Keterkaitan biologi dengan ilmu alam lainnya. Zhanna Anatolyevna RzhevskayaBiologi medis: catatan kuliah untuk universitas. Warisan golongan darah

Semua ilmu kedokteran teoritis dan praktis digunakan pola biologis umum.

Pertanyaan 2. Metode ilmu biologi

Metode dasar biologi

Utama metode pribadi dalam biologi adalah:

Deskriptif,

Komparatif,

Historis,

Eksperimental.

Untuk mengetahui hakikat fenomena, pertama-tama perlu mengumpulkan materi faktual dan mendeskripsikannya. Mengumpulkan dan mendeskripsikan fakta adalah metode utama penelitian masa awal perkembangan biologi, yang, bagaimanapun, tidak kehilangan maknanya hingga hari ini.

Kembali ke abad ke-18. menjadi tersebar luas metode komparatif, memungkinkan, melalui perbandingan, untuk mempelajari persamaan dan perbedaan organisme dan bagian-bagiannya. Sistematika didasarkan pada prinsip-prinsip metode ini dan salah satu generalisasi terbesar dibuat - teori sel diciptakan. Metode komparatif dikembangkan menjadi historis, tetapi belum kehilangan maknanya bahkan sampai sekarang.

Metode sejarah

Metode sejarah memperjelas pola kemunculan dan perkembangan organisme, pembentukan struktur dan fungsinya. Ilmu pengetahuan wajib menetapkan metode sejarah dalam biologi C.Darwin.

Metode eksperimen

Metode eksperimental dalam mempelajari fenomena alam dikaitkan dengan pengaruh aktif terhadapnya dengan melakukan eksperimen (eksperimen) dalam kondisi yang diperhitungkan secara tepat dan dengan mengubah jalannya proses ke arah yang diinginkan peneliti. Metode ini memungkinkan Anda mempelajari fenomena secara terpisah dan mencapai keterulangannya ketika kondisi yang sama direproduksi. Eksperimen ini tidak hanya memberikan wawasan yang lebih dalam tentang esensi fenomena dibandingkan metode lain, tetapi juga penguasaan langsung terhadapnya.

Bentuk eksperimen tertinggi adalah pemodelan proses yang sedang dipelajari. Seorang peneliti yang brilian AKU P. Pavlov berkata: “Pengamatan mengumpulkan apa yang ditawarkan alam, tetapi pengalaman mengambil dari alam apa yang diinginkannya.”

Penggunaan berbagai metode secara terpadu memungkinkan kita untuk lebih memahami fenomena dan objek alam. Pemulihan hubungan antara biologi dan kimia, fisika, matematika dan sibernetika saat ini, serta penggunaan metode-metode mereka untuk memecahkan masalah biologis telah terbukti sangat bermanfaat.

Soal 3. Tahapan perkembangan biologi

Evolusi biologi

Perkembangan masing-masing ilmu pengetahuan ada pada suatu yang diketahui tergantung pada metode produksinya, tatanan sosial, kebutuhan praktek, tingkat ilmu pengetahuan dan teknologi secara umum. Manusia primitif mulai mengumpulkan informasi pertama tentang organisme hidup. Organisme hidup memberinya makanan, bahan untuk pakaian dan tempat tinggal. Pada masa itu sudah perlu diketahui sifat-sifat tumbuhan dan hewan, habitat dan tumbuhnya, waktu pemasakan buah dan biji, serta perilaku hewan. Dengan demikian, lambat laun, bukan karena rasa ingin tahu yang sia-sia, tetapi karena kebutuhan sehari-hari yang mendesak, informasi tentang organisme hidup terakumulasi. Domestikasi hewan dan dimulainya budidaya tanaman membutuhkan pengetahuan yang lebih mendalam tentang organisme hidup.

Awalnya, akumulasi pengalaman diturunkan secara lisan dari satu generasi ke generasi lainnya. Munculnya tulisan berkontribusi pada pelestarian dan transmisi pengetahuan yang lebih baik.

Informasi menjadi lebih lengkap dan kaya. Namun, untuk waktu yang lama, karena rendahnya tingkat perkembangan produksi sosial, ilmu biologi belum ada.

Pengertian biologi sebagai ilmu. Keterkaitan biologi dengan ilmu-ilmu lain. Pentingnya biologi untuk kedokteran.

Biologi - ilmu kehidupan. Ia mempelajari kehidupan sebagai bentuk khusus pergerakan materi, hukum keberadaan dan perkembangannya. Istilah biologi dikemukakan oleh Lamarck pada tahun 1802. Pokok bahasan biologi adalah makhluk hidup, strukturnya, fungsinya, fungsinya. komunitas alami.

Biologi mendasari ilmu-ilmu seperti kedokteran, ekologi, genetika, seleksi, botani, zoologi, anatomi, fisiologi, mikrobiologi, embriologi, dll. Biologi bersama dengan ilmu-ilmu lain membentuk ilmu-ilmu seperti biofisika, biokimia, bionik, geobotani, zoogeografi.

“Kedokteran, jika dilihat dari segi teori, adalah yang pertama biologi umum"- tulis Davydovsky. Prestasi teoritis biologi banyak digunakan dalam pengobatan. Keberhasilan dan penemuan dalam biologilah yang menentukan tingkat ilmu kedokteran saat ini. Dengan demikian, data genetik memungkinkan untuk mengembangkan metode diagnosis dini, pengobatan dan pencegahan penyakit keturunan pada manusia. Pemilihan mikroorganisme memungkinkan diperolehnya enzim, vitamin, dan hormon yang diperlukan untuk pengobatan sejumlah penyakit. Perkembangan rekayasa genetika terbuka prospek yang luas untuk produksi senyawa aktif biologis dan zat obat.

Definisi “kehidupan” di panggung modern Sains. Sifat dasar makhluk hidup. Komposisi kimia sel.

Kehidupan- sistem makromolekul terbuka, yang dicirikan oleh organisasi hierarkis, kemampuan untuk mereproduksi dirinya sendiri, metabolisme, dan aliran energi yang diatur dengan baik. Kehidupan, menurut definisi ini, adalah inti keteraturan yang menyebar melalui alam semesta yang kurang teratur.

Halaman 9 Slyusarev

 pembaharuan diri . Terkait dengan aliran materi dan energi. Metabolisme didasarkan pada proses asimilasi yang seimbang dan saling berhubungan dengan jelas (anabolisme, sintesis, pembentukan zat baru) dan disimilasi (katabolisme, pembusukan). Sebagai hasil asimilasi, struktur tubuh diperbarui dan bagian-bagian baru (sel, jaringan, bagian organ) terbentuk. Disimilasi menentukan pemecahan senyawa organik dan menyediakan bahan plastik dan energi bagi sel. Untuk pembentukan yang baru, diperlukan masuknya zat-zat penting secara konstan dari luar, dan dalam proses aktivitas kehidupan (dan disimilasi, khususnya) terbentuk produk-produk yang perlu dilepaskan ke lingkungan eksternal;

 Dengan reproduksi diri. Menjamin kesinambungan antar generasi yang terus berubah sistem biologis. Sifat ini dikaitkan dengan aliran informasi yang tertanam dalam struktur asam nukleat. Dalam hal ini, struktur kehidupan terus-menerus direproduksi dan diperbarui, tanpa kehilangan kemiripannya generasi sebelumnya(walaupun substansinya terus diperbarui). Asam nukleat mampu menyimpan, mentransmisikan dan mereproduksi informasi herediter, serta menerapkannya melalui sintesis protein. Informasi yang disimpan pada DNA ditransfer ke molekul protein menggunakan molekul RNA;

 regulasi diri . Berdasarkan totalitas aliran materi, energi dan informasi melalui organisme hidup;

Pengaturan diri dalam biologi- sifat sistem biologis untuk secara otomatis menetapkan dan memelihara indikator fisiologis dan biologis tertentu pada tingkat tertentu yang relatif konstan.

 sifat lekas marah . Terkait dengan transfer informasi dari luar ke sistem biologis apa pun dan mencerminkan reaksi sistem ini terhadap stimulus eksternal. Berkat sifat lekas marah, organisme hidup mampu merespons kondisi secara selektif lingkungan luar dan ambil darinya hanya apa yang diperlukan untuk keberadaan Anda. Iritabilitas dikaitkan dengan pengaturan mandiri sistem kehidupan berdasarkan prinsip umpan balik: produk limbah dapat memiliki efek penghambatan atau stimulasi pada enzim yang berada di awal rantai panjang reaksi kimia;

 mempertahankan homeostatis (dari gr. homoios - "serupa, identik" dan stasis - "imobilitas, keadaan") - keteguhan dinamis relatif lingkungan internal organisme, parameter fisik dan kimia keberadaan sistem;

 organisasi struktural - keteraturan tertentu, keselarasan sistem kehidupan. Hal ini ditemukan selama studi tidak hanya organisme hidup individu, tetapi juga agregatnya sehubungan dengan lingkungan - biogeocenosis;

 adaptasi - kemampuan suatu organisme hidup untuk senantiasa beradaptasi terhadap perubahan kondisi keberadaan di lingkungan. Hal ini didasarkan pada sifat lekas marah dan karakteristik responsnya yang memadai;

 reproduksi (reproduksi) . Karena kehidupan ada dalam bentuk sistem kehidupan yang terpisah (diskrit) (misalnya sel), dan keberadaan setiap sistem tersebut sangat terbatas waktunya, maka pemeliharaan kehidupan di Bumi dikaitkan dengan reproduksi sistem kehidupan. Pada tingkat molekuler reproduksi dilakukan melalui sintesis matriks, molekul baru terbentuk sesuai dengan program yang tertanam dalam struktur (matriks) molekul yang sudah ada sebelumnya;

 keturunan. Menjamin kesinambungan antar generasi organisme (berdasarkan arus informasi). Berkaitan erat dengan autoreproduksi kehidupan pada tingkat molekuler, subseluler, dan seluler. Berkat faktor keturunan, sifat-sifat yang menjamin adaptasi terhadap lingkungan diturunkan dari generasi ke generasi;

 variabilitas - properti yang berlawanan dengan keturunan. Karena variabilitas, suatu sistem kehidupan memperoleh karakteristik yang sebelumnya tidak biasa baginya. Pertama-tama, variabilitas dikaitkan dengan kesalahan selama reproduksi: perubahan struktur asam nukleat menyebabkan munculnya informasi herediter baru. Tanda dan sifat baru muncul. Jika mereka berguna bagi organisme di habitat tertentu, maka mereka diambil dan diperbaiki seleksi alam. Bentuk dan tipe baru sedang dibuat. Jadi, variabilitas menciptakan prasyarat bagi spesiasi dan evolusi;

 perkembangan individu (proses entogenesis) - perwujudan aslinya informasi genetik, tertanam dalam struktur molekul DNA (yaitu, dalam genotipe), dalam struktur kerja tubuh. Selama proses ini, suatu sifat seperti kemampuan untuk tumbuh memanifestasikan dirinya, yang dinyatakan dalam peningkatan berat badan dan ukurannya. Proses ini didasarkan pada reproduksi molekul, reproduksi, pertumbuhan dan diferensiasi sel dan struktur lainnya, dll;

 perkembangan filogenetik (hukumnya ditetapkan oleh C.R. Darwin). Berdasarkan reproduksi progresif, keturunan, perjuangan untuk eksistensi dan seleksi.

Sebagai hasil evolusi, sejumlah besar spesies bermunculan. Evolusi progresif telah melewati beberapa tahapan. Ini adalah organisme praseluler, uniseluler, dan multiseluler

sampai ke orangnya. Pada saat yang sama, entogenesis manusia mengulangi filogeni (yaitu, perkembangan individu melewati tahapan yang sama dengan proses evolusi);

 kebijaksanaan (diskontinuitas) dan sekaligus integritas . Kehidupan diwakili oleh kumpulan organisme individu, atau individu. Setiap organisme, pada gilirannya, juga demikian

diskrit karena terdiri dari kumpulan organ, jaringan, dan sel. Setiap sel terdiri dari organel, tetapi pada saat yang sama bersifat otonom. Informasi herediter dibawa oleh gen, tetapi tidak ada satu gen pun yang dapat menentukannya

pengembangan satu atau beberapa sifat.

Unsur-unsur seperti C, O, H, N, S, P merupakan bagian dari senyawa organik.

Unsur makro meliputi oksigen (65-75%), karbon (15-18%), hidrogen (8-10%), nitrogen (2,0-3,0%), kalium (0,15-0,4%), belerang (0,15-0,2%), fosfor (0,2-1,0%), klorin (0,05-0,1%), magnesium (0,02-0,03%), natrium (0,02-0,03%), kalsium (0,04-2,00%).

unsur mikro, yang berjumlah 0,001% hingga 0,000001% dari berat badan makhluk hidup, termasuk vanadium, germanium, yodium (bagian dari tiroksin, hormon tiroid), kobalt (vitamin B12), mangan, nikel, rutenium, selenium, fluor (gigi enamel), tembaga, krom, seng.

Tingkat praseluler organisasi makhluk hidup. Virus. Peran virus dalam variabilitas dan penggunaannya dalam rekayasa dan terapi genetik. Eksperimen H. Frankel-Conrad dan A. Hershey dan M. Chase menggunakan dua jenis virus.

Tingkat organisasi makhluk hidup praseluler (atau molekuler, atau molekuler-genetik): Tingkat awal organisasi makhluk hidup. Subyek penelitiannya adalah molekul asam nukleat, protein, karbohidrat, lipid dan molekul biologis lainnya yaitu. molekul yang ditemukan di dalam sel.

Dari tingkat ini, berbagai proses vital tubuh dimulai: metabolisme dan konversi energi, transmisi informasi keturunan, dll.

P.S. Ivanovsky dan Polovtsev adalah orang pertama di dunia yang menyatakan bahwa penyakit tembakau, yang dijelaskan pada tahun 1886 oleh A.D. Mayer di Belanda dengan nama mosaik, tidak hanya mewakili satu, tetapi dua penyakit yang sangat berbeda pada tanaman yang sama. Salah satunya adalah belibis hazel yang penyebabnya adalah jamur, dan satu lagi tidak diketahui asalnya.
Akhir XIX Abad ini ditandai dengan pencapaian besar di bidang mikrobiologi, dan tentu saja Ivanovsky memutuskan untuk mencari tahu apakah bakteri tertentu menyebabkan mosaik tembakau. Dia memeriksa banyak daun yang sakit di bawah mikroskop optik (belum ada mikroskop elektronik) tetapi sia-sia - tidak ada tanda-tanda bakteri yang ditemukan. “Atau mungkin mereka begitu kecil sehingga tidak bisa dilihat?” pikir sang ilmuwan. Jika ini masalahnya, maka mereka harus melewati filter yang menjebak bakteri umum di permukaannya. Filter serupa sudah ada saat itu.

Ivanovsky memasukkan daun tembakau yang sakit ke dalam cairan, yang kemudian disaringnya. Bakteri tertahan oleh filter, dan cairan yang disaring harus steril dan tidak dapat menginfeksi tanaman sehat jika bersentuhan dengannya. Tapi dia menular! Inilah inti dari penemuan Ivanovsky (betapa sederhananya segala sesuatunya brilian!).

Di sinilah perbedaan ukuran berperan. Virus kira-kira 100 kali lebih kecil dari bakteri, sehingga mereka dengan bebas melewati semua filter dan menginfeksi tanaman sehat, jatuh ke dalamnya bersama dengan cairan yang disaring. Bakteri juga dibedakan berdasarkan kemampuannya untuk berkembang biak secara artifisial media nutrisi, tetapi virus yang ditemukan oleh Ivanovsky tidak melakukan hal ini. “Jadi ini adalah sesuatu yang baru,” sang ilmuwan memutuskan. Saat itu tahun 1892.

Partikel virus dewasa - virion atau virospora - terdiri dari cangkang protein dan nukleokapsid, yang diwakili oleh asam nukleat. Siklus hidup: virospora—penempelan pada sel—masuk ke dalamnya—tahap laten—pembentukan generasi baru—keluarnya virospora.

Jenis interaksi sel virus

Ada tiga jenis interaksi antara virus dan sel: produktif, gagal, dan integratif.

Tipe produktif - diakhiri dengan pembentukan virion generasi baru dan kematian (lisis) sel yang terinfeksi (bentuk sitolitik). Beberapa virus meninggalkan sel tanpa merusaknya (bentuk non-sitolitik).

Tipe gagal - tidak berakhir dengan pembentukan virion baru, karena proses infeksi di dalam sel terganggu pada salah satu tahap.

Tipe integratif, atau virogeni, ditandai dengan penggabungan (integrasi) DNA virus dalam bentuk provirus ke dalam kromosom sel dan koeksistensinya (replikasi bersama)

http://biofile.ru/bio/5222.html

Virus ditemukan oleh D.I.Ivanovsky (1892, virus mosaik tembakau).

Jika virus diisolasi dalam bentuk murninya, maka virus tersebut ada dalam bentuk kristal (tidak memiliki metabolisme, reproduksi, dan sifat-sifat makhluk hidup lainnya). Oleh karena itu, banyak ilmuwan menganggap virus sebagai tahap peralihan antara benda hidup dan benda mati.

Virus adalah bentuk kehidupan non-seluler. Partikel virus (virion) bukanlah sel:

· virus jauh lebih kecil dari sel;

· Virus memiliki struktur yang jauh lebih sederhana daripada sel - virus hanya terdiri dari asam nukleat dan cangkang protein, yang terdiri dari banyak molekul protein yang identik.

Sintesis komponen virus:

· Asam nukleat virus mengandung informasi tentang protein virus. Sel membuat protein ini sendiri, pada ribosomnya.

· Sel mereproduksi asam nukleat virus itu sendiri, dengan bantuan enzimnya.

· Perakitan sendiri partikel virus kemudian terjadi.

Arti virus:

· Menyebabkan penyakit menular (flu, herpes, AIDS, dll)

· Beberapa virus dapat memasukkan DNA-nya ke dalam kromosom sel inang sehingga menyebabkan mutasi.

Tahap 1 Tahap persiapan. Pembentukan monomer dari polimer.

Pemecahan polimer menjadi monomer. Prosesnya berlangsung di saluran makanan atau sitoplasma sel. Semua energi dikonsumsi dalam bentuk panas.

Lipid termasuk gliserol dan asam lemak; dari protein asam amino dan dari karbohidrat glukosa.

Slyusarev hal.178

Regenerasi – kemampuan organisme untuk memperbaiki jaringan/organ yang rusak.

Ada regenerasi fisiologis, reparatif dan patologis.

Fisiologis – pemulihan alami sel dan jaringan dalam entogenesis. Misalnya perubahan sel darah merah, epitel kulit.

Reparatif – pemulihan dari kerusakan atau kematian sel dan jaringan.

Patologi – proliferasi jaringan yang tidak identik dengan jaringan sehat. Misalnya tumbuhnya jaringan parut di lokasi luka bakar, tulang rawan di lokasi patah tulang, berkembang biaknya sel jaringan ikat di lokasi jaringan otot jantung, dan tumor kanker.

Masalah:

Usia, karakteristik metabolisme, keadaan sistem saraf dan endokrin, nutrisi, intensitas sirkulasi darah pada jaringan yang rusak, penyakit penyerta dapat melemahkan, memperkuat atau mengubah proses regenerasi secara kualitatif. Dalam beberapa kasus, hal ini menyebabkan munculnya jenis regenerasi lain - regenerasi patologis. Manifestasinya: tukak jangka panjang yang tidak kunjung sembuh, gangguan penyembuhan patah tulang, pertumbuhan jaringan yang berlebihan atau peralihan dari satu jenis jaringan ke jenis jaringan lainnya.

Hetero- dan euchromatin.

Operon

bagian DNA, transkripsinya dilakukan per molekul RNA pembawa pesan di bawah kendali satu pengatur protein khusus. Konsep operon dikemukakan pada tahun 1961 oleh F. Jacob dan J. Mano untuk menjelaskan mekanisme “menghidupkan” dan “mematikan” gen tergantung pada kebutuhan sel organisme prokariotik akan zat yang sintesisnya dikendalikan oleh gen-gen ini. Eksperimen lebih lanjut memungkinkan untuk melengkapi konsep ini dan juga menegaskan bahwa regulasi operon (yaitu regulasi pada tingkat transkripsi) adalah mekanisme utama untuk mengatur aktivitas gen pada prokariota dan sejumlah virus.

Operon berisi gen struktural dan elemen pengatur (jangan bingung dengan gen pengatur). Gen struktural mengkodekan protein yang melakukan tahapan biosintesis suatu zat secara berurutan.

Unsur-unsur peraturannya adalah sebagai berikut:

Promotor - Promotor adalah tempat pendaratan RNA polimerase

Operator adalah bagian khusus DNA tempat operasi—sintesis mRNA—dimulai.

Terminator adalah wilayah di akhir operon yang menandakan penghentian transkripsi.

Struktural gen – gen, yang berisi informasi turun-temurun tentang struktur protein.

Promotor adalah tempat pendaratan RNA polimerase.

Operator adalah bagian khusus DNA tempat operasi—sintesis mRNA—dimulai.

Faktor transkripsi(faktor transkripsi) - protein yang mengontrol proses sintesis mRNA pada cetakan DNA (transkripsi) dengan mengikat bagian DNA tertentu

24. Organisasi protein multimerik menggunakan contoh hemoglobin manusia. Anemia sel sabit.

hemoglobin - protein sel darah merah spesifik yang mudah diisolasi dari tubuh tanpa menggunakan teknik biokimia padat karya. Molekul hemoglobin terdiri dari empat rantai polipeptida (dua rantai α dan dua rantai β), yang masing-masing terhubung ke komponen non-protein - heme, yang mengandung zat besi.

Anemia sel sabit adalah hemoglobinopati herediter yang berhubungan dengan kelainan pada struktur protein hemoglobin yang menjadi istimewa struktur kristal- yang disebut hemoglobin S. Sel darah merah yang membawa hemoglobin S, bukan hemoglobin A normal, di bawah mikroskop mempunyai ciri khas bentuk bulan sabit (bentuk sabit), sehingga bentuk hemoglobinopati ini disebut anemia sel sabit.

25. Dasar-dasar keunikan genetik suatu individu (imunogenetika). Kompleks histokompatibilitas manusia genetik (HLA). Signifikansinya dalam transplantasi.

Imunogenetika merupakan cabang ilmu imunologi yang mempelajari empat masalah utama:

1) genetika histokompatibilitas;

2) kontrol genetik terhadap struktur imunoglobulin dan molekul penting secara imunologis lainnya;

3) kontrol genetik terhadap kekuatan respon imun dan

4) genetika antigen.

Imunogenetika adalah cabang imunologi yang mempelajari genetika. persyaratan faktor imunitas, keragaman intraspesifik dan pewarisan antigen jaringan, genetik. dan populasi aspek hubungan antara makro dan mikroorganisme dan ketidakcocokan jaringan.

I. memulai dengan karya E. Dungern dan L. Hirschfeld, yang menemukan pewarisan antigen golongan darah (1910). Istilah "aku". dikemukakan oleh M. Irwin dan L. Kole (1936).

Antigen leukosit manusia, Sistem gen histokompatibilitas manusia (HLA, Antigen Leukosit Manusia) - sekelompok antigen histokompatibilitas, kompleks histokompatibilitas utama (selanjutnya disebut MHC) pada manusia. Diwakili oleh lebih dari 150 antigen. Lokus yang terletak pada kromosom 6 berisi sejumlah besar gen yang terkait dengan sistem kekebalan tubuh manusia. Gen-gen ini mengkode, antara lain, protein penyaji antigen yang terletak di permukaan sel. Gen HLA adalah versi manusia dari gen MHC pada banyak vertebrata (banyak penelitian tentang gen MHC telah dilakukan terhadap gen tersebut).

Peran HLA penting dalam perlindungan terhadap penyakit, dapat menjadi penyebab penolakan organ setelah transplantasi, dapat melindungi terhadap kanker atau meningkatkan kemungkinan terjadinya kanker (jika disregulasi karena seringnya infeksi. Peran tersebut dapat mempengaruhi perkembangan penyakit autoimun (misalnya tipe 1). diabetes, penyakit celiac).

Tingkat struktural dan fungsional organisasi materi herediter pada prokariota dan eukariota: gen, kromosom, genom. Gen dan sifat-sifatnya. Kode rangkap tiga. Regulasi intraseluler (hipotesis Jacob dan Monod).

Tingkat gen:

Kajian pada tingkat ini berkaitan dengan fungsi dan struktur asam nukleat.

Ada dua kelompok asam nukleat yang dikenal: RNA dan DNA.

DNA terletak di dalam nukleus dan merupakan bagian dari kromatin, serta mitokondria, sentrosom, plastida, dan RNA ada di nukleolus, matriks sitoplasma, dan ribosom.

Pembawa informasi herediter dalam sel adalah DNA, dan RNA berfungsi untuk mengirimkan dan mengimplementasikan informasi genetik pada pro dan eukariota. Dengan bantuan mRNA, terjadi proses penerjemahan urutan nukleotida DNA menjadi polipeptida.

Pada beberapa organisme, selain DNA, RNA dapat menjadi pembawa informasi keturunan, misalnya pada virus mosaik tembakau, polio, dan AIDS.

Tingkat kromosom Organisasi materi herediter dicirikan oleh kekhasan morfologi dan fungsi kromosom.

Tingkat genom pengorganisasian materi keturunan yang menyatukan seluruh rangkaian gen kromosom adalah struktur yang terbentuk secara evolusioner, ditandai dengan stabilitas yang relatif lebih besar daripada tingkat gen dan kromosom.

Gen– bagian dari molekul DNA yang menentukan urutan asam amino dalam molekul protein.

Sifat gen:

1 keleluasaan tindakan - perkembangan berbagai sifat dikendalikan oleh gen yang berbeda.

2 stabilitas - diturunkan melalui beberapa generasi tanpa perubahan.

3 kekhususan - masing-masing gen menentukan perkembangan sifat tertentu.

4 pleiotropi - kemampuan gen untuk memastikan perkembangan beberapa sifat secara bersamaan

Gen(dari bahasa Yunani geno - asal) adalah unit hereditas terkecil yang menjamin kelangsungan keturunan dari satu atau beberapa sifat dasar suatu organisme. Pada organisme tingkat tinggi, gen adalah bagian dari formasi seperti benang khusus - kromosom terletak di dalam inti sel. Keseluruhan gen suatu organisme membentuknya genom. Ada sekitar seratus ribu gen dalam genom manusia. Menurut mereka sendiri karakteristik kimia gen adalah bagian dari molekul DNA (pada beberapa virus - RNA), dalam struktur tertentu di mana satu atau beberapa informasi herediter dikodekan. Setiap gen mengandung resep tertentu yang memastikan sintesis protein tertentu yang tepat, dan dengan demikian kumpulan gen mengontrol semua reaksi kimia tubuh dan menentukan semua karakteristiknya. Sifat paling penting dari suatu gen adalah kombinasi stabilitas tinggi, kekekalan dari generasi ke generasi dengan kemampuan untuk melakukan perubahan yang diwariskan - mutasi yang merupakan sumber variabilitas organisme dan dasar tindakan seleksi alam.

Kode rangkap tiga. - genetik kode, di mana setiap asam amino dari rantai polipeptida ditentukan oleh sekelompok tiga nukleotida DNA.

Diagram umum struktur peralatan genetik prokariota diusulkan oleh Perancis. Yakub dan Monod. Untuk waktu yang lama mereka tidak dapat menjelaskan fakta: bakteri mulai mensintesis enzim tertentu ketika ada zat di lingkungan yang dipecah oleh enzim ini (substrat reaksi). Jika ada laktosa dan glukosa dalam medium, maka glukosa terurai terlebih dahulu, karena Bakteri selalu memiliki enzim ini. Baru setelah itu enzim yang menguraikan laktosa mulai disintesis.

Skema pengendalian genetik sintesis protein disebut hipotesis operon. Menurut skema ini, gen secara fungsional berbeda: beberapa di antaranya (gen struktural) berisi informasi tentang lokasi asam amino dalam molekul protein-enzim, yang lain (gen pengatur) menjalankan fungsi pengaturan yang mempengaruhi aktivitas gen struktural.

Morfologi testis

Testis merupakan sepasang gonad jantan yang menghasilkan produk reproduksi dan hormon seks. Struktur testis bervariasi pada hewan yang berbeda. Pada vertebrata tingkat rendah (ikan), testis terletak di rongga tubuh. Pada mamalia berplasenta, mereka dikeluarkan dari rongga tubuh dan ditempatkan di organ khusus - skrotum karena suhu tubuh yang tinggi.

Morfologi ovarium

Ovarium pada sebagian besar hewan adalah sepasang gonad tempat telur berkembang. Pada burung, ovariumnya tidak berpasangan, yang berhubungan dengan adaptasi terhadap penerbangan. Pada beberapa hewan terletak di rongga tubuh (ikan), pada mamalia dan manusia di rongga panggul. Struktur ovarium terdiri dari dasar jaringan ikat - stroma. Ini dibagi menjadi bagian dalam, medula, dan bagian luar, lapisan kortikal. Bagian luar kelenjar ditutupi dengan epitel dasar satu lapis.

Ontogenesis pascakelahiran dan periode-periodenya. Peran kelenjar endokrin: tiroid, kelenjar pituitari, kelenjar reproduksi dalam pengaturan aktivitas vital tubuh dalam entogenesis pascakelahiran. Pengaruh melatonin pada proses fisiologis.

Ontogenesis, atau perkembangan individu tubuh, dibagi menjadi dua periode: prenatal (dalam kandungan) dan postnatal (setelah lahir).

Masa prenatal berlangsung dari saat pembuahan dan pembentukan zigot hingga kelahiran; postnatal – sejak lahir sampai meninggal.

Periode entogenesis pascakelahiran dibagi menjadi sebelas periode:

hari ke 1-10 – bayi baru lahir;

hari ke 10 – 1 tahun – masa bayi;

1–3 tahun – anak usia dini;

4-7 tahun – masa kanak-kanak pertama;

8-12 tahun – masa kanak-kanak kedua;

13-16 tahun – remaja;

17-21 tahun – remaja;

22-35 tahun - usia dewasa pertama;

36-60 tahun – usia dewasa kedua;

61-74 tahun – usia tua;

dari usia 75 tahun - usia tua,

setelah 90 tahun - berumur panjang.

Ontogenesis berakhir dengan kematian alami.

Kelenjar endokrin berperan penting dalam perkembangan tubuh. Jika fungsinya tidak mencukupi kelenjar tiroid, jika memanifestasikan dirinya di masa kanak-kanak, penyakit kretinisme berkembang, ditandai dengan keterbelakangan mental, keterlambatan pertumbuhan dan perkembangan seksual, dan gangguan proporsi tubuh.

Kelenjar di bawah otak. Mengandung hormon yang merangsang pertumbuhan, hormon somatotropik. Dengan penurunan fungsi pada masa kanak-kanak, berkembanglah dwarfisme (nanisme), dan dengan peningkatan fungsi, berkembanglah gigantisme. Ketika hormon dilepaskan di masa dewasa, terjadi pertumbuhan patologis organ individu. Terjadi pertumbuhan berlebih pada tulang tangan, kaki, dan wajah (akromegali).

Kelenjar seks menghasilkan sel germinal dan hormon seks, di bawah pengaruh terjadinya pembentukan ciri-ciri seksual sekunder.

Melatonin :

Memberi tahu seluruh sel tubuh tentang waktu dan fase terang hari yang cerah. Hancur dalam cahaya. Diproduksi dalam gelap.

Dengan kekurangan melatonin: penuaan dini, menopause dini, perkembangan obesitas dan kanker.

Konsep homeostasis-homeokinesis. Pola umum homeostasis dalam sistem kehidupan. Dasar genetik, seluler dan sistemik dari reaksi homeostatis tubuh. Peran sistem endokrin dan kekebalan dalam memastikan homeostasis dan perubahan adaptif. Jenis homeostatis.

Lihat halaman 190 Slyusarev!

Homeostasis adalah keteguhan dinamis relatif dari lingkungan internal (darah, getah bening, cairan jaringan) dan stabilitas fungsi fisiologis dasar (sirkulasi darah, pernapasan, termoregulasi, metabolisme, dll.) tubuh manusia dan hewan.

Homeokinesis – Ini proses mengubah fungsi tubuh, yang bertujuan untuk membangun homeostasis (yang disebut keseimbangan bergerak).

Normalisasi parameter fisiologis dilakukan berdasarkan sifat iritabilitas. Kemampuan untuk mempertahankan homeostatis bervariasi antar spesies. Ketika organisme menjadi lebih kompleks, kemampuan ini berkembang, menjadikannya lebih tidak bergantung pada fluktuasi kondisi eksternal. Hal ini terutama terlihat pada hewan tingkat tinggi dan manusia, yang memiliki mekanisme pengaturan saraf, endokrin, dan kekebalan yang kompleks. Pengaruh lingkungan terhadap tubuh manusia terutama tidak bersifat langsung, melainkan tidak langsung akibat terciptanya lingkungan buatan, keberhasilan teknologi dan peradaban.

Dalam mekanisme homeostasis sistemik, prinsip sibernetik umpan balik negatif beroperasi: dengan pengaruh yang mengganggu, mekanisme saraf dan endokrin, yang saling berhubungan erat, diaktifkan.

Jenis homeostatis:

Homeostatis genetik pada tingkat genetik molekuler, seluler dan organisme, bertujuan untuk menjaga keseimbangan sistem gen yang mengandung semua informasi biologis tubuh. Pada tingkat populasi-spesies, homeostasis genetik adalah kemampuan suatu populasi untuk menjaga stabilitas relatif dan integritas materi keturunan, yang dijamin melalui proses pembelahan reduksi dan persilangan bebas individu, yang membantu menjaga keseimbangan genetik frekuensi alel. .

Homeostatis fisiologis terkait dengan pembentukan dan pemeliharaan berkelanjutan kondisi fisikokimia tertentu dalam sel. Keteguhan lingkungan internal organisme multiseluler didukung oleh sistem pernapasan, peredaran darah, pencernaan, ekskresi dan diatur oleh sistem saraf dan endokrin.

Homeostatis struktural didasarkan pada mekanisme regenerasi yang menjamin keteguhan morfologi dan integritas sistem biologis di berbagai tingkat organisasi. Hal ini dinyatakan dalam pemulihan struktur intraseluler dan organ melalui pembelahan dan hipertrofi.

Pelanggaran mekanisme yang mendasari proses homeostatis dianggap sebagai “penyakit” homeostasis.

36. Masalah transplantasi organ dan jaringan. Auto-, allo- dan heterotransplantasi. Transplantasi organ vital. Ketidakcocokan jaringan dan cara mengatasinya. Organ buatan.

TRANSPLANTASI - transplantasi atau pencangkokan organ dan jaringan. Daerah yang ditransplantasikan disebut TRANSPLANT, organisme yang jaringannya diambil untuk transplantasi adalah DONOR, dan tubuh yang ditransplantasikan adalah PENERIMA. Keberhasilan transplantasi bergantung pada reaksi imunologi tubuh.

Selama AUTOTRANSPLANTASI (transplantasi ke bagian tubuh lain dari organisme yang sama), protein (antigen) transplantasi tidak berbeda dengan protein penerima dan operasi paling berhasil; tidak ada operasi imunologis yang terjadi.

Dalam ALLOTRANSPLANTASI (dari satu individu ke individu lain dari spesies yang sama), donor dan penerima berbeda dalam antigen; pada hewan tingkat tinggi, pengikatan jangka panjang diamati.

XENOTRANSPLANTASI (heterotransplantasi) (milik donor dan penerima jenis yang berbeda) berhasil pada beberapa invertebrata, tetapi pada hewan tingkat tinggi, transplantasi semacam itu diserap kembali.

Ketidakcocokan jaringan- suatu kompleks reaksi kekebalan tubuh terhadap sel, jaringan atau organ asing yang ditransplantasikan.

Selama transplantasi sangat penting mempunyai fenomena TOLERANSI IMUNOLOGI (toleransi) terhadap sel asing akibat reaksi penolakan. Penekanan kekebalan dalam kasus transplantasi jaringan (imunosupresi) dicapai dengan: penekanan aktivitas sistem imun, penyinaran, pemberian serum antilimfatik, hormon adrenal, bahan kimia – antidepresan (imuran). Tugas utamanya adalah menekan bukan hanya imunitas, tapi imunitas transplantasi.

Organ buatan- ini buatan manusia organ-implan yang dapat menggantikan yang asli organ tubuh.

Pola umum entogenesis organisme multiseluler. Diferensiasi dan integrasi dalam pembangunan. Aktivitas gen selektif dalam perkembangan: peran faktor sitoplasma sel telur, interaksi kontak sel, pengaruh antarjaringan dan hormonal.

Ontogenesis- ini adalah perkembangan individu suatu organisme (individu) dari awal mula hingga akhir keberadaannya.

Selama ontogeni organisme multiseluler, terjadi pertumbuhan, diferensiasi dan integrasi bagian-bagian tubuh.

Diferensiasi– spesialisasi sel; mengubah struktur berkembang.

Integrasi- proses menggabungkan struktur dan fungsi dalam keseluruhan organisme, karakteristik sistem kehidupan di setiap tingkat organisasinya.

Telah terbukti bahwa di dalam telur, dan kemudian di zigot, faktor sitoplasma yang bersifat protein menembus inti blastomer dan menentukan sifat informasi yang dibaca. Oleh karena itu, perkembangan embrio anlage ditentukan (ditentukan).

Sitokin adalah kelas zat pengatur intra dan antar jaringan yang paling universal. Mereka adalah glikoprotein yang, dalam konsentrasi sangat rendah, mempengaruhi reaksi pertumbuhan sel, proliferasi dan diferensiasi. Mereka sering dianggap sebagai hormon jaringan, yaitu hormon yang bekerja secara lokal dan menyebar melalui zat antar sel dalam satu atau jaringan terdekat.

Interaksi kontak antar sel penting untuk diferensiasi di semua tahap perkembangan - dari tahap paling awal hingga dewasa.

Ditemukan bahwa selama pembentukan mata majemuk kompleks di Drosophila, interaksi antar sel menyebar ke seluruh jaringan embrio dalam bentuk gelombang. Daerah kontak antar sel yang terbentuk mempunyai bentuk yang berbeda-beda. Telah ditetapkan bahwa diferensiasi sel bergantung pada geometri zona kontaknya dengan sel tetangga. Sel-sel dengan bentuk kontak yang sama berdiferensiasi dalam arah yang sama. Di antara sel lainnya, satu sel fotoreseptor diidentifikasi, yang berbeda dari yang lain dalam indikator ini. Dialah yang dapat melihat wilayah spektrum ultraviolet.

Dengan demikian, interaksi antar sel penting untuk perkembangan organisme dan integritasnya, terutama selama periode fragmentasi. Mulai dari tahap blastula, induksi embrio menjadi mekanisme pengintegrasian utama ontogenesis.

Konsep teratas

Ada peningkatan amplitudo bioritme sirkadian sebesar tahap awal Ontogenesis mamalia, perkembangannya secara maksimal pada usia muda dan dewasa dan selanjutnya penurunan amplitudo pada usia tua.

Heterokroni- perbedaan waktu timbulnya penuaan jaringan, organ, dan sistem individu. Jadi, perubahan hipotrofik pada timus dimulai setelah 13-15 tahun, pada gonad - saat menopause, dan pada kelenjar pituitari - sesaat sebelum kematian.

(ketika penuaan terjadi pada jaringan yang berbeda pada tahap usia yang berbeda)

Heterotropi- tingkat keparahan penuaan yang tidak sama pada struktur berbeda pada organ yang sama atau pada organ berbeda.

(Ketika penuaan diekspresikan secara tidak merata di sel yang berbeda)

Heterokatafisitas- multiarah perubahan terkait usia. Misalnya seiring bertambahnya usia, terjadi penurunan fungsi hormon seks oleh kelenjar perifer dan peningkatan produksi hormon gonadotropik oleh adenohipofisis.

(Ketika penuaan tidak hanya menyebabkan penurunan beberapa fungsi, tetapi juga menyebabkan peningkatan beberapa fungsi)

Pengaruh faktor fotoperiodik terhadap adaptasi musiman pada protozoa dan metazoa, terhadap ritme kesuburan. Peran melatonin. Ciri-ciri klimatogeografi pengaruh fotoperiodisme terhadap aktivitas kehidupan. Malam kutub dan siang kutub. Masalah polusi cahaya.

Fotoperiodisme – reaksi organisme terhadap perubahan musim pada panjang hari. Ditemukan oleh W. Garner dan N. Allard pada tahun 1920 selama pemuliaan dengan tembakau.

Melatonin- hormon utama kelenjar pineal, pengatur ritme sirkadian :

Memberi tahu seluruh sel tubuh tentang waktu dan fase terang hari yang cerah. Hancur dalam cahaya. Diproduksi dalam gelap. Dengan kekurangan melatonin: penuaan dini, menopause dini, perkembangan obesitas dan kanker. Antonim: seratonin.

aturan Aschoff

“Hewan nokturnal mempunyai masa aktif (terjaga) yang lebih lama dengan cahaya yang konstan, sedangkan hewan diurnal memiliki masa terjaga yang lebih lama dengan kegelapan yang konstan.” Dan memang, seperti yang kemudian ditetapkan Aschoff, dengan isolasi manusia atau hewan yang berkepanjangan dalam kegelapan, siklus terjaga-tidur memanjang karena peningkatan durasi fase terjaga. Dari aturan Aschoff dapat disimpulkan bahwa cahayalah yang menentukan fluktuasi sirkadian suatu organisme.

Malam kutub- periode ketika Matahari tidak muncul di atas cakrawala selama lebih dari 24 jam (yaitu lebih dari sehari).

Hari kutub- periode ketika Matahari tidak terbenam di bawah cakrawala selama lebih dari 1 hari.

Rencana kerja:

1. Konsep Biologi, Kaitannya dengan Ilmu-ilmu Lain………………..2

14. Ciri-ciri struktur sel tumbuhan……………………7

30. Penetrasi nutrisi ke dalam sangkar. Konsep turgor, plasmolisis, plasmolisis mikroorganisme…………13

45. Antibiotik dan zat penghambat. Jalur masuk dan pengaruhnya terhadap kualitas susu. Tindakan untuk mencegahnya masuk ke dalam susu…………………………………………………15

50. Mikroflora Tumbuhan dan Pakan…………………………...18

66. Sebutkan agen penyebab tuberkulosis dan brucellosis…..22

1. Konsep biologi, hubungannya dengan ilmu-ilmu lain.

Sains adalah sebuah bola kegiatan penelitian, bertujuan untuk memperoleh pengetahuan baru tentang objek dan fenomena. Ilmu pengetahuan mencakup pengetahuan tentang pokok bahasan, tugas pokoknya adalah memahaminya secara lebih utuh dan mendalam. Fungsi utama sains adalah penelitian. Subjek penelitian metode pengajaran biologi adalah teori dan praktek mengajar, mendidik dan mengembangkan siswa pada mata pelajaran tersebut.

Metodologi pengajaran biologi, seperti ilmu pengetahuan lainnya, mempelajari hukum objektif dari proses dan fenomena yang dipelajarinya. Mengidentifikasi pola umum mereka memungkinkan dia menjelaskan dan memprediksi jalannya peristiwa dan bertindak dengan tujuan tertentu.

Ciri-ciri utama ilmu pengetahuan pada umumnya adalah tujuan, pokok bahasan kajiannya, metode kognisi dan bentuk-bentuk ekspresi ilmu pengetahuan (berupa ketentuan-ketentuan dasar ilmu pengetahuan, prinsip-prinsip, hukum-hukum, pola-pola, teori-teori dan fakta-fakta, istilah-istilah). . Sejarah terbentuknya dan berkembangnya ilmu pengetahuan serta nama-nama ilmuwan yang memperkaya dengan penemuannya juga penting.

Tujuan yang dihadapi metodologi pengajaran biologi sejalan dengan maksud dan tujuan pedagogi secara umum. Itu sebabnya teknik ini- bidang pedagogi khusus, ditentukan oleh kekhususan subjek penelitian.

Metodologi pengajaran biologi didasarkan pada prinsip-prinsip pedagogi umum dalam kaitannya dengan pembelajaran materi biologi. Pada saat yang sama, ia mengintegrasikan pengetahuan, keterampilan dan sikap profesional dan pedagogis khusus (ilmu alam dan biologi), psikologis, pedagogis, ideologis, budaya dan lainnya.

Metodologi pengajaran biologi menentukan tujuan pendidikan, isi mata pelajaran “Biologi” dan prinsip pemilihannya.

Tujuan pendidikan beserta isi, proses dan hasil pendidikan adalah elemen penting setiap sistem pedagogi. Pendidikan memperhitungkan tujuan sosial dan tujuan individu. Tujuan sosial ditentukan oleh kebutuhan masyarakat berkembang. Tujuan pribadi memperhitungkan kemampuan individu, minat, kebutuhan pendidikan, dan pendidikan mandiri.

Tingkat pendidikan, yaitu penguasaan pengetahuan, keterampilan dan kemampuan biologi yang berkontribusi terhadap inklusi aktif dan penuh dalam kegiatan pendidikan, ketenagakerjaan, dan sosial;

Tingkat pendidikan, yang mencirikan sistem pandangan dunia, kepercayaan, sikap terhadap dunia sekitar, alam, masyarakat, kepribadian;

Tingkat perkembangan yang menentukan kemampuan, kebutuhan pengembangan diri dan peningkatan kualitas fisik dan mental. Sasaran Rata-Rata Umum pendidikan biologi ditentukan dengan mempertimbangkan nilai-nilai dan faktor-faktor seperti:

Integritas kepribadian manusia;

Prediktif, yaitu orientasi tujuan pendidikan biologi terhadap nilai-nilai biologi dan pendidikan modern dan masa depan. Dengan demikian, pendidikan biologi menengah umum menjadi lebih terbuka terhadap pemutakhiran dan penyesuaian;

Kontinuitas dalam sistem pendidikan seumur hidup.

Metodologi pengajaran biologi juga mencatat bahwa salah satu tujuan terpenting pendidikan biologi adalah pembentukan pandangan dunia ilmiah yang didasarkan pada keutuhan dan kesatuan alam, konstruksinya yang sistematis dan merata, keanekaragaman, dan kesatuan manusia dan alam. Selain itu, biologi difokuskan pada pengembangan pengetahuan tentang struktur dan fungsi sistem biologis, tentang pembangunan berkelanjutan alam dan masyarakat dalam interaksinya.

Objek dan subjek penelitian adalah konsep terpenting dari ilmu apapun. Mereka mewakili kategori filosofis. Objek mengungkapkan isi realitas, tidak tergantung pada pengamatnya.

Objek ilmu pengetahuan adalah berbagai aspek, sifat, dan hubungan suatu objek yang terekam dalam pengalaman dan termasuk dalam proses kegiatan praktik. Objek kajian metode pengajaran biologi adalah proses pengajaran dan pendidikan (edukasi) yang berkaitan dengan mata pelajaran tersebut. Pokok bahasan metodologi penelitian adalah tujuan dan isi proses pendidikan, metode, sarana dan bentuk pengajaran, pendidikan dan pengembangan peserta didik.

Dalam perkembangan ilmu pengetahuan, penerapan praktisnya dan penilaian prestasi, peran yang cukup signifikan dimiliki oleh metode penelitian ilmiah. Mereka adalah sarana untuk memahami subjek yang dipelajari dan cara untuk mencapai tujuan. Metode utama pengajaran biologi adalah sebagai berikut: observasi, eksperimen pedagogis, pemodelan, peramalan, pengujian, analisis kualitatif dan kuantitatif prestasi pedagogis. Metode-metode ini didasarkan pada pengalaman dan pengetahuan indrawi. Namun, pengetahuan empiris bukanlah satu-satunya sumber pengetahuan yang dapat diandalkan. Mengungkapkan hakikat suatu objek dan fenomenanya komunikasi internal metode pengetahuan teoretis seperti sistematisasi, integrasi, diferensiasi, abstraksi, bantuan idealisasi, analisa sistem, perbandingan, generalisasi.

Struktur isi metodologi pengajaran biologi dibuktikan secara ilmiah. Ini dibagi menjadi metode pengajaran umum dan privat, atau khusus: sejarah alam, mata kuliah "Tumbuhan. Bakteri. Jamur dan Lumut", mata kuliah "Hewan", mata kuliah "Manusia", "Biologi Umum".

Metodologi umum pengajaran biologi mempertimbangkan pokok bahasan semua mata kuliah biologi: konsep pendidikan biologi, tujuan, sasaran, prinsip, metode, sarana, bentuk, model pelaksanaan, isi dan struktur, pentahapan, kesinambungan, sejarah pembentukan dan perkembangan. pendidikan biologi dalam negeri dan dunia; pandangan dunia, pendidikan moral dan ekokultural dalam proses pembelajaran; kesatuan isi dan metode pengajaran; hubungan antar bentuk pekerjaan akademis; keutuhan dan pengembangan seluruh unsur sistem pendidikan biologi, yang menjamin kekuatan dan kesadaran akan pengetahuan, keterampilan dan kemampuan.

Metode privat mengeksplorasi isu-isu pendidikan yang spesifik untuk setiap kursus tergantung pada kontennya materi pendidikan dan usia siswa.

Metodologi umum pengajaran biologi berkaitan erat dengan semua metode biologi tertentu. Kesimpulan teoretisnya didasarkan pada penelitian metodologis swasta. Dan mereka, pada gilirannya, dipandu oleh ketentuan metodologi umum untuk setiap kursus pelatihan. Dengan demikian, metodologi sebagai suatu ilmu adalah suatu kesatuan, yang tidak dapat dipisahkan dari bagian-bagian yang umum dan yang khusus.

HUBUNGAN METODE PENGAJARAN BIOLOGI DENGAN ILMU PENGETAHUAN LAINNYA.

Metodologi pengajaran biologi, keberadaan ilmu pedagogi, terkait erat dengan didaktik. Ini adalah bagian pedagogi yang mempelajari pola perolehan pengetahuan, keterampilan dan kemampuan serta pembentukan keyakinan siswa. Didaktik mengembangkan teori pendidikan dan prinsip pengajaran yang umum untuk semua mata pelajaran. Metodologi pengajaran biologi, yang telah lama ditetapkan sebagai bidang pedagogi yang mandiri, mengembangkan masalah-masalah teoretis dan praktis tentang isi, bentuk, metode dan sarana pengajaran dan pendidikan, yang ditentukan oleh kekhususan biologi.

Perlu dicatat bahwa didaktik, di satu sisi, dalam perkembangannya bertumpu pada teori dan praktik metodologi (tidak hanya biologi, tetapi juga metodologi lain). mata pelajaran pendidikan), dan di sisi lain memberikan pendekatan ilmiah umum terhadap penelitian di bidang metodologi, menjamin kesatuan prinsip-prinsip metodologis dalam kajian proses pembelajaran.

Metodologi pengajaran biologi erat kaitannya dengan psikologi, karena didasarkan pada karakteristik usia anak. Metodologi tersebut menekankan bahwa pengajaran pendidikan hanya dapat efektif jika sesuai dengan perkembangan usia peserta didik.

Metode pengajaran biologi erat kaitannya dengan ilmu biologi. Mata pelajaran "Biologi" bersifat sintetik. Ini mencerminkan hampir semua bidang utama biologi: botani, zoologi, fisiologi tumbuhan, hewan dan manusia, sitologi, genetika, ekologi, teori evolusi, asal usul kehidupan, antropogenesis, dll. Untuk penjelasan ilmiah yang benar fenomena alam, pengenalan tumbuhan, jamur, hewan di alam, identifikasi, persiapan dan eksperimennya memerlukan persiapan teoritis dan praktis yang baik.

Tujuan ilmu biologi adalah memperoleh pengetahuan baru tentang alam melalui penelitian. Tujuan mata pelajaran “Biologi” adalah untuk membekali siswa dengan pengetahuan (fakta, pola) yang diperoleh dari ilmu biologi.

Metodologi pengajaran biologi erat kaitannya dengan filsafat. Ini berkontribusi pada pengembangan pengetahuan diri manusia, pemahaman tentang tempat dan peran penemuan ilmiah dalam sistem perkembangan umum budaya manusia, memungkinkan kita untuk menghubungkan bagian-bagian pengetahuan yang berbeda ke dalam satu gambaran ilmiah tentang dunia. Filsafat adalah landasan teori metodologi, melengkapinya dengan pendekatan ilmiah terhadap beragam aspek pelatihan, pendidikan dan pengembangan.

Keterkaitan antara metodologi dan filsafat menjadi semakin penting karena kajian tentang dasar-dasar ilmu biologi tentang segala kemungkinan manifestasi makhluk hidup pada berbagai tingkat organisasinya bertujuan untuk membentuk dan mengembangkan pandangan dunia yang materialistis. Metodologi pengajaran biologi memecahkan masalah penting ini secara bertahap, dari mata kuliah ke mata kuliah, dengan perluasan dan pendalaman pengetahuan biologi, mengarahkan siswa pada pemahaman tentang fenomena alam, pergerakan dan perkembangan materi, dan dunia sekitar.

14. Ciri-ciri struktur sel tumbuhan.

1. Biologi sebagai ilmu. Keterkaitan biologi dengan ilmu-ilmu lain. Tempat dan tugas pelatihan biologi dan dokter. Biologi baru.

Istilah “biologi” diperkenalkan oleh J.B. Lamarck dan Treviranus pada tahun 1802.

Biologi adalah suatu sistem ilmu pengetahuan yang objek kajiannya adalah makhluk hidup dan interaksinya dengan lingkungan. Biologi adalah ilmu yang mempelajari semua aspek kehidupan, khususnya struktur, fungsi, pertumbuhan, asal usul, evolusi dan distribusi organisme hidup di Bumi. Mengklasifikasikan dan mendeskripsikan makhluk hidup, asal usul spesiesnya, dan interaksinya satu sama lain dan dengan lingkungan.

Pada intinya biologi modern Ada lima prinsip dasar: teori sel, evolusi, genetika, homeostasis, dan energi.

Dalam biologi, tingkat organisasi berikut dibedakan:

Seluler, subseluler Dan tingkat molekuler: sel mengandung struktur intraseluler yang dibangun dari molekul.
Organisme Dan tingkat jaringan organ: kamu organisme multiseluler sel terbentuk kain Dan organ. Organ-organ tersebut, pada gilirannya, berinteraksi secara keseluruhan tubuh.
Tingkat populasi: individu dari spesies yang sama yang hidup di bagian dari bentuk wilayah jelajah populasi.
Tingkat spesies: individu-individu yang secara bebas kawin silang satu sama lain, memiliki kesamaan morfologi, fisiologis, biokimia dan menempati tempat tertentu jangkauan(wilayah sebaran) bentuk spesies biologis.
Tingkat biogeocenotic dan biosfer: pada suatu luas permukaan bumi yang homogen mereka terlipat biogeocenosis, yang, pada gilirannya, terbentuk lingkungan.

Kebanyakan ilmu biologi merupakan disiplin ilmu yang lebih terspesialisasi. Secara tradisional, mereka dikelompokkan berdasarkan jenis organisme yang dipelajari: botani mempelajari tumbuhan, zoologi mempelajari hewan, mikrobiologi mempelajari mikroorganisme bersel tunggal. Bidang-bidang dalam biologi dibagi lagi berdasarkan ruang lingkup studi atau metode yang digunakan: biokimia mempelajari dasar kimia kehidupan, biologi molekuler- interaksi kompleks antara molekul biologis, biologi sel dan sitologi - bahan dasar organisme multiseluler, sel, histologi dan anatomi - struktur jaringan dan organisme dari organ dan jaringan individu, fisiologi - fungsi fisik dan kimia organ dan jaringan , etologi - perilaku makhluk hidup, ekologi - saling ketergantungan berbagai organisme dan lingkungannya.

Genetika mempelajari transmisi informasi keturunan. Perkembangan suatu organisme dalam entogenesis dipelajari oleh biologi perkembangan. Asal usul dan sejarah perkembangan satwa liar - paleobiologi dan biologi evolusi.

Berbatasan dengan ilmu-ilmu terkait muncul: biomedis, biofisika (studi tentang benda hidup dengan metode fisik), biometrik, dll. Sehubungan dengan kebutuhan praktis manusia, bidang-bidang seperti biologi ruang angkasa, sosiobiologi, fisiologi tenaga kerja, dan bionik muncul.

Biologi berkaitan erat dengan ilmu-ilmu lain dan terkadang sangat sulit untuk menarik garis batas di antara keduanya. Studi tentang kehidupan sel mencakup studi proses molekuler terjadi di dalam sel, cabang ini disebut biologi molekuler dan terkadang mengacu pada kimia daripada biologi. Reaksi kimia yang terjadi di dalam tubuh dipelajari oleh biokimia, suatu ilmu yang lebih dekat dengan kimia daripada biologi. Banyak aspek fungsi fisik organisme hidup yang dipelajari oleh biofisika, yang sangat erat kaitannya dengan fisika. Terkadang ekologi dibedakan sebagai ilmu yang berdiri sendiri – ilmu tentang interaksi makhluk hidup dengan lingkungannya (alam hidup dan mati). Ilmu yang mempelajari kesehatan organisme hidup telah lama muncul sebagai bidang ilmu tersendiri. Bidang ini mencakup kedokteran hewan dan ilmu terapan yang sangat penting - kedokteran, yang bertanggung jawab atas kesehatan manusia.

Biologi akan membantu siswa memahami esensi proses kehidupan dan menilai dengan benar kemungkinan efek terapeutik zat obat pada tubuh manusia.

2. Manusia sebagai objek biologi. Pentingnya warisan biologis dan sosial untuk pengobatan.

Manusia, yang dibedakan oleh orisinalitasnya yang tidak diragukan lagi dibandingkan dengan makhluk hidup lainnya, bagaimanapun juga mewakili hasil dan tahapan alami dalam perkembangan kehidupan di Bumi, oleh karena itu keberadaannya secara langsung bergantung pada mekanisme kehidupan biologis (molekul, seluler, sistemik) secara umum.

Hubungan antara manusia dan satwa liar tidak terbatas pada sejarah kekerabatan. Manusia telah dan tetap menjadi bagian integral dari alam ini, mempengaruhinya dan sekaligus mengalami pengaruh lingkungan. Sifat hubungan bilateral tersebut mempengaruhi kesehatan manusia.

Pengembangan industri, Pertanian, transportasi, pertumbuhan penduduk, intensifikasi produksi, informasi yang berlebihan, rumitnya hubungan dalam keluarga dan di tempat kerja menimbulkan masalah sosial dan masalah ekologi: stres psiko-emosional kronis, pencemaran lingkungan hidup yang berbahaya, pengrusakan hutan, pengrusakan komunitas alami organisme tumbuhan dan hewan, penurunan kualitas tempat rekreasi. Menemukan cara efektif untuk mengatasi permasalahan tersebut tidak mungkin dilakukan tanpa memahami pola biologis hubungan intraspesifik dan interspesifik organisme, sifat interaksi makhluk hidup, termasuk manusia, dan habitatnya. Apa yang telah disebutkan di atas sudah cukup untuk memahami bahwa banyak cabang ilmu kehidupan, bahkan dalam format klasiknya, mempunyai makna medis terapan yang nyata.

Faktanya, di zaman kita, dalam memecahkan masalah perlindungan kesehatan dan pemberantasan penyakit, pengetahuan biologi dan “bioteknologi tinggi” (genetika, rekayasa seluler) mulai menempati tidak hanya tempat yang penting, tetapi juga tempat yang sangat menentukan. Memang, abad ke-20 yang lalu, seiring dengan kenyataan bahwa, sesuai dengan arah utama kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi, ditandai dengan kimiaisasi, teknologisasi, dan komputerisasi kedokteran, abad ini juga menjadi abad transformasi kedokteran menjadi biomedis. .

Objek utama perhatian dan aktivitas profesional Dokter adalah pribadi yang mewakili bagian integral dari alam. Diketahui bahwa ciri khas Hakikat manusia adalah adanya suatu komponen sosial, yang diwujudkan dalam kekhususan tertentu dari beberapa aspek penting dalam perkembangan dan kehidupannya. Ciri-ciri yang timbul dari kekhususan ini, paling nyata termanifestasi dalam struktur entogenesis, terutama pascakelahiran (kehadiran hanya pada orang-orang pada masa remaja dan remaja, periode usia tua yang terwakili dengan jelas), pada tingkat proses genetik dan populasi. (peran dominan faktor sosial dalam menentukan komposisi populasi dibandingkan dengan iklim-geografis ), dalam biogeocenosis dan biosfer (transformasi alam yang disengaja, humanisasi lingkungan hidup).

Di planet ini, di antara makhluk-makhluk lain, manusia memiliki tempat yang unik, karena perolehan kualitas khusus yang mereka peroleh dalam proses antropogenesis - esensi sosial. Artinya, bukan lagi mekanisme biologis, melainkan struktur sosial, kecerdasan, produksi, dan tenaga kerja yang menjamin kelangsungan hidup, pemukiman di seluruh dunia dan bahkan kosmis, serta kesejahteraan umat manusia. Namun, sosialitas tidak membedakan manusia dengan makhluk hidup lainnya. Perolehan kualitas ini hanya menunjukkan bahwa mulai sekarang sejarah perkembangan perwakilan spesies Homosapiens, itu. umat manusia, tunduk pada hukum sosial, bukan hukum perkembangan biologis.

Orang tersebut tetap termasuk dalam sistem dunia organik. Dunia ini terbentuk dan berkembang sepanjang sebagian besar sejarah planet ini, terlepas dari faktor manusianya; terlebih lagi, pada tahap perkembangan tertentu, ia melahirkan faktor ini. Kemanusiaan merupakan komponen biosfer yang unik namun integral. Karena berasal dari hewan, aktivitas kehidupan tubuh manusia didasarkan pada mekanisme biologis mendasar yang menyusunnya warisan biologis. Warisan biologis, yang terbentuk dalam proses evolusi kehidupan, memainkan peran penting dalam patologi manusia. Ahli patologi terkemuka Rusia IV Davydovsky menulis bahwa kealamian dan legalitas penyakit berasal dari sifat dasar kehidupan, yaitu dari sifat universal dan terpenting organisme - beradaptasi dengan perubahan kondisi lingkungan. Menurutnya, kelengkapan adaptasi tersebut adalah kelengkapan kesehatan.

Perkembangan kehidupan pada salah satu cabangnya menyebabkan munculnya manusia modern, menggabungkan biologis dan sosial. Hakikat hubungan antara sosial dan biologis dalam diri seseorang tidak dapat direpresentasikan sebagai suatu kombinasi sederhana dalam proporsi tertentu atau subordinasi langsung antara yang satu dengan yang lain. Kekhasan biologis manusia adalah bahwa ia memanifestasikan dirinya dalam kondisi tindakan hukum yang menentukan perkembangan sosial. Proses biologis tentu terjadi dalam tubuh manusia, dan mereka memainkan peran mendasar dalam menentukan aspek terpenting dari dukungan dan perkembangan kehidupan. Pada saat yang sama, proses-proses dalam populasi manusia ini tidak membuahkan hasil yang wajar dan wajib bagi populasi perwakilan dunia makhluk hidup lainnya.

Sebagai contoh, mari kita beralih ke proses evolusi, yang pada akhirnya menentukan mekanisme biologis tingkat utama organisasi kehidupan - genetik molekuler, seluler, ontogenetik, spesies populasi, biogeocenotic. Kumpulan gen populasi manusia masih berubah sebagai akibat dari mutasi, variabilitas kombinatif, seleksi pasangan kawin yang tidak acak, penyimpangan genetik, isolasi dan beberapa bentuk seleksi alam. Namun berkat kiprahnya di bidang sosial, seleksi alam telah kehilangan hal terpentingnya fungsi biologis- spesiasi. Dalam hal ini, di antara manusia, kemungkinan siklus evolusi yang lengkap dengan mencapai hasil biologis alami - munculnya spesies baru dari genus Manusia dikecualikan. Pengaruh lanjutan dari faktor-faktor dasar evolusi yang disebutkan di atas menghasilkan konsekuensi-konsekuensi yang tidak biasa dari sudut pandang evolusi-biologis dalam kaitannya dengan populasi manusia (misalnya, keragaman genetik dan, oleh karena itu, keragaman fenotipik yang skalanya tidak setara pada spesies lain). organisme).

Perkenalan dengan materi-materi yang sudah ekstensif, namun masih kurang tersistematisasi mengenai sisi ilmu pengetahuan alam dari masalah manusia menunjukkan peningkatan yang terus-menerus dalam minat terhadap dasar-dasar biologis kehidupan manusia. Hal ini sebagian disebabkan oleh keberhasilan ilmu biologi, yang membuka prospek untuk secara aktif mempengaruhi jalannya banyak proses fisiologis dalam tubuh. DI DALAM secara luas Hal ini disebabkan oleh kenyataan bahwa dalam kondisi energi dan peralatan teknis modern, dampak umat manusia terhadap biosfer sedemikian rupa sehingga tidak mungkin lagi, bahkan dari sudut pandang medis, bagi manusia untuk melakukannya. terus mengabaikan biologi mereka sendiri, warisan biologis mereka.

3. Perkembangan konsep kehidupan pada tahap sekarang. Definisi konsep “Kehidupan”. Sifat dasar makhluk hidup.

Memberikan definisi yang lengkap dan jelas tentang konsep kehidupan cukup sulit, mengingat beragamnya manifestasinya. Sebagian besar definisi konsep kehidupan, yang diberikan oleh banyak ilmuwan dan pemikir selama berabad-abad, memperhitungkan kualitas-kualitas utama yang membedakan makhluk hidup dari benda mati. Misalnya, Aristoteles mengatakan bahwa hidup adalah “nutrisi, pertumbuhan dan kemerosotan” tubuh; A. L. Lavoisier mendefinisikan kehidupan sebagai “ fungsi kimia"; G. R. Treviranus percaya bahwa kehidupan adalah “suatu keseragaman proses yang stabil dengan perbedaan pengaruh eksternal.” Jelas bahwa definisi tersebut tidak dapat memuaskan para ilmuwan, karena definisi tersebut tidak (dan tidak dapat mencerminkan) semua sifat makhluk hidup. Selain itu, pengamatan menunjukkan bahwa sifat-sifat makhluk hidup tidaklah luar biasa dan unik, seperti yang terlihat sebelumnya; sifat-sifat tersebut ditemukan secara terpisah di antara benda-benda mati. A.I. Oparin mendefinisikan kehidupan sebagai “bentuk pergerakan materi yang khusus dan sangat kompleks”. Definisi ini mencerminkan keunikan kualitatif kehidupan, yang tidak dapat direduksi menjadi hukum kimia atau fisika sederhana. Namun demikian, definisinya pun bersifat umum dan tidak mengungkap keunikan khusus gerakan ini.

F. Engels menulis dalam “Dialectics of Nature”: “Hidup adalah cara keberadaan tubuh protein, yang inti utamanya adalah pertukaran materi dan energi dengan lingkungan.”

Untuk penerapan praktis, definisi-definisi yang memuat sifat-sifat dasar yang melekat pada semua bentuk kehidupan akan berguna. Inilah salah satunya: kehidupan adalah sistem makromolekul terbuka, yang dicirikan oleh organisasi hierarkis, kemampuan untuk mereproduksi dirinya sendiri, pelestarian diri dan pengaturan diri, metabolisme, dan aliran energi yang diatur dengan baik. Berdasarkan definisi ini kehidupan adalah inti keteraturan yang menyebar melalui alam semesta yang kurang teratur.

Kehidupan ada dalam bentuk sistem terbuka. Artinya, setiap bentuk kehidupan tidak hanya tertutup pada dirinya sendiri, tetapi terus-menerus bertukar materi, energi, dan informasi dengan lingkungannya.

Ada banyak definisi tentang kehidupan , ketika gagasan tentangnya berubah, gagasan itu membaik gambaran ilmiah dunia dan pemahaman filosofisnya.

Menurut Ozanger danMorowitz “Kehidupan adalah properti materi, yang mengarah pada sirkulasi konjugasi bioelemen di lingkungan akuatik, yang pada akhirnya didorong oleh energi radiasi matahari di sepanjang jalur yang semakin kompleks”

1878Friedrich Engels "Dialektika Alam" : “Hidup adalah cara keberadaan tubuh protein, yang inti pentingnya adalah kekonstananmetabolisme dengan sifat luar yang mengelilinginya , dan dengan terhentinya metabolisme ini, kehidupan juga terhenti, yang menyebabkan penguraian protein"

Sifat-sifat makhluk hidup:

Memperbarui diri , yang berhubungan dengan metabolisme dan energi yang konstan, dan didasarkan pada kemampuan untuk menyimpan dan menggunakan informasi biologis dalam bentuk molekul informasi unik: protein dan asam nukleat.
Denganreproduksi diri . Menjamin kesinambungan antara perubahan generasi sistem biologis.
regulasi diri . Berdasarkan totalitas aliran materi, energi dan informasi melalui organisme hidup;
sifat lekas marah . Terkait dengan transfer informasi dari luar ke sistem biologis apa pun dan mencerminkan reaksi sistem ini terhadap stimulus eksternal.
mempertahankan homeostatis - keteguhan dinamis relatif dari lingkungan internal tubuh, parameter fisik dan kimia dari keberadaan sistem;
organisasi struktural - keteraturan tertentu, keselarasan sistem kehidupan. Hal ini ditemukan selama studi tidak hanya organisme hidup individu, tetapi juga agregatnya sehubungan dengan lingkungan - biogeocenosis;
adaptasi - kemampuan suatu organisme hidup untuk senantiasa beradaptasi terhadap perubahan kondisi keberadaan di lingkungan. Hal ini didasarkan pada sifat lekas marah dan karakteristik responsnya yang memadai;
reproduksi (reproduksi) . Karena kehidupan ada dalam bentuk sistem kehidupan yang terpisah (diskrit) (misalnya sel), dan keberadaan setiap sistem tersebut sangat terbatas waktunya, maka pemeliharaan kehidupan di Bumi dikaitkan dengan reproduksi sistem kehidupan. Pada tingkat molekuler, reproduksi dilakukan melalui sintesis matriks, molekul baru terbentuk sesuai dengan program yang tertanam dalam struktur (matriks) molekul yang sudah ada sebelumnya;
keturunan . Menjamin kesinambungan antar generasi organisme (berdasarkan arus informasi). Berkaitan erat dengan autoreproduksi kehidupan pada tingkat molekuler, subseluler, dan seluler. Berkat faktor keturunan, sifat-sifat yang menjamin adaptasi terhadap lingkungan diturunkan dari generasi ke generasi;
variabilitas - properti yang berlawanan dengan keturunan. Karena variabilitas, suatu sistem kehidupan memperoleh karakteristik yang sebelumnya tidak biasa baginya. Pertama-tama, variabilitas dikaitkan dengan kesalahan selama reproduksi: perubahan struktur asam nukleat menyebabkan munculnya informasi herediter baru. Tanda dan sifat baru muncul. Jika mereka berguna bagi organisme dalam lingkungan tertentu, maka mereka diambil dan diperbaiki melalui seleksi alam. Bentuk dan tipe baru sedang dibuat. Jadi, variabilitas menciptakan prasyarat bagi spesiasi dan evolusi;
perkembangan individu (proses ontogenesis) - perwujudan informasi genetik asli yang tertanam dalam struktur molekul DNA (yaitu, dalam genotipe) ke dalam struktur kerja tubuh. Selama proses ini, suatu sifat seperti kemampuan untuk tumbuh memanifestasikan dirinya, yang dinyatakan dalam peningkatan berat badan dan ukurannya. Proses ini didasarkan pada reproduksi molekul, reproduksi, pertumbuhan dan diferensiasi sel dan struktur lainnya, dll;
perkembangan filogenetik (hukumnya ditetapkan oleh C.R. Darwin). Berdasarkan reproduksi progresif, keturunan, perjuangan untuk eksistensi dan seleksi.
kebijaksanaan (diskontinuitas) dan sekaligus integritas . Kehidupan diwakili oleh kumpulan organisme individu, atau individu. Setiap organisme, pada gilirannya, juga bersifat diskrit, karena terdiri dari kumpulan organ, jaringan, dan sel. Setiap sel terdiri dari organel, tetapi pada saat yang sama bersifat otonom. Informasi herediter dilakukan oleh gen, tetapi tidak ada satu gen pun yang dapat menentukan perkembangan suatu sifat tertentu.

4. Asal usul kehidupan: hipotesis panspermia dan asal usul kehidupan abiogenik. Tahapan utama kemunculan dan perkembangan kehidupan.

Menurut hipotesis panspermia , kehidupan dibawa dari luar angkasa baik dalam bentuk spora mikroba, atau melalui “populasi” yang disengaja di planet ini oleh alien cerdas dari dunia lain.

Tidak ada bukti langsung yang mendukung asal usul kehidupan di alam semesta. Namun, ruang angkasa, bersama dengan gunung berapi, dapat menjadi sumber senyawa organik bermolekul rendah, yang larutannya berfungsi sebagai media bagi perkembangan kehidupan.

Ilmu pengetahuan modern memperkirakan usia bumi 4,5-4,6 miliar tahun. Kemunculan badan air pertama di planet ini, yang dikaitkan dengan asal usul kehidupan, berjarak 3,8-4 miliar tahun dari masa kini. Diperkirakan sekitar 3,8 miliar tahun yang lalu, kehidupan bisa menjadi faktor penentu siklus karbon di planet ini. Di bebatuan dekat kota Fig Tree (Afrika Selatan), yang berusia lebih dari 3,5 miliar tahun, ditemukan jejak aktivitas vital mikroorganisme yang tak terbantahkan.

Dengan demikian, proses terbentuknya makhluk hidup primitif berlangsung relatif cepat. Percepatan proses ini dapat difasilitasi oleh fakta bahwa zat organik paling sederhana berasal dari beberapa sumber: terbentuk secara abiogenik di atmosfer primer dan pada saat yang sama berasal dari debu kosmik dan vulkanik yang mengendap di permukaan planet. Diperkirakan Bumi, setelah melewati awan debu selama 1 miliar tahun, dapat menerima 10 miliar ton bahan organik bersama debu kosmik. Jumlah ini hanya 300 kali lebih kecil dari total biomassa organisme darat modern (3 · 10 12 ton). Gunung berapi ini mengeluarkan hingga 1000 ton dalam satu letusan bahan organik.
Menurut hipotesis asal usul kehidupan abiogenik , kehidupan muncul di Bumi ketika serangkaian kondisi fisik dan kimia yang menguntungkan berkembang sehingga menjadi abiogenik pembentukan zat organik dari zat anorganik.

Pada pertengahan abad yang lalu, L. Pasteur akhirnya membuktikannya ketidakmungkinan generasi kehidupan spontan dalam kondisi saat ini. Pada tahun 20-an abad ini, ahli biokimia A.I. Oparin dan J. Haldane mengemukakan bahwa dalam kondisi yang ada di planet ini beberapa miliar tahun yang lalu, pembentukan materi hidup adalah Mungkin. Kondisi tersebut antara lain adanya pengurangan atmosfer, air, sumber energi (berupa ultraviolet (UV) dan radiasi kosmik, panas dari pendinginan kerak bumi, aktivitas gunung berapi, atmosfer fenomena kelistrikan, peluruhan radioaktif), suhu yang dapat diterima, dan tidak adanya makhluk hidup lainnya.

Tahapan utama dalam perjalanan menuju kemunculan dan perkembangan kehidupan :

1) terbentuknya atmosfer dari gas-gas yang dapat berfungsi sebagai “bahan mentah” untuk sintesis zat organik (metana, karbon monoksida dan dioksida, amonia, hidrogen sulfida, senyawa sianida), dan uap air;

2) pembentukan abiogenik (yaitu terjadi tanpa partisipasi organisme) dari zat organik sederhana, termasuk monomer polimer biologis - asam amino, gula, basa nitrogen, ATP dan mononukleotida lainnya;

3) polimerisasi monomer menjadi polimer biologis, terutama protein (polipeptida) dan asam nukleat(polinukleotida);

4) pembentukan bentuk prebiologis dari komposisi kimia yang kompleks - protobion, yang memiliki beberapa sifat makhluk hidup;

5) munculnya bentuk kehidupan paling sederhana yang memiliki seluruh rangkaian sifat dasar kehidupan - sel primitif;

6) evolusi biologis makhluk hidup yang baru muncul.

5. Komposisi kimia makhluk hidup

Dasar makhluk hidup terdiri dari dua kelas senyawa kimia - tupai Dan asam nukleat. Selain itu, pada organisme hidup, tidak seperti benda mati, senyawa ini dicirikan oleh apa yang disebut kemurnian kiral. Secara khusus, tupai dibangun hanya atas dasar kidal (polarisasi cahaya ke kiri) asam amino, A asam nukleat hanya terdiri dari dekstrorotatori gula. Kemurnian kiral ini berkembang pada saat itu juga tahap awal evolusi materi hidup. Dipercaya bahwa waktu minimum untuk transisi global dari kekacauan total ke kemurnian kiral adalah 1 hingga 10 juta tahun. Oleh karena itu, dalam pengertian ini, asal usul kehidupan bisa saja terjadi di Bumi secara relatif seketika dalam jangka waktu 5 ribu kali lebih kecil dari perkiraan usia planet ini.

Tupai bertanggung jawab terutama untuk metabolisme dan energi dalam sistem kehidupan, yaitu untuk semua reaksi sintesis dan peluruhan yang terjadi pada organisme mana pun sejak lahir hingga mati. Asam nukleat memberikan kemampuan sistem kehidupan untuk mereproduksi dirinya sendiri. Mereka adalah dasar dari matriks, sebuah “penemuan” alam yang menakjubkan. Matriks mewakili semacam cetak biru, yaitu sekumpulan informasi lengkap yang menjadi dasar sintesis molekul protein spesifik spesies.

Selain protein dan asam nukleat, organisme hidup juga termasuk lipid (lemak) , karbohidrat dan sangat sering asam askorbat .

Banyak unsur kimia yang ada di lingkungan ditemukan dalam sistem kehidupan, namun hanya sekitar 20 unsur yang diperlukan untuk kehidupan. Unsur-unsur ini disebut biogenik. Rata-rata, sekitar 70% massa organisme adalah oksigen , 18% - karbon , 10% - hidrogen(zat organogenik). Berikutnya datang nitrogen , fosfor , kalium , kalsium , sulfur , magnesium , sodium , klorin ,besi. Yang disebut unsur biogenik universal, yang terdapat dalam sel semua organisme, sering disebut makronutrien .

Beberapa unsur terkandung dalam organisme dalam konsentrasi yang sangat rendah (tidak lebih dari seperseribu persen), tetapi unsur-unsur tersebut juga diperlukan untuk kehidupan normal. Ini bersifat biogenik elemen mikro. Fungsi dan perannya sangat beragam. Banyak elemen mikro yang menjadi bagian dari seri ini enzim , vitamin , pigmen pernapasan, beberapa mempengaruhi pertumbuhan, laju perkembangan, reproduksi, dll.

Kehadiran sejumlah unsur dalam sel tidak hanya bergantung pada karakteristik organisme, tetapi juga pada komposisi lingkungan, nutrisi, kondisi lingkungan, khususnya pada kelarutan dan konsentrasi garam dalam larutan tanah. Kekurangan atau kelebihan nutrisi yang tajam menyebabkan perkembangan organisme yang tidak normal atau bahkan kematiannya. Penambahan unsur hara ke dalam tanah untuk menciptakan konsentrasi optimal banyak digunakan di bidang pertanian.

Unsur mineral, disebut juga bioelemen, berperan penting dalam tubuh manusia:
adalah bahan bangunan(kalsium, fosfor, besi);
mengatur banyak proses biokimia selama metabolisme (kalium, natrium, yodium, klorin, tembaga, mangan, selenium dan lain-lain);
ikut serta dalam proses pembekuan darah (kalsium);
menjaga keseimbangan air tubuh (natrium, kalium);
mempengaruhi konservasi keseimbangan asam-basa;
merupakan bagian dari enzim.

Bioelemen dibagi menjadi dua kelompok:
Unsur makro terdapat dalam makanan dalam jumlah besar (hingga beberapa persen berat kering) dan dibutuhkan oleh tubuh dalam jumlah berat tertentu agar dapat berfungsi dengan baik.
Unsur mikro dibutuhkan oleh tubuh dalam jumlah sedikit (sekitar 10-2 hingga 10-11% dari berat hidup tubuh). Mereka sangat penting untuk proses metabolisme dan produksi hormon dan enzim.
(materi tambahan) Semua makhluk hidup bersifat selektif terhadap lingkungannya. Menggabungkan unsur kimia sistem kehidupan berbeda dari unsur kimia kerak bumi. DI DALAM kerak bumi O,Si,Al,Na,Fe,K,hidup organisme H,O,C,N. Semua elemen lainnya kurang dari 1%. Dalam organisme hidup mana pun Anda dapat menemukan semua elemen lingkungan, meskipun dalam jumlah yang berbeda. Namun, ini tidak berarti bahwa hal tersebut diperlukan. Dibutuhkan 20 unsur kimia - unsur yang tidak dapat dilakukan oleh sistem kehidupan. Tergantung pada lingkungan dan metabolisme, kumpulan zat-zat ini berbeda. Beberapa unsur kimia yang terdapat pada semua makhluk hidup (unsur kimia universal) H, C, N, O. Na, Mg, P, S, Ca, K, Cl, Fe, Cu, Mn, Zn, B, V, Ya, Bersama, Mo. Silikon adalah bagian dari mukopolisakarida jaringan ikat.

Organisme hidup mencakup 4 unsur yang secara mengejutkan cocok untuk menjalankan fungsi makhluk hidup: O, C, H, N. Mereka punya milik bersama: mereka terbentuk dengan mudah ikatan kovalen melalui pasangan elektron. Atom C memiliki sifat dapat membentuk rantai dan cincin panjang yang dapat mengikat unsur kimia lainnya. Ada banyak senyawa C. Hal yang paling dekat dengan karbon adalah silikon, tetapi C membentuk CO2, yang tersebar luas di alam dan tersedia untuk semua orang, dan silikon oksida adalah unsur pasir (tidak larut).

Makromolekul - asam nukleat, protein, polipeptida, lipid, polisakarida - polimer yang dibentuk oleh monomer yang dihubungkan melalui ikatan kovalen. Setiap organisme hidup terdiri dari 90% dari 6 unsur kimia - C, O, H, P, N, S - bioelemen(elemen biogenik).

Sel

Semua organisme hidup menggunakan bahan-bahan umum untuk kehidupan. Sekitar 120 digunakan (20 asam amino, 5 basa nitrogen, 4 kelas lipid, molekul kecil - asam sederhana, air, fosfat - 70). Ini adalah produk evolusi kimia ( senyawa organik sistem kehidupan dan komponen benda mati).

6. Peran biologis air

Tanpa air kehidupan di planet kita tidak mungkin ada. Air penting bagi organisme hidup karena dua alasan. Pertama, ia merupakan komponen penting sel hidup, dan kedua, bagi banyak organisme ia juga berfungsi sebagai habitat. Itulah sebabnya beberapa kata harus disampaikan tentang sifat kimia dan fisiknya.

Sifat-sifat ini sangat tidak biasa dan terutama disebabkan oleh ukuran molekul yang kecil. air, polaritasnya dan kemampuannya untuk terhubung satu sama lain melalui ikatan hidrogen. Polaritas mengacu pada distribusi muatan yang tidak merata dalam suatu molekul. Dalam air, salah satu ujung molekul (“kutub”) membawa muatan positif kecil dan ujung lainnya membawa muatan negatif. Molekul seperti itu disebut dipol. Atom oksigen mempunyai kemampuan menarik elektron yang lebih kuat dibandingkan atom hidrogen, sehingga atom oksigen dalam molekul air cenderung menarik elektron dari dua atom hidrogen. Elektron bermuatan negatif, menyebabkan atom oksigen bermuatan sedikit negatif dan atom hidrogen bermuatan sedikit positif.

Akibatnya, antara molekul air Interaksi elektrostatis yang lemah terjadi dan, karena muatan yang berlawanan saling tarik menarik, molekul-molekulnya tampak “saling menempel”. Interaksi ini, yang lebih lemah dibandingkan ikatan ionik atau kovalen biasa, disebut ikatan hidrogen. Ikatan hidrogen terus-menerus terbentuk, diputus, dan dibentuk kembali di kolom air. Meskipun ini adalah hubungan yang lemah, efek gabungannya menyebabkan banyak hal yang tidak biasa properti fisik air. Mengingat ciri-ciri air ini, sekarang kita dapat melanjutkan untuk mempertimbangkan sifat-sifatnya yang penting dari sudut pandang biologis.

Ikatan hidrogen antar molekul air. A. Dua molekul air dihubungkan oleh ikatan hidrogen -6+ - muatan positif yang sangat kecil; 6 - muatan negatif yang sangat kecil. B. Jaringan molekul air yang disatukan oleh ikatan hidrogen. Struktur seperti itu terus-menerus terbentuk, hancur, dan muncul kembali dalam air cair.

Soal 1. Pengantar Biologi

1. Definisi biologi

Biologi – ilmu kehidupan. Ia mempelajari kehidupan sebagai bentuk khusus pergerakan materi, hukum keberadaan dan perkembangannya. Pokok bahasan biologi adalah makhluk hidup, strukturnya, fungsinya, dan komunitas alaminya. Istilah “biologi” pertama kali diusulkan pada tahun 1802 oleh J.B. Lamarck, berasal dari dua kata-kata Yunani: bios - hidup dan logo – ilmu. Bersama dengan ilmu astronomi, fisika, kimia, geologi dan ilmu-ilmu lain yang mempelajari alam, biologi merupakan salah satu ilmu pengetahuan alam. Dalam sistem umum pengetahuan tentang dunia sekitar, ada kelompok ilmu lain yang terdiri dari ilmu sosial, atau kemanusiaan (lat. kemanusiaan– sifat manusia), ilmu yang mempelajari pola perkembangan masyarakat manusia.

2. Biologi modern

Sistematika berkaitan dengan klasifikasi makhluk hidup.

Baris ilmu biologi mempelajari morfologi yaitu struktur organisme, ada pula yang mempelajari fisiologi yaitu proses yang terjadi pada organisme hidup, dan metabolisme antara organisme dengan lingkungan. Ilmu morfologi meliputi anatomi, yang mempelajari organisasi makroskopis hewan dan tumbuhan, dan histologi, yang mempelajari jaringan dan struktur mikroskopis tubuh.

Banyak pola biologis umum yang menjadi subjek studi sitologi, embriologi, gerontologi, genetika, ekologi, Darwinisme, dan ilmu-ilmu lainnya.

3. Ilmu Sel

Sitologi adalah ilmu tentang sel. Berkat aplikasinya mikroskop elektron, metode penelitian kimia dan fisik terbaru, sitologi modern mempelajari struktur dan aktivitas vital sel tidak hanya pada tingkat mikroskopis, tetapi juga pada tingkat molekuler submikroskopis.

4. Embriologi dan genetika

Embriologi mempelajari pola perkembangan individu organisme, perkembangan embrio . Gerontologia– doktrin penuaan organisme dan perjuangan untuk umur panjang.

Genetika– ilmu tentang pola variabilitas dan hereditas. Ini adalah landasan teori untuk pemilihan mikroorganisme, tanaman budidaya dan hewan peliharaan.

5. Ilmu Lingkungan

6. Paleontologi. Antropologi

Paleontologi mempelajari organisme yang punah, sisa-sisa fosil kehidupan sebelumnya.

Darwinisme, atau doktrin evolusi, mengkaji pola umum perkembangan sejarah dunia organik.

Antropologi- ilmu tentang asal usul manusia dan rasnya. Pemahaman yang benar tentang evolusi biologis manusia tidak mungkin terjadi tanpa memperhatikan pola perkembangan masyarakat manusia, oleh karena itu antropologi bukan hanya ilmu biologi, tetapi juga ilmu sosial.

7. Hubungan antara biologi dan ilmu-ilmu lainnya

Semua ilmu kedokteran teoritis dan praktis digunakan pola biologis umum.

Pertanyaan 2. Metode ilmu biologi

1. Metode dasar biologi

Utama metode pribadi dalam biologi adalah:

Deskriptif,

Komparatif,

Historis,

Eksperimental.

Kembali ke abad ke-18. menjadi tersebar luas metode komparatif, memungkinkan, melalui perbandingan, untuk mempelajari persamaan dan perbedaan organisme dan bagian-bagiannya. Sistematika didasarkan pada prinsip-prinsip metode ini dan salah satu generalisasi terbesar dibuat - teori sel diciptakan. Metode komparatif berkembang menjadi historis, tetapi belum kehilangan maknanya bahkan sampai sekarang.

2. Metode sejarah

Metode sejarah memperjelas pola kemunculan dan perkembangan organisme, pembentukan struktur dan fungsinya. Ilmu pengetahuan wajib menetapkan metode sejarah dalam biologi C.Darwin.

3. Metode eksperimen

Soal 3. Tahapan perkembangan biologi

1. Evolusi biologi

Perkembangan masing-masing ilmu pengetahuan ada pada suatu yang diketahui tergantung pada metode produksinya, sistem sosial, kebutuhan praktis, tingkat ilmu pengetahuan dan teknologi secara umum. Manusia primitif mulai mengumpulkan informasi pertama tentang organisme hidup. Organisme hidup memberinya makanan, bahan untuk pakaian dan tempat tinggal. Pada masa itu sudah perlu diketahui sifat-sifat tumbuhan dan hewan, habitat dan tumbuhnya, waktu pemasakan buah dan biji, serta perilaku hewan. Dengan demikian, lambat laun, bukan karena rasa ingin tahu yang sia-sia, tetapi karena kebutuhan sehari-hari yang mendesak, informasi tentang organisme hidup terakumulasi. Domestikasi hewan dan dimulainya budidaya tanaman membutuhkan pengetahuan yang lebih mendalam tentang organisme hidup.

Awalnya, akumulasi pengalaman diturunkan secara lisan dari satu generasi ke generasi lainnya. Munculnya tulisan berkontribusi pada pelestarian dan transmisi pengetahuan yang lebih baik.

Informasi menjadi lebih lengkap dan kaya. Namun, untuk waktu yang lama, karena rendahnya tingkat perkembangan produksi sosial, ilmu biologi belum ada.

2. Kajian biologi pada zaman dahulu

Materi faktual penting tentang organisme hidup dikumpulkan oleh tabib besar Yunani Hippocrates(460–377 SM). Dia memiliki informasi pertama tentang struktur hewan dan manusia, deskripsi tulang, otot, tendon, kepala dan sumsum tulang belakang. Hippocrates mengajarkan: “Setiap dokter perlu memahami alam.”

Ilmu pengetahuan alam dan filsafat dunia kuno disajikan dalam bentuk yang paling terkonsentrasi dalam karya-karyanya Aristoteles(384–322 SM). Dia mendeskripsikan lebih dari 500 spesies hewan dan melakukan upaya pertama untuk mengklasifikasikannya. Aristoteles tertarik pada struktur dan gaya hidup hewan. Mereka meletakkan dasar-dasar zoologi. Aristoteles mempunyai pengaruh yang sangat besar terhadap perkembangan lebih lanjut ilmu pengetahuan alam dan filsafat. Bekerja Aristoteles dilanjutkan dalam bidang kajian dan sistematisasi pengetahuan tentang tumbuhan Theophrastus ( 372–287 SM e.). Ia disebut sebagai "bapak botani". Ilmu pengetahuan kuno berutang perluasan pengetahuan tentang struktur tubuh manusia kepada dokter Romawi Galen(139–200 M) yang membedah monyet dan babi. Karya-karyanya mempengaruhi ilmu pengetahuan alam dan kedokteran selama beberapa abad. Penyair dan filsuf Romawi Titus Lucretius Carus, yang hidup pada abad ke-1. SM e., dalam puisi “On the Nature of Things” ia berbicara menentang agama dan mengungkapkan gagasan tentang kemunculan dan perkembangan kehidupan secara alami.

3. Kemunduran Ilmu Pengetahuan di Abad Pertengahan

Masyarakat budak digantikan oleh feodalisme sebagai akibat dari perkembangan kekuatan produktif dan hubungan produksi yang mencakup periode tersebut Abad Pertengahan. Di era kelam ini, dominasi gereja dengan mistisisme dan ideologi reaksionernya menguat. Ilmu pengetahuan mengalami kemunduran dan, seperti yang mereka katakan, K.Marx, "pelayan teologi." Gereja mengkanonisasi dan menyatakan kebenaran komposisi yang tak tergoyahkan Aristoteles, Galena, sebagian besar mendistorsinya. Dikatakan bahwa semua masalah dalam ilmu pengetahuan alam telah diselesaikan oleh para ilmuwan kuno, sehingga tidak perlu mempelajari alam yang hidup. “Kebijaksanaan dunia adalah kegilaan di hadapan Tuhan,” ajaran gereja. Alkitab dinyatakan sebagai buku “wahyu ilahi”. Semua penjelasan tentang fenomena alam tidak boleh bertentangan dengan Alkitab atau tulisan-tulisan orang dahulu. Gereja dengan kejam menghukum semua pemikir dan peneliti progresif, sehingga akumulasi pengetahuan di Abad Pertengahan sangat lambat.

4. Renaisans dan perkembangan ilmu pengetahuan

Tonggak penting dalam perkembangan ilmu pengetahuan adalah Renaisans(abad XIV–XVI). Periode ini dikaitkan dengan munculnya kelas sosial baru - borjuasi. Mengembangkan kekuatan produktif memerlukan pengetahuan khusus. Hal ini menyebabkan terisolasinya sejumlah ilmu alam. Pada abad XV–XVIII. Botani, zoologi, anatomi, dan fisiologi muncul dan berkembang secara intensif. Namun, berkembang ilmu pengetahuan Alam mereka masih perlu mempertahankan hak mereka untuk hidup, untuk melakukan perjuangan sengit dengan gereja. Api Inkuisisi masih terus berkobar. Miguel Melayani(1511–1553), yang menemukan peredaran darah paru, dinyatakan sesat dan dibakar di tiang pancang.

5. Ajaran F. Engels

Ciri khas ilmu pengetahuan alam pada masa itu adalah studi terisolasi tentang benda-benda alam.“Penting untuk memeriksa objek sebelum seseorang dapat mulai mempelajari proses,” tulisnya F.Engel. Studi terisolasi terhadap objek-objek alam memunculkan gagasan tentang kekekalannya, termasuk kekekalan spesies. “Ada banyak spesies yang diciptakan penciptanya,” diyakini K.Linnaeus. “Tetapi yang secara khusus menjadi ciri periode yang sedang dipertimbangkan adalah perkembangan pandangan dunia umum yang unik, yang pusatnya adalah gagasan tentang kekekalan alam yang mutlak,” tulisnya. F.Engel. Ia menyebut periode ini dalam perkembangan ilmu pengetahuan alam metafisik.

Namun, seperti yang ditunjukkan F.Engel, itupun kesenjangan pertama mulai muncul dalam gagasan metafisik. Pada tahun 1755 muncul “Sejarah Alam Umum dan Teori Surga” oleh I. Kant(1724–1804), di mana ia mengembangkan hipotesis tentang asal mula bumi. 50 tahun kemudian, hipotesis ini mendapat pembuktian matematis dalam karyanya P.S. Laplace(1749–1827).

Kaum materialis Perancis pada abad ke-18 memainkan peran positif yang besar dalam perjuangan melawan ide-ide idealis. – J.Lametrie(1709–1751), D.Diderot(1713–1784), dll.

6. Perlunya pendekatan baru dalam mempelajari alam

Selama periode perkembangan industri dan pertumbuhan perkotaan yang pesat, yang membutuhkan peningkatan tajam dalam produk pertanian, muncul kebutuhan akan pertanian ilmiah. Penting untuk mengungkap pola kehidupan organisme dan sejarah perkembangannya. Untuk mengatasi masalah ini, diperlukan pendekatan baru dalam mempelajari alam. Gagasan tentang hubungan universal fenomena, variabilitas alam, dan evolusi dunia organik mulai merambah ke dalam sains.

Akademisi Akademi Rusia ilmu pengetahuan K.F. Serigala(1733–1794), ketika mempelajari perkembangan embrio hewan, menemukan bahwa perkembangan individu dikaitkan dengan pembentukan baru dan transformasi bagian-bagian embrio. Berdasarkan F.Engel, Serigala melakukan serangan pertama terhadap teori kekekalan spesies pada tahun 1759. Pada tahun 1809 JB Lamarck(1744–1829) mengemukakan teori evolusi pertama. Namun, materi faktual masih belum cukup untuk mendukung teori evolusi. Lamarck gagal menemukan hukum dasar perkembangan dunia organik, dan teorinya tidak diakui oleh orang-orang sezamannya.

7. Munculnya ilmu-ilmu baru

Pada paruh pertama abad ke-19. Ilmu-ilmu baru muncul - paleontologi, anatomi komparatif hewan dan tumbuhan, histologi dan embriologi. Pengetahuan yang dikumpulkan oleh ilmu pengetahuan alam pada paruh pertama abad ke-19 memberikan dasar yang kokoh bagi teori evolusi Charles Darwin. Dia bekerja " Asal Usul Spesies"(1859) menandai titik balik dalam perkembangan biologi: dimulainya era baru dalam sejarah ilmu pengetahuan alam. Perjuangan ideologis yang sengit muncul seputar ajaran Darwin, tetapi gagasan perkembangan evolusioner dengan cepat diterima secara universal. Paruh kedua abad ke-19. ditandai dengan penetrasi ide-ide Darwin yang bermanfaat ke semua bidang biologi.

8. Disintegrasi ilmu pengetahuan menjadi cabang-cabang tersendiri

Untuk biologi abad kedua puluh. karakteristik dua proses. Pertama, karena akumulasi materi faktual yang sangat besar, ilmu-ilmu yang dulunya bersatu mulai terpecah menjadi cabang-cabang yang terpisah. Dengan demikian, dari zoologi muncul entomologi, helmintologi, protozoologi dan banyak cabang lainnya, dari fisiologi - endokrinologi, fisiologi yang lebih tinggi. aktivitas saraf dll. Kedua, direncanakan kecenderungan konvergensi biologi dengan ilmu-ilmu lain: biokimia, biofisika, biogeokimia, dll muncul Munculnya ilmu-ilmu perbatasan menunjukkan kesatuan dialektis dari beragam bentuk keberadaan dan perkembangan materi, membantu mengatasi perpecahan metafisik dalam studi bentuk-bentuk keberadaannya. Dalam beberapa dekade terakhir, berkat pesatnya perkembangan teknologi dan pencapaian terkini di sejumlah bidang ilmu pengetahuan alam, muncullah biologi molekuler, bionik, radiobiologi, dan biologi luar angkasa.

Biologi molekuler- wilayah ilmu pengetahuan alam modern. Menggunakan landasan teori dan metode eksperimen kimia dan fisika molekuler, memungkinkan untuk mempelajari sistem biologis pada tingkat molekuler.

Bionik mempelajari fungsi dan struktur organisme untuk menggunakan prinsip yang sama ketika menciptakan teknologi baru. Jika selama ini biologi merupakan salah satu landasan teori kedokteran dan pertanian, kini biologi juga menjadi salah satu landasan teknologi masa depan.

Penampilan biologi penyinaran– studi tentang pengaruh radiasi pengion pada organisme hidup – dikaitkan dengan penemuan efek biologis sinar-X dan sinar gamma, terutama setelah ditemukannya sumber radioaktivitas alami dan penciptaan sumber radiasi pengion buatan.

Sampai saat ini, biologi masih tetap ada murni duniawi ilmu yang mempelajari bentuk kehidupan yang hanya ada di planet kita. Namun keberhasilan teknologi modern memungkinkan terciptanya pesawat yang mampu mengatasi gravitasi dan melaju ruang angkasa, menetapkan sejumlah tugas baru untuk biologi, yang menjadi pokok bahasan biologi luar angkasa. Dalam menyelesaikan masalah Hari ini Bersama dengan ahli biologi, ahli matematika, sibernetika, fisikawan, ahli kimia dan spesialis di bidang ilmu alam lainnya ikut ambil bagian.

Pertanyaan 4. Peran biologi dalam sistem pendidikan kedokteran

1. Hubungan antara biologi dan kedokteran

Pentingnya mempelajari biologi bagi seorang dokter ditentukan oleh fakta bahwa biologi itu landasan teori obat-obatan. “Kedokteran, jika dilihat dari segi teori, pertama-tama adalah biologi umum,” tulis salah satu ahli teori kedokteran terkemuka I.V. Davydovsky. Kemajuan ilmu kedokteran berkaitan dengan penelitian biologi, sehingga dokter harus selalu mewaspadainya pencapaian terbaru biologi. Memberikan beberapa contoh dari sejarah sains saja sudah cukup untuk meyakinkan diri akan hubungan erat antara keberhasilan kedokteran dan penemuan-penemuan yang tampaknya dibuat dalam bidang biologi yang murni teoretis.

2. Ajaran L.Pasteur

Penelitian L. Pasteur (1822–1895), yang membuktikan ketidakmungkinan asal mula kehidupan secara spontan di kondisi modern, penemuan bahwa pembusukan dan fermentasi disebabkan oleh mikroorganisme merevolusi pengobatan dan mendorong perkembangan ilmu bedah. Mereka pertama kali diperkenalkan ke dalam praktik antiseptik(mencegah infeksi luka dengan zat kimia), kemudian asepsis(mencegah kontaminasi dengan mensterilkan benda-benda yang bersentuhan dengan luka). Penemuan yang sama ini menjadi insentif untuk mencari agen penyebab penyakit menular, dan penemuannya dikaitkan dengan pengembangan pencegahan dan pengobatan yang rasional. menular penyakit. Penemuan sel dan studi tentang struktur mikroskopis organisme memungkinkan kita untuk lebih memahami penyebab proses penyakit dan berkontribusi pada pengembangan metode diagnostik dan pengobatan. Hal yang sama harus dikatakan tentang studi pola fisiologis dan biokimia. Mempelajari aku. Mechnikov proses pencernaan pada organisme multiseluler tingkat rendah membantu menjelaskan fenomena kekebalan. Penelitiannya tentang pengendalian antarspesies pada mikroorganisme membuahkan penemuan tersebut antibiotik, digunakan untuk mengobati banyak penyakit.

3. Prinsip filogenetik

Perlu diingat bahwa manusia terpisah dari dunia binatang. Struktur dan fungsi tubuh manusia, termasuk mekanisme pertahanannya, merupakan hasil transformasi evolusioner jangka panjang dari bentuk-bentuk sebelumnya. Proses patologis juga didasarkan pada pola biologis umum. Prasyarat yang diperlukan untuk memahami esensi proses patologis adalah pengetahuan biologi.

Prinsip filogenetik, dengan mempertimbangkan evolusi dunia organik, dapat menyarankan pendekatan yang tepat untuk menciptakan model kehidupan untuk mempelajari penyakit tidak menular dan untuk menguji obat baru. Metode yang sama membantu menemukan solusi yang tepat ketika memilih jaringan untuk transplantasi pengganti, memahami asal mula anomali dan kelainan bentuk, menemukan cara paling rasional untuk rekonstruksi organ, dll.

4. Peran genetika dalam kedokteran

Sejumlah besar penyakit dimiliki sifat turun-temurun. Pencegahan dan pengobatan memerlukan pengetahuan genetika. Penyakit non-keturunan berkembang secara berbeda, dan pengobatannya dilakukan tergantung pada kondisi genetik orang tersebut, yang tidak dapat diabaikan oleh dokter. Banyak kelainan kongenital yang timbul akibat paparan kondisi lingkungan yang kurang baik. Mencegahnya adalah tugas seorang dokter yang berbekal pengetahuan tentang biologi perkembangan organisme. Kesehatan masyarakat sangat bergantung pada lingkungan, khususnya lingkungan yang diciptakan oleh manusia. Pengetahuan biologis pola-pola tersebut diperlukan untuk sikap berbasis ilmiah terhadap alam, perlindungan dan pemanfaatan sumber dayanya, termasuk untuk tujuan pengobatan dan pencegahan penyakit. Sebagaimana telah disebutkan, penyebab banyak penyakit pada manusia adalah organisme hidup, oleh karena itu, untuk memahami patogenesis (mekanisme terjadinya dan perkembangan penyakit) dan pola proses epidemi (yaitu penyebaran penyakit menular), perlu dilakukan. untuk mempelajari organisme patogen.

Pertanyaan 5. Metabolisme dan energi

1. Seperangkat pola

Pola-pola yang keseluruhannya menjadi ciri kehidupan, antara lain:

Pembaruan diri terkait dengan aliran materi dan energi;

Reproduksi diri, memastikan kesinambungan antara generasi sistem biologis yang berurutan, terkait dengan aliran informasi;

Pengaturan diri berdasarkan aliran materi, energi dan informasi.

Terdaftar pola menentukan atribut dasar kehidupan: metabolisme dan energi, iritabilitas, homeostasis, reproduksi, keturunan, variabilitas, perkembangan individu dan filogenetik.

2. Metabolisme dan energi

Menggambarkan fenomena kehidupan, F. Engels menulis: “Hidup adalah cara keberadaan tubuh protein, yang intinya adalah pertukaran zat secara terus-menerus dengan alam luar di sekitarnya, dan dengan terhentinya metabolisme ini, kehidupan juga terjadi. berhenti, yang menyebabkan penguraian protein.”

Penting untuk dicatat bahwa metabolisme juga dapat terjadi antar tubuh. alam mati. Namun, metabolisme milik makhluk hidup secara kualitatif berbeda dari proses metabolisme pada benda mati. Untuk menunjukkan perbedaan-perbedaan ini, mari kita lihat sejumlah contoh.

Sepotong batu bara yang terbakar ada di dalamnya keadaan pertukaran Dengan alam sekitar: oksigen termasuk di dalamnya reaksi kimia dan pelepasan karbon dioksida. Terbentuknya karat pada permukaan benda besi merupakan akibat pertukaran dengan lingkungan. Namun sebagai akibat dari proses ini, benda mati tidak lagi seperti semula. Sebaliknya bagi makhluk hidup, pertukaran dengan lingkungan merupakan syarat keberadaannya. Dalam organisme hidup, metabolisme mengarah pada pemulihan komponen yang hancur, menggantinya dengan komponen baru yang serupa, yaitu. pembaruan diri dan reproduksi diri, membangun tubuh organisme hidup melalui penyerapan zat-zat dari lingkungan.

Dari penjelasan di atas dapat disimpulkan bahwa organisme ada sebagai membuka sistem. Melalui setiap organisme ada aliran materi dan energi yang terus menerus. Terlaksananya proses-proses tersebut ditentukan oleh sifat-sifat protein, terutama aktivitas katalitiknya.

3. Habitat mikroorganisme

Karena kenyataan bahwa organisme adalah sistem terbuka, mereka berada di dalam kesatuan dengan lingkungan, dan fisik, kimia dan sifat biologis lingkungan menentukan terselenggaranya seluruh proses kehidupan. Setiap jenis organisme beradaptasi untuk hidup hanya dalam kondisi tertentu. Ini adalah kondisi di mana spesies ini berkembang dan beradaptasi. Beberapa spesies hanya hidup di air, yang lain di darat, beberapa hanya di garis lintang kutub, yang lain di zona khatulistiwa, berbagai organisme beradaptasi untuk hidup di stepa, gurun, hutan, kedalaman lautan atau di puncak gunung. Banyak pula yang habitatnya di organisme lain (usus, otot, darah, dll).

4. Perubahan lingkungan

Tidak hanya organisme yang bergantung pada lingkungan, tetapi juga lingkungan perubahan sebagai hasilnya aktivitas vital organisme. Penampilan primitif planet kita telah berubah secara signifikan di bawah pengaruh organisme: ia memperoleh atmosfer dengan oksigen bebas dan penutup tanah. Ozon terbentuk dari oksigen bebas, mencegah penetrasi radiasi ultraviolet ke permukaan bumi; Dari sinilah muncul “layar ozon” yang menjamin keberadaan kehidupan di permukaan tanah. Dari tumbuhan hijau yang mengumpulkan energi matahari di zaman geologis masa lalu, terbentuklah cadangan besar batuan kaya energi seperti batu bara dan gambut. Batu kapur, kapur dan banyak mineral lainnya berasal dari organik. Tutupan vegetasi mempengaruhi iklim; vegetasi berkayu menjadikannya lebih lembut, mengurangi fluktuasi suhu dan faktor meteorologi lainnya. Pengaruh alam mati terhadap organisme dan organisme pada benda mati menunjukkan kesatuan seluruh alam.