، تکامل، توزیع و توسعه فردی، ارتباط با یکدیگر، بین جوامع و طبیعت بی جان را بررسی می کند.

زیست شناسیالگوهای کلی و جزئی ذاتی زندگی را در تمام مظاهر و ویژگی های آن بررسی می کند: متابولیسم، تولید مثل، وراثت، تنوع، سازگاری، رشد، تکامل، تحریک پذیری، تحرک و غیره.

روش های تحقیق در زیست شناسی

1. مشاهده- ساده ترین و در دسترس ترین روش. به عنوان مثال، می توانید تغییرات فصلی در طبیعت، در زندگی گیاهان و حیوانات، رفتار حیوانات و غیره را مشاهده کنید.
2. شرحاشیاء بیولوژیکی (توضیحات شفاهی یا نوشتاری).
3. مقایسه- یافتن شباهت ها و تفاوت های موجود بین موجودات مورد استفاده در طبقه بندی.
4. روش تجربی(در شرایط آزمایشگاهی یا طبیعی) - تحقیقات بیولوژیکی با استفاده از ابزارها و روش های مختلف فیزیک و شیمی.
5. میکروسکوپمطالعه ساختار سلول ها و ساختارهای سلولی با استفاده از میکروسکوپ های نوری و الکترونی. میکروسکوپ های نوری به شما امکان می دهد شکل و اندازه سلول ها و اندامک های منفرد را ببینید. الکترونیکی - ساختارهای کوچک اندامک های منفرد.
6. روش بیوشیمیایی- مطالعه ترکیب شیمیایی سلول ها و بافت های موجودات زنده.
7. سیتوژنتیک- روشی برای مطالعه کروموزوم ها در زیر میکروسکوپ. شما می توانید جهش های ژنومی (به عنوان مثال، سندرم داون)، جهش های کروموزومی (تغییر در شکل و اندازه کروموزوم ها) را تشخیص دهید.
8. اولتراسانتریفیوژ- جداسازی ساختارهای سلولی فردی (ارگانل ها) و مطالعه بیشتر آنها
9. روش تاریخی- مقایسه حقایق به دست آمده با نتایج به دست آمده قبلی.
10. مدل سازی- ایجاد مدل های مختلف فرآیندها، ساختارها، اکوسیستم ها و غیره. به منظور پیش بینی تغییرات
11. روش هیبریدولوژیکی- روش تلاقی، روش اصلی مطالعه الگوهای وراثت.
12. روش تبارشناسی- روشی برای گردآوری شجره نامه ها که برای تعیین نوع وراثت یک صفت استفاده می شود.
13. روش دوقلو- روشی که به شما امکان می دهد سهم تأثیر عوامل محیطی را در توسعه صفات تعیین کنید. برای دوقلوهای همسان کاربرد دارد.

ارتباط زیست شناسی با سایر علوم.

تنوع طبیعت زنده به قدری زیاد است که زیست شناسی مدرن باید به عنوان مجموعه ای از علوم ارائه شود. زیست شناسی زیربنای علومی مانند پزشکی، بوم شناسی، ژنتیک، انتخاب، گیاه شناسی، جانورشناسی، آناتومی، فیزیولوژی، میکروبیولوژی، جنین شناسی زیست شناسی همراه با سایر علوم، علومی مانند بیوفیزیک، بیوشیمی، بیونیک، ژئوبوتانی، جغرافیای جانوری و غیره را تشکیل داد. مرتبط با زیست شناسی ظاهر می شوند. این یک بار دیگر ثابت می کند که جهان زنده چند وجهی و پیچیده است و ارتباط تنگاتنگی با طبیعت بی جان دارد.

علوم پایه بیولوژیکی - موضوعات مورد مطالعه آنها

1. آناتومی ساختار بیرونی و درونی موجودات است.
2. فیزیولوژی - فرآیندهای زندگی.
3. پزشکی - بیماری های انسانی، علل و روش های درمان آنها.
4. اکولوژی - روابط بین موجودات در طبیعت، الگوهای فرآیندها در اکوسیستم.
5. ژنتیک - قوانین وراثت و تنوع.
6. سیتولوژی علم سلول ها (ساختار، فعالیت حیاتی و غیره) است.
7. بیوشیمی - فرآیندهای بیوشیمیایی در موجودات زنده.
8. بیوفیزیک - پدیده های فیزیکی در موجودات زنده.
9. پرورش عبارت است از ایجاد ارقام، نژادها، گونه های جدید و بهبود آنها.
10. دیرینه شناسی - بقایای فسیلی موجودات باستانی.
11. جنین شناسی - رشد جنین.

فرد می تواند دانش را در زمینه زیست شناسی به کار گیرد:

• برای پیشگیری و درمان بیماری ها
• هنگام ارائه کمک های اولیه قربانیان حوادث؛
• در تولیدات گیاهی، دامپروری
• در فعالیت های زیست محیطی که به حل مشکلات زیست محیطی جهانی کمک می کند (دانش در مورد روابط متقابل موجودات در طبیعت، در مورد عواملی که بر وضعیت محیط زیست تأثیر منفی می گذارند، و غیره).

علائم و خواص موجودات زنده:

1. ساختار سلولیسلول یک واحد ساختاری و عملکردی و همچنین واحد رشد تقریباً برای همه موجودات زنده روی زمین است. ویروس ها یک استثنا هستند، اما حتی آنها نیز فقط زمانی که در یک سلول هستند، ویژگی های زنده ای از خود نشان می دهند. در خارج از سلول هیچ نشانه ای از زندگی نشان نمی دهند.

2. وحدت ترکیب شیمیاییموجودات زنده از عناصر شیمیایی مشابه موجودات غیر زنده تشکیل شده اند، اما در موجودات زنده 90٪ جرم از چهار عنصر تشکیل می شود: S، O، N، N،که در تشکیل مولکول های آلی پیچیده مانند پروتئین ها، اسیدهای نوکلئیک، کربوهیدرات ها، لیپیدها نقش دارند.

3. متابولیسم و ​​انرژی از خواص اصلی موجودات زنده هستند.این در نتیجه دو فرآیند مرتبط انجام می شود: سنتز مواد آلی در بدن (به دلیل منابع خارجی انرژی از نور و غذا) و فرآیند تجزیه مواد آلی پیچیده با آزاد شدن انرژی که سپس توسط بدن مصرف می شود. متابولیسم پایداری ترکیب شیمیایی را در شرایط محیطی در حال تغییر تضمین می کند.

4. باز بودن.همه موجودات زنده سیستم های باز هستند، یعنی سیستم هایی که تنها در صورتی پایدار هستند که انرژی و ماده پیوسته را از محیط دریافت کنند.

5. بازتولید خود (تکثیر).توانایی خود تولید مثل مهمترین ویژگی همه موجودات زنده است. این مبتنی بر اطلاعات در مورد ساختار و عملکرد هر موجود زنده است که در اسیدهای نوکلئیک تعبیه شده است و ویژگی ساختار و فعالیت حیاتی موجود زنده را تضمین می کند.

6. خود تنظیمی.به لطف مکانیسم های خود تنظیمی، ثبات نسبی محیط داخلی بدن حفظ می شود، یعنی. ثبات ترکیب شیمیایی و شدت فرآیندهای فیزیولوژیکی حفظ می شود - هموستاز

7. توسعه و رشد.در فرآیند رشد فردی (آنتوژنز)، ویژگی های فردی ارگانیسم به تدریج و به طور مداوم ظاهر می شود (توسعه) و رشد آن رخ می دهد (افزایش اندازه). علاوه بر این، تمام سیستم های زنده تکامل می یابند - در طول توسعه تاریخی (فیلوژنی) تغییر می کنند.

8. تحریک پذیری.هر موجود زنده ای قادر است به تأثیرات بیرونی و درونی پاسخ دهد.

9. وراثتهمه موجودات زنده قادر به حفظ و انتقال خصوصیات اساسی به فرزندان هستند.

10. تغییرپذیریهمه موجودات زنده قادر به تغییر و کسب ویژگی های جدید هستند.

سطوح پایه سازماندهی طبیعت زنده

تمام طبیعت زنده مجموعه ای از سیستم های بیولوژیکی است. ویژگی های مهم سیستم های زنده سازماندهی چند سطحی و سلسله مراتبی است. اجزای سیستم های بیولوژیکی خود سیستم هایی هستند که از قطعات به هم پیوسته تشکیل شده اند. در هر سطحی، هر سیستم بیولوژیکی منحصر به فرد و متفاوت از سیستم های دیگر است.

دانشمندان، بر اساس ویژگی های تجلی ویژگی های موجودات زنده، چندین سطح از سازماندهی طبیعت زنده را شناسایی کرده اند:

1. سطح مولکولی - توسط مولکول های مواد آلی (پروتئین ها، لیپیدها، کربوهیدرات ها و غیره) که در سلول ها یافت می شوند، نشان داده می شود. در سطح مولکولی، می توان خواص و ساختار مولکول های بیولوژیکی، نقش آنها در سلول، در زندگی ارگانیسم و ​​غیره را مطالعه کرد. به عنوان مثال، دو برابر شدن مولکول DNA، ساختار پروتئین و غیره.

2. سطح سلولی – توسط سلول ها نشان داده شده است. در سطح سلولی، ویژگی ها و نشانه های موجودات زنده شروع به نمایان می کند.در سطح سلولی، می توان ساختار و عملکرد سلول ها و ساختارهای سلولی، فرآیندهای رخ داده در آنها را مطالعه کرد. به عنوان مثال، حرکت سیتوپلاسم، تقسیم سلولی، بیوسنتز پروتئین در ریبوزوم ها و غیره.

3. سطح اندام-بافت – توسط بافت ها و اندام های موجودات چند سلولی نشان داده می شود. در این سطح، می توان ساختار و عملکرد بافت ها و اندام ها، فرآیندهای رخ داده در آنها را مطالعه کرد. مثلاً انقباض قلب، حرکت آب و املاح از طریق عروق و غیره.

4. سطح ارگانیسمی – توسط موجودات تک سلولی و چند سلولی نشان داده شده است. در این سطح، ارگانیسم به عنوان یک کل مورد مطالعه قرار می گیرد: ساختار و عملکردهای حیاتی آن، مکانیسم های خود تنظیمی فرآیندها، سازگاری با شرایط زندگی و غیره.

5. سطح جمعیت-گونه- نشان داده شده توسط جمعیت هایی متشکل از افراد یک گونه که برای مدت طولانی در یک قلمرو خاص با هم زندگی می کنند. زندگی یک فرد به طور ژنتیکی تعیین می شود و در شرایط مساعد جمعیت می تواند به طور نامحدود وجود داشته باشد. از آنجایی که در این سطح، نیروهای محرکه تکامل شروع به کار می کنند - مبارزه برای هستی، انتخاب طبیعی و غیره. تغییرات در جمعیت و غیره.

6. سطح اکوسیستم- نشان داده شده توسط جمعیت گونه های مختلف که با هم در یک قلمرو خاص زندگی می کنند. در این سطح، روابط بین موجودات و محیط زیست، شرایط تعیین کننده بهره وری و پایداری اکوسیستم ها، تغییرات اکوسیستم ها و ... مورد بررسی قرار می گیرد.

7. سطح زیست کره- بالاترین شکل سازماندهی ماده زنده که همه اکوسیستم های سیاره را متحد می کند. در این سطح، فرآیندها در مقیاس کل سیاره مورد مطالعه قرار می گیرند - چرخه های ماده و انرژی در طبیعت، مشکلات زیست محیطی جهانی، تغییرات آب و هوای زمین و غیره. در حال حاضر، مطالعه تأثیر انسان بر وضعیت بیوسفر به ترتیب جلوگیری از بحران زیست محیطی جهانی از اهمیت بالایی برخوردار است.

دستاوردهای زیست شناسی

مهمترین وقایع در زمینه زیست شناسی که بر کل مسیر توسعه بیشتر آن تأثیر گذاشت عبارتند از:

ایجاد ساختار مولکولی DNA و نقش آن در انتقال اطلاعات در ماده زنده (F. Crick, J. Watson, M. Wilkins);

رمزگشایی کد ژنتیکی (R. Holley, H.-G. Korana, M. Nirenberg);

کشف ساختار ژن و تنظیم ژنتیکی سنتز پروتئین (A. M. Lvov، F. Jacob، J.-L. Monod، و غیره).

فرمول بندی نظریه سلولی (M. Schleiden, T. Schwann, R. Virchow, K. Baer);

مطالعه الگوهای وراثت و تنوع (G. Mendel, G. de Vries, T. Morgan و غیره).

تدوین اصول سیستماتیک مدرن (C. Linnaeus)، نظریه تکاملی (C. Darwin) و دکترین بیوسفر (V.I. Vernadsky).

"بیماری جنون گاوی" (پریون ها).

کار بر روی برنامه "ژنوم انسان"، که به طور همزمان در چندین کشور انجام شد و در آغاز قرن حاضر تکمیل شد، ما را به این درک رساند که یک فرد تنها حدود 25 تا 30 هزار ژن دارد، اما اطلاعات بسیاری از ما DNA هرگز خوانده نمی شود، زیرا حاوی تعداد زیادی از مناطق و ژن های کد کننده صفات است که برای انسان اهمیت خود را از دست داده اند (دم، موهای بدن و غیره). علاوه بر این، تعدادی از ژن‌های مسئول ایجاد بیماری‌های ارثی و همچنین ژن‌های هدف دارویی، رمزگشایی شده‌اند. اما کاربرد عملی نتایج به دست آمده در طول اجرای این برنامه تا رمزگشایی ژنوم تعداد قابل توجهی از افراد به تعویق می افتد و سپس مشخص می شود که تفاوت آنها در چیست. این اهداف برای تعدادی از آزمایشگاه های پیشرو در سراسر جهان که بر روی اجرای برنامه ENCODE کار می کنند، تعیین شده است.

بزرگترین اهمیت در میان دستاوردهای زیست شناسی این واقعیت است که آنها حتی پایه ای برای ساخت شبکه های عصبی و کد ژنتیکی در فناوری رایانه می سازند و همچنین به طور گسترده در معماری و سایر صنایع مورد استفاده قرار می گیرند. بدون شک قرن بیست و یکم قرن زیست شناسی است.
مانند هر علم دیگری، زیست شناسی زرادخانه روش های خاص خود را دارد. علاوه بر روش علمی شناختی که در سایر زمینه ها استفاده می شود، روش هایی مانند تاریخی، تطبیقی-توصیفی و ... در زیست شناسی بسیار مورد استفاده قرار می گیرد.

نقش زیست شناسی در شکل گیری تصویر علوم طبیعی مدرن از جهان

در مرحله شکل گیری، زیست شناسی هنوز جدا از سایر علوم طبیعی وجود نداشت و فقط به مشاهده، مطالعه، توصیف و طبقه بندی نمایندگان دنیای حیوانی و گیاهی محدود می شد، یعنی یک علم توصیفی بود. با این حال، این امر مانع از آن نشد که طبیعت گرایان باستانی بقراط (حدود 460-377 قبل از میلاد)، ارسطو (384-322 قبل از میلاد) و تئوفراستوس (نام واقعی تیرهام، 372-287 قبل از میلاد) سهم قابل توجهی در توسعه آن داشته باشند ایده هایی در مورد ساختار بدن انسان و حیوانات، و همچنین تنوع زیستی حیوانات و گیاهان، در نتیجه پایه های آناتومی و فیزیولوژی، جانورشناسی و گیاه شناسی انسان را پی ریزی می کند.

تعمیق دانش در مورد طبیعت زنده و سیستم‌بندی حقایق انباشته شده قبلی، که در قرن‌های 16-18 رخ داد، با معرفی نام‌گذاری دوتایی و ایجاد طبقه‌بندی هماهنگ گیاهان (C. Linnaeus) و حیوانات به اوج خود رسید (J. -بی لامارک).

توصیف تعداد قابل توجهی از گونه ها با ویژگی های مورفولوژیکی مشابه، و همچنین یافته های دیرینه شناختی، پیش نیازی برای توسعه ایده ها در مورد منشاء گونه ها و مسیرهای توسعه تاریخی جهان ارگانیک شد. بنابراین، آزمایشات F. Redi، L. Spallanzani و L. Pasteur در قرون 17-19، فرضیه تولید خود به خودی را که ارسطو مطرح کرده بود و در قرون وسطی رایج بود، و نظریه تکامل بیوشیمیایی توسط A.I جی. هالدن، که به طرز درخشانی توسط اس. میلر و جی. یوری تأیید شد، به ما اجازه داد تا به این سؤال در مورد منشأ همه موجودات زنده پاسخ دهیم.

اگر خود فرآیند پیدایش موجودات زنده از اجزای غیر زنده و تکامل آن به خودی خود دیگر تردیدی ایجاد نکند، مکانیسم ها، مسیرها و جهت گیری های توسعه تاریخی جهان ارگانیک هنوز به طور کامل درک نشده است، زیرا هیچ یک از دو نظریه اصلی رقیب تکامل (تکامل نظریه ترکیبی، ایجاد شده بر اساس نظریه چارلز داروین، و نظریه J.-B. Lamarck) هنوز نمی توانند شواهد جامعی ارائه دهند.

استفاده از میکروسکوپ و سایر روش های علوم مرتبط، با توجه به پیشرفت در زمینه سایر علوم طبیعی و همچنین معرفی روش های تجربی، به دانشمندان آلمانی T. Schwann و M. Schleiden این امکان را داد تا یک نظریه سلولی را در سال های 1988 ه. قرن 19، بعدها توسط R. Virchow و K. Baer تکمیل شد. این به مهمترین تعمیم در زیست شناسی تبدیل شد که سنگ بنای ایده های مدرن در مورد وحدت جهان ارگانیک را تشکیل داد.

کشف الگوهای انتقال اطلاعات ارثی توسط راهب چک جی. مندل به عنوان انگیزه ای برای توسعه سریع زیست شناسی در قرون 20-21 عمل کرد و نه تنها منجر به کشف حامل جهانی وراثت - DNA شد، بلکه منجر شد. همچنین کد ژنتیکی و همچنین مکانیسم های اساسی کنترل، خواندن و تنوع اطلاعات ارثی.

توسعه ایده ها در مورد محیط زیست منجر به ظهور علمی مانند بوم شناسی، و فرمول بندی دکترین زیست کره به عنوان یک سیستم سیاره ای پیچیده چند جزئی از مجتمع های بیولوژیکی عظیم به هم پیوسته، و همچنین فرآیندهای شیمیایی و زمین شناسی شد که در زمین (V.I. Vernadsky) که در نهایت حداقل تا حدودی اجازه می دهد تا از پیامدهای منفی فعالیت اقتصادی انسان بکاهد.
بنابراین، زیست شناسی نقش مهمی در شکل گیری تصویر علوم طبیعی مدرن از جهان ایفا کرد.

دانشمندان - زیست شناسان

دبلیو هاروی مکانیسم گردش خون را کشف کرد. یک میکروسکوپ ساخت و پایه های آناتومی و فیزیولوژی مدرن را بنا نهاد.

آر. هوک ساختار سلولی چوب پنبه (گیاه) را توصیف کرد. اصطلاح "سلول" را ابداع کرد.

A. Levenguk مشاهده شده در زیر میکروسکوپ (با بزرگنمایی 300 برابر) تک یاخته ها، باکتری ها، اسپرم.

K. Baer تخم پستانداران را مشاهده کرد.

آر.براون هسته سلول را کشف کرد.

K. Linnaeus سیستم طبقه بندی گیاهان و حیوانات را ایجاد کرد.

T. Schwann، M. Schleiden به طور مستقل نظریه سلولی را فرموله کرد،

R. Virchow دکترین آسیب شناسی سلولی را ایجاد کرد، این اصل را معرفی کرد: "هر سلول از یک سلول است".

سی. داروین ایجاد نظریه تکاملی؛

جی. مندل قانون وراثت صفات را کشف کرد که به تولد ژنتیک به عنوان یک علم کمک کرد.

ال پاستور اصل واکسن ها را کشف کرد، پایه های میکروبیولوژی و ایمونولوژی را گذاشت.

چارلز داروین یک نظریه کل نگر از تکامل از طریق انتخاب طبیعی ایجاد کرد.

I. Mechnikov تئوری فاگوسیتیک را تدوین کرد،

I. Pavlov - دکترین رفلکس

الف. هومبولت تعامل موجودات با محیط و وابستگی آن به جغرافیا را مطالعه کرد

K. Landsteiner گروه خون انسان را کشف کرد

گرگور مندل ، قوانین ژنتیک

جی واتسون و اف. کریک ساختارهای DNA رمزگشایی شده

V.I.Vernadsky در مورد ارتباط بین موجودات زنده و طبیعت بی جان (دکترین بیوسفر).

روش های علوم زیستی

رایج ترین روش های مطالعه زیست شناسی عبارتند از:

مشاهده (به شما امکان می دهد پدیده های بیولوژیکی را توصیف کنید)

مقایسه (پیدا کردن الگوهای کلی در ساختار و عملکرد موجودات مختلف را ممکن می سازد)

آزمایش، یا تجربه، مدل سازی (به مطالعه خواص اجسام بیولوژیکی در شرایط کنترل شده کمک می کند؛ بسیاری از فرآیندها شبیه سازی شده اند که برای مشاهده مستقیم یا تولید مثل تجربی غیرقابل دسترس هستند)

روش تاریخی (بر اساس داده های مربوط به دنیای ارگانیک مدرن و گذشته آن، به درک فرآیندهای توسعه طبیعت زنده اجازه می دهد)

روش علمی مجموعه ای از روش های اساسی برای به دست آوردن دانش و روش های جدید برای حل مسائل در چارچوب هر علمی است.

روش علمی شامل یک رویکرد سیستماتیک خاص است:

مشاهده حقایق و اندازه گیری آنها، یعنی. توصیف مشاهده - کمی و/یا کیفی.

روش علمی شناخت شامل مشاهده، فرمول بندی فرضیه ها، آزمایش، مدل سازی، تجزیه و تحلیل نتایج و استخراج الگوهای کلی است (شکل 1.).

برنج. 1. نمایش شماتیک روش تحقیق علمی

مشاهده

مشاهده - این درک هدفمند از اشیاء و پدیده ها با استفاده از حواس یا ابزار است که توسط وظیفه فعالیت تعیین می شود.

شرط اصلی مشاهده علمی عینی بودن آن است، یعنی توانایی تأیید داده های به دست آمده از طریق مشاهده مکرر یا استفاده از روش های تحقیق دیگر مانند آزمایش. حقایقی که در نتیجه مشاهده به دست می آیند داده نامیده می شوند. آنها می توانند کیفی (توصیف بو، طعم، رنگ، شکل و غیره) یا کمی باشند و داده های کمی دقیق تر از کیفی هستند.

تجزیه و تحلیل نتایج به دست آمده - سیستم سازی، شناسایی اصلی و فرعی.

تعمیم - تدوین فرضیه ها و سپس - نظریه ها.

پیش بینی: تدوین پیامدهای یک فرضیه پیشنهادی یا نظریه پذیرفته شده با استفاده از استنتاج، استقراء یا سایر روش های منطقی.

بررسی عواقب پیش بینی شده از طریق آزمایش

به نکته 5 توجه کنید. بدون آن نمی توان رویکرد را علمی دانست!

درک تفاوت بین مفاهیم فرضیه و نظریه مهم است.

بر اساس داده های مشاهده ای، فرموله شده استفرضیه - قضاوت فرضی در مورد ارتباط طبیعی پدیده ها. این فرضیه در یک سری آزمایش آزمایش می شود. آزمایش یک آزمایش علمی انجام شده است، مشاهده پدیده ای که تحت شرایط کنترل شده مورد مطالعه قرار می گیرد که به فرد امکان می دهد ویژگی های یک شی یا پدیده معین را شناسایی کند. بالاترین شکل آزمایش مدل سازی است - مطالعه هر پدیده، فرآیند یا سیستم اشیاء با ساخت و مطالعه مدل های آنها.فرضیه یک گزاره است، فرضی که هنوز اثبات نشده است.

نتایج تجربی و شبیه سازی در معرض تجزیه و تحلیل دقیق هستند. تجزیه و تحلیل یک روش تحقیق علمی است که با تجزیه یک شی به اجزای سازنده آن یا کالبد شکافی ذهنی یک شی از طریق انتزاع منطقی انجام می شود.

چه زمانیفرضیه را اثبات کند ، او می شودتئوری , یک قضیه یا واقعیت . فرضیه رد شده به دسته می روداظهارات نادرست . فرضیه ای که هنوز اثبات نشده است ، اما رد نشده، نامیده می شودمشکل باز .

تئوری - یک سیستم دانش که بر اساس یک فرضیه علمی اثبات شده ساخته شده است.

نظریه به عنوان شکلی از دانش علمی درک می شود که ایده ای کل نگر از الگوها و ارتباطات اساسی واقعیت به دست می دهد.

جهت کلی تحقیق علمی دستیابی به سطوح بالاتری از قابلیت پیش بینی است. اگر هیچ واقعیتی نتواند نظریه ای را تغییر دهد و انحرافات از آن که رخ می دهد منظم و قابل پیش بینی باشد، آنگاه می توان آن را به مرتبه یک قانون ارتقا داد - یک رابطه ضروری، ضروری، پایدار و تکرار شونده بین پدیده های طبیعت.

با افزایش حجم دانش و بهبود روش‌های تحقیق، فرضیه‌ها و حتی نظریه‌های تثبیت‌شده را می‌توان به چالش کشید، اصلاح کرد و حتی رد کرد، زیرا دانش علمی خود ماهیتی پویا است و دائماً در معرض تفسیر مجدد انتقادی است.

آزمایش بیولوژیکی

آزمایش کیفی - ساده ترین نوع آزمایش بیولوژیکی - هدف آن اثبات وجود یا عدم وجود پدیده ای است که در نظریه فرض شده است.

آزمایش اندازه گیری - شناسایی برخی از ویژگی های کمی یک شی یا فرآیند.

دستگاه میکروسکوپ نوری. یک میکروسکوپ نوری از بخش های نوری و مکانیکی تشکیل شده است. قطعات نوری در ساخت تصویر نقش دارند و از قطعات مکانیکی برای سهولت استفاده از قطعات نوری استفاده می شود.
بزرگنمایی کلی میکروسکوپ با فرمول تعیین می شود:
بزرگنمایی عینی x بزرگنمایی چشمی = بزرگنمایی میکروسکوپ.
به عنوان مثال، اگر عدسی جسم را 8 برابر و چشمی را 7 برابر بزرگنمایی کند، بزرگنمایی کل میکروسکوپ 56 است.

مشاهده، توصیف و اندازه گیری اشیاء بیولوژیکی

اندازه گیری های آماری - اندازه گیری مقادیری که در طول زمان تغییر نمی کنند.

اندازه گیری های دینامیکی - اندازه گیری کمیت هایی که ارزش خود را در طول زمان تغییر می دهند (فشار، دما، تراکم جمعیت و غیره)

روش های تحقیق در علم کاملاً متنوع است، اما همه آنها مبتنی بر روش های علمی شناخت هستند که در یک رویکرد خاص متفاوت هستند.

دانستن این اطلاعات به تفکیک تحقیقات علمی واقعی از آزمایش‌های شبه علمی گسترده کمک می‌کند.

روش تاریخی

روش تاریخی الگوهای ظهور و توسعه موجودات، شکل گیری ساختار و عملکرد آنها را نشان می دهد. در تعدادی از موارد به کمک این روش، فرضیه ها و نظریه هایی که قبلاً نادرست تلقی می شدند، جان تازه ای پیدا می کنند.
روش تطبیقی-توصیفی شامل انجام تجزیه و تحلیل تشریحی و ریخت شناسی از موضوعات مورد مطالعه است. زیربنای طبقه بندی موجودات، شناسایی الگوهای ظهور و توسعه اشکال مختلف زندگی است.

مانیتورینگ سیستمی از اقدامات برای مشاهده، ارزیابی و پیش بینی تغییرات در وضعیت جسم مورد مطالعه، به ویژه بیوسفر است.
انجام مشاهدات و آزمایشات اغلب مستلزم استفاده از تجهیزات خاصی مانند میکروسکوپ، سانتریفیوژ، اسپکتروفتومتر و غیره است.

میکروسکوپ به طور گسترده در جانورشناسی، گیاه شناسی، آناتومی انسان، بافت شناسی، سیتولوژی، ژنتیک، جنین شناسی، دیرینه شناسی، بوم شناسی و سایر شاخه های زیست شناسی استفاده می شود. این امکان را به شما می دهد تا ساختار ظریف اجسام را با استفاده از نور، الکترون، اشعه ایکس و انواع دیگر میکروسکوپ مطالعه کنید.

سانتریفیوژ دیفرانسیل یا شکنش، جداسازی ذرات را بر اساس اندازه و چگالی آنها تحت تأثیر نیروی گریز از مرکز امکان پذیر می کند، که به طور فعال در مطالعه ساختار مولکول ها و سلول های بیولوژیکی استفاده می شود.
زرادخانه روش های بیولوژیکی به طور مداوم به روز می شود و در حال حاضر پوشش کامل آن تقریبا غیرممکن است. بنابراین، برخی از روش های مورد استفاده در علوم زیستی فردی در زیر مورد بحث قرار خواهد گرفت.

بلیط 1 1. زیست شناسی به عنوان یک علم، دستاوردهای آن، ارتباط با سایر علوم. روش های مطالعه اشیاء زنده نقش زیست شناسی در زندگی و فعالیت های عملی انسان. 2. پادشاهی گیاهی، تفاوت آن با دیگر پادشاهی های طبیعت زنده. توضیح دهید که کدام گروه از گیاهان در حال حاضر موقعیت غالب روی زمین را اشغال می کنند. نمایندگان این گروه را در میان گیاهان زنده یا نمونه های هرباریوم بیابید. 3. با استفاده از دانش متابولیسم و ​​تبدیل انرژی در بدن انسان، توضیح علمی در مورد تأثیر کم تحرکی، استرس، عادات بد و پرخوری بر متابولیسم ارائه دهید.

1. زیست شناسی (از یونانی bios life، logos Science) علم زندگی. او موجودات زنده، ساختار، رشد و منشاء آنها، روابط با محیط آنها و سایر موجودات زنده را مطالعه می کند. 2. زیست شناسی - مجموعه ای از علوم در مورد زندگی، در مورد طبیعت زنده (به جدول "سیستم علوم زیستی" مراجعه کنید). I. زیست شناسی به عنوان یک علم، دستاوردهای آن در ارتباط با سایر علوم. روش های مطالعه اشیاء زنده نقش زیست شناسی در زندگی و فعالیت های عملی انسان.

3. روش های اساسی در زیست شناسی 1. مشاهده (به شما امکان می دهد پدیده های بیولوژیکی را توصیف کنید)، 2. مقایسه (پیدا کردن الگوهای کلی در ساختار و زندگی موجودات مختلف را ممکن می کند)، 3. آزمایش یا تجربه (به محقق کمک می کند تا خواص اجسام بیولوژیکی)، 4. مدل سازی (فرآیندهایی که برای مشاهده یا بازتولید آزمایشی غیرقابل دسترس هستند شبیه سازی می شوند)، 5. روش تاریخی (بر اساس داده های مربوط به دنیای ارگانیک مدرن و گذشته آن، فرآیندهای توسعه طبیعت زنده یاد می شود) .

4. دستاوردهای زیست شناسی: 1). شرح تعداد زیادی از گونه های موجودات زنده موجود در زمین؛ 2). ایجاد نظریه سلولی، تکاملی، کروموزوم. 3). کشف ساختار مولکولی واحدهای ساختاری وراثت (ژن ها) به عنوان پایه ای برای ایجاد مهندسی ژنتیک عمل کرد. 4). استفاده عملی از دستاوردهای زیست شناسی مدرن به دست آوردن مقادیر قابل توجهی از مواد فعال بیولوژیکی از نظر صنعتی امکان پذیر است.

6). به لطف دانش قوانین وراثت و تنوع، موفقیت های بزرگی در کشاورزی در ایجاد نژادهای جدید بسیار پربار از حیوانات اهلی و انواع گیاهان زراعی حاصل شده است. 5). بر اساس مطالعه روابط بین موجودات، روش های بیولوژیکی برای کنترل آفات محصولات کشاورزی ایجاد شده است.

7) اهمیت زیادی در زیست شناسی به توضیح مکانیسم های بیوسنتز پروتئین و اسرار فتوسنتز داده می شود که راه را برای دستیابی به مواد مغذی آلی باز می کند. علاوه بر این، استفاده در صنعت (در ساخت و ساز، هنگام ایجاد ماشین ها و مکانیسم های جدید) از اصول سازماندهی موجودات زنده (بیونیک) در حال حاضر تأثیر اقتصادی قابل توجهی را به همراه دارد و در آینده نیز خواهد داشت. طرح لانه زنبوری اساس تولید "پانل های لانه زنبوری" برای ساخت و ساز را تشکیل داد

در چنین شرایطی تنها مبنای افزایش منابع غذایی می تواند تشدید کشاورزی باشد. نقش مهمی در این فرآیند با پرورش اشکال جدید بسیار تولیدی میکروارگانیسم ها، گیاهان و حیوانات و استفاده منطقی و مبتنی بر علمی از منابع طبیعی ایفا خواهد کرد.

1. گیاهان اتوتروف هستند و قادر به فتوسنتز هستند. 2. وجود پلاستیدهای دارای رنگدانه در سلولها. 3. سلول ها توسط دیواره سلولزی احاطه شده اند. 4. وجود واکوئل با شیره سلولی در سلول. 5. رشد نامحدود. 6. هورمون های گیاهی - فیتوهورمون ها وجود دارد. 7. نوع تغذیه اسمزی (دریافت مواد مغذی به صورت محلول های آبی که از طریق غشای سلولی وارد می شوند).

آنژیوسپرم ها یا گیاهان گلدار بزرگترین بخش گیاهان عالی مدرن هستند که حدود 250 هزار گونه دارند. آنها در تمام مناطق آب و هوایی رشد می کنند و بخشی از تمام بیوژئوسنوزهای کره زمین هستند. این نشان دهنده سازگاری بالای آنها با شرایط مدرن زندگی روی زمین است.

انطباق‌ها در آنژیوسپرم‌ها (گیاهان گلدار) که به آنها اجازه می‌دهد موقعیت غالب روی زمین را اشغال کنند: I. اندام‌های رویشی گیاهان گلدار به بیشترین پیچیدگی و تنوع دست می‌یابند. II. گیاهان گلدار دارای سیستم رسانای پیشرفته تری هستند که آب بهتری را برای گیاه فراهم می کند. III. برای اولین بار، گیاهان گلدار اندام جدیدی دارند - گل. تخمک ها در یک حفره بسته از تخمدان محصور شده اند که توسط یک یا چند برچه ذوب شده تشکیل شده است. دانه ها در میوه محصور شده اند. لقاح مضاعف ظاهر شد، که به شدت آنها را از سایر گروه های جهان گیاه متمایز می کند. IV. مهمترین تحولات در سیستم رسانا اتفاق افتاد. به جای تراکئیدها، رگ ها به عناصر رسانای اصلی آوند چوبی تبدیل می شوند که به طور قابل توجهی حرکت جریان صعودی را تسریع می کند. بنابراین، آنژیوسپرم ها فرصت های بیشتری را در رقابت دریافت کردند و در نهایت در مبارزه برای وجود "برنده" شدند.

III. با استفاده از دانش متابولیسم و ​​تبدیل انرژی در بدن انسان، توضیح علمی در مورد تأثیر کم تحرکی، استرس، عادات بد و پرخوری بر متابولیسم ارائه دهید. بدن بسیاری از مواد را از خارج دریافت می کند، آنها را پردازش می کند، انرژی یا مولکول هایی را که بدن برای ساختن بافت های خود به آن نیاز دارد، به دست می آورد. محصولات متابولیک حاصل از بدن دفع می شود. به مجموع تمام واکنش های تجزیه (تجزیه مواد با آزاد شدن انرژی) و جذب (سنتز مواد لازم برای بدن) متابولیسم می گویند. در یک بدن سالم، جذب و غیر همسان سازی کاملاً متعادل است. تمام واکنش های متابولیک توسط سیستم عصبی و غدد درون ریز تنظیم می شود. اختلالات متابولیک زمینه ساز بسیاری از بیماری های انسانی است.

1. عدم تحرک بدنی - کاهش فعالیت بدنی، عدم فعالیت بدنی - منجر به کاهش عملکرد عضلات، سیستم قلبی عروقی و در نتیجه اختلالات متابولیک و بدتر شدن وضعیت کل ارگانیسم به عنوان یک کل می شود. مواد مغذی که صرف فعالیت بدنی نمی شود ذخیره می شوند که اغلب منجر به چاقی می شود. پرخوری نیز به این امر کمک می کند (2).

3. استرس واکنش محافظتی بدن است که به آن اجازه می دهد در مواقع خطر زنده بماند. استرس توانایی های بدن را بسیج می کند، با ترشح هورمون ها همراه است، شدت فعالیت های قلبی عروقی را افزایش می دهد و ... اما استرس شدید و به خصوص طولانی مدت می تواند منجر به فرسودگی نیرو و اختلالات متابولیک فرد شود.

4. مصرف مداوم مشروبات الکلی تأثیر منفی بسیار قوی بر متابولیسم دارد. در افراد الکلی، اتیل الکل اکسید کننده مقدار مشخصی انرژی به بدن می دهد، اما همچنین مواد بسیار سمی تولید می کند که سلول های کبد و مغز را از بین می برد. به تدریج اشتهای الکلی ها کاهش می یابد و آنها از خوردن پروتئین ها، چربی ها و کربوهیدرات های معمولی خودداری می کنند و آنها را با نوشیدنی های الکلی جایگزین می کنند که منجر به تخریب بدن می شود. الکلی‌های مزمن همیشه کبد آسیب‌دیده دارند، وزن کم می‌کنند و تخریب تدریجی عضلات رخ می‌دهد.

5. سیگار همچنین تأثیر منفی شدیدی بر متابولیسم دارد، زیرا ریه ها را از بین می برد و از دریافت اکسیژن مورد نیاز بدن جلوگیری می کند. علاوه بر این، سیگار احتمال ابتلا به سرطان ریه را تا حد زیادی افزایش می دهد.

6. مواد مخدر که در متابولیسم شرکت می کنند، باعث اعتیاد می شوند، متعاقباً، قطع مصرف نیکوتین، الکل و غیره با علائم ترک همراه است - وخامت شدید رفاه. بنابراین، وابستگی فیزیولوژیکی و روانی به مواد مخدر رخ می دهد.