Un subiect al biologiei. Structura și etapele sale de dezvoltare
Biologia este știința vieții, structura ei, formele de activitate, comunitățile de organisme vii, diseminarea și dezvoltarea acestora, legăturile între ele și cu natură neînsuflețită.
Științele biologice moderne sunt rezultatul unui lung proces de dezvoltare. Interesul pentru cunoașterea unei persoane vii a apărut foarte mult, el a fost asociat cu nevoile sale - în alimente, medicină, îmbrăcăminte, locuințe etc.
Dar numai în societățile civilizate antice nervoase, oamenii au început să studieze mai bine organismele vii. Unul dintre primii biologi ai antichității a fost Aristotel.
În prezent, biologia este un întreg complex de științe despre natura vie.
Structura biologiei poate fi văzută din diferite puncte de vedere.
Prin obiecte de cercetare, biologia este împărțită în virologie. Bacteriologie. botanică. zoologie. antropologie.
Prin proprietăți, manifestările vieții în biologie se remarcă:
morfologia - știința structurii organismelor vii;
Fiziologia - știința funcționării organismelor;
moleculară biologie. studierea microstructurii țesuturilor și celulelor vii;
ecologie. având în vedere modul de viață al plantelor și animalelor și relația acestora cu mediul;
Genet. Legea eredității și variabilității.
În ceea ce privește nivelul de organizare a obiectelor vii studiate, există:
anatomie. studierea structurii macroscopice a animalelor;
histologie. studierea structurii țesuturilor;
citologie. investigând structura celulelor vii.
În dezvoltarea biologiei se disting trei etape principale:
1) sistematica (K. Linnaeus);
2) evoluționist (Charles Darwin);
3) biologia microworld-ului (G. Mendel).
Fiecare dintre ele este legată de schimbarea ideilor despre lumea vie, de fundamentele gândirii biologice.
Teorii despre originea vieții. Esența vieții, principalele sale trăsături
Teoriile referitoare la originea Pământului, și într-adevăr întregul univers, sunt diverse și nu sunt de încredere. Conform teoriei statului staționar, universul a existat din timpuri imemoriale. Conform unei alte ipoteze, universul a apărut dintr-o grămadă de neutroni, ca urmare a Big Bang-ului, sa născut într-una din găurile negre, sau a fost creat de Creator. Spre deosebire de reprezentările de imagine, știința nu a fost în măsură să respingă ideea creației divine a universului primordial, precum și punctele de vedere teologice nu resping în mod necesar posibilitatea ca viața în procesul de dezvoltare a dobândit trăsături, explicabile pe baza legilor naturii.
Cele mai frecvente teorii ale originii vieții pe Pământ sunt următoarele:
viața a fost creată de o ființă supranaturală la un moment dat (creaționism);
viața a apărut în mod repetat din materia nevenită (generație spontană);
viața a existat întotdeauna (teoria staționară a statului);
viața este adusă pe planeta noastră din exterior (panpersmie);
viața a apărut ca urmare a proceselor care respectă legile chimice și fizice (evoluția biochimică).
Nu este ușor să dai o definiție exactă a celor vii. Și oamenii au înțeles acest lucru cu mult timp în urmă.
Biologia modernă în descrierea vieții merge pe calea enumerării proprietăților de bază ale organismelor vii. Se subliniază faptul că numai o combinație a acestor proprietăți poate da o idee despre particularitățile vieții.
Printre proprietățile vieții se numără următoarele caracteristici:
organismele vii se caracterizează printr-o structură complexă și ordonată;
organismele vii primesc energie din mediul înconjurător, majoritatea utilizează energie solară;
organismele vii reacționează activ la mediul înconjurător, capacitatea de a răspunde la stimulii externi este o proprietate universală a celor vii;
organismele vii nu se schimba doar, ci devin tot mai complicate;
toate lucrurile vii se reproduc;
asemănarea descendenților cu părinții este determinată genetic, dar în același timp există mecanisme de variabilitate, determinând evoluția tuturor speciilor de natură vie;
organismele vii sunt bine adaptate la mediul înconjurător și corespund stilului lor de viață.
Din totalitatea acestor caracteristici urmează definirea esenței vieții: viața este o formă de existență a sistemelor complexe deschise, capabile de auto-organizare și de auto-reproducere. Cele mai importante substanțe funcționale ale acestor sisteme sunt proteinele și acizii nucleici (Figura 10.1
Criteriul principal al vieții este capacitatea organismelor vii de a stoca și transmite informații.
Nivele structurale de trai
Pe baza unor criterii diferite, se pot distinge diferite nivele sau subsisteme ale lumii vii. Cea mai obișnuită este selecția bazată pe criteriul scării.
Criteriul biosferei include întregul set de organisme vii ale Pământului, împreună cu mediul natural din jur.
Nivelul biogeocenozelor exprimă următorul grad al structurii vii, constând din părți ale Pământului cu o anumită compoziție de organisme vii și non-vii (ecosistem).
Nivelul speciilor populației este format din indivizi din aceeași specie.
Nivelurile organelor și țesuturilor organelor reflectă caracteristicile indivizilor individuali, structura, comportamentul, fiziologia lor, precum și structura și funcțiile organelor și țesuturilor.
Nivelurile celulare și subcelulare reflectă procesele de specializare a celulelor, precum și diferite incluziuni intracelulare.
Nivelul molecular este obiectul biologiei moleculare, una dintre cele mai importante probleme ale cărora este studiul mecanismelor de transfer al informațiilor genetice și dezvoltarea ingineriei genetice și a biotehnologiei.
Divizarea materiei vii în nivele este foarte condiționată.
Celula ca o "cărămidă de primă viață", structura și funcționarea ei. Mecanismul controlului celular
O particulă fundamentală în biologie este o celulă vie. Este cel mai mic sistem care posedă întregul complex de proprietăți ale celor vii, inclusiv purtătorul de informații genetice.
Crearea unei teorii celulare, fundamentele căreia au fost stabilite de oamenii de știință germani T. Schwann și M. Ya. Schleiden. a devenit una dintre cele mai mari realizări ale biologiei secolului al XIX-lea.
Dimensiunile celulelor variază de la o mie de centimetru până la 10 cm, care, totuși, este rară.
Citologie (din greacă "citos" - celulă, "logos" - știință) - știința celulelor. Citologia studiază structura și compoziția chimică a celulelor, funcțiile celulelor din corpul animalelor și plantelor, multiplicarea și dezvoltarea celulelor, adaptarea celulelor la condițiile de mediu.
Citologia modernă este o știință complexă. Ea are legături strânse cu alte științe biologice, cum ar fi botanica, zoologie, fiziologie, doctrina evoluției organice și biologie moleculară, chimie, fizică, matematică.
Citologia este una dintre tinerele științe biologice, vârsta ei fiind de aproximativ 100 de ani. Vârsta termenului "celulă" este de aproximativ 300 de ani.
Explorând celula ca cea mai importantă unitate de viață, citologia este esențială pentru o serie de discipline biologice.
Numele "cușcă" a fost propus de englezul R. Hook în 1665, dar numai în secolul al XIX-lea a început studiul său sistematic (Figura 10.2
Celulele se găsesc în substanța intercelulară, care asigură rezistența mecanică, nutriția și respirația. Părțile principale ale oricărei celule sunt citoplasma și nucleul.
Celula este acoperită cu o membrană. constând din mai multe straturi de molecule, asigurând permeabilitatea selectivă a substanțelor. În citoplasmă sunt cele mai mici structuri - organoide. Celulele organice includ: reticulul endoplasmic. ribozom. mitocondrii. lizozomi. complexul Golgi. centrul celulelor (Figura 10.3
Celulele formează țesuturi (nervoase, musculare etc.), iar mai multe tipuri de țesuturi sunt organe (inimă, plămân, etc.) Grupuri de organe asociate cu rezolvarea unor sarcini comune sunt numite sisteme de organe.
Celula are diferite funcții. diviziunea celulară, metabolismul și iritabilitatea.
Metabolismul este cea mai importantă proprietate a tuturor lucrurilor vii. Această proprietate se numește metabolismul celulelor.
Fiecare celulă vie este un sistem complex, foarte ordonat. După cum au arătat experimentele, conținutul celulei este într-o stare de activitate continuă:
În diverse substanțe intră tot timpul în celulă și ieși afară. Toate reacțiile care apar în celulă pot fi împărțite în două
Reacțiile anabolice sunt reacții de sinteză a moleculelor mari de la cele mai mici și mai simple: pentru aceste procese este necesară o cheltuială energetică.
Reacțiile catabolice sunt reacțiile de degradare a moleculelor mari în cele mai mici și cele simple, de obicei cu eliberarea de energie.
Uneori, moleculele mai simple formate pot fi folosite din nou pentru biosinteză. Totalitatea reacțiilor catabolice și anabolice care au loc în celulă la un moment dat formează metabolismul acesteia.
Lumii vii includ și viruși. care nu au o structură celulară. În plus, există unele organisme cu o structură celulară, celulele cărora nu au un nucleu. Acestea sunt procariote (Figura 10.4
Principiile evoluției biologice
Timp de milenii, a existat o explicație elementară, care a constat în faptul că toate tipurile de organisme au fost create odată în forma lor actuală și nu s-au schimbat niciodată. Acest concept a fost numit creaționism.
Folosind cele mai bune practici, un număr de oameni de știință (JL Buffon. Franța, E. Darwin (bunicul lui Charles Darwin) în Anglia, Goethe în Germania, Lomonosov din Rusia) a ajuns la concluzia că organismele , care locuiesc pe Pământ, nu sunt imuabile, ci se supun evoluției.
Pătrunderea intensivă a paradigmei evolutive în biologie a început la sfârșitul secolului al XVIII-lea. Datorită operei distinsului biolog francez Zh. B. Lamarck. El a explicat variabilitatea speciilor prin influența mediului extern (alimente, climă) și ereditate.
Problemele prezentate de Lamarck au fost rezolvate cu succes de Darwin. El a dezvoltat teoria evoluției.
Din punctul de vedere al teoriei evoluției, întreaga diversitate a naturii vii este rezultatul acțiunii eredității, variabilității și selecției naturale.
Evoluția este un proces dirijat al schimbării istorice a organismelor vii.
Subiectul geneticii. Genetică și practică
Privind la lumea din jurul nostru, observăm o mare varietate de lucruri vii - de la plante la animale. Sub această diversitate aparentă, în realitate, se ascunde o unitate surprinzatoare a celulelor vii - celule din care colectate orice organism și interacțiunea este determinată de existența sa armonioasă. Din punctul de vedere al speciei, similitudinea dintre indivizi este mare și totuși nu există două organisme absolut identice (fără a număra gemeni identici). La sfârșitul secolului al XIX-lea. în lucrările lui Gregor Mendel s-au formulat legile fundamentale care au determinat transferul ereditar de caracteristici de la o generație la alta. La începutul secolului al XX-lea. T. Morgan în experimente sa demonstrat că materialul de bază cauzate de atribute de unități moștenite (gene), care sunt localizate în cromozomul în care sunt aranjate succesiv.
Genetica este știința biologică a eredității și variabilității organismelor și a metodelor de control al acestora.
Să luăm în considerare direcțiile de bază ale cercetărilor cercetătorilor-geneticieni.
Studiul moleculelor de acizi nucleici, care sunt custozi ai informațiilor genetice ale fiecărei specii de viață, unități de ereditate.
Investigarea mecanismelor și modelelor de transfer al informațiilor genetice.
Studiul mecanismelor de realizare a informațiilor genetice în trăsături specifice și proprietăți ale celor vii.
Elucidarea cauzelor și a mecanismelor de schimbare a informațiilor genetice la diferite stadii ale dezvoltării organismului.
Caracteristicile moștenite sunt puse în unități materiale, gene care sunt localizate în cromozomii nucleului celular. Natura chimică a genelor a fost cunoscută din 1944 pentru acidul dezoxiribonucleic (ADN). Structura fizică a fost elucidată în 1953. Dubla helix a acestei macromolecule explică mecanismul transmiterii ereditare a trăsăturilor.
Datorită lucrărilor din Nirenberg (SUA), a fost descoperită legea corespondenței dintre ADN și proteine - codul genetic.
Suportul material al informațiilor genetice este acizii nucleici (ADN și, după cum a devenit clar mai târziu, ARN). A fost identificat și un beneficiar intermediar de informații genetice, proteine.
În anii '80. Secolul al XIX-lea. Structuri filiforme (B. Flemming E. Strasburger, E. Van Beneden ..) au fost descoperite în nucleul celulelor eucariote, numite V. Heinrich Wilhelm Gottfried von Waldeyer-Hartz (1888) cromozomi (din croma grecesc. - culoare, coloranți, soma - corp). Acest termen a subliniat similitudinea puternică a cromozomilor în comparație cu alte organele celulare la coloranții de bază. În următorii 10-15 ani, cei mai mulți biologi au confirmat că sunt cromozomii care servesc drept vehiculul material al eredității. Principala componentă chimică a cromozomilor este molecula ADN.
Studiul geneticii umane, în ciuda complexității, este important nu numai din punctul de vedere al științei. De asemenea, este dificil să se supraestimeze importanța aplicată a cercetării.
Tiparele geneticii sunt, în majoritatea cazurilor, universale. Ele sunt la fel de importante pentru plante, pentru animale. Valoarea lor este, de asemenea, minunată pentru om.
Realizările în acest domeniu au un impact semnificativ asupra altor ramuri ale științelor umane - medicină, psihiatrie, psihologie și pedagogie.
Pătrunderea profundă a biologiei în diferite sfere ale vieții publice ale oamenilor a impus noi forme de control de către societate pentru utilizarea realizărilor științifice.
Este caracterul specific al moralității care aparent explică apariția în ultimii ani a unei noi sfere noi de etică profesională - cea biologică.
În conformitate cu etica biologice a înțeles aplicarea conceptelor și a normelor de moralitate umane, care conceptualizat problema binelui și răului, de conștiință, datorie, onoare etc. la sfera activității experimentale și teoretice în biologie, precum și la aplicarea practică a rezultatelor sale.
În rezolvarea diferitelor probleme bioetice, principiile de bază ale bioeticii sunt aprobate, unele dintre ele fiind recunoscute astăzi.
Principiul unității vieții și al eticii, corespondența și interdependența lor profundă.
Principiul armonizării sistemului "om - biosferă".
Ce studiază biologia?
Cum este biologia împărțită de obiectele de cercetare?
Care sunt nivelele structurale ale organizării materiei vii?
Oferiți o caracterizare celulei ca sursă primară a celor vii.
Ce este metabolismul?
Descrieți principalele direcții ale cercetării genetice.
Care sunt principiile de baza ale bioeticii?
Trimiteți-le prietenilor: