ชีววิทยาเป็นวิทยาศาสตร์ บทบาทของชีววิทยาในชีวิตมนุษย์และกิจกรรมภาคปฏิบัติ

ชีววิทยาเป็นวิทยาศาสตร์

ชีววิทยา(จากภาษากรีก ไบออส- ชีวิต, โลโก้- คำว่าวิทยาศาสตร์) เป็นวิทยาศาสตร์ที่ซับซ้อนเกี่ยวกับธรรมชาติที่มีชีวิต

วิชาชีววิทยาคือการแสดงให้เห็นทั้งหมดของชีวิต โครงสร้างและหน้าที่ของสิ่งมีชีวิต ความหลากหลาย ต้นกำเนิดและการพัฒนา ตลอดจนปฏิสัมพันธ์กับสิ่งแวดล้อม งานหลักของชีววิทยาในฐานะวิทยาศาสตร์คือการตีความปรากฏการณ์ทั้งหมดของธรรมชาติของสิ่งมีชีวิตบนพื้นฐานทางวิทยาศาสตร์โดยคำนึงถึงว่าสิ่งมีชีวิตทั้งหมดมีคุณสมบัติที่แตกต่างจากส่วนประกอบโดยพื้นฐาน

คำว่า "ชีววิทยา" พบในงานของนักกายวิภาคศาสตร์ชาวเยอรมัน T. Roose (1779) และ K. F. Burdach (1800) แต่เฉพาะในปี 1802 เท่านั้นที่ถูกใช้อย่างอิสระครั้งแรกโดย J. B. Lamarck และ G. R. Treviranus เพื่อแสดงถึงวิทยาศาสตร์ที่ศึกษาสิ่งมีชีวิต .

วิทยาศาสตร์ชีวภาพ

ปัจจุบันชีววิทยามีวิทยาศาสตร์จำนวนหนึ่งที่สามารถจัดระบบตามเกณฑ์ต่อไปนี้: ตามวิชาและวิธีการวิจัยที่โดดเด่นและตามระดับการจัดระบบของธรรมชาติสิ่งมีชีวิตที่กำลังศึกษา ตามหัวข้อการศึกษา วิทยาศาสตร์ชีวภาพแบ่งออกเป็น แบคทีเรียวิทยา พฤกษศาสตร์ ไวรัสวิทยา สัตววิทยา และวิทยาเชื้อรา

พฤกษศาสตร์เป็นวิทยาศาสตร์ชีวภาพที่ศึกษาพืชและพืชพรรณของโลกอย่างครอบคลุม สัตววิทยา- สาขาวิชาชีววิทยา วิทยาศาสตร์เกี่ยวกับความหลากหลาย โครงสร้าง กิจกรรมชีวิต การแพร่กระจายและความสัมพันธ์ของสัตว์กับสิ่งแวดล้อม ต้นกำเนิดและพัฒนาการ แบคทีเรียวิทยา- วิทยาศาสตร์ชีวภาพที่ศึกษาโครงสร้างและกิจกรรมของแบคทีเรียตลอดจนบทบาทในธรรมชาติ ไวรัสวิทยา- วิทยาศาสตร์ชีวภาพที่ศึกษาเกี่ยวกับไวรัส วัตถุหลักของวิทยาวิทยาคือเห็ดโครงสร้างและลักษณะของสิ่งมีชีวิต ไลเคนวิทยา- วิทยาศาสตร์ชีวภาพที่ศึกษาไลเคน แบคทีเรียวิทยา ไวรัสวิทยา และวิทยาเชื้อราบางแง่มุมมักถูกมองว่าเป็นส่วนหนึ่งของจุลชีววิทยา ซึ่งเป็นสาขาหนึ่งของชีววิทยา วิทยาศาสตร์เกี่ยวกับจุลินทรีย์ (แบคทีเรีย ไวรัส และราด้วยกล้องจุลทรรศน์) เชิงระบบหรืออนุกรมวิธานเป็นวิทยาศาสตร์ชีวภาพที่อธิบายและจำแนกสิ่งมีชีวิตและสูญพันธุ์ออกเป็นกลุ่มๆ ทั้งหมด

ในทางกลับกัน วิทยาศาสตร์ชีวภาพแต่ละสาขาจะแบ่งออกเป็นชีวเคมี สัณฐานวิทยา กายวิภาคศาสตร์ สรีรวิทยา คัพภวิทยา พันธุศาสตร์ และชีวเคมี (พืช สัตว์ หรือจุลินทรีย์) ชีวเคมีเป็นศาสตร์แห่งองค์ประกอบทางเคมีของสิ่งมีชีวิต กระบวนการทางเคมีที่เกิดขึ้นในสิ่งมีชีวิตและกิจกรรมชีวิตของสิ่งมีชีวิต สัณฐานวิทยา- วิทยาศาสตร์ชีวภาพที่ศึกษารูปแบบและโครงสร้างของสิ่งมีชีวิตตลอดจนรูปแบบของการพัฒนา ในความหมายกว้างๆ ครอบคลุมถึงเซลล์วิทยา กายวิภาคศาสตร์ มิญชวิทยา และคัพภวิทยา แยกแยะระหว่างสัณฐานวิทยาของสัตว์และพืช กายวิภาคศาสตร์เป็นสาขาวิชาชีววิทยา (สัณฐานวิทยา) เป็นวิทยาศาสตร์ที่ศึกษาโครงสร้างภายในและรูปร่างของอวัยวะ ระบบ และสิ่งมีชีวิตโดยรวม กายวิภาคศาสตร์ของพืชถือเป็นส่วนหนึ่งของพฤกษศาสตร์ กายวิภาคของสัตว์ถือเป็นส่วนหนึ่งของสัตววิทยา และกายวิภาคของมนุษย์เป็นวิทยาศาสตร์ที่แยกจากกัน สรีรวิทยา- วิทยาศาสตร์ชีวภาพที่ศึกษากระบวนการชีวิตของสิ่งมีชีวิตพืชและสัตว์ ระบบ อวัยวะ เนื้อเยื่อและเซลล์ของสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิด มีสรีรวิทยาของพืช สัตว์ และมนุษย์ คัพภวิทยา (ชีววิทยาพัฒนาการ)- สาขาวิชาชีววิทยา วิทยาศาสตร์เกี่ยวกับการพัฒนาสิ่งมีชีวิตส่วนบุคคล รวมถึงการพัฒนาของเอ็มบริโอ

วัตถุ พันธุศาสตร์เป็นกฎแห่งกรรมพันธุ์และความแปรปรวน ปัจจุบันเป็นวิทยาศาสตร์ชีวภาพที่มีการพัฒนาแบบไดนามิกมากที่สุดแห่งหนึ่ง

ตามระดับของการจัดระเบียบของธรรมชาติสิ่งมีชีวิตที่กำลังศึกษา ชีววิทยาระดับโมเลกุล เซลล์วิทยา มิญชวิทยา อวัยวะวิทยา ชีววิทยาของสิ่งมีชีวิต และระบบเหนือสิ่งมีชีวิตมีความโดดเด่น อณูชีววิทยาเป็นสาขาวิชาชีววิทยาที่อายุน้อยที่สุดสาขาหนึ่ง ซึ่งเป็นวิทยาศาสตร์ที่ศึกษาโดยเฉพาะเรื่องการจัดระเบียบข้อมูลทางพันธุกรรมและการสังเคราะห์โปรตีน เซลล์วิทยาหรือชีววิทยาของเซลล์เป็นวิทยาศาสตร์ชีวภาพ วัตถุประสงค์ของการศึกษาคือเซลล์ของสิ่งมีชีวิตทั้งเซลล์เดียวและหลายเซลล์ มิญชวิทยา- วิทยาศาสตร์ชีวภาพสาขาสัณฐานวิทยาซึ่งมีจุดประสงค์คือโครงสร้างของเนื้อเยื่อพืชและสัตว์ สาขาวิชาออร์แกนวิทยาประกอบด้วยสัณฐานวิทยา กายวิภาคศาสตร์ และสรีรวิทยาของอวัยวะต่างๆ และระบบต่างๆ

ชีววิทยาของสิ่งมีชีวิตรวมถึงวิทยาศาสตร์ทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับสิ่งมีชีวิต เช่น จริยธรรม- ศาสตร์แห่งพฤติกรรมของสิ่งมีชีวิต

ชีววิทยาของระบบเหนือสิ่งมีชีวิตแบ่งออกเป็นชีวภูมิศาสตร์และนิเวศวิทยา ศึกษาการกระจายตัวของสิ่งมีชีวิต ชีวภูมิศาสตร์, ในทางตรงกันข้าม นิเวศวิทยา- การจัดระเบียบและการทำงานของระบบเหนือสิ่งมีชีวิตในระดับต่างๆ: ประชากร ไบโอซีนโนส (ชุมชน) ไบโอจีโอซีโนส (ระบบนิเวศ) และชีวมณฑล

ตามวิธีการวิจัยที่มีอยู่ เราสามารถแยกแยะความแตกต่างเชิงพรรณนา (เช่น สัณฐานวิทยา) การทดลอง (เช่น สรีรวิทยา) และชีววิทยาเชิงทฤษฎีได้

การระบุและอธิบายรูปแบบของโครงสร้าง การทำงาน และการพัฒนาธรรมชาติของสิ่งมีชีวิตในระดับต่างๆ ขององค์กรถือเป็นหน้าที่ ชีววิทยาทั่วไป- ประกอบด้วยชีวเคมี อณูชีววิทยา เซลล์วิทยา คัพภวิทยา พันธุศาสตร์ นิเวศวิทยา วิทยาศาสตร์วิวัฒนาการ และมานุษยวิทยา หลักคำสอนเชิงวิวัฒนาการศึกษาสาเหตุ แรงผลักดัน กลไก และรูปแบบทั่วไปของวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต หนึ่งในส่วนของมันคือ บรรพชีวินวิทยา- วิทยาศาสตร์ที่มีเนื้อหาเกี่ยวกับซากฟอสซิลของสิ่งมีชีวิต มานุษยวิทยา- ส่วนหนึ่งของชีววิทยาทั่วไป วิทยาศาสตร์เกี่ยวกับการกำเนิดและการพัฒนาของมนุษย์ในฐานะสายพันธุ์ทางชีวภาพ รวมถึงความหลากหลายของประชากรมนุษย์สมัยใหม่ และรูปแบบของปฏิสัมพันธ์ของพวกเขา

สาขาวิชาชีววิทยาประยุกต์รวมอยู่ในสาขาเทคโนโลยีชีวภาพ การผสมพันธุ์ และวิทยาศาสตร์ที่มีการพัฒนาอย่างรวดเร็วอื่นๆ เทคโนโลยีชีวภาพเป็นวิทยาศาสตร์ชีวภาพที่ศึกษาการใช้สิ่งมีชีวิตและกระบวนการทางชีววิทยาในการผลิต มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมอาหาร (การอบ การทำชีส การต้มเบียร์ ฯลฯ) และอุตสาหกรรมยา (การผลิตยาปฏิชีวนะ วิตามิน) สำหรับการทำน้ำให้บริสุทธิ์ ฯลฯ การคัดเลือก- ศาสตร์แห่งวิธีการสร้างสายพันธุ์สัตว์เลี้ยง พันธุ์พืชที่ปลูก และสายพันธุ์จุลินทรีย์ที่มีคุณสมบัติที่จำเป็นสำหรับมนุษย์ การคัดเลือกยังเข้าใจกันว่าเป็นกระบวนการของการเปลี่ยนแปลงสิ่งมีชีวิตที่มนุษย์ดำเนินการตามความต้องการของพวกเขา

ความก้าวหน้าของชีววิทยามีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับความสำเร็จของวิทยาศาสตร์ธรรมชาติและวิทยาศาสตร์ที่แน่นอนอื่นๆ เช่น ฟิสิกส์ เคมี คณิตศาสตร์ วิทยาการคอมพิวเตอร์ เป็นต้น ตัวอย่างเช่น กล้องจุลทรรศน์ อัลตราซาวนด์ (อัลตราซาวนด์) เอกซ์เรย์ และวิธีการทางชีววิทยาอื่นๆ จะขึ้นอยู่กับทางกายภาพ กฎหมายและการศึกษาโครงสร้างของโมเลกุลและกระบวนการทางชีววิทยาที่เกิดขึ้นในระบบสิ่งมีชีวิตจะเป็นไปไม่ได้หากปราศจากการใช้วิธีทางเคมีและกายภาพ การใช้วิธีทางคณิตศาสตร์ทำให้สามารถระบุความเชื่อมโยงตามธรรมชาติระหว่างวัตถุหรือปรากฏการณ์ เพื่อยืนยันความน่าเชื่อถือของผลลัพธ์ที่ได้รับ และในทางกลับกัน สามารถจำลองปรากฏการณ์หรือกระบวนการได้ เมื่อเร็ว ๆ นี้ วิธีการทางคอมพิวเตอร์ เช่น การสร้างแบบจำลอง มีความสำคัญมากขึ้นในด้านชีววิทยา ที่จุดบรรจบกันของชีววิทยาและวิทยาศาสตร์อื่นๆ วิทยาศาสตร์ใหม่ๆ เกิดขึ้นมากมาย เช่น ชีวฟิสิกส์ ชีวเคมี ไบโอนิกส์ เป็นต้น

ความสำเร็จของชีววิทยา

เหตุการณ์ที่สำคัญที่สุดในสาขาชีววิทยาซึ่งมีอิทธิพลต่อการพัฒนาเพิ่มเติมทั้งหมด ได้แก่ การสร้างโครงสร้างโมเลกุลของ DNA และบทบาทในการถ่ายทอดข้อมูลในสิ่งมีชีวิต (F. Crick, J. Watson, เอ็ม. วิลกินส์); ถอดรหัสรหัสพันธุกรรม (R. Holley, H. G. Korana, M. Nirenberg); การค้นพบโครงสร้างยีนและการควบคุมทางพันธุกรรมของการสังเคราะห์โปรตีน (A. M. Lvov, F. Jacob, J. L. Monod ฯลฯ ); การกำหนดทฤษฎีเซลล์ (M. Schleiden, T. Schwann, R. Virchow, K. Baer); การศึกษารูปแบบทางพันธุกรรมและความแปรปรวน (G. Mendel, H. de Vries, T. Morgan ฯลฯ ); การกำหนดหลักการของระบบสมัยใหม่ (C. Linnaeus) ทฤษฎีวิวัฒนาการ (C. Darwin) และหลักคำสอนของชีวมณฑล (V. I. Vernadsky)

“โรควัวบ้า” (พรีออน)

งานในโครงการจีโนมมนุษย์ซึ่งดำเนินการพร้อมกันในหลายประเทศและแล้วเสร็จเมื่อต้นศตวรรษนี้ ทำให้เราเข้าใจว่ามนุษย์มียีนประมาณ 25-30,000 ยีน แต่ข้อมูลจาก DNA ส่วนใหญ่ของเราไม่เคยอ่านเลย เนื่องจากมีบริเวณและลักษณะการเข้ารหัสยีนจำนวนมากซึ่งสูญเสียความสำคัญสำหรับมนุษย์ (หาง ขนตามร่างกาย ฯลฯ) นอกจากนี้ยังมีการถอดรหัสยีนจำนวนหนึ่งที่รับผิดชอบในการพัฒนาโรคทางพันธุกรรมตลอดจนยีนเป้าหมายของยา อย่างไรก็ตาม การใช้งานจริงของผลลัพธ์ที่ได้รับระหว่างการดำเนินการตามโปรแกรมนี้จะถูกเลื่อนออกไปจนกว่าจะถอดรหัสจีโนมของคนจำนวนมาก จากนั้นจะชัดเจนว่าความแตกต่างคืออะไร เป้าหมายเหล่านี้ถูกกำหนดไว้สำหรับห้องปฏิบัติการชั้นนำหลายแห่งทั่วโลกที่ทำงานเกี่ยวกับการนำโปรแกรม ENCODE ไปใช้

การวิจัยทางชีวภาพเป็นรากฐานของการแพทย์ ร้านขายยา และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านการเกษตรและการป่าไม้ อุตสาหกรรมอาหาร และกิจกรรมของมนุษย์สาขาอื่นๆ

เป็นที่ทราบกันดีว่ามีเพียง "การปฏิวัติเขียว" ของปี 1950 เท่านั้นที่ทำให้สามารถแก้ไขปัญหาการจัดหาอาหารและปศุสัตว์ให้กับประชากรโลกที่เติบโตอย่างรวดเร็วอย่างน้อยบางส่วนด้วยอาหารสัตว์ผ่านการแนะนำพันธุ์พืชใหม่และเทคโนโลยีขั้นสูงสำหรับ การเพาะปลูกของพวกเขา เนื่องจากคุณสมบัติที่ตั้งโปรแกรมทางพันธุกรรมของพืชผลทางการเกษตรได้ใกล้หมดลงแล้ว วิธีแก้ปัญหาเพิ่มเติมสำหรับปัญหาอาหารจึงเกี่ยวข้องกับการนำสิ่งมีชีวิตดัดแปลงพันธุกรรมเข้าสู่การผลิตอย่างกว้างขวาง

การผลิตผลิตภัณฑ์อาหารหลายชนิด เช่น ชีส โยเกิร์ต ไส้กรอก ขนมอบ ฯลฯ ก็เป็นไปไม่ได้เช่นกันหากปราศจากการใช้แบคทีเรียและเชื้อราซึ่งเป็นเรื่องของเทคโนโลยีชีวภาพ

ความรู้เกี่ยวกับธรรมชาติของเชื้อโรค กระบวนการของโรคต่างๆ กลไกของภูมิคุ้มกัน รูปแบบการถ่ายทอดทางพันธุกรรม และความแปรปรวน ทำให้อัตราการเสียชีวิตลดลงอย่างมาก และยังสามารถกำจัดโรคต่างๆ เช่น ไข้ทรพิษ ได้อีกด้วย ด้วยความช่วยเหลือจากความสำเร็จล่าสุดของวิทยาศาสตร์ชีวภาพ ปัญหาการสืบพันธุ์ของมนุษย์ก็ได้รับการแก้ไขเช่นกัน

ส่วนสำคัญของยาแผนปัจจุบันผลิตขึ้นโดยใช้วัตถุดิบจากธรรมชาติ เช่นเดียวกับความสำเร็จของพันธุวิศวกรรม เช่น อินซูลิน ซึ่งจำเป็นสำหรับผู้ป่วยโรคเบาหวาน โดยส่วนใหญ่สังเคราะห์โดยแบคทีเรียซึ่ง ยีนที่เกี่ยวข้องถูกถ่ายโอนแล้ว

การวิจัยทางชีววิทยามีความสำคัญไม่น้อยในการรักษาสิ่งแวดล้อมและความหลากหลายของสิ่งมีชีวิต การคุกคามของการสูญพันธุ์ทำให้เกิดคำถามเกี่ยวกับการดำรงอยู่ของมนุษยชาติ

ความสำคัญที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในความสำเร็จของชีววิทยาก็คือความจริงที่ว่าสิ่งเหล่านี้ยังเป็นพื้นฐานสำหรับการสร้างโครงข่ายประสาทเทียมและรหัสพันธุกรรมในเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ และยังมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในสถาปัตยกรรมและอุตสาหกรรมอื่น ๆ ไม่ต้องสงสัยเลยว่าศตวรรษที่ 21 คือศตวรรษแห่งชีววิทยา

วิธีการให้ความรู้เกี่ยวกับธรรมชาติที่มีชีวิต

เช่นเดียวกับวิทยาศาสตร์อื่นๆ ชีววิทยามีคลังแสงวิธีการของตัวเอง นอกเหนือจากวิธีการทางวิทยาศาสตร์ของการรับรู้ที่ใช้ในสาขาอื่นๆ แล้ว วิธีการต่างๆ เช่น ประวัติศาสตร์ เชิงเปรียบเทียบ-พรรณนา ฯลฯ ก็มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในชีววิทยา

วิธีการทางวิทยาศาสตร์ในการรับรู้ ได้แก่ การสังเกต การตั้งสมมติฐาน การทดลอง การสร้างแบบจำลอง การวิเคราะห์ผลลัพธ์ และการได้มาของรูปแบบทั่วไป

การสังเกต- นี่คือการรับรู้อย่างมีจุดมุ่งหมายต่อวัตถุและปรากฏการณ์โดยใช้ประสาทสัมผัสหรือเครื่องมือที่กำหนดโดยงานของกิจกรรม เงื่อนไขหลักสำหรับการสังเกตทางวิทยาศาสตร์คือความเที่ยงธรรมนั่นคือความสามารถในการตรวจสอบข้อมูลที่ได้รับจากการสังเกตซ้ำ ๆ หรือการใช้วิธีการวิจัยอื่น ๆ เช่นการทดลอง ข้อเท็จจริงที่ได้รับจากการสังเกตเรียกว่า ข้อมูล- พวกเขาสามารถเป็นเหมือน คุณภาพ(บรรยายกลิ่น รส สี รูปร่าง ฯลฯ) และ เชิงปริมาณและข้อมูลเชิงปริมาณมีความแม่นยำมากกว่าข้อมูลเชิงคุณภาพ

จากข้อมูลเชิงสังเกต จึงได้มีการจัดทำสูตรขึ้นมา สมมติฐาน- การตัดสินโดยสันนิษฐานเกี่ยวกับความเชื่อมโยงทางธรรมชาติของปรากฏการณ์ สมมติฐานได้รับการทดสอบในชุดการทดลอง การทดลองเรียกว่า การทดลองทางวิทยาศาสตร์ การสังเกตปรากฏการณ์ที่กำลังศึกษาภายใต้สภาวะควบคุม ทำให้สามารถระบุลักษณะของวัตถุหรือปรากฏการณ์ที่กำหนดได้ รูปแบบการทดลองสูงสุดคือ การสร้างแบบจำลอง- ศึกษาปรากฏการณ์ กระบวนการ หรือระบบของวัตถุโดยการสร้างและศึกษาแบบจำลอง โดยพื้นฐานแล้วนี่เป็นหนึ่งในหมวดหมู่หลักของทฤษฎีความรู้: วิธีการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ใด ๆ ทั้งทางทฤษฎีและเชิงทดลองนั้นขึ้นอยู่กับแนวคิดของการสร้างแบบจำลอง

ผลการทดลองและการจำลองอาจมีการวิเคราะห์อย่างรอบคอบ การวิเคราะห์เรียกว่าวิธีการวิจัยทางวิทยาศาสตร์โดยการแยกวัตถุออกเป็นส่วนๆ หรือแยกชิ้นส่วนทางจิตใจโดยใช้นามธรรมเชิงตรรกะ การวิเคราะห์เชื่อมโยงกับการสังเคราะห์อย่างแยกไม่ออก สังเคราะห์เป็นวิธีการศึกษาวิชาในเรื่องความสมบูรณ์ ความสามัคคี และการเชื่อมโยงกันของส่วนต่างๆ จากการวิเคราะห์และการสังเคราะห์ สมมติฐานการวิจัยที่ประสบความสำเร็จสูงสุดจึงเกิดขึ้น สมมติฐานการทำงานและหากสามารถต้านทานความพยายามที่จะหักล้างมันได้และยังคงคาดการณ์ข้อเท็จจริงและความสัมพันธ์ที่ไม่สามารถอธิบายก่อนหน้านี้ได้สำเร็จ มันก็สามารถกลายเป็นทฤษฎีได้

ภายใต้ ทฤษฎีเข้าใจรูปแบบความรู้ทางวิทยาศาสตร์ที่ให้แนวคิดแบบองค์รวมเกี่ยวกับรูปแบบและการเชื่อมโยงที่สำคัญของความเป็นจริง ทิศทางทั่วไปของการวิจัยทางวิทยาศาสตร์คือการบรรลุความสามารถในการคาดการณ์ในระดับที่สูงขึ้น หากไม่มีข้อเท็จจริงใดที่สามารถเปลี่ยนแปลงทฤษฎีได้ และการเบี่ยงเบนไปจากทฤษฎีนั้นเกิดขึ้นเป็นประจำและคาดเดาได้ ก็สามารถยกระดับขึ้นเป็น กฎ- จำเป็น จำเป็น มั่นคง ความสัมพันธ์ซ้ำๆ ระหว่างปรากฏการณ์ในธรรมชาติ

เมื่อองค์ความรู้เพิ่มขึ้นและปรับปรุงวิธีการวิจัย สมมติฐานและทฤษฎีที่ได้รับการยอมรับอย่างดีสามารถถูกท้าทาย ปรับเปลี่ยน และแม้กระทั่งถูกปฏิเสธ เนื่องจากความรู้ทางวิทยาศาสตร์นั้นมีลักษณะแบบไดนามิกและอยู่ภายใต้การตีความใหม่อย่างมีวิจารณญาณอยู่ตลอดเวลา

วิธีการทางประวัติศาสตร์เผยให้เห็นรูปแบบของลักษณะและพัฒนาการของสิ่งมีชีวิตการก่อตัวของโครงสร้างและหน้าที่ของพวกมัน ในหลายกรณี ด้วยความช่วยเหลือของวิธีนี้ สมมติฐานและทฤษฎีที่เคยถือว่าผิดพลาดได้ชีวิตใหม่ สิ่งนี้เกิดขึ้นกับสมมติฐานของ Charles Darwin เกี่ยวกับธรรมชาติของการส่งสัญญาณในโรงงานเพื่อตอบสนองต่ออิทธิพลของสิ่งแวดล้อม

วิธีการเปรียบเทียบเชิงพรรณนาจัดให้มีการวิเคราะห์ทางกายวิภาคและสัณฐานวิทยาของวัตถุวิจัย เป็นพื้นฐานของการจำแนกประเภทของสิ่งมีชีวิต ระบุรูปแบบการเกิดขึ้นและการพัฒนารูปแบบต่างๆ ของชีวิต

การตรวจสอบเป็นระบบมาตรการในการสังเกต ประเมิน และคาดการณ์การเปลี่ยนแปลงสถานะของวัตถุที่กำลังศึกษาอยู่โดยเฉพาะชีวมณฑล

การสังเกตและการทดลองมักต้องใช้อุปกรณ์พิเศษ เช่น กล้องจุลทรรศน์ เครื่องหมุนเหวี่ยง เครื่องสเปกโตรโฟโตมิเตอร์ ฯลฯ

กล้องจุลทรรศน์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในสัตววิทยา พฤกษศาสตร์ กายวิภาคของมนุษย์ มิญชวิทยา เซลล์วิทยา พันธุศาสตร์ คัพภวิทยา บรรพชีวินวิทยา นิเวศวิทยา และสาขาอื่น ๆ ของชีววิทยา ช่วยให้คุณสามารถศึกษาโครงสร้างเล็กๆ น้อยๆ ของวัตถุโดยใช้แสง อิเล็กตรอน รังสีเอกซ์ และกล้องจุลทรรศน์ประเภทอื่นๆ

อุปกรณ์กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง- กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงประกอบด้วยชิ้นส่วนทางแสงและทางกล ชิ้นแรกประกอบด้วยเลนส์ใกล้ตา วัตถุประสงค์ และกระจก ส่วนชิ้นที่สองประกอบด้วยท่อ ขาตั้งกล้อง ฐาน เวที และสกรู

กำลังขยายรวมของกล้องจุลทรรศน์ถูกกำหนดโดยสูตร:

กำลังขยายเลนส์ $×$ กำลังขยายช่องมองภาพ $-$ กำลังขยายด้วยกล้องจุลทรรศน์

ตัวอย่างเช่น หากเลนส์ขยายวัตถุ 8$ เท่า และช่องมองภาพ 7$ ดังนั้น กำลังขยายรวมของกล้องจุลทรรศน์จะเท่ากับ 56$

การหมุนเหวี่ยงแบบดิฟเฟอเรนเชียล, หรือ การแยกส่วน,ช่วยให้คุณแยกอนุภาคตามขนาดและความหนาแน่นภายใต้อิทธิพลของแรงเหวี่ยงซึ่งใช้อย่างแข็งขันในการศึกษาโครงสร้างของโมเลกุลและเซลล์ทางชีววิทยา

คลังแสงของวิธีการทางชีววิทยาได้รับการปรับปรุงอยู่ตลอดเวลาและในปัจจุบันแทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะครอบคลุมทั้งหมด ดังนั้นวิธีการบางอย่างที่ใช้ในวิทยาศาสตร์ชีวภาพแต่ละรายการจะกล่าวถึงด้านล่าง

บทบาทของชีววิทยาในการสร้างภาพวิทยาศาสตร์ธรรมชาติสมัยใหม่ของโลก

ในขั้นตอนของการก่อตัว ชีววิทยายังไม่ได้แยกจากวิทยาศาสตร์ธรรมชาติอื่น ๆ และจำกัดอยู่เพียงการสังเกต การศึกษา คำอธิบาย และการจำแนกประเภทของตัวแทนของสัตว์และโลกพืชเท่านั้น กล่าวคือ มันเป็นวิทยาศาสตร์เชิงพรรณนา อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้ไม่ได้ขัดขวางนักธรรมชาติวิทยาสมัยโบราณอย่างฮิปโปเครติส (ประมาณ 460–377 ปีก่อนคริสตกาล) อริสโตเติล (384–322 ปีก่อนคริสตกาล) และธีโอฟารัส (ชื่อจริง Tirtham, 372–287 ปีก่อนคริสตกาล) ที่จะมีส่วนสำคัญต่อการพัฒนา แนวคิดเกี่ยวกับโครงสร้างของร่างกายมนุษย์และสัตว์ ตลอดจนความหลากหลายทางชีวภาพของสัตว์และพืช จึงเป็นการวางรากฐานของกายวิภาคและสรีรวิทยาของมนุษย์ สัตววิทยา และพฤกษศาสตร์

ความรู้ที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้นเกี่ยวกับธรรมชาติของสิ่งมีชีวิตและการจัดระบบข้อเท็จจริงที่สะสมไว้ก่อนหน้านี้ ซึ่งเกิดขึ้นในศตวรรษที่ 16-18 สิ้นสุดลงด้วยการนำระบบการตั้งชื่อแบบไบนารีมาใช้และการสร้างอนุกรมวิธานของพืช (ซี. ลินเนียส) และสัตว์ (เจ. บี. ลามาร์ค) ที่กลมกลืนกัน ).

คำอธิบายของสปีชีส์จำนวนมากที่มีลักษณะทางสัณฐานวิทยาคล้ายคลึงกันตลอดจนการค้นพบทางบรรพชีวินวิทยากลายเป็นข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับการพัฒนาแนวคิดเกี่ยวกับที่มาของสปีชีส์และเส้นทางการพัฒนาทางประวัติศาสตร์ของโลกอินทรีย์ ดังนั้น การทดลองของเอฟ. เรดี, แอล. สปาลลันซานี และแอล. ปาสเตอร์ในศตวรรษที่ 17-19 จึงหักล้างสมมติฐานของการกำเนิดที่เกิดขึ้นเองซึ่งเสนอโดยอริสโตเติลและแพร่หลายในยุคกลาง และทฤษฎีวิวัฒนาการทางชีวเคมีโดย A. I. Oparin และ เจ. ฮัลเดนซึ่งได้รับการยืนยันอย่างชาญฉลาดโดยเอส. มิลเลอร์และจี. ยูริทำให้เราสามารถตอบคำถามเกี่ยวกับต้นกำเนิดของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดได้

หากกระบวนการเกิดขึ้นของสิ่งมีชีวิตจากส่วนประกอบที่ไม่มีชีวิตและวิวัฒนาการในตัวเองไม่ทำให้เกิดข้อสงสัยอีกต่อไป กลไก เส้นทาง และทิศทางของการพัฒนาทางประวัติศาสตร์ของโลกอินทรีย์ยังไม่เป็นที่เข้าใจอย่างถ่องแท้ เนื่องจากทั้งสองอย่าง ทฤษฎีวิวัฒนาการหลักที่แข่งขันกัน (ทฤษฎีวิวัฒนาการสังเคราะห์ ที่สร้างขึ้นบนพื้นฐานของทฤษฎีของซี. ดาร์วิน และทฤษฎีของเจ. บี. ลามาร์ค) ยังคงไม่สามารถให้หลักฐานที่ครอบคลุมได้

การใช้กล้องจุลทรรศน์และวิธีการอื่นๆ ของวิทยาศาสตร์ที่เกี่ยวข้อง เนื่องมาจากความก้าวหน้าในสาขาวิทยาศาสตร์ธรรมชาติอื่นๆ เช่นเดียวกับการนำการทดลองมาใช้ ทำให้นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน ที. ชวานน์ และ เอ็ม. ชไลเดน สามารถกำหนดทฤษฎีเซลล์ย้อนกลับไปใน ศตวรรษที่ 19 ต่อมาเสริมโดย R. Virchow และ K. Baer มันกลายเป็นลักษณะทั่วไปที่สำคัญที่สุดในวิชาชีววิทยา ซึ่งเป็นรากฐานสำคัญของแนวคิดสมัยใหม่เกี่ยวกับความสามัคคีของโลกอินทรีย์

การค้นพบรูปแบบการถ่ายทอดข้อมูลทางพันธุกรรมโดยพระเช็ก จี. เมนเดล ทำหน้าที่เป็นแรงผลักดันให้เกิดการพัฒนาทางชีววิทยาอย่างรวดเร็วยิ่งขึ้นในศตวรรษที่ 20-21 และไม่เพียงนำไปสู่การค้นพบพาหะสากลของการถ่ายทอดทางพันธุกรรม - DNA เท่านั้น รหัสพันธุกรรมตลอดจนกลไกพื้นฐานของการควบคุม การอ่าน และความแปรปรวนของข้อมูลทางพันธุกรรม

การพัฒนาแนวคิดเกี่ยวกับสิ่งแวดล้อมนำไปสู่การเกิดขึ้นของวิทยาศาสตร์เช่นนิเวศวิทยาและการกำหนดสูตร คำสอนเกี่ยวกับชีวมณฑลในฐานะระบบดาวเคราะห์ที่มีองค์ประกอบหลายองค์ประกอบที่ซับซ้อนของคอมเพล็กซ์ทางชีวภาพขนาดใหญ่ที่เชื่อมต่อถึงกันตลอดจนกระบวนการทางเคมีและทางธรณีวิทยาที่เกิดขึ้นบนโลก (V.I. Vernadsky) ซึ่งท้ายที่สุดทำให้เป็นไปได้อย่างน้อยก็ในระดับเล็กน้อยลดผลกระทบด้านลบของกิจกรรมทางเศรษฐกิจของมนุษย์

ดังนั้นชีววิทยาจึงมีบทบาทสำคัญในการก่อตัวของภาพวิทยาศาสตร์ธรรมชาติสมัยใหม่ของโลก

การจัดระดับและวิวัฒนาการ ระดับหลักของการจัดองค์กรของธรรมชาติที่มีชีวิต: เซลล์, สิ่งมีชีวิต, สายพันธุ์ประชากร, biogeocenotic, ชีวมณฑล ระบบชีวภาพ ลักษณะทั่วไปของระบบชีวภาพ โครงสร้างเซลล์ ลักษณะองค์ประกอบทางเคมี เมแทบอลิซึมและการแปลงพลังงาน สภาวะสมดุล ความหงุดหงิด การเคลื่อนไหว การเจริญเติบโตและการพัฒนา การสืบพันธุ์ วิวัฒนาการ

การจัดระดับและวิวัฒนาการ

ธรรมชาติที่มีชีวิตไม่ใช่การก่อตัวที่เป็นเนื้อเดียวกันเหมือนคริสตัล แต่ถูกแสดงด้วยวัตถุที่เป็นส่วนประกอบที่หลากหลายอย่างไม่สิ้นสุด (ปัจจุบันมีการอธิบายสิ่งมีชีวิตประมาณ 2 ล้านสายพันธุ์เพียงอย่างเดียว) ในเวลาเดียวกัน ความหลากหลายนี้ไม่ใช่หลักฐานของความสับสนวุ่นวายที่ครอบงำ เนื่องจากสิ่งมีชีวิตมีโครงสร้างเซลล์ สิ่งมีชีวิตในสายพันธุ์เดียวกันรวมตัวกันเป็นประชากร ประชากรทั้งหมดที่อาศัยอยู่บนผืนดินหรือชุมชนน้ำผืนเดียว และมีปฏิสัมพันธ์กับร่างกาย ของธรรมชาติที่ไม่มีชีวิตพวกมันก่อตัวเป็น biogeocenoses ในทางกลับกันก็ประกอบเป็นชีวมณฑล

ดังนั้น ธรรมชาติที่มีชีวิตจึงเป็นระบบ ส่วนประกอบต่างๆ ที่สามารถจัดเรียงตามลำดับที่เข้มงวด จากต่ำไปสูง หลักการขององค์กรนี้ทำให้สามารถแยกแยะแต่ละบุคคลได้ ระดับและให้ความเข้าใจอย่างครอบคลุมถึงชีวิตในฐานะปรากฏการณ์ทางธรรมชาติ ในแต่ละระดับขององค์กร จะมีการกำหนดหน่วยพื้นฐานและปรากฏการณ์เบื้องต้น เช่น หน่วยประถมศึกษาพิจารณาโครงสร้างหรือวัตถุการเปลี่ยนแปลงที่ก่อให้เกิดส่วนสนับสนุนเฉพาะระดับที่สอดคล้องกับกระบวนการอนุรักษ์และพัฒนาชีวิตในขณะที่การเปลี่ยนแปลงนี้เองคือ ปรากฏการณ์เบื้องต้น

การก่อตัวของโครงสร้างหลายระดับดังกล่าวไม่สามารถเกิดขึ้นได้ทันที - นี่เป็นผลมาจากการพัฒนาทางประวัติศาสตร์หลายพันล้านปีในระหว่างที่มีความซับซ้อนรูปแบบชีวิตที่ก้าวหน้า: จากเชิงซ้อนของโมเลกุลอินทรีย์ไปจนถึงเซลล์จากเซลล์สู่สิ่งมีชีวิต เป็นต้น เมื่อก่อตัวขึ้นแล้ว โครงสร้างนี้จะยังคงดำรงอยู่ได้เนื่องจากระบบการกำกับดูแลที่ซับซ้อนและยังคงพัฒนาต่อไป และในแต่ละระดับของการจัดระเบียบของสิ่งมีชีวิต การเปลี่ยนแปลงทางวิวัฒนาการที่สอดคล้องกันก็เกิดขึ้น

ระดับหลักของการจัดองค์กรของธรรมชาติที่มีชีวิต: เซลล์, สิ่งมีชีวิต, ประชากร - สปีชีส์, biogeocenotic, ชีวมณฑล

ปัจจุบันมีการจัดระเบียบสิ่งมีชีวิตหลายระดับหลัก: เซลล์ สิ่งมีชีวิต ประชากร-สปีชีส์ จีโอซีโนติก และชีวมณฑล

ระดับเซลล์

แม้ว่าการปรากฏตัวของคุณสมบัติบางอย่างของสิ่งมีชีวิตนั้นเกิดจากการปฏิสัมพันธ์ของโมเลกุลขนาดใหญ่ทางชีววิทยา (โปรตีน, กรดนิวคลีอิก, โพลีแซ็กคาไรด์ ฯลฯ ) หน่วยของโครงสร้างหน้าที่และการพัฒนาของสิ่งมีชีวิตก็คือเซลล์ซึ่งสามารถบรรทุกได้ ออกและเชื่อมโยงกระบวนการนำไปใช้และการส่งข้อมูลทางพันธุกรรมด้วยเมแทบอลิซึมและการแปลงพลังงาน ดังนั้นจึงรับประกันการทำงานของระดับที่สูงขึ้นขององค์กร หน่วยพื้นฐานของระดับเซลล์ขององค์กรคือเซลล์ และปรากฏการณ์เบื้องต้นคือปฏิกิริยาของการเผาผลาญของเซลล์

ระดับสิ่งมีชีวิต

สิ่งมีชีวิตเป็นระบบบูรณาการที่สามารถดำรงอยู่ได้โดยอิสระ ขึ้นอยู่กับจำนวนเซลล์ที่ประกอบเป็นสิ่งมีชีวิต พวกมันจะถูกแบ่งออกเป็นเซลล์เดียวและหลายเซลล์ ระดับเซลล์ของการจัดระเบียบในสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว (อะมีบาขิง, ยูกลีนาสีเขียว ฯลฯ ) เกิดขึ้นพร้อมกับระดับสิ่งมีชีวิต มีช่วงเวลาหนึ่งในประวัติศาสตร์ของโลกที่สิ่งมีชีวิตทั้งหมดแสดงในรูปแบบเซลล์เดียวเท่านั้น แต่พวกมันรับประกันการทำงานของทั้งไบโอจีโอซีโนสและชีวมณฑลโดยรวม สิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ส่วนใหญ่ประกอบด้วยเนื้อเยื่อและอวัยวะต่างๆ ซึ่งในทางกลับกันก็มีโครงสร้างเซลล์เช่นกัน อวัยวะและเนื้อเยื่อได้รับการปรับให้ทำหน้าที่เฉพาะ หน่วยเบื้องต้นของระดับนี้คือ ปัจเจกบุคคลในการพัฒนาแต่ละบุคคล หรือการสร้างวิวัฒนาการ ดังนั้นระดับสิ่งมีชีวิตจึงถูกเรียกว่า พัฒนาการ- ปรากฏการณ์เบื้องต้นในระดับนี้คือการเปลี่ยนแปลงในร่างกายในการพัฒนาตนเอง

ระดับประชากร-สายพันธุ์

ประชากร- นี่คือกลุ่มของบุคคลสายพันธุ์เดียวกัน ผสมพันธุ์กันอย่างอิสระ และอาศัยอยู่แยกจากกลุ่มบุคคลอื่นที่คล้ายคลึงกัน

ในประชากรมีการแลกเปลี่ยนข้อมูลทางพันธุกรรมและการถ่ายทอดไปยังผู้สืบทอดอย่างเสรี ประชากรเป็นหน่วยพื้นฐานของระดับประชากร-สายพันธุ์ และปรากฏการณ์เบื้องต้นในกรณีนี้คือการเปลี่ยนแปลงเชิงวิวัฒนาการ เช่น การกลายพันธุ์และการคัดเลือกโดยธรรมชาติ

ระดับชีวภูมิศาสตร์

ไบโอจีโอซีโนซิสเป็นตัวแทนของชุมชนที่ก่อตั้งขึ้นในอดีตของประชากรสายพันธุ์ต่าง ๆ ซึ่งเชื่อมโยงถึงกันและสิ่งแวดล้อมโดยการเผาผลาญและพลังงาน

Biogeocenoses เป็นระบบเบื้องต้นที่เกิดวัฏจักรของวัสดุและพลังงาน ซึ่งกำหนดโดยกิจกรรมที่สำคัญของสิ่งมีชีวิต Biogeocenoses เองเป็นหน่วยพื้นฐานของระดับที่กำหนด ในขณะที่ปรากฏการณ์เบื้องต้นคือการไหลเวียนของพลังงานและวัฏจักรของสสารในนั้น Biogeocenoses ประกอบขึ้นเป็นชีวมณฑลและกำหนดกระบวนการทั้งหมดที่เกิดขึ้นในนั้น

ระดับชีวมณฑล

ชีวมณฑล- เปลือกโลกเป็นที่อยู่อาศัยของสิ่งมีชีวิตและเปลี่ยนแปลงโดยพวกมัน

ชีวมณฑลเป็นระดับสูงสุดของการจัดระเบียบสิ่งมีชีวิตบนโลก เปลือกนี้ครอบคลุมส่วนล่างของบรรยากาศ ไฮโดรสเฟียร์ และชั้นบนของเปลือกโลก ชีวมณฑลก็เหมือนกับระบบทางชีววิทยาอื่นๆ ที่เป็นแบบไดนามิกและมีการเปลี่ยนแปลงอย่างแข็งขันโดยสิ่งมีชีวิต ตัวมันเองเป็นหน่วยพื้นฐานของระดับชีวมณฑลและกระบวนการไหลเวียนของสารและพลังงานที่เกิดขึ้นโดยการมีส่วนร่วมของสิ่งมีชีวิตถือเป็นปรากฏการณ์เบื้องต้น

ดังที่ได้กล่าวไว้ข้างต้น แต่ละระดับของการจัดระเบียบของสิ่งมีชีวิตมีส่วนช่วยในกระบวนการวิวัฒนาการเดียว: ในเซลล์ ไม่เพียงแต่ข้อมูลทางพันธุกรรมที่ฝังอยู่เท่านั้นที่จะถูกทำซ้ำ แต่ยังมีการเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นด้วย ซึ่งนำไปสู่การเกิดขึ้นของการผสมผสานใหม่ของ ลักษณะและคุณสมบัติของสิ่งมีชีวิต ซึ่งจะขึ้นอยู่กับการคัดเลือกโดยธรรมชาติในระดับประชากร-ชนิดพันธุ์ เป็นต้น

ระบบชีวภาพ

วัตถุทางชีวภาพที่มีระดับความซับซ้อนต่างกัน (เซลล์ สิ่งมีชีวิต ประชากรและสปีชีส์ ไบโอจีโอซีโนส และชีวมณฑลเอง) ในปัจจุบันถือเป็น ระบบชีวภาพ

ระบบคือการรวมกันของส่วนประกอบโครงสร้างซึ่งมีปฏิสัมพันธ์ซึ่งก่อให้เกิดคุณสมบัติใหม่เมื่อเปรียบเทียบกับจำนวนทั้งสิ้นทางกล ดังนั้น สิ่งมีชีวิตจึงประกอบด้วยอวัยวะ อวัยวะถูกสร้างขึ้นโดยเนื้อเยื่อ และเนื้อเยื่อก่อตัวเป็นเซลล์

คุณลักษณะเฉพาะของระบบชีวภาพ ได้แก่ ความสมบูรณ์ ระดับหลักการขององค์กรตามที่กล่าวไว้ข้างต้น และความเปิดกว้าง ความสมบูรณ์ของระบบชีวภาพส่วนใหญ่เกิดขึ้นได้จากการควบคุมตนเอง ซึ่งดำเนินการตามหลักการป้อนกลับ

ถึง ระบบเปิดรวมถึงระบบที่มีการแลกเปลี่ยนสาร พลังงาน และข้อมูลเกิดขึ้นระหว่างสารเหล่านั้นกับสิ่งแวดล้อม เช่น พืชในกระบวนการสังเคราะห์แสง จะจับแสงแดดและดูดซับน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์ และปล่อยออกซิเจน

ลักษณะทั่วไปของระบบชีวภาพ โครงสร้างเซลล์ ลักษณะองค์ประกอบทางเคมี เมแทบอลิซึมและการแปลงพลังงาน สภาวะสมดุล ความหงุดหงิด การเคลื่อนไหว การเจริญเติบโตและการพัฒนา การสืบพันธุ์ วิวัฒนาการ

ระบบทางชีวภาพแตกต่างจากร่างกายในธรรมชาติที่ไม่มีชีวิตด้วยชุดของสัญญาณและคุณสมบัติ ซึ่งระบบหลักๆ ได้แก่ โครงสร้างเซลล์ องค์ประกอบทางเคมี เมแทบอลิซึมและการแปลงพลังงาน สภาวะสมดุล ความหงุดหงิด การเคลื่อนไหว การเจริญเติบโตและการพัฒนา การสืบพันธุ์และวิวัฒนาการ

หน่วยโครงสร้างและหน้าที่เบื้องต้นของสิ่งมีชีวิตคือเซลล์ แม้แต่ไวรัสที่อยู่ในรูปแบบชีวิตที่ไม่ใช่เซลล์ก็ไม่สามารถสืบพันธุ์ได้เองภายนอกเซลล์

โครงสร้างเซลล์มีสองประเภท: โปรคาริโอตและ ยูคาริโอต- เซลล์โปรคาริโอตไม่มีนิวเคลียสที่ก่อตัวขึ้น ข้อมูลทางพันธุกรรมของพวกมันมีความเข้มข้นในไซโตพลาสซึม โปรคาริโอตประกอบด้วยแบคทีเรียเป็นหลัก ข้อมูลทางพันธุกรรมในเซลล์ยูคาริโอตถูกเก็บไว้ในโครงสร้างพิเศษ - นิวเคลียส ยูคาริโอต ได้แก่ พืช สัตว์ และเชื้อรา หากในสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวการสำแดงของชีวิตทั้งหมดมีอยู่ในเซลล์ ความเชี่ยวชาญพิเศษของเซลล์ในสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ก็จะเกิดขึ้น

ไม่มีองค์ประกอบทางเคมีแม้แต่ชนิดเดียวที่พบในสิ่งมีชีวิตที่ไม่มีอยู่ในธรรมชาติที่ไม่มีชีวิต แต่ความเข้มข้นขององค์ประกอบจะแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญในกรณีแรกและกรณีที่สอง ในธรรมชาติที่มีชีวิต ธาตุต่างๆ เช่น คาร์บอน ไฮโดรเจน และออกซิเจน ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของสารประกอบอินทรีย์มีอิทธิพลเหนือกว่า ในขณะที่ธรรมชาติที่ไม่มีชีวิตจะมีลักษณะเฉพาะด้วยสารอนินทรีย์เป็นหลัก สารประกอบอินทรีย์ที่สำคัญที่สุดคือกรดนิวคลีอิกและโปรตีน ซึ่งมีหน้าที่ในการสืบพันธุ์ด้วยตนเองและการดูแลรักษาด้วยตนเอง แต่ไม่มีสารใดเหล่านี้เป็นพาหะของสิ่งมีชีวิต เนื่องจากไม่สามารถสืบพันธุ์ได้เองไม่ว่าจะเดี่ยวหรือเป็นกลุ่ม สิ่งนี้จำเป็นต้องมีโมเลกุลและโครงสร้างที่ซับซ้อนซึ่งก็คือเซลล์

ระบบสิ่งมีชีวิตทั้งหมด รวมถึงเซลล์และสิ่งมีชีวิต เป็นระบบเปิด อย่างไรก็ตาม แตกต่างจากธรรมชาติที่ไม่มีชีวิต ซึ่งส่วนใหญ่แล้วการถ่ายโอนสารจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งหรือการเปลี่ยนแปลงสถานะการรวมตัวเกิดขึ้น สิ่งมีชีวิตมีความสามารถในการเปลี่ยนแปลงทางเคมีของสารที่บริโภคและการใช้พลังงาน การเผาผลาญและการแปลงพลังงานเกี่ยวข้องกับกระบวนการต่างๆ เช่น โภชนาการ การหายใจ และการขับถ่าย

ภายใต้ อาหารมักจะเข้าใจการเข้าสู่ร่างกาย การย่อยและการดูดซึมสารที่จำเป็นในการเติมพลังงานสำรองและสร้างร่างกาย ตามวิธีการทางโภชนาการ สิ่งมีชีวิตทุกชนิดจะแบ่งออกเป็น ออโตโทรฟและ เฮเทอโรโทรฟ.

ออโตโทรฟ- สิ่งเหล่านี้เป็นสิ่งมีชีวิตที่สามารถสังเคราะห์สารอินทรีย์จากสารอนินทรีย์ได้

เฮเทอโรโทรฟ- สิ่งเหล่านี้คือสิ่งมีชีวิตที่ใช้สารอินทรีย์สำเร็จรูปเป็นอาหาร ออโตโทรฟแบ่งออกเป็นโฟโตออโตโทรฟและคีโมออโตโทรฟ โฟโตออโตโทรฟใช้พลังงานแสงอาทิตย์ในการสังเคราะห์สารอินทรีย์ กระบวนการแปลงพลังงานแสงเป็นพลังงานของพันธะเคมีของสารประกอบอินทรีย์เรียกว่า การสังเคราะห์ด้วยแสง- Photoautotrophs ประกอบด้วยพืชส่วนใหญ่และแบคทีเรียบางชนิด (เช่น ไซยาโนแบคทีเรีย) โดยทั่วไปแล้ว การสังเคราะห์ด้วยแสงไม่ใช่กระบวนการที่มีประสิทธิผลมากนัก ซึ่งเป็นผลให้พืชส่วนใหญ่ถูกบังคับให้ใช้ชีวิตแบบติดตัว เคมีบำบัดสกัดพลังงานเพื่อสังเคราะห์สารประกอบอินทรีย์จากสารประกอบอนินทรีย์ กระบวนการนี้เรียกว่า การสังเคราะห์ทางเคมี- คีโมออโตโทรฟทั่วไปคือแบคทีเรียบางชนิด รวมถึงแบคทีเรียซัลเฟอร์และแบคทีเรียธาตุเหล็ก

สิ่งมีชีวิตที่เหลือ ได้แก่ สัตว์ เห็ดรา และแบคทีเรียส่วนใหญ่ ถือเป็นเฮเทอโรโทรฟ

การหายใจเป็นกระบวนการสลายสารอินทรีย์ให้กลายเป็นสารที่เรียบง่าย ซึ่งจะปล่อยพลังงานที่จำเป็นในการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิต

แยกแยะ การหายใจแบบใช้ออกซิเจนที่ต้องการออกซิเจน และแบบไม่ใช้ออกซิเจนเกิดขึ้นโดยปราศจากการมีส่วนร่วมของออกซิเจน สิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่เป็นสิ่งมีชีวิตแบบแอโรบี แม้ว่าแอนแอโรบีจะพบได้ในแบคทีเรีย เชื้อรา และสัตว์ก็ตาม ด้วยการหายใจด้วยออกซิเจน สารอินทรีย์ที่ซับซ้อนสามารถแตกตัวเป็นน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์ได้

การขับถ่ายมักหมายถึงการนำผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายจากการเผาผลาญออกจากร่างกายและสารต่างๆ ส่วนเกิน (น้ำ เกลือ ฯลฯ) ที่ได้รับจากอาหารหรือก่อตัวในนั้น กระบวนการขับถ่ายมีความเข้มข้นเป็นพิเศษในสัตว์ ในขณะที่พืชมีความประหยัดอย่างมาก

ต้องขอบคุณการเผาผลาญและพลังงาน ทำให้มั่นใจได้ถึงความสัมพันธ์ของร่างกายกับสิ่งแวดล้อมและรักษาสภาวะสมดุลเอาไว้

สภาวะสมดุล- นี่คือความสามารถของระบบชีวภาพในการทนต่อการเปลี่ยนแปลงและรักษาความคงที่ขององค์ประกอบทางเคมี โครงสร้าง และคุณสมบัติ ตลอดจนรับประกันความสม่ำเสมอของการทำงานในสภาวะแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลง การปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงไปเรียกว่าการปรับตัว

ความหงุดหงิด- นี่คือคุณสมบัติสากลของสิ่งมีชีวิตในการตอบสนองต่ออิทธิพลภายนอกและภายในซึ่งเป็นรากฐานของการปรับตัวของสิ่งมีชีวิตให้เข้ากับสภาพแวดล้อมและการอยู่รอดของพวกมัน ปฏิกิริยาของพืชต่อการเปลี่ยนแปลงของสภาวะภายนอกประกอบด้วย เช่น การหมุนใบมีดไปทางแสง และในสัตว์ส่วนใหญ่จะมีรูปแบบที่ซับซ้อนกว่าซึ่งจะสะท้อนกลับในธรรมชาติ

ความเคลื่อนไหว- คุณสมบัติที่สำคัญของระบบชีวภาพ มันแสดงออกไม่เพียงแต่ในรูปแบบของการเคลื่อนไหวของร่างกายและส่วนต่างๆ ในอวกาศ เช่น เพื่อตอบสนองต่ออาการระคายเคือง แต่ยังอยู่ในกระบวนการของการเติบโตและการพัฒนาด้วย

สิ่งมีชีวิตใหม่ที่ปรากฏเป็นผลมาจากการสืบพันธุ์ไม่ได้รับลักษณะสำเร็จรูปจากพ่อแม่ แต่ได้รับโปรแกรมทางพันธุกรรมบางอย่างซึ่งมีความเป็นไปได้ที่จะพัฒนาลักษณะบางอย่าง ข้อมูลทางพันธุกรรมนี้เกิดขึ้นได้ในระหว่างการพัฒนาส่วนบุคคล ตามกฎแล้วการพัฒนาส่วนบุคคลจะแสดงออกในการเปลี่ยนแปลงเชิงปริมาณและคุณภาพในร่างกาย การเปลี่ยนแปลงเชิงปริมาณในร่างกายเรียกว่าการเติบโต ตัวอย่างเช่นพวกมันแสดงออกในรูปแบบของการเพิ่มขึ้นของมวลและมิติเชิงเส้นของสิ่งมีชีวิตซึ่งขึ้นอยู่กับการสืบพันธุ์ของโมเลกุลเซลล์และโครงสร้างทางชีววิทยาอื่น ๆ

การพัฒนาสิ่งมีชีวิต- นี่คือลักษณะของความแตกต่างเชิงคุณภาพในโครงสร้าง ความซับซ้อนของฟังก์ชัน ฯลฯ ซึ่งขึ้นอยู่กับการแยกเซลล์

การเจริญเติบโตของสิ่งมีชีวิตสามารถดำเนินต่อไปได้ตลอดชีวิตหรือสิ้นสุดในระยะใดช่วงหนึ่ง ในกรณีแรกที่เราพูดถึง ไม่ จำกัด, หรือ การเติบโตแบบเปิด- เป็นลักษณะของพืชและเชื้อรา ในกรณีที่สองเรากำลังเผชิญกับ ถูก จำกัดหรือการเจริญเติบโตแบบปิดลักษณะของสัตว์และแบคทีเรีย

ระยะเวลาการดำรงอยู่ของแต่ละเซลล์ สิ่งมีชีวิต สปีชีส์ และระบบชีวภาพอื่น ๆ นั้นถูกจำกัดด้วยเวลา สาเหตุหลักมาจากอิทธิพลของปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีการแพร่พันธุ์ของระบบเหล่านี้อย่างต่อเนื่อง การสืบพันธุ์ของเซลล์และสิ่งมีชีวิตนั้นขึ้นอยู่กับกระบวนการสร้างโมเลกุล DNA ขึ้นมาใหม่ด้วยตนเอง การสืบพันธุ์ของสิ่งมีชีวิตทำให้แน่ใจได้ถึงการดำรงอยู่ของสายพันธุ์ และการสืบพันธุ์ของสิ่งมีชีวิตทุกชนิดที่อาศัยอยู่ในโลกทำให้แน่ใจได้ถึงการดำรงอยู่ของชีวมณฑล

พันธุกรรมเรียกว่าการถ่ายทอดคุณลักษณะของรูปแบบผู้ปกครองมาหลายชั่วอายุคน

อย่างไรก็ตาม หากยังคงรักษาคุณลักษณะไว้ในระหว่างการสืบพันธุ์ การปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงไปคงเป็นไปไม่ได้ ในเรื่องนี้มีทรัพย์สินที่ตรงกันข้ามกับพันธุกรรมปรากฏ - ความแปรปรวน.

ความแปรปรวน- นี่คือความเป็นไปได้ที่จะได้รับคุณลักษณะและคุณสมบัติใหม่ในช่วงชีวิตซึ่งช่วยให้มั่นใจได้ถึงวิวัฒนาการและการอยู่รอดของสายพันธุ์ที่ปรับตัวได้มากที่สุด

วิวัฒนาการเป็นกระบวนการที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ของการพัฒนาทางประวัติศาสตร์ของสิ่งมีชีวิต

มันขึ้นอยู่กับ การสืบพันธุ์แบบก้าวหน้า ความแปรปรวนทางพันธุกรรม การต่อสู้เพื่อการดำรงอยู่และ การคัดเลือกโดยธรรมชาติ- การกระทำของปัจจัยเหล่านี้นำไปสู่รูปแบบชีวิตที่หลากหลายซึ่งปรับให้เข้ากับสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกัน วิวัฒนาการที่ก้าวหน้าได้ผ่านหลายขั้นตอน: รูปแบบก่อนเซลล์ สิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว สิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ที่ซับซ้อนมากขึ้นจนถึงมนุษย์

พันธุศาสตร์ หน้าที่ของมัน พันธุกรรมและความแปรปรวนเป็นคุณสมบัติของสิ่งมีชีวิต วิธีการทางพันธุศาสตร์ แนวคิดพื้นฐานทางพันธุกรรมและสัญลักษณ์ ทฤษฎีโครโมโซมของการถ่ายทอดทางพันธุกรรม แนวคิดสมัยใหม่เกี่ยวกับยีนและจีโนม

พันธุศาสตร์ หน้าที่ของมัน

ความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ธรรมชาติและชีววิทยาของเซลล์ในศตวรรษที่ 18-19 ทำให้นักวิทยาศาสตร์จำนวนหนึ่งสามารถตั้งสมมติฐานเกี่ยวกับการมีอยู่ของปัจจัยทางพันธุกรรมบางอย่างที่กำหนด เช่น การพัฒนาของโรคทางพันธุกรรม แต่สมมติฐานเหล่านี้ไม่ได้รับการสนับสนุนจากหลักฐานที่เกี่ยวข้อง แม้แต่ทฤษฎีการกำเนิดของเนื้อในเซลล์ซึ่งคิดค้นโดย H. de Vries ในปี 1889 ซึ่งสันนิษฐานว่ามีอยู่ในนิวเคลียสของเซลล์ของ "pangenes" บางชนิดที่กำหนดความโน้มเอียงทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิต และการปล่อยเข้าสู่โปรโตพลาสซึมของเพียงสิ่งเหล่านั้นที่กำหนด ชนิดของเซลล์ไม่สามารถเปลี่ยนแปลงสถานการณ์ได้ เช่นเดียวกับทฤษฎี "พลาสซึมของเชื้อโรค" โดย A. Weissman ตามลักษณะที่ได้รับในระหว่างกระบวนการสร้างเซลล์สืบพันธุ์จะไม่ได้รับการถ่ายทอดทางพันธุกรรม

มีเพียงผลงานของนักวิจัยชาวเช็ก G. Mendel (1822–1884) เท่านั้นที่กลายเป็นรากฐานสำคัญของพันธุศาสตร์สมัยใหม่ อย่างไรก็ตามแม้ว่าผลงานของเขาจะถูกอ้างถึงในสิ่งพิมพ์ทางวิทยาศาสตร์ แต่คนรุ่นเดียวกันของเขาก็ไม่สนใจพวกเขา และมีเพียงการค้นพบรูปแบบของมรดกที่เป็นอิสระโดยนักวิทยาศาสตร์สามคนพร้อมกัน - E. Chermak, K. Correns และ H. de Vries - บังคับให้ชุมชนวิทยาศาสตร์หันไปหาต้นกำเนิดของพันธุศาสตร์

พันธุศาสตร์เป็นศาสตร์ที่ศึกษารูปแบบการถ่ายทอดทางพันธุกรรมและความแปรปรวนและวิธีการจัดการสิ่งเหล่านี้

หน้าที่ของพันธุศาสตร์ในปัจจุบันเป็นการศึกษาลักษณะเชิงคุณภาพและเชิงปริมาณของสารพันธุกรรม การวิเคราะห์โครงสร้างและการทำงานของจีโนไทป์ การถอดรหัสโครงสร้างเล็กๆ น้อยๆ ของยีน และวิธีการควบคุมการทำงานของยีน การค้นหายีนที่ทำให้เกิดการพัฒนาทางพันธุกรรมของมนุษย์ โรคและวิธีการ “แก้ไข” การสร้างยารุ่นใหม่ตามชนิดวัคซีน DNA การสร้างโดยใช้พันธุศาสตร์และวิศวกรรมเซลล์ของสิ่งมีชีวิตที่มีคุณสมบัติใหม่ที่สามารถผลิตยาและผลิตภัณฑ์อาหารที่มนุษย์ต้องการได้เช่นกัน เป็นการถอดรหัสจีโนมมนุษย์โดยสมบูรณ์

พันธุกรรมและความแปรปรวน-คุณสมบัติของสิ่งมีชีวิต

พันธุกรรมคือความสามารถของสิ่งมีชีวิตในการถ่ายทอดลักษณะและคุณสมบัติของพวกมันไปหลายชั่วอายุคน

ความแปรปรวน- ความสามารถของสิ่งมีชีวิตในการรับลักษณะใหม่ในช่วงชีวิต

สัญญาณ- สิ่งเหล่านี้คือลักษณะทางสัณฐานวิทยา สรีรวิทยา ชีวเคมี และลักษณะอื่น ๆ ของสิ่งมีชีวิตซึ่งบางส่วนแตกต่างจากสิ่งอื่น เช่น สีตา คุณสมบัติเรียกอีกอย่างว่าคุณสมบัติการทำงานใด ๆ ของสิ่งมีชีวิตซึ่งขึ้นอยู่กับคุณสมบัติโครงสร้างบางอย่างหรือกลุ่มของคุณสมบัติเบื้องต้น

ลักษณะของสิ่งมีชีวิตสามารถแบ่งออกได้เป็น คุณภาพและ เชิงปริมาณ- สัญญาณเชิงคุณภาพมีอาการที่ตัดกันสองหรือสามประการซึ่งเรียกว่า สัญญาณทางเลือก,เช่น สีตาสีฟ้าและสีน้ำตาล ในขณะที่สีตาเชิงปริมาณ (ผลผลิตนมของวัว ผลผลิตข้าวสาลี) ไม่มีความแตกต่างที่ชัดเจน

สารพาหะของพันธุกรรมคือ DNA ในยูคาริโอตมีการถ่ายทอดทางพันธุกรรมได้ 2 ประเภท: จีโนไทป์และ ไซโตพลาสซึม- พาหะของการถ่ายทอดทางพันธุกรรมนั้นถูกแปลเป็นภาษาท้องถิ่นในนิวเคลียสและจะมีการหารือเพิ่มเติม ในขณะที่พาหะของการถ่ายทอดทางพันธุกรรมของไซโตพลาสซึมคือโมเลกุล DNA ทรงกลมที่อยู่ในไมโตคอนเดรียและพลาสติด พันธุกรรมของไซโตพลาสซึมจะถูกส่งผ่านส่วนใหญ่กับไข่ดังนั้นจึงถูกเรียกว่า มารดา

ยีนจำนวนเล็กน้อยถูกแปลเป็นภาษาท้องถิ่นในไมโตคอนเดรียของเซลล์มนุษย์ แต่การเปลี่ยนแปลงของพวกมันอาจส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อการพัฒนาของสิ่งมีชีวิต เช่น นำไปสู่การพัฒนาของอาการตาบอดหรือการเคลื่อนไหวลดลงอย่างค่อยเป็นค่อยไป พลาสมิดมีบทบาทสำคัญในชีวิตพืชไม่แพ้กัน ดังนั้นในบางพื้นที่ของใบอาจมีเซลล์ที่ปราศจากคลอโรฟิลล์ซึ่งนำไปสู่การลดลงของผลผลิตพืชและในทางกลับกันสิ่งมีชีวิตที่แตกต่างกันดังกล่าวมีคุณค่าในการจัดสวนตกแต่ง ตัวอย่างดังกล่าวสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศเป็นหลัก เนื่องจากการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศมักผลิตพืชสีเขียวธรรมดา

วิธีการทางพันธุศาสตร์

1. วิธีการผสมพันธุ์หรือวิธีการผสมข้ามพันธุ์ประกอบด้วยการคัดเลือกผู้ปกครองและวิเคราะห์ลูกหลาน ในกรณีนี้จีโนไทป์ของสิ่งมีชีวิตจะถูกตัดสินโดยการแสดงฟีโนไทป์ของยีนในลูกหลานที่ได้รับผ่านรูปแบบการผสมข้ามพันธุ์ นี่เป็นวิธีการให้ข้อมูลทางพันธุศาสตร์ที่เก่าแก่ที่สุด ซึ่ง G. Mendel ใช้ครั้งแรกอย่างเต็มที่ร่วมกับวิธีการทางสถิติ วิธีการนี้ใช้ไม่ได้กับพันธุกรรมของมนุษย์ด้วยเหตุผลทางจริยธรรม

2. วิธีไซโตจีเนติกส์ขึ้นอยู่กับการศึกษาคาริโอไทป์ ได้แก่ จำนวน รูปร่าง และขนาดของโครโมโซมของสิ่งมีชีวิต การศึกษาคุณลักษณะเหล่านี้ช่วยให้เราสามารถระบุโรคทางพัฒนาการต่างๆได้

3. วิธีทางชีวเคมีช่วยให้คุณสามารถตรวจสอบเนื้อหาของสารต่าง ๆ ในร่างกายโดยเฉพาะส่วนเกินหรือขาดรวมถึงกิจกรรมของเอนไซม์จำนวนหนึ่ง

4. วิธีอณูพันธุศาสตร์มีวัตถุประสงค์เพื่อระบุความแปรผันของโครงสร้างและถอดรหัสลำดับนิวคลีโอไทด์ปฐมภูมิของส่วน DNA ที่กำลังศึกษา ช่วยให้สามารถระบุยีนของโรคทางพันธุกรรมได้แม้กระทั่งในเอ็มบริโอ สร้างความเป็นพ่อ ฯลฯ

5. วิธีการทางสถิติประชากรทำให้สามารถระบุองค์ประกอบทางพันธุกรรมของประชากร ความถี่ของยีนและจีโนไทป์บางอย่าง ปริมาณพันธุกรรม และยังสรุปแนวโน้มการพัฒนาของประชากรได้ด้วย

6. วิธีการผสมพันธุ์ของเซลล์ร่างกายในการเพาะเลี้ยงทำให้สามารถตรวจสอบตำแหน่งของยีนบางตัวในโครโมโซมในระหว่างการรวมตัวของเซลล์ของสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ เช่นหนูและหนูแฮมสเตอร์หนูและมนุษย์ ฯลฯ

แนวคิดพื้นฐานทางพันธุกรรมและสัญลักษณ์

ยีน- นี่คือส่วนหนึ่งของโมเลกุล DNA หรือโครโมโซมที่มีข้อมูลเกี่ยวกับลักษณะหรือคุณสมบัติบางอย่างของสิ่งมีชีวิต.

ยีนบางตัวสามารถมีอิทธิพลต่อการแสดงลักษณะหลายอย่างในคราวเดียว ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า ภาวะเยื่อหุ้มปอดอักเสบ- ตัวอย่างเช่นยีนที่ทำให้เกิดการพัฒนาของโรคทางพันธุกรรม arachnodactyly (นิ้วแมงมุม) ยังทำให้เกิดความโค้งของเลนส์และพยาธิสภาพของอวัยวะภายในหลายแห่ง

ยีนแต่ละตัวครอบครองตำแหน่งที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัดบนโครโมโซม - สถานที่- เนื่องจากในเซลล์ร่างกายของสิ่งมีชีวิตยูคาริโอตส่วนใหญ่โครโมโซมจะถูกจับคู่ (คล้ายคลึงกัน) โครโมโซมที่จับคู่แต่ละตัวจึงมีสำเนาของยีนหนึ่งสำเนาที่รับผิดชอบต่อลักษณะบางอย่าง ยีนดังกล่าวเรียกว่า อัลลีล.

ยีนอัลลีลิกมักมีอยู่ในสองเวอร์ชัน - เด่นและด้อย ที่เด่นเรียกว่าอัลลีลที่แสดงออกโดยไม่คำนึงว่ายีนใดอยู่บนโครโมโซมอื่น และยับยั้งการพัฒนาลักษณะที่เข้ารหัสโดยยีนด้อย อัลลีลเด่นมักจะถูกกำหนดด้วยอักษรตัวใหญ่ของอักษรละติน (A, B, C ฯลฯ) และอัลลีลด้อยจะถูกระบุด้วยอักษรตัวพิมพ์เล็ก (a, b, c ฯลฯ) ถอยอัลลีลสามารถแสดงออกได้ก็ต่อเมื่อพวกมันครอบครองตำแหน่งบนโครโมโซมที่จับคู่ทั้งคู่

สิ่งมีชีวิตที่มีอัลลีลเหมือนกันบนโครโมโซมคล้ายคลึงกันทั้งสองเรียกว่า โฮโมไซกัสสำหรับยีนนี้หรือ โฮโมไซกัส(AA, aa, AABB, aabb ฯลฯ) และสิ่งมีชีวิตที่มีการแปรผันของยีนที่แตกต่างกันบนโครโมโซมที่คล้ายคลึงกันทั้งแบบเด่นและแบบถอยเรียกว่า เฮเทอโรไซกัสสำหรับยีนนี้หรือ เฮเทอโรไซกัส(เอเอเอเอเอบี ฯลฯ)

ยีนจำนวนหนึ่งอาจมีโครงสร้างที่แตกต่างกันสามแบบขึ้นไป ตัวอย่างเช่น หมู่เลือดตามระบบ AB0 จะถูกเข้ารหัสโดยอัลลีลสามตัว - I A, I B, i ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า อัลลิลิสหลายประการอย่างไรก็ตาม ในกรณีนี้ แต่ละโครโมโซมของคู่จะมีอัลลีลเพียงตัวเดียว กล่าวคือ ยีนทั้งสามสายพันธุ์ไม่สามารถแสดงในสิ่งมีชีวิตเดียวได้

จีโนม- ชุดของลักษณะยีนของชุดโครโมโซมเดี่ยว

จีโนไทป์- ชุดของลักษณะยีนของชุดโครโมโซมซ้ำ

ฟีโนไทป์- ชุดของลักษณะและคุณสมบัติของสิ่งมีชีวิตซึ่งเป็นผลมาจากปฏิสัมพันธ์ของจีโนไทป์และสิ่งแวดล้อม

เนื่องจากสิ่งมีชีวิตมีความแตกต่างกันในหลายลักษณะ รูปแบบการสืบทอดของสิ่งมีชีวิตจึงสามารถกำหนดได้โดยการวิเคราะห์ลักษณะตั้งแต่สองอย่างขึ้นไปในลูกหลานเท่านั้น การข้ามซึ่งพิจารณามรดกและการนับจำนวนลูกหลานที่แม่นยำนั้นดำเนินการตามลักษณะทางเลือกหนึ่งคู่เรียกว่า โมโนไฮบริด m เป็นสองคู่ - ไดไฮบริดตามสัญญาณจำนวนมากขึ้น - โพลีไฮบริด.

ขึ้นอยู่กับฟีโนไทป์ของแต่ละบุคคล จึงไม่สามารถระบุจีโนไทป์ของมันได้เสมอไป เนื่องจากทั้งสิ่งมีชีวิตที่เป็นโฮโมไซกัสสำหรับยีนเด่น (AA) และเฮเทอโรไซกัส (Aa) จะมีการแสดงออกของอัลลีลที่โดดเด่นในฟีโนไทป์ ดังนั้นเพื่อตรวจสอบจีโนไทป์ของสิ่งมีชีวิตที่มีการปฏิสนธิข้ามจึงใช้ ทดสอบข้าม- การผสมข้ามพันธุ์ซึ่งสิ่งมีชีวิตที่มีลักษณะเด่นจะถูกผสมข้ามกับโฮโมไซกัสหนึ่งตัวสำหรับยีนด้อย ในกรณีนี้ สิ่งมีชีวิตที่เป็นโฮโมไซกัสสำหรับยีนเด่นจะไม่ทำให้เกิดการแตกตัวในลูกหลาน ในขณะที่ลูกหลานของบุคคลเฮเทอโรไซกัสจะมีบุคคลที่มีลักษณะเด่นและด้อยจำนวนเท่ากัน

ในการบันทึกแผนการข้าม มักใช้แบบแผนต่อไปนี้:

R (จาก lat. ผู้ปกครอง- พ่อแม่) - สิ่งมีชีวิตของพ่อแม่;

$🙋$ (สัญลักษณ์การเล่นแร่แปรธาตุของดาวศุกร์ - กระจกพร้อมที่จับ) - ตัวอย่างมารดา;

$♂$ (สัญลักษณ์การเล่นแร่แปรธาตุของดาวอังคาร - โล่และหอก) - บุคคลของบิดา;

$×$ - เครื่องหมายทางแยก;

F 1, F 2, F 3 ฯลฯ - ลูกผสมของรุ่นแรก, สอง, สามและรุ่นต่อ ๆ ไป

F a - ลูกหลานจากการวิเคราะห์ข้าม

ทฤษฎีโครโมโซมของการถ่ายทอดทางพันธุกรรม

ผู้ก่อตั้งพันธุศาสตร์ G. Mendel รวมถึงผู้ติดตามที่ใกล้ชิดที่สุดของเขา ไม่มีความคิดแม้แต่น้อยเกี่ยวกับพื้นฐานที่สำคัญของความโน้มเอียงทางพันธุกรรมหรือยีน อย่างไรก็ตามในปี พ.ศ. 2445-2446 นักชีววิทยาชาวเยอรมัน T. Boveri และนักศึกษาชาวอเมริกัน W. Satton เสนอแนะอย่างอิสระว่าพฤติกรรมของโครโมโซมระหว่างการเจริญเติบโตของเซลล์และการปฏิสนธิทำให้สามารถอธิบายการแยกปัจจัยทางพันธุกรรมตาม Mendel ได้เช่นใน ความเห็นที่ว่ายีนต้องอยู่บนโครโมโซม ข้อสันนิษฐานเหล่านี้กลายเป็นรากฐานสำคัญของทฤษฎีโครโมโซมเกี่ยวกับการถ่ายทอดทางพันธุกรรม

ในปี 1906 นักพันธุศาสตร์ชาวอังกฤษ W. Bateson และ R. Punnett ค้นพบการละเมิดการแบ่งแยก Mendelian เมื่อข้ามถั่วหวาน และ L. Doncaster เพื่อนร่วมชาติของพวกเขาในการทดลองกับผีเสื้อกลางคืนมะยมได้ค้นพบมรดกที่เชื่อมโยงกับเพศ ผลลัพธ์ของการทดลองเหล่านี้ขัดแย้งกับการทดลองของ Mendelian อย่างชัดเจน แต่ถ้าเราพิจารณาว่าเมื่อถึงเวลานั้นก็เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าจำนวนลักษณะที่ทราบของวัตถุทดลองนั้นเกินจำนวนโครโมโซมอย่างมาก และสิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่าแต่ละโครโมโซมมียีนมากกว่าหนึ่งยีน และยีนของโครโมโซมหนึ่งจะสืบทอดร่วมกัน

ในปีพ.ศ. 2453 การทดลองโดยกลุ่มของที. มอร์แกนเริ่มต้นกับวัตถุทดลองใหม่ นั่นก็คือแมลงหวี่ผลไม้ดรอสโซฟิล่า ผลลัพธ์ของการทดลองเหล่านี้ทำให้ในช่วงกลางทศวรรษที่ 20 ของศตวรรษที่ 20 สามารถกำหนดหลักการพื้นฐานของทฤษฎีพันธุกรรมของโครโมโซมเพื่อกำหนดลำดับของยีนในโครโมโซมและระยะห่างระหว่างพวกมันคือเพื่อวาดตัวแรก แผนที่โครโมโซม

บทบัญญัติพื้นฐานของทฤษฎีโครโมโซมของการถ่ายทอดทางพันธุกรรม:

1. ยีนอยู่บนโครโมโซม ยีนบนโครโมโซมเดียวกันนั้นสืบทอดหรือเชื่อมโยงกันและถูกเรียก กลุ่มคลัทช์- จำนวนกลุ่มเชื่อมโยงเป็นตัวเลขเท่ากับชุดโครโมโซมเดี่ยว
2. ยีนแต่ละตัวครอบครองตำแหน่งที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัดบนโครโมโซม - สถานที
3. ยีนถูกจัดเรียงเป็นเส้นตรงบนโครโมโซม
4. การหยุดชะงักของการเชื่อมโยงของยีนเกิดขึ้นเฉพาะจากการข้ามเท่านั้น
5. ระยะห่างระหว่างยีนบนโครโมโซมนั้นแปรผันตามเปอร์เซ็นต์ของการผสมข้ามระหว่างยีนเหล่านั้น
6. การถ่ายทอดทางพันธุกรรมแบบอิสระเป็นเรื่องปกติสำหรับยีนบนโครโมโซมที่ไม่คล้ายคลึงกันเท่านั้น

แนวคิดสมัยใหม่เกี่ยวกับยีนและจีโนม

ในช่วงต้นทศวรรษที่ 40 ของศตวรรษที่ 20 J. Beadle และ E. Tatum วิเคราะห์ผลการศึกษาทางพันธุกรรมที่ดำเนินการกับเชื้อรา neurospora ได้ข้อสรุปว่าแต่ละยีนควบคุมการสังเคราะห์เอนไซม์และกำหนดหลักการของ "หนึ่ง ยีน - เอนไซม์ตัวหนึ่ง” .

อย่างไรก็ตามในปี 1961 F. Jacob, J. L. Monod และ A. Lvov สามารถถอดรหัสโครงสร้างของยีน E. coli และศึกษาการควบคุมกิจกรรมของมัน สำหรับการค้นพบนี้ พวกเขาได้รับรางวัลโนเบลสาขาสรีรวิทยาหรือการแพทย์ในปี 1965

ในกระบวนการวิจัย นอกเหนือจากยีนโครงสร้างที่ควบคุมการพัฒนาลักษณะบางอย่างแล้ว พวกเขายังสามารถระบุยีนตามกฎระเบียบได้ ซึ่งหน้าที่หลักคือการสำแดงลักษณะที่เข้ารหัสโดยยีนอื่น ๆ

โครงสร้างของยีนโปรคาริโอตยีนโครงสร้างของโปรคาริโอตมีโครงสร้างที่ซับซ้อน เนื่องจากมีขอบเขตการควบคุมและลำดับการเข้ารหัส ขอบเขตการกำกับดูแลประกอบด้วยโปรโมเตอร์ ผู้ดำเนินการ และผู้สิ้นสุด โปรโมเตอร์เรียกว่าบริเวณของยีนที่ติดเอนไซม์ RNA polymerase ซึ่งช่วยให้เกิดการสังเคราะห์ mRNA ในระหว่างการถอดรหัส กับ ตัวดำเนินการซึ่งอยู่ระหว่างโปรโมเตอร์และลำดับโครงสร้างสามารถผูกมัดได้ โปรตีนอัดฉีดซึ่งไม่อนุญาตให้ RNA polymerase เริ่มอ่านข้อมูลทางพันธุกรรมจากลำดับการเข้ารหัส และมีเพียงการลบออกเท่านั้นที่อนุญาตให้เริ่มการถอดรหัสได้ โครงสร้างของตัวอัดความดันมักจะถูกเข้ารหัสในยีนควบคุมซึ่งอยู่ในส่วนอื่นของโครโมโซม การอ่านข้อมูลสิ้นสุดที่ส่วนของยีนที่เรียกว่า เทอร์มิเนเตอร์.

ลำดับการเข้ารหัสยีนโครงสร้างประกอบด้วยข้อมูลเกี่ยวกับลำดับกรดอะมิโนของโปรตีนที่เกี่ยวข้อง เรียกว่าลำดับการเข้ารหัสในโปรคาริโอต ซิสโตรโนมและจำนวนทั้งสิ้นของการเข้ารหัสและขอบเขตการควบคุมของยีนโปรคาริโอต - โอเปอเรเตอร์- โดยทั่วไป โปรคาริโอต ซึ่งรวมถึงอี. โคไล มียีนจำนวนค่อนข้างน้อยที่อยู่บนโครโมโซมวงกลมเดี่ยว

พลาสซึมของโปรคาริโอตอาจมีโมเลกุล DNA ทรงกลมหรือเปิดขนาดเล็กเพิ่มเติมที่เรียกว่าพลาสมิด พลาสมิดสามารถรวมเข้ากับโครโมโซมและถ่ายทอดจากเซลล์หนึ่งไปยังอีกเซลล์หนึ่งได้ อาจมีข้อมูลเกี่ยวกับลักษณะทางเพศ การเกิดโรค และการดื้อยาปฏิชีวนะ

โครงสร้างของยีนยูคาริโอตยีนยูคาริโอตต่างจากโปรคาริโอตตรงที่ไม่มีโครงสร้างโอเปอรอน เนื่องจากไม่มีโอเปอเรเตอร์ และยีนโครงสร้างแต่ละยีนจะมีโปรโมเตอร์และจุดสิ้นสุดเท่านั้น นอกจากนี้ในยีนยูคาริโอตบริเวณที่สำคัญ ( เอ็กซอน) สลับกับอันที่ไม่มีนัยสำคัญ ( อินตรอน) ซึ่งจะถูกคัดลอกไปเป็น mRNA โดยสมบูรณ์ จากนั้นจึงตัดออกระหว่างการเจริญเติบโต บทบาททางชีววิทยาของอินตรอนคือการลดโอกาสที่จะเกิดการกลายพันธุ์ในบริเวณที่สำคัญ การควบคุมยีนในยูคาริโอตนั้นซับซ้อนกว่าที่อธิบายไว้สำหรับโปรคาริโอตมาก

จีโนมมนุษย์ ในแต่ละเซลล์ของมนุษย์ โครโมโซม 46 โครโมโซมประกอบด้วย DNA ประมาณ 2 เมตร ซึ่งอัดแน่นอยู่ในเกลียวคู่ ซึ่งประกอบด้วยคู่นิวคลีโอไทด์ 10 9 คู่ประมาณ 3.2 $×$ ซึ่งให้ค่าผสมที่ไม่ซ้ำกันที่เป็นไปได้ประมาณ 10,1900000000 คู่ ในช่วงปลายทศวรรษที่ 80 ของศตวรรษที่ 20 มีการทราบตำแหน่งของยีนมนุษย์ประมาณ 1,500 ยีน แต่จำนวนรวมของยีนเหล่านี้อยู่ที่ประมาณ 100,000 ยีน เนื่องจากมนุษย์มีโรคทางพันธุกรรมประมาณ 10,000 ยีนเพียงอย่างเดียว ไม่ต้องพูดถึงจำนวนโปรตีนต่างๆ ที่มีอยู่ในเซลล์

ในปี 1988 มีการเปิดตัวโครงการจีโนมมนุษย์ระดับนานาชาติ ซึ่งเมื่อต้นศตวรรษที่ 21 สิ้นสุดลงด้วยการถอดรหัสลำดับนิวคลีโอไทด์โดยสมบูรณ์ เขาทำให้สามารถเข้าใจว่าคนสองคนที่แตกต่างกันมีลำดับนิวคลีโอไทด์ที่คล้ายคลึงกัน 99.9% และมีเพียง 0.1% ที่เหลือเท่านั้นที่กำหนดความเป็นปัจเจกของเรา โดยรวมแล้วมีการค้นพบยีนโครงสร้างประมาณ 30-40,000 ยีน แต่จากนั้นจำนวนก็ลดลงเหลือ 25-30,000 ยีนเหล่านี้ ในบรรดายีนเหล่านี้ไม่เพียงมียีนที่มีเอกลักษณ์เท่านั้น แต่ยังทำซ้ำหลายร้อยพันครั้งอีกด้วย อย่างไรก็ตาม ยีนเหล่านี้เข้ารหัสโปรตีนจำนวนมากขึ้น เช่น โปรตีนป้องกันนับหมื่นชนิด - อิมมูโนโกลบูลิน

97% ของจีโนมของเราเป็น "ขยะ" ทางพันธุกรรมที่มีอยู่เพียงเพราะมันสามารถสืบพันธุ์ได้ดี (RNA ที่ถูกคัดลอกในภูมิภาคเหล่านี้ไม่เคยออกจากนิวเคลียส) ตัวอย่างเช่น ในบรรดายีนของเรานั้นไม่เพียงมียีน "มนุษย์" เท่านั้น แต่ยังมียีน 60% ที่คล้ายกับยีนของแมลงหวี่บิน และยีนมากถึง 99% ของเรานั้นคล้ายกับชิมแปนซี

ควบคู่ไปกับการถอดรหัสจีโนม การทำแผนที่โครโมโซมก็เกิดขึ้นเช่นกัน ซึ่งไม่เพียงแต่จะค้นพบเท่านั้น แต่ยังเพื่อระบุตำแหน่งของยีนบางตัวที่รับผิดชอบในการพัฒนาโรคทางพันธุกรรมตลอดจนเป้าหมายของยา ยีน

การถอดรหัสจีโนมมนุษย์ยังไม่ได้รับผลโดยตรงเนื่องจากเราได้รับคำแนะนำในการประกอบสิ่งมีชีวิตที่ซับซ้อนเช่นนี้ในฐานะบุคคล แต่ยังไม่ได้เรียนรู้วิธีการผลิตหรืออย่างน้อยก็แก้ไขข้อผิดพลาดในนั้น อย่างไรก็ตาม ยุคของการแพทย์ระดับโมเลกุลกำลังใกล้เข้ามาแล้ว ทั่วโลกกำลังพัฒนาสิ่งที่เรียกว่าการเตรียมยีนซึ่งสามารถปิดกั้น ลบ หรือแม้แต่แทนที่ยีนทางพยาธิวิทยาในมนุษย์ที่ยังมีชีวิตอยู่ ไม่ใช่แค่ในไข่ที่ปฏิสนธิเท่านั้น

เราไม่ควรลืมว่าในเซลล์ยูคาริโอต DNA นั้นไม่เพียงมีอยู่ในนิวเคลียสเท่านั้น แต่ยังอยู่ในไมโตคอนเดรียและพลาสติดด้วย ต่างจากจีโนมนิวเคลียร์ การจัดระเบียบของยีนในไมโตคอนเดรียและพลาสติดมีความเหมือนกันมากกับการจัดระเบียบจีโนมโปรคาริโอต แม้ว่าออร์แกเนลล์เหล่านี้จะมีข้อมูลทางพันธุกรรมน้อยกว่า 1% ของเซลล์ และไม่ได้เข้ารหัสโปรตีนครบชุดที่จำเป็นสำหรับการทำงานของพวกมันเอง พวกมันก็สามารถมีอิทธิพลต่อลักษณะเฉพาะบางอย่างของร่างกายได้อย่างมีนัยสำคัญ ดังนั้นความแตกต่างในพืชของคลอโรฟิตัม, ไม้เลื้อยและอื่น ๆ จึงได้รับการถ่ายทอดโดยลูกหลานจำนวนน้อยแม้ว่าจะข้ามพืชที่แตกต่างกันสองต้นก็ตาม นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าพลาสติดและไมโตคอนเดรียส่วนใหญ่ถูกส่งผ่านไซโตพลาสซึมของไข่ดังนั้นพันธุกรรมดังกล่าวจึงเรียกว่ามารดาหรือไซโตพลาสซึมตรงกันข้ามกับจีโนไทป์ซึ่งมีการแปลในนิวเคลียส

ชีววิทยาเป็นระบบของวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับธรรมชาติที่มีชีวิต ในบรรดาวิทยาศาสตร์ชีวภาพต่างๆ หนึ่งในวิทยาศาสตร์แรกๆ เมื่อกว่าสองพันปีที่แล้วคือวิทยาศาสตร์ที่ศึกษาพืช - พฤกษศาสตร์ (จากโบเทนของกรีก - ผักใบเขียว) - และสัตว์ - สัตววิทยา (จากสวนสัตว์ของกรีก - สัตว์ - และโลโก้) . ความก้าวหน้าในการพัฒนาชีววิทยาเมื่อเวลาผ่านไปนำไปสู่การเกิดขึ้นของทิศทางต่าง ๆ ซึ่งคุณจะคุ้นเคยในโรงเรียนมัธยมปลาย

สิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดอาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมที่เฉพาะเจาะจงจ. ที่อยู่อาศัยเป็นส่วนหนึ่งของธรรมชาติที่ล้อมรอบสิ่งมีชีวิตที่พวกมันมีปฏิสัมพันธ์กัน มีสิ่งมีชีวิตมากมายอยู่รอบตัวเรา เหล่านี้คือพืช สัตว์จะเป็นแบคทีเรีย แต่ละกลุ่มเหล่านี้ได้รับการศึกษาแยกกันฉันเป็นนักวิทยาศาสตร์ทางชีววิทยา

ความสำคัญของชีววิทยาในชีวิต

บุคคล. ในยุคของเรา มนุษยชาติต้องเผชิญกับความรุนแรงอย่างยิ่งปัญหาที่พบบ่อยเกิดขึ้น เช่น การคุ้มครองสุขภาพจัดหาอาหารและรักษาความหลากหลายของสิ่งมีชีวิตบนโลกของเรา ชีววิทยา ซึ่งมีการวิจัยที่มุ่งแก้ไขปัญหาเหล่านี้และประเด็นอื่นๆ มีปฏิสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับการแพทย์ เกษตรกรรม อุตสาหกรรม โดยเฉพาะอาหารและเครื่องดื่มแสง ฯลฯ

คุณรู้ไหมว่าเมื่อคนเราป่วยเขาก็ใช้ยา สารที่เป็นยาส่วนใหญ่ได้มาจากพืชหรือของเสียจากจุลินทรีย์ ตัวอย่างเช่น ชีวิตของผู้คนหลายร้อยล้านคนได้รับการช่วยชีวิตด้วยการใช้ยาปฏิชีวนะ (จากภาษากรีก anti - pr.otiv - และ bios) ผลิตโดยเชื้อราและแบคทีเรียบางชนิด ยาปฏิชีวนะฆ่าเชื้อสาเหตุของโรคที่เป็นอันตรายหลายชนิดในมนุษย์และสัตว์

ชีววิทยายังมีบทบาทสำคัญในการจัดหาอาหารให้กับมนุษยชาติอีกด้วยกิน. นักวิทยาศาสตร์กำลังสร้างพันธุ์พืชและพันธุ์สัตว์ที่ให้ผลผลิตสูง ซึ่งทำให้สามารถรับผลิตภัณฑ์อาหารได้มากขึ้นเอเนีย วิจัยโดยนักชีววิทยากำกับ

เพื่อรักษาและเพิ่มความอุดมสมบูรณ์ของดินทำให้ได้ผลผลิตสูง สิ่งมีชีวิตมีการใช้กันอย่างแพร่หลาย ลยังใช้ในอุตสาหกรรมอีกด้วย ตัวอย่างเช่น ผู้คนได้รับโยเกิร์ต kefir และชีสเนื่องมาจากการทำงานของแบคทีเรียและเชื้อราบางประเภท

อย่างไรก็ตาม กิจกรรมทางเศรษฐกิจของมนุษย์ที่กระตือรือร้นและมักถูกพิจารณาอย่างไม่เหมาะสมได้นำไปสู่มลภาวะที่สำคัญของสิ่งแวดล้อมด้วยสารที่เป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตทุกชนิด ไปจนถึงการทำลายป่าไม้ ทุ่งหญ้าสเตปป์บริสุทธิ์ และอ่างเก็บน้ำ ในช่วงหลายศตวรรษที่ผ่านมา สัตว์ พืช และเชื้อราหลายพันสายพันธุ์ได้สูญหายไป และอีกนับหมื่นชนิดกำลังใกล้จะสูญพันธุ์ แต่การหายไปของสิ่งมีชีวิตแม้แต่สายพันธุ์เดียวก็หมายถึงการสูญเสียความหลากหลายทางชีวภาพของโลกเราอย่างถาวร ดังนั้น นักวิทยาศาสตร์จึงสร้างรายชื่อพันธุ์พืช สัตว์ และเชื้อราที่ต้องการการปกป้อง (ที่เรียกว่า Red Books) รวมถึง

วิดีโอยูทูป

ดังนั้น ชีววิทยาจึงเป็นวิทยาศาสตร์ที่ได้รับการออกแบบโดยการวิจัยเพื่อโน้มน้าวผู้คนให้เคารพธรรมชาติและปฏิบัติตามกฎหมาย จึงถือเป็นศาสตร์แห่งอนาคต

บทบาทของชีววิทยาในความเป็นจริงสมัยใหม่เป็นเรื่องยากที่จะประเมินค่าสูงไป เนื่องจากมีการศึกษารายละเอียดเกี่ยวกับชีวิตมนุษย์ในทุกรูปแบบ ในปัจจุบัน วิทยาศาสตร์นี้ได้รวมแนวคิดที่สำคัญต่างๆ เข้าด้วยกัน เช่น วิวัฒนาการ ทฤษฎีเซลล์ พันธุศาสตร์ สภาวะสมดุล และพลังงาน หน้าที่ของมันรวมถึงการศึกษาการพัฒนาของสิ่งมีชีวิตทุกชนิด ได้แก่ โครงสร้างของสิ่งมีชีวิต พฤติกรรม ตลอดจนความสัมพันธ์ระหว่างกันและความสัมพันธ์กับสิ่งแวดล้อม

ความสำคัญของชีววิทยาในชีวิตมนุษย์จะชัดเจนถ้าเราวาดเส้นขนานระหว่างปัญหาหลักในชีวิตของแต่ละบุคคล เช่น สุขภาพ โภชนาการ ตลอดจนการเลือกสภาพความเป็นอยู่ที่เหมาะสม ปัจจุบันมีวิทยาศาสตร์มากมายที่แยกออกจากชีววิทยา มีความสำคัญและเป็นอิสระไม่น้อย ซึ่งรวมถึงสัตววิทยา พฤกษศาสตร์ จุลชีววิทยา และวิทยาไวรัส ในจำนวนนี้ เป็นการยากที่จะแยกแยะสิ่งสำคัญที่สุดออกมา สิ่งเหล่านี้ทั้งหมดเป็นตัวแทนของความรู้พื้นฐานอันทรงคุณค่าที่สะสมมาจากอารยธรรม

นักวิทยาศาสตร์ดีเด่นได้ทำงานในสาขาความรู้นี้เช่นClaudius Galen, Hippocrates, Carl Linnaeus, Charles Darwin, Alexander Oparin, Ilya Mechnikov และคนอื่นๆ อีกมากมาย ต้องขอบคุณการค้นพบของพวกเขาโดยเฉพาะการศึกษาสิ่งมีชีวิตทำให้วิทยาศาสตร์ของสัณฐานวิทยาปรากฏขึ้นเช่นเดียวกับสรีรวิทยาซึ่งรวบรวมความรู้เกี่ยวกับระบบของสิ่งมีชีวิตของสิ่งมีชีวิต พันธุศาสตร์มีบทบาทสำคัญในการพัฒนาโรคทางพันธุกรรม

ชีววิทยาได้กลายเป็นรากฐานที่มั่นคงในด้านการแพทย์ สังคมวิทยา และนิเวศวิทยา สิ่งสำคัญคือวิทยาศาสตร์นี้ไม่คงที่เช่นเดียวกับวิทยาศาสตร์อื่น ๆ แต่ได้รับการปรับปรุงอย่างต่อเนื่องด้วยความรู้ใหม่ซึ่งถูกเปลี่ยนแปลงในรูปแบบของทฤษฎีและกฎหมายทางชีววิทยาใหม่

บทบาทของชีววิทยาในสังคมยุคใหม่โดยเฉพาะ
แต่ในทางยาก็ประเมินค่าไม่ได้ ด้วยความช่วยเหลือจึงพบวิธีการรักษาโรคทางแบคทีเรียและโรคไวรัสที่แพร่กระจายอย่างรวดเร็ว ทุกครั้งที่เราคิดถึงบทบาทของชีววิทยาในสังคมยุคใหม่ เราจำได้ว่าต้องขอบคุณความกล้าหาญของนักชีววิทยาทางการแพทย์ที่ทำให้ศูนย์กลางของโรคระบาดร้ายแรงหายไปจากโลก เช่น โรคระบาด อหิวาตกโรค ไข้ไทฟอยด์ โรคแอนแทรกซ์ ไข้ทรพิษ และอื่นๆ ไม่น้อย โรคที่คุกคามถึงชีวิต

ตามข้อเท็จจริงแล้ว เราสามารถพูดได้อย่างปลอดภัยว่าบทบาทของชีววิทยาในสังคมยุคใหม่มีการเติบโตอย่างต่อเนื่อง เป็นไปไม่ได้เลยที่จะจินตนาการถึงชีวิตสมัยใหม่ที่ปราศจากการคัดเลือก การวิจัยทางพันธุกรรม การผลิตผลิตภัณฑ์อาหารใหม่ๆ และแหล่งพลังงานที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม

ความสำคัญหลักของชีววิทยาคือการแสดงถึงรากฐานและพื้นฐานทางทฤษฎีสำหรับวิทยาศาสตร์ที่มีศักยภาพหลายอย่าง เช่น พันธุวิศวกรรมและไบโอนิก เธอเป็นเจ้าของการค้นพบที่ยิ่งใหญ่ - ถอดรหัสจีโนมมนุษย์ ทิศทางเช่นเทคโนโลยีชีวภาพก็ถูกสร้างขึ้นบนพื้นฐานของความรู้ที่รวมกันในชีววิทยา ปัจจุบันเทคโนโลยีในลักษณะนี้ทำให้สามารถสร้างยาที่ปลอดภัยสำหรับการป้องกันและรักษาที่ไม่เป็นอันตรายต่อร่างกายได้ เป็นผลให้มีความเป็นไปได้ที่จะเพิ่มไม่เพียงแต่อายุขัยเท่านั้น แต่ยังรวมถึงคุณภาพด้วย

ภาคเรียน "ชีววิทยา"ประกอบด้วยคำภาษากรีกสองคำคือ "bios" - ชีวิต และ "logos" - ความรู้ การสอน วิทยาศาสตร์ ดังนั้นคำจำกัดความคลาสสิกของชีววิทยาจึงเป็นวิทยาศาสตร์ที่ศึกษาชีวิตในทุกรูปแบบ

ชีววิทยาสำรวจความหลากหลายของสิ่งมีชีวิตทั้งที่มีอยู่และสูญพันธุ์ โครงสร้าง หน้าที่ ต้นกำเนิด วิวัฒนาการ การแพร่กระจายและการพัฒนาส่วนบุคคล ความเชื่อมโยงระหว่างกัน ระหว่างชุมชน และกับธรรมชาติที่ไม่มีชีวิต

ชีววิทยาตรวจสอบรูปแบบทั่วไปและรูปแบบเฉพาะที่มีอยู่ในชีวิตในทุกอาการและคุณสมบัติ: เมแทบอลิซึม, การสืบพันธุ์, พันธุกรรม, ความแปรปรวน, การปรับตัว, การเจริญเติบโต, การพัฒนา, ความหงุดหงิด, การเคลื่อนไหว ฯลฯ

วิธีการวิจัยทางชีววิทยา

1. การสังเกต- วิธีที่ง่ายและเข้าถึงได้มากที่สุด ตัวอย่างเช่น คุณสามารถสังเกตการเปลี่ยนแปลงตามฤดูกาลในธรรมชาติ ชีวิตของพืชและสัตว์ พฤติกรรมของสัตว์ ฯลฯ
2. คำอธิบายวัตถุทางชีวภาพ (คำอธิบายด้วยวาจาหรือลายลักษณ์อักษร)
3. การเปรียบเทียบ– การค้นหาความเหมือนและความแตกต่างระหว่างสิ่งมีชีวิตที่ใช้ในอนุกรมวิธาน
4. วิธีการทดลอง(ในห้องปฏิบัติการหรือในสภาพธรรมชาติ) – การวิจัยทางชีววิทยาโดยใช้เครื่องมือและวิธีการต่างๆ ของฟิสิกส์และเคมี
5. กล้องจุลทรรศน์– ศึกษาโครงสร้างของเซลล์และโครงสร้างเซลล์โดยใช้แสงและกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง ช่วยให้คุณเห็นรูปร่างและขนาดของเซลล์และออร์แกเนลล์แต่ละเซลล์ อิเล็กทรอนิกส์ – โครงสร้างเล็กๆ ของแต่ละออร์แกเนล
6. วิธีทางชีวเคมี- ศึกษาองค์ประกอบทางเคมีของเซลล์และเนื้อเยื่อของสิ่งมีชีวิต
7. ไซโตเจเนติกส์– วิธีการศึกษาโครโมโซมด้วยกล้องจุลทรรศน์ คุณสามารถตรวจพบการกลายพันธุ์ของจีโนม (เช่น ดาวน์ซินโดรม) การกลายพันธุ์ของโครโมโซม (การเปลี่ยนแปลงรูปร่างและขนาดของโครโมโซม)
8. การหมุนเหวี่ยงแบบพิเศษ- การแยกโครงสร้างเซลล์แต่ละเซลล์ (ออร์แกเนลล์) และการศึกษาเพิ่มเติม
9. วิธีการทางประวัติศาสตร์– การเปรียบเทียบข้อเท็จจริงที่ได้รับกับผลลัพธ์ที่ได้รับก่อนหน้านี้
10. การสร้างแบบจำลอง– การสร้างแบบจำลองกระบวนการ โครงสร้าง ระบบนิเวศ ฯลฯ ต่างๆ เพื่อคาดการณ์การเปลี่ยนแปลง
11. วิธีการผสมพันธุ์– วิธีการผสมข้ามวิธีหลักในการศึกษารูปแบบการถ่ายทอดทางพันธุกรรม
12. วิธีการลำดับวงศ์ตระกูล– วิธีการรวบรวมสายเลือด ใช้เพื่อกำหนดประเภทของมรดกของลักษณะ
13. วิธีแฝด– วิธีการที่ช่วยให้คุณกำหนดส่วนแบ่งอิทธิพลของปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมที่มีต่อการพัฒนาลักษณะ ใช้กับฝาแฝดที่เหมือนกัน

ความเชื่อมโยงของชีววิทยากับวิทยาศาสตร์อื่น ๆ

ความหลากหลายของธรรมชาติที่มีชีวิตนั้นยิ่งใหญ่มากจนต้องนำเสนอชีววิทยาสมัยใหม่ว่าเป็นวิทยาศาสตร์ที่ซับซ้อน ชีววิทยารองรับวิทยาศาสตร์เช่น ยา, นิเวศวิทยา, พันธุศาสตร์, เลือก, พฤกษศาสตร์, สัตววิทยา, กายวิภาคศาสตร์, สรีรวิทยา, จุลชีววิทยา, คัพภวิทยา เป็นต้น ชีววิทยาร่วมกับวิทยาศาสตร์อื่น ๆ ได้ก่อตัวขึ้นเป็นวิทยาศาสตร์เช่นชีวฟิสิกส์ ชีวเคมี ไบโอนิก ธรณีพฤกษศาสตร์ สัตว์วิทยา ฯลฯ ในการเชื่อมต่อกับการพัฒนาอย่างรวดเร็วของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ทิศทางใหม่ในการศึกษาสิ่งมีชีวิตจึงเกิดขึ้น และวิทยาศาสตร์ใหม่ ๆ ที่เกี่ยวข้องกับชีววิทยาก็ปรากฏขึ้น นี่เป็นการพิสูจน์อีกครั้งว่าโลกที่มีชีวิตมีหลายแง่มุมและซับซ้อน และมีความเชื่อมโยงอย่างใกล้ชิดกับธรรมชาติที่ไม่มีชีวิต

วิทยาศาสตร์ชีวภาพขั้นพื้นฐาน - วัตถุประสงค์ของการศึกษา

1. กายวิภาคศาสตร์เป็นโครงสร้างภายนอกและภายในของสิ่งมีชีวิต
2. สรีรวิทยา--กระบวนการชีวิต
3. ยารักษาโรคในมนุษย์ สาเหตุ และวิธีการรักษา
4. นิเวศวิทยา – ความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตในธรรมชาติ รูปแบบของกระบวนการในระบบนิเวศ
5. พันธุศาสตร์ - กฎแห่งกรรมพันธุ์และความแปรปรวน
6. เซลล์วิทยาเป็นศาสตร์แห่งเซลล์ (โครงสร้าง กิจกรรมที่สำคัญ ฯลฯ)
7. ชีวเคมี – กระบวนการทางชีวเคมีในสิ่งมีชีวิต
8. ชีวฟิสิกส์ – ปรากฏการณ์ทางกายภาพในสิ่งมีชีวิต
9. การปรับปรุงพันธุ์คือการสร้างและปรับปรุงพันธุ์ สายพันธุ์ และสายพันธุ์ที่มีอยู่ใหม่
10. บรรพชีวินวิทยา - ซากฟอสซิลของสิ่งมีชีวิตโบราณ
11. วิทยาคัพภ--พัฒนาการของเอ็มบริโอ

บุคคลสามารถประยุกต์ความรู้ในสาขาชีววิทยาได้:

• เพื่อป้องกันและรักษาโรค
• เมื่อทำการปฐมพยาบาล ผู้ประสบอุบัติเหตุ
• ในการผลิตพืชผล การเลี้ยงปศุสัตว์
• ในกิจกรรมด้านสิ่งแวดล้อมที่มีส่วนช่วยแก้ไขปัญหาสิ่งแวดล้อมโลก (ความรู้เกี่ยวกับความสัมพันธ์ของสิ่งมีชีวิตในธรรมชาติเกี่ยวกับปัจจัยที่ส่งผลเสียต่อสภาวะแวดล้อม ฯลฯ ) ชีววิทยาในฐานะวิทยาศาสตร์

สัญญาณและคุณสมบัติของสิ่งมีชีวิต:

1. โครงสร้างเซลล์เซลล์เป็นหน่วยโครงสร้างและหน้าที่หน่วยเดียว เช่นเดียวกับหน่วยการพัฒนาของสิ่งมีชีวิตเกือบทั้งหมดบนโลก ไวรัสเป็นข้อยกเว้น แต่ถึงแม้พวกมันจะแสดงคุณสมบัติการมีชีวิตก็ต่อเมื่อพวกมันอยู่ในเซลล์เท่านั้น ภายนอกห้องขังไม่มีร่องรอยของสิ่งมีชีวิตใดๆ

2. ความสามัคคีขององค์ประกอบทางเคมีสิ่งมีชีวิตประกอบด้วยองค์ประกอบทางเคมีเช่นเดียวกับสิ่งไม่มีชีวิต แต่ในสิ่งมีชีวิต 90% ของมวลมาจากธาตุสี่ชนิด: ส, โอ, เอ็น, เอ็น,ซึ่งเกี่ยวข้องกับการก่อตัวของโมเลกุลอินทรีย์ที่ซับซ้อน เช่น โปรตีน กรดนิวคลีอิก คาร์โบไฮเดรต ไขมัน

3. การเผาผลาญและพลังงานเป็นคุณสมบัติหลักของสิ่งมีชีวิตดำเนินการโดยสองกระบวนการที่เกี่ยวข้องกัน: การสังเคราะห์สารอินทรีย์ในร่างกาย (เนื่องจากแหล่งพลังงานภายนอกจากแสงและอาหาร) และกระบวนการสลายตัวของสารอินทรีย์ที่ซับซ้อนด้วยการปล่อยพลังงานซึ่งก็คือ บริโภคโดยร่างกาย เมแทบอลิซึมทำให้องค์ประกอบทางเคมีมีความสม่ำเสมอในสภาวะแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่อง

4. ความเปิดกว้างสิ่งมีชีวิตทุกชนิดเป็นระบบเปิด กล่าวคือ ระบบที่เสถียรก็ต่อเมื่อได้รับพลังงานและสสารจากสิ่งแวดล้อมอย่างต่อเนื่อง

5. การสืบพันธุ์ด้วยตนเอง (การสืบพันธุ์)ความสามารถในการสืบพันธุ์ด้วยตนเองเป็นคุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของสิ่งมีชีวิตทุกชนิด โดยอิงจากข้อมูลเกี่ยวกับโครงสร้างและหน้าที่ของสิ่งมีชีวิตใดๆ ที่ฝังอยู่ในกรดนิวคลีอิก และรับรองความเฉพาะเจาะจงของโครงสร้างและกิจกรรมที่สำคัญของสิ่งมีชีวิต

6. การควบคุมตนเองด้วยกลไกการควบคุมตนเองทำให้รักษาความคงตัวสัมพัทธ์ของสภาพแวดล้อมภายในร่างกายไว้เช่น รักษาความคงที่ขององค์ประกอบทางเคมีและความเข้มข้นของกระบวนการทางสรีรวิทยา - สภาวะสมดุล

7. การพัฒนาและการเจริญเติบโตในกระบวนการพัฒนาส่วนบุคคล (การสร้างเซลล์) คุณสมบัติส่วนบุคคลของสิ่งมีชีวิตจะปรากฏขึ้นอย่างค่อยเป็นค่อยไปและสม่ำเสมอ (การพัฒนา) และการเจริญเติบโตจะเกิดขึ้น (เพิ่มขนาด) นอกจากนี้ระบบสิ่งมีชีวิตทั้งหมดยังมีวิวัฒนาการ - การเปลี่ยนแปลงระหว่างการพัฒนาทางประวัติศาสตร์ (สายวิวัฒนาการ)

8. ความหงุดหงิดสิ่งมีชีวิตใด ๆ สามารถตอบสนองต่ออิทธิพลภายนอกและภายในได้

9. พันธุกรรมสิ่งมีชีวิตทุกชนิดสามารถรักษาและถ่ายทอดลักษณะพื้นฐานไปยังลูกหลานได้

10. ความแปรปรวนสิ่งมีชีวิตทุกชนิดสามารถเปลี่ยนแปลงและรับคุณลักษณะใหม่ได้

ระดับพื้นฐานของการจัดองค์กรของธรรมชาติที่มีชีวิต

ธรรมชาติที่มีชีวิตทั้งหมดเป็นกลุ่มของระบบชีวภาพ คุณสมบัติที่สำคัญของระบบการดำรงชีวิตคือการจัดระเบียบหลายระดับและแบบลำดับชั้น ส่วนต่าง ๆ ของระบบชีวภาพก็คือระบบที่ประกอบด้วยส่วนที่เชื่อมต่อถึงกัน ในทุกระดับ ทุกระบบทางชีววิทยามีเอกลักษณ์และแตกต่างจากระบบอื่นๆ

นักวิทยาศาสตร์ตามลักษณะของการสำแดงคุณสมบัติของสิ่งมีชีวิตได้ระบุการจัดองค์กรของธรรมชาติที่มีชีวิตหลายระดับ:

1. ระดับโมเลกุล - แสดงโดยโมเลกุลของสารอินทรีย์ (โปรตีน ไขมัน คาร์โบไฮเดรต ฯลฯ) ที่พบในเซลล์ ในระดับโมเลกุล เราสามารถศึกษาคุณสมบัติและโครงสร้างของโมเลกุลทางชีววิทยา บทบาทของโมเลกุลในเซลล์ ในชีวิตของสิ่งมีชีวิต และอื่นๆ ตัวอย่างเช่น การเพิ่มโมเลกุล DNA โครงสร้างโปรตีน และอื่นๆ เป็นสองเท่า

2. ระดับเซลล์ – แสดงโดยเซลล์ ในระดับเซลล์คุณสมบัติและสัญญาณของสิ่งมีชีวิตเริ่มปรากฏให้เห็นในระดับเซลล์ เราสามารถศึกษาโครงสร้างและหน้าที่ของเซลล์และโครงสร้างเซลล์ซึ่งเป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นในเซลล์เหล่านั้นได้ ตัวอย่างเช่น การเคลื่อนที่ของไซโตพลาสซึม การแบ่งเซลล์ การสังเคราะห์โปรตีนในไรโบโซม และอื่นๆ

3. ระดับเนื้อเยื่ออวัยวะ – แสดงโดยเนื้อเยื่อและอวัยวะของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ ในระดับนี้เราสามารถศึกษาโครงสร้างและหน้าที่ของเนื้อเยื่อและอวัยวะ กระบวนการต่างๆ ที่เกิดขึ้นในเนื้อเยื่อและอวัยวะเหล่านั้นได้ เช่น การหดตัวของหัวใจ การเคลื่อนตัวของน้ำและเกลือผ่านหลอดเลือด เป็นต้น

4. ระดับสิ่งมีชีวิต – แสดงโดยสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวและหลายเซลล์ ในระดับนี้ สิ่งมีชีวิตจะได้รับการศึกษาโดยรวม เช่น โครงสร้างและหน้าที่ที่สำคัญ กลไกการควบคุมกระบวนการตนเอง การปรับตัวให้เข้ากับสภาพความเป็นอยู่ และอื่นๆ

5. ระดับประชากร-สายพันธุ์– แสดงโดยประชากรที่ประกอบด้วยบุคคลชนิดเดียวกันที่อาศัยอยู่ร่วมกันเป็นเวลานานในดินแดนหนึ่ง ชีวิตของบุคคลหนึ่งถูกกำหนดโดยพันธุกรรม และภายใต้เงื่อนไขที่เอื้ออำนวย ประชากรสามารถดำรงอยู่ได้ตลอดไป เนื่องจากในระดับนี้ พลังขับเคลื่อนของวิวัฒนาการเริ่มดำเนินการ - การต่อสู้เพื่อการดำรงอยู่ การคัดเลือกโดยธรรมชาติ ฯลฯ ในระดับประชากร-สายพันธุ์ พวกเขาศึกษาพลวัตของจำนวนบุคคล องค์ประกอบอายุ-เพศของประชากร วิวัฒนาการ การเปลี่ยนแปลงของประชากร เป็นต้น

6. ระดับระบบนิเวศ– แสดงโดยประชากรหลากหลายสายพันธุ์ที่อาศัยอยู่รวมกันในดินแดนหนึ่ง ในระดับนี้ มีการศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตกับสิ่งแวดล้อม เงื่อนไขที่กำหนดผลผลิตและความยั่งยืนของระบบนิเวศ การเปลี่ยนแปลงในระบบนิเวศ และอื่นๆ

7. ระดับชีวมณฑล– รูปแบบการจัดระเบียบสิ่งมีชีวิตสูงสุด รวบรวมระบบนิเวศทั้งหมดของโลกให้เป็นหนึ่งเดียว ในระดับนี้ มีการศึกษากระบวนการในระดับของโลกทั้งใบ - วัฏจักรของสสารและพลังงานในธรรมชาติ ปัญหาสิ่งแวดล้อมโลก การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศของโลก เป็นต้น ปัจจุบันมีการศึกษาอิทธิพลของมนุษย์ต่อสถานะของชีวมณฑลตามลำดับ การป้องกันวิกฤตสิ่งแวดล้อมโลกถือเป็นสิ่งสำคัญยิ่ง

ความสำเร็จของชีววิทยา

เหตุการณ์ที่สำคัญที่สุดในสาขาชีววิทยาที่มีอิทธิพลต่อการพัฒนาเพิ่มเติมทั้งหมดคือ:

การสร้างโครงสร้างโมเลกุลของ DNA และบทบาทในการส่งข้อมูลในสิ่งมีชีวิต (F. Crick, J. Watson, M. Wilkins)

การถอดรหัสรหัสพันธุกรรม (R. Holley, H.-G. Korana, M. Nirenberg);

การค้นพบโครงสร้างยีนและการควบคุมทางพันธุกรรมของการสังเคราะห์โปรตีน (A. M. Lvov, F. Jacob, J.-L. Monod ฯลฯ );

การกำหนดทฤษฎีเซลล์ (M. Schleiden, T. Schwann, R. Virchow, K. Baer);

ศึกษารูปแบบการถ่ายทอดทางพันธุกรรมและความแปรปรวน (G. Mendel, G. de Vries, T. Morgan ฯลฯ );

การกำหนดหลักการของระบบสมัยใหม่ (C. Linnaeus) ทฤษฎีวิวัฒนาการ (C. Darwin) และหลักคำสอนของชีวมณฑล (V.I. Vernadsky)

“โรควัวบ้า” (พรีออน)

งานในโครงการ "จีโนมมนุษย์" ซึ่งดำเนินการพร้อมกันในหลายประเทศและแล้วเสร็จเมื่อต้นศตวรรษนี้ทำให้เราเข้าใจว่าคนเรามียีนเพียงประมาณ 25-30,000 ยีน แต่ข้อมูลจากส่วนใหญ่ของเรา ไม่เคยอ่าน DNA เลย เนื่องจากมีบริเวณและยีนจำนวนมากที่เข้ารหัสลักษณะซึ่งสูญเสียความสำคัญสำหรับมนุษย์ (หาง ขนตามร่างกาย ฯลฯ) นอกจากนี้ยังมีการถอดรหัสยีนจำนวนหนึ่งที่รับผิดชอบในการพัฒนาโรคทางพันธุกรรมตลอดจนยีนเป้าหมายของยา อย่างไรก็ตาม การใช้งานจริงของผลลัพธ์ที่ได้รับระหว่างการดำเนินการตามโปรแกรมนี้จะถูกเลื่อนออกไปจนกว่าจะถอดรหัสจีโนมของคนจำนวนมาก จากนั้นจะชัดเจนว่าความแตกต่างคืออะไร เป้าหมายเหล่านี้ถูกกำหนดไว้สำหรับห้องปฏิบัติการชั้นนำหลายแห่งทั่วโลกที่ทำงานเกี่ยวกับการนำโปรแกรม ENCODE ไปใช้

ความสำคัญที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในความสำเร็จของชีววิทยาก็คือความจริงที่ว่าสิ่งเหล่านี้ยังเป็นพื้นฐานสำหรับการสร้างโครงข่ายประสาทเทียมและรหัสพันธุกรรมในเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ และยังมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในสถาปัตยกรรมและอุตสาหกรรมอื่น ๆ ไม่ต้องสงสัยเลยว่าศตวรรษที่ 21 คือศตวรรษแห่งชีววิทยา
เช่นเดียวกับวิทยาศาสตร์อื่นๆ ชีววิทยามีคลังแสงวิธีการของตัวเอง นอกเหนือจากวิธีการทางวิทยาศาสตร์ของการรับรู้ที่ใช้ในสาขาอื่นๆ แล้ว วิธีการต่างๆ เช่น ประวัติศาสตร์ เชิงเปรียบเทียบ-พรรณนา ฯลฯ ก็มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในชีววิทยา

บทบาทของชีววิทยาในการสร้างภาพวิทยาศาสตร์ธรรมชาติสมัยใหม่ของโลก

ในขั้นตอนของการก่อตัว ชีววิทยายังไม่ได้แยกจากวิทยาศาสตร์ธรรมชาติอื่น ๆ และจำกัดอยู่เพียงการสังเกต การศึกษา คำอธิบาย และการจำแนกประเภทของตัวแทนของสัตว์และโลกพืชเท่านั้น กล่าวคือ มันเป็นวิทยาศาสตร์เชิงพรรณนา อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้ไม่ได้ขัดขวางนักธรรมชาติวิทยาสมัยโบราณอย่างฮิปโปเครติส (ประมาณ 460-377 ปีก่อนคริสตกาล) อริสโตเติล (384-322 ปีก่อนคริสตกาล) และธีโอฟารัส (ชื่อจริง Tirtham, 372-287 ปีก่อนคริสตกาล) ที่จะมีส่วนสำคัญต่อการพัฒนาของ แนวคิดเกี่ยวกับโครงสร้างของร่างกายมนุษย์และสัตว์ ตลอดจนความหลากหลายทางชีวภาพของสัตว์และพืช จึงเป็นการวางรากฐานของกายวิภาคและสรีรวิทยาของมนุษย์ สัตววิทยา และพฤกษศาสตร์

ความรู้ที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้นเกี่ยวกับธรรมชาติของสิ่งมีชีวิตและการจัดระบบข้อเท็จจริงที่สะสมไว้ก่อนหน้านี้ซึ่งเกิดขึ้นในศตวรรษที่ 16-18 สิ้นสุดลงด้วยการแนะนำระบบการตั้งชื่อแบบไบนารีและการสร้างอนุกรมวิธานที่กลมกลืนกันของพืช (C. Linnaeus) และสัตว์ (J. -บี ลามาร์ก)

คำอธิบายของสปีชีส์จำนวนมากที่มีลักษณะทางสัณฐานวิทยาคล้ายคลึงกันตลอดจนการค้นพบทางบรรพชีวินวิทยากลายเป็นข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับการพัฒนาแนวคิดเกี่ยวกับที่มาของสปีชีส์และเส้นทางการพัฒนาทางประวัติศาสตร์ของโลกอินทรีย์ ดังนั้นการทดลองของ F. Redi, L. Spallanzani และ L. Pasteur ในศตวรรษที่ 17-19 จึงหักล้างสมมติฐานของการเกิดขึ้นเองซึ่งเสนอโดยอริสโตเติลและแพร่หลายในยุคกลางและทฤษฎีวิวัฒนาการทางชีวเคมีโดย A.I เจ. ฮัลเดนซึ่งได้รับการยืนยันอย่างชาญฉลาดโดยเอส. มิลเลอร์และจี. ยูริทำให้เราสามารถตอบคำถามเกี่ยวกับต้นกำเนิดของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดได้

หากกระบวนการกำเนิดของสิ่งมีชีวิตจากส่วนประกอบที่ไม่มีชีวิตและวิวัฒนาการในตัวเองไม่ทำให้เกิดข้อสงสัยอีกต่อไป กลไก เส้นทาง และทิศทางของการพัฒนาทางประวัติศาสตร์ของโลกอินทรีย์ก็ยังไม่เข้าใจอย่างถ่องแท้ เนื่องจากทั้งสอง ทฤษฎีวิวัฒนาการหลักสองทฤษฎีที่แข่งขันกัน (วิวัฒนาการของทฤษฎีสังเคราะห์ที่สร้างขึ้นบนพื้นฐานของทฤษฎีของ Charles Darwin และทฤษฎีของ J.-B. Lamarck) ยังคงไม่สามารถให้หลักฐานที่ครอบคลุมได้

การใช้กล้องจุลทรรศน์และวิธีการอื่นๆ ของวิทยาศาสตร์ที่เกี่ยวข้อง เนื่องมาจากความก้าวหน้าในสาขาวิทยาศาสตร์ธรรมชาติอื่นๆ เช่นเดียวกับการนำการทดลองมาใช้ ทำให้นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน ที. ชวานน์ และ เอ็ม. ชไลเดน สามารถกำหนดทฤษฎีเซลล์ย้อนกลับไปใน ศตวรรษที่ 19 ต่อมาเสริมโดย R. Virchow และ K. Baer มันกลายเป็นลักษณะทั่วไปที่สำคัญที่สุดในวิชาชีววิทยา ซึ่งเป็นรากฐานสำคัญของแนวคิดสมัยใหม่เกี่ยวกับความสามัคคีของโลกอินทรีย์

การค้นพบรูปแบบการส่งข้อมูลทางพันธุกรรมโดยพระเช็ก G. Mendel ทำหน้าที่เป็นแรงผลักดันให้เกิดการพัฒนาทางชีววิทยาอย่างรวดเร็วยิ่งขึ้นในศตวรรษที่ 20-21 และไม่เพียงนำไปสู่การค้นพบพาหะสากลของการถ่ายทอดทางพันธุกรรม - DNA เท่านั้น แต่ รหัสพันธุกรรมตลอดจนกลไกพื้นฐานของการควบคุม การอ่าน และความแปรปรวนของข้อมูลทางพันธุกรรม

การพัฒนาแนวคิดเกี่ยวกับสิ่งแวดล้อมนำไปสู่การเกิดขึ้นของวิทยาศาสตร์เช่นนิเวศวิทยาและการกำหนดหลักคำสอนของชีวมณฑลในฐานะระบบดาวเคราะห์ที่มีองค์ประกอบหลายองค์ประกอบที่ซับซ้อนของคอมเพล็กซ์ทางชีววิทยาขนาดใหญ่ที่เชื่อมต่อถึงกันตลอดจนกระบวนการทางเคมีและทางธรณีวิทยาที่เกิดขึ้น โลก (V.I. Vernadsky) ซึ่งท้ายที่สุดแล้วทำให้เป็นไปได้ อย่างน้อยก็ในระดับเล็กน้อย เพื่อลดผลกระทบด้านลบของกิจกรรมทางเศรษฐกิจของมนุษย์
ดังนั้นชีววิทยาจึงมีบทบาทสำคัญในการก่อตัวของภาพวิทยาศาสตร์ธรรมชาติสมัยใหม่ของโลก

นักวิทยาศาสตร์ – นักชีววิทยา

ดับเบิลยู. ฮาร์วีย์ ค้นพบกลไกการไหลเวียนโลหิต ทำกล้องจุลทรรศน์และวางรากฐานของกายวิภาคศาสตร์และสรีรวิทยาสมัยใหม่

ร.ฮุก อธิบายโครงสร้างเซลล์ของไม้ก๊อก (พืช); บัญญัติคำว่า "เซลล์";

อ. เลเวนกุก สังเกตภายใต้กล้องจุลทรรศน์ (ขยาย 300 เท่า) โปรโตซัว แบคทีเรีย สเปิร์ม;

คุณแบร์ สังเกตไข่ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม

อาร์.บราวน์ ค้นพบนิวเคลียสของเซลล์

เค. ลินเนียส สร้างระบบการจำแนกประเภทพืชและสัตว์

ที. ชวานน์, เอ็ม. ชไลเดน กำหนดทฤษฎีเซลล์อย่างอิสระ

ร. เวอร์โชว สร้างหลักคำสอนของพยาธิวิทยาของเซลล์แนะนำสมมุติฐาน: "แต่ละเซลล์มาจากเซลล์";

ซี. ดาร์วิน สร้างทฤษฎีวิวัฒนาการ

จี. เมนเดล ค้นพบกฎแห่งการสืบทอดลักษณะซึ่งมีส่วนทำให้เกิดพันธุกรรมในฐานะวิทยาศาสตร์

ล. ปาสเตอร์ ค้นพบหลักการของวัคซีน วางรากฐานของจุลชีววิทยาและภูมิคุ้มกันวิทยา

Charles Darwin ได้สร้างทฤษฎีวิวัฒนาการแบบองค์รวมผ่านการคัดเลือกโดยธรรมชาติ

I. เมชนิคอฟ ได้สร้างทฤษฎีฟาโกไซติกขึ้นมา

ไอ. พาฟลอฟ – หลักคำสอนของการสะท้อนกลับ

อ. ฮุมโบลดต์ ศึกษาปฏิสัมพันธ์ของสิ่งมีชีวิตกับสิ่งแวดล้อมและการพึ่งพาภูมิศาสตร์

เค. ลันด์สไตเนอร์ ค้นพบกลุ่มเลือดมนุษย์

เกรเกอร์ เมนเดล , กฎแห่งกรรมพันธุ์

เจ. วัตสัน และ เอฟ. คริก โครงสร้าง DNA ที่ถอดรหัส

V.I. Vernadsky เกี่ยวกับความเชื่อมโยงระหว่างสิ่งมีชีวิตกับธรรมชาติที่ไม่มีชีวิต (หลักคำสอนของชีวมณฑล)

วิธีการทางชีววิทยา

วิธีการศึกษาชีววิทยาที่พบบ่อยที่สุดคือ:

การสังเกต (ช่วยให้คุณอธิบายปรากฏการณ์ทางชีววิทยา)

การเปรียบเทียบ (ทำให้สามารถค้นหารูปแบบทั่วไปในโครงสร้างและการทำงานของสิ่งมีชีวิตต่างๆ)

การทดลองหรือประสบการณ์การสร้างแบบจำลอง (ช่วยศึกษาคุณสมบัติของวัตถุทางชีวภาพภายใต้สภาวะควบคุม มีการจำลองกระบวนการหลายอย่างที่ไม่สามารถเข้าถึงได้เพื่อการสังเกตโดยตรงหรือการทำซ้ำเชิงทดลอง)

วิธีการทางประวัติศาสตร์ (บนพื้นฐานของข้อมูลเกี่ยวกับโลกออร์แกนิกสมัยใหม่และอดีตเพื่อทำความเข้าใจกระบวนการพัฒนาธรรมชาติที่มีชีวิต)

วิธีการทางวิทยาศาสตร์เป็นชุดของวิธีการพื้นฐานในการรับความรู้ใหม่และวิธีการแก้ไขปัญหาภายในกรอบของวิทยาศาสตร์ใด ๆ

วิธีการทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวข้องกับแนวทางที่เป็นระบบบางประการ:

การสังเกตข้อเท็จจริงและการวัดผล เช่น คำอธิบายของการสังเกต - เชิงปริมาณและ/หรือเชิงคุณภาพ

วิธีการทางวิทยาศาสตร์ของการรับรู้ ได้แก่ การสังเกต การตั้งสมมติฐาน การทดลอง การสร้างแบบจำลอง การวิเคราะห์ผลลัพธ์ และการได้มาของรูปแบบทั่วไป (รูปที่ 1)

ข้าว. 1. การแสดงแผนผังวิธีการวิจัยทางวิทยาศาสตร์

การสังเกต

การสังเกต - นี่คือการรับรู้อย่างมีจุดมุ่งหมายต่อวัตถุและปรากฏการณ์โดยใช้ประสาทสัมผัสหรือเครื่องมือที่กำหนดโดยงานของกิจกรรม

เงื่อนไขหลักสำหรับการสังเกตทางวิทยาศาสตร์คือความเที่ยงธรรมนั่นคือความสามารถในการตรวจสอบข้อมูลที่ได้รับจากการสังเกตซ้ำ ๆ หรือการใช้วิธีการวิจัยอื่น ๆ เช่นการทดลอง ข้อเท็จจริงที่ได้รับจากการสังเกตเรียกว่าข้อมูล อาจเป็นได้ทั้งเชิงคุณภาพ (อธิบายกลิ่น รสชาติ สี รูปร่าง ฯลฯ) หรือเชิงปริมาณ และข้อมูลเชิงปริมาณมีความแม่นยำมากกว่าเชิงคุณภาพ

การวิเคราะห์ผลลัพธ์ที่ได้รับ - การจัดระบบการระบุหลักและรอง

ลักษณะทั่วไป - การตั้งสมมติฐานและจากนั้น - ทฤษฎี

พยากรณ์: การกำหนดผลที่ตามมาจากสมมติฐานที่เสนอหรือทฤษฎีที่ยอมรับโดยใช้วิธีนิรนัย การอุปนัย หรือวิธีการเชิงตรรกะอื่นๆ

การตรวจสอบผลที่ตามมาที่คาดการณ์ไว้ ผ่านการทดสอบ

ให้ความสนใจกับจุดที่ 5 หากไม่มีสิ่งนี้ วิธีการนี้ก็ไม่สามารถถือเป็นวิทยาศาสตร์ได้!

สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจความแตกต่างระหว่างแนวคิดของสมมติฐานและทฤษฎี

จากข้อมูลเชิงสังเกต จึงได้มีการจัดทำสูตรขึ้นมาสมมติฐาน - การตัดสินโดยสันนิษฐานเกี่ยวกับความเชื่อมโยงทางธรรมชาติของปรากฏการณ์ สมมติฐานได้รับการทดสอบในชุดการทดลอง การทดลองคือการทดลองที่ดำเนินการทางวิทยาศาสตร์ ซึ่งเป็นการสังเกตปรากฏการณ์ที่กำลังศึกษาภายใต้สภาวะควบคุมที่ช่วยให้สามารถระบุลักษณะของวัตถุหรือปรากฏการณ์ที่กำหนดได้ รูปแบบการทดลองสูงสุดคือการสร้างแบบจำลอง - การศึกษาปรากฏการณ์ กระบวนการ หรือระบบของวัตถุใดๆ โดยการสร้างและศึกษาแบบจำลองสมมติฐานคือข้อความ ซึ่งเป็นสมมติฐานที่ยังไม่ได้รับการพิสูจน์

ผลการทดลองและการจำลองอาจมีการวิเคราะห์อย่างรอบคอบ การวิเคราะห์เป็นวิธีการวิจัยทางวิทยาศาสตร์โดยการแยกย่อยวัตถุออกเป็นส่วนต่างๆ ของวัตถุ หรือการแยกวัตถุทางจิตใจโดยใช้นามธรรมเชิงตรรกะ

เมื่อไรพิสูจน์สมมติฐาน เธอจะกลายเป็นทฤษฎี , ทฤษฎีบทหรือข้อเท็จจริง . สมมติฐานที่ถูกหักล้าง เข้าไปในหมวดหมู่ข้อความเท็จ . สมมติฐานที่ยังไม่ได้พิสูจน์ แต่ไม่ถูกปฏิเสธเรียกว่าเปิดปัญหา .

ทฤษฎี - ระบบความรู้ที่สร้างขึ้นบนสมมติฐานที่ได้รับการพิสูจน์ทางวิทยาศาสตร์

ทฤษฎีเป็นที่เข้าใจกันว่าเป็นรูปแบบหนึ่งของความรู้ทางวิทยาศาสตร์ที่ให้แนวคิดแบบองค์รวมเกี่ยวกับรูปแบบและการเชื่อมโยงที่สำคัญของความเป็นจริง

ทิศทางทั่วไปของการวิจัยทางวิทยาศาสตร์คือการบรรลุความสามารถในการคาดการณ์ในระดับที่สูงขึ้น หากไม่มีข้อเท็จจริงใดที่สามารถเปลี่ยนทฤษฎีได้ และการเบี่ยงเบนจากทฤษฎีนั้นเกิดขึ้นเป็นประจำและคาดเดาได้ ทฤษฎีนั้นก็สามารถยกระดับขึ้นไปอยู่ในลำดับของกฎได้ ซึ่งเป็นความสัมพันธ์ที่จำเป็น จำเป็น มั่นคง และเกิดขึ้นซ้ำๆ ระหว่างปรากฏการณ์ในธรรมชาติ

เมื่อองค์ความรู้เพิ่มขึ้นและปรับปรุงวิธีการวิจัย สมมติฐานและแม้แต่ทฤษฎีที่ได้รับการยอมรับอย่างดีก็สามารถถูกท้าทาย ปรับเปลี่ยน และแม้แต่ถูกปฏิเสธได้ เนื่องจากความรู้ทางวิทยาศาสตร์นั้นมีลักษณะแบบไดนามิกและอยู่ภายใต้การตีความซ้ำอย่างมีวิจารณญาณอยู่ตลอดเวลา

การทดลองทางชีวภาพ

การทดลองเชิงคุณภาพ - การทดลองทางชีววิทยาประเภทที่ง่ายที่สุด - เป้าหมายคือเพื่อพิสูจน์ว่ามีหรือไม่มีปรากฏการณ์ที่สันนิษฐานไว้ในทฤษฎี

การทดลองวัด - การระบุลักษณะเชิงปริมาณบางประการของวัตถุหรือกระบวนการ

อุปกรณ์ของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงประกอบด้วยชิ้นส่วนทางแสงและทางกล ชิ้นส่วนออปติคอลมีส่วนเกี่ยวข้องในการสร้างภาพ และใช้ชิ้นส่วนทางกลเพื่อให้ง่ายต่อการใช้งานชิ้นส่วนออปติก
กำลังขยายรวมของกล้องจุลทรรศน์ถูกกำหนดโดยสูตร:
กำลังขยายตามวัตถุ x กำลังขยายช่องมองภาพ = กำลังขยายด้วยกล้องจุลทรรศน์
ตัวอย่างเช่น ถ้าเลนส์ขยายวัตถุ 8 เท่า และเลนส์ใกล้ตา 7 เท่า กำลังขยายรวมของกล้องจุลทรรศน์จะเท่ากับ 56

การสังเกต คำอธิบาย และการวัดวัตถุทางชีววิทยา

การวัดทางสถิติ - การวัดปริมาณที่ไม่เปลี่ยนแปลงตามเวลา

การวัดแบบไดนามิก - การวัดปริมาณที่เปลี่ยนแปลงค่าเมื่อเวลาผ่านไป (ความดัน อุณหภูมิ ความหนาแน่นของประชากร ฯลฯ)

วิธีการวิจัยทางวิทยาศาสตร์นั้นค่อนข้างหลากหลาย แต่ทั้งหมดนั้นขึ้นอยู่กับวิธีทางวิทยาศาสตร์ในการรับรู้ ซึ่งแตกต่างกันในแนวทางบางอย่าง

การรู้ข้อมูลนี้จะช่วยแยกการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ที่เกิดขึ้นจริงออกจากการทดลองทางวิทยาศาสตร์เทียมที่แพร่หลายอย่างกว้างขวาง

วิธีการทางประวัติศาสตร์

วิธีการทางประวัติศาสตร์เผยให้เห็นรูปแบบของลักษณะและพัฒนาการของสิ่งมีชีวิต การก่อตัวของโครงสร้างและหน้าที่ของพวกมัน ในหลายกรณี ด้วยความช่วยเหลือของวิธีนี้ สมมติฐานและทฤษฎีที่เคยถือว่าผิดพลาดได้ชีวิตใหม่
วิธีการเปรียบเทียบเชิงพรรณนาเกี่ยวข้องกับการดำเนินการวิเคราะห์ทางกายวิภาคและสัณฐานวิทยาของวัตถุที่ทำการศึกษา เป็นพื้นฐานของการจำแนกประเภทของสิ่งมีชีวิต ระบุรูปแบบการเกิดขึ้นและการพัฒนารูปแบบต่างๆ ของชีวิต

การติดตามคือระบบมาตรการในการสังเกต ประเมิน และคาดการณ์การเปลี่ยนแปลงในสถานะของวัตถุที่กำลังศึกษาอยู่ โดยเฉพาะชีวมณฑล
การสังเกตและการทดลองมักต้องใช้อุปกรณ์พิเศษ เช่น กล้องจุลทรรศน์ เครื่องหมุนเหวี่ยง เครื่องสเปกโตรโฟโตมิเตอร์ ฯลฯ

กล้องจุลทรรศน์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในสัตววิทยา พฤกษศาสตร์ กายวิภาคของมนุษย์ มิญชวิทยา เซลล์วิทยา พันธุศาสตร์ คัพภวิทยา บรรพชีวินวิทยา นิเวศวิทยา และสาขาอื่น ๆ ของชีววิทยา ช่วยให้คุณสามารถศึกษาโครงสร้างเล็กๆ น้อยๆ ของวัตถุโดยใช้แสง อิเล็กตรอน รังสีเอกซ์ และกล้องจุลทรรศน์ประเภทอื่นๆ

การหมุนเหวี่ยงแบบดิฟเฟอเรนเชียลหรือการแยกส่วนทำให้สามารถแยกอนุภาคตามขนาดและความหนาแน่นภายใต้อิทธิพลของแรงเหวี่ยงซึ่งใช้อย่างแข็งขันในการศึกษาโครงสร้างของโมเลกุลและเซลล์ทางชีววิทยา
คลังแสงของวิธีการทางชีววิทยาได้รับการปรับปรุงอยู่ตลอดเวลาและในปัจจุบันแทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะครอบคลุมทั้งหมด ดังนั้นวิธีการบางอย่างที่ใช้ในวิทยาศาสตร์ชีวภาพแต่ละรายการจะกล่าวถึงด้านล่าง

ตั๋วที่ 1 1.ชีววิทยาในฐานะวิทยาศาสตร์ ความสำเร็จ ความเชื่อมโยงกับวิทยาศาสตร์อื่นๆ วิธีการศึกษาวัตถุมีชีวิต บทบาทของชีววิทยาในชีวิตมนุษย์และกิจกรรมภาคปฏิบัติ 2. อาณาจักรพืชมีความแตกต่างจากอาณาจักรแห่งธรรมชาติที่มีชีวิตอื่น ๆ อธิบายว่าพืชกลุ่มใดครองตำแหน่งที่โดดเด่นบนโลกในปัจจุบัน ค้นหาตัวแทนของกลุ่มนี้จากพืชมีชีวิตหรือตัวอย่างสมุนไพร 3.ใช้ความรู้เกี่ยวกับการเผาผลาญและการแปลงพลังงานในร่างกายมนุษย์ ให้คำอธิบายทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับผลกระทบของการไม่ออกกำลังกาย ความเครียด นิสัยที่ไม่ดี และการกินมากเกินไปต่อการเผาผลาญ

1. ชีววิทยา (จากภาษากรีก bios life, logos science) วิทยาศาสตร์แห่งชีวิต เธอศึกษาสิ่งมีชีวิต โครงสร้าง การพัฒนาและกำเนิด ความสัมพันธ์กับสิ่งแวดล้อมและกับสิ่งมีชีวิตอื่นๆ 2. ชีววิทยา - ชุดของวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับชีวิตเกี่ยวกับธรรมชาติที่มีชีวิต (ดูตาราง “ระบบวิทยาศาสตร์ชีวภาพ”) I. ชีววิทยาในฐานะวิทยาศาสตร์ ความสำเร็จที่เกี่ยวข้องกับวิทยาศาสตร์อื่นๆ วิธีการศึกษาวัตถุมีชีวิต บทบาทของชีววิทยาในชีวิตมนุษย์และกิจกรรมภาคปฏิบัติ

3. วิธีการพื้นฐานทางชีววิทยา 1. การสังเกต (ทำให้สามารถอธิบายปรากฏการณ์ทางชีววิทยาได้) 2. การเปรียบเทียบ (ทำให้สามารถค้นหารูปแบบทั่วไปในโครงสร้างและชีวิตของสิ่งมีชีวิตต่างๆ) 3. การทดลองหรือประสบการณ์ (ช่วยให้ผู้วิจัยศึกษาถึง คุณสมบัติของวัตถุทางชีวภาพ) 4. การสร้างแบบจำลอง (กระบวนการที่ไม่สามารถเข้าถึงได้ด้วยการสังเกตหรือการสืบพันธุ์เชิงทดลอง) 5. วิธีการทางประวัติศาสตร์ (ขึ้นอยู่กับข้อมูลเกี่ยวกับโลกอินทรีย์สมัยใหม่และอดีตกระบวนการของการพัฒนาธรรมชาติของสิ่งมีชีวิตจะได้เรียนรู้) .

4. ความสำเร็จของชีววิทยา: 1). คำอธิบายของสิ่งมีชีวิตจำนวนมากที่มีอยู่บนโลก 2). การสร้างทฤษฎีเซลล์ วิวัฒนาการ โครโมโซม 3). การค้นพบโครงสร้างโมเลกุลของหน่วยโครงสร้างทางพันธุกรรม (ยีน) ทำหน้าที่เป็นพื้นฐานสำหรับการสร้างพันธุวิศวกรรม 4) การประยุกต์ใช้ความสำเร็จของชีววิทยาสมัยใหม่ในทางปฏิบัติทำให้สามารถรับสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพในปริมาณที่มีนัยสำคัญทางอุตสาหกรรม

6). ด้วยความรู้เกี่ยวกับกฎแห่งการถ่ายทอดทางพันธุกรรมและความแปรปรวน ทำให้เกษตรกรรมประสบความสำเร็จอย่างมากในการสร้างสายพันธุ์สัตว์เลี้ยงและพันธุ์พืชที่ได้รับการเพาะปลูกที่ให้ผลผลิตสูง 5). จากการศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิต วิธีการทางชีวภาพในการควบคุมศัตรูพืชได้ถูกสร้างขึ้น

7) มีความสำคัญอย่างยิ่งในด้านชีววิทยาในการอธิบายกลไกของการสังเคราะห์โปรตีนและความลับของการสังเคราะห์ด้วยแสงซึ่งจะเปิดทางไปสู่การได้รับสารอาหารอินทรีย์ นอกจากนี้การใช้ในอุตสาหกรรม (ในการก่อสร้างเมื่อสร้างเครื่องจักรและกลไกใหม่) ของหลักการขององค์กรของสิ่งมีชีวิต (ไบโอนิค) นำมาซึ่งปัจจุบันและจะให้ผลกระทบทางเศรษฐกิจที่สำคัญในอนาคต การออกแบบรังผึ้งเป็นพื้นฐานสำหรับการผลิต "แผงรังผึ้ง" เพื่อการก่อสร้าง

ในสถานการณ์เช่นนี้ พื้นฐานเดียวในการเพิ่มทรัพยากรอาหารก็คือการเพิ่มความเข้มข้นของการเกษตร บทบาทที่สำคัญในกระบวนการนี้จะเกิดจากการเพาะพันธุ์จุลินทรีย์ พืช และสัตว์รูปแบบใหม่ที่มีประสิทธิผลสูง และการใช้ทรัพยากรธรรมชาติอย่างมีเหตุผลและอิงหลักวิทยาศาสตร์

1. พืชเป็นออโตโทรฟและมีความสามารถในการสังเคราะห์ด้วยแสง 2. การปรากฏตัวของพลาสมิดที่มีเม็ดสีในเซลล์ 3. เซลล์ถูกล้อมรอบด้วยผนังเซลลูโลส 4. การปรากฏตัวของแวคิวโอลที่มีน้ำนมในเซลล์ 5.การเติบโตไม่จำกัด; 6. มีฮอร์โมนพืช - ไฟโตฮอร์โมน; 7. สารอาหารประเภทออสโมติก (การรับสารอาหารในรูปของสารละลายที่เป็นน้ำที่ไหลผ่านเยื่อหุ้มเซลล์)

Angiosperms หรือไม้ดอกเป็นส่วนที่ใหญ่ที่สุดของพืชชั้นสูงสมัยใหม่ มีจำนวนประมาณ 250,000 สายพันธุ์ พวกมันเติบโตในทุกเขตภูมิอากาศและเป็นส่วนหนึ่งของ biogeocenoses ทั้งหมดของโลก สิ่งนี้บ่งบอกถึงความสามารถในการปรับตัวสูงต่อสภาพการดำรงอยู่ของโลกยุคใหม่

การปรับตัวในพืชดอก (พืชดอก) ที่ทำให้พวกมันสามารถครองตำแหน่งที่โดดเด่นบนโลก: I. อวัยวะของพืชดอกมีความซับซ้อนและหลากหลายที่สุด ครั้งที่สอง ไม้ดอกมีระบบนำไฟฟ้าขั้นสูงกว่าซึ่งให้น้ำประปาแก่พืชได้ดีขึ้น สาม. เป็นครั้งแรกที่ไม้ดอกมีอวัยวะใหม่ นั่นก็คือดอกไม้ ออวุลนั้นอยู่ในช่องปิดของรังไข่ ซึ่งเกิดจากคาร์เปลที่หลอมรวมกันตั้งแต่หนึ่งอันขึ้นไป เมล็ดถูกห่อหุ้มอยู่ในผล การปฏิสนธิสองครั้งปรากฏขึ้นซึ่งทำให้พวกมันแตกต่างจากกลุ่มอื่น ๆ ของโลกพืชอย่างชัดเจน IV. การเปลี่ยนแปลงที่สำคัญที่สุดเกิดขึ้นในระบบสื่อกระแสไฟฟ้า แทนที่จะเป็น tracheids เรือกลายเป็นองค์ประกอบนำหลักของ xylem ซึ่งช่วยเร่งการเคลื่อนที่ของกระแสน้ำจากน้อยไปมาก ดังนั้นพืชแองจิโอสเปิร์มจึงได้รับโอกาสเพิ่มเติมในการแข่งขันและในที่สุดก็กลายเป็น "ผู้ชนะ" ในการต่อสู้เพื่อการดำรงอยู่

สาม. ใช้ความรู้เกี่ยวกับการเผาผลาญและการแปลงพลังงานในร่างกายมนุษย์ ให้คำอธิบายทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับผลกระทบของการไม่ออกกำลังกาย ความเครียด นิสัยที่ไม่ดี และการกินมากเกินไปต่อการเผาผลาญ ร่างกายได้รับสารมากมายจากภายนอก แปรรูป รับพลังงานหรือโมเลกุลที่ร่างกายต้องการในการสร้างเนื้อเยื่อของตัวเอง ผลิตภัณฑ์เมตาบอลิซึมที่เกิดขึ้นจะถูกขับออกจากร่างกาย จำนวนทั้งสิ้นของปฏิกิริยาการสลายตัวทั้งหมด (การสลายตัวของสารเมื่อปล่อยพลังงาน) และการดูดซึม (การสังเคราะห์สารที่จำเป็นสำหรับร่างกาย) เรียกว่าเมแทบอลิซึม ในร่างกายที่แข็งแรง การดูดซึมและการสลายตัวจะมีความสมดุลอย่างเคร่งครัด ปฏิกิริยาเมแทบอลิซึมทั้งหมดถูกควบคุมโดยระบบประสาทและต่อมไร้ท่อ ความผิดปกติของระบบเมตาบอลิซึมเป็นสาเหตุของโรคหลายชนิดในมนุษย์

1. การไม่ออกกำลังกาย - การออกกำลังกายลดลง, การขาดการออกกำลังกาย - ส่งผลให้ประสิทธิภาพของกล้ามเนื้อ, ระบบหัวใจและหลอดเลือดลดลงและเป็นผลให้ความผิดปกติของการเผาผลาญและการเสื่อมสภาพของสภาพของสิ่งมีชีวิตโดยรวม สารอาหารที่ไม่ได้ใช้กับการออกกำลังกายจะถูกเก็บไว้ซึ่งมักนำไปสู่โรคอ้วน การกินมากเกินไปก็มีส่วนช่วยเช่นกัน (2)

3. ความเครียดเป็นปฏิกิริยาปกป้องร่างกายที่ช่วยให้สามารถอยู่รอดได้ในยามตกอยู่ในอันตราย ความเครียดระดมความสามารถของร่างกาย ควบคู่ไปกับการปล่อยฮอร์โมน เพิ่มความเข้มข้นของกิจกรรมหัวใจและหลอดเลือด ฯลฯ อย่างไรก็ตาม ความเครียดที่รุนแรงและยืดเยื้อเป็นพิเศษสามารถนำไปสู่การสูญเสียความแข็งแรงของมนุษย์และความผิดปกติของการเผาผลาญ

4. การบริโภคเครื่องดื่มแอลกอฮอล์อย่างต่อเนื่องส่งผลเสียต่อการเผาผลาญอย่างมาก ในผู้ติดสุรา การออกซิไดซ์เอทิลแอลกอฮอล์จะทำให้ร่างกายได้รับพลังงานจำนวนหนึ่ง แต่ยังผลิตสารพิษที่ฆ่าเซลล์ตับและสมองด้วย ความอยากอาหารของผู้ติดสุราจะค่อยๆ ลดลง และพวกเขาหยุดรับประทานโปรตีน ไขมัน และคาร์โบไฮเดรตในปริมาณปกติ แล้วแทนที่ด้วยเครื่องดื่มแอลกอฮอล์ ซึ่งนำไปสู่การทำลายร่างกาย ผู้ติดสุราเรื้อรังมักจะทำให้ตับเสียหาย น้ำหนักลด และกล้ามเนื้อถูกทำลายอย่างค่อยเป็นค่อยไป

5. การสูบบุหรี่มีผลเสียอย่างมากต่อการเผาผลาญ เนื่องจากจะทำลายปอดและป้องกันไม่ให้ร่างกายได้รับออกซิเจนในปริมาณที่ต้องการ นอกจากนี้ การสูบบุหรี่ยังช่วยเพิ่มโอกาสเป็นมะเร็งปอดได้อีกด้วย

6. สารเสพติดที่มีส่วนร่วมในการเผาผลาญเป็นสิ่งเสพติด ต่อมาการเลิกบริโภคนิโคตินแอลกอฮอล์ ฯลฯ จะมาพร้อมกับอาการถอนตัว - ความเป็นอยู่ที่ดีขึ้นอย่างมาก ดังนั้นการพึ่งพายาเสพติดทางสรีรวิทยาและจิตวิทยาจึงเกิดขึ้น