Powiązania biologii z innymi naukami przyrodniczymi. Zhanna Anatolyevna RzhevskayaBiologia medyczna: notatki z wykładów dla uniwersytetów. Dziedziczenie grup krwi

Wszystkie teoretyczne i praktyczne nauki medyczne wykorzystują ogólne wzorce biologiczne.

Pytanie 2. Metody nauk biologicznych

Podstawowe metody biologii

Główny metody prywatne w biologii to:

Opisowy,

Porównawczy,

Historyczny,

Eksperymentalny.

Aby poznać istotę zjawisk, należy przede wszystkim zebrać materiał faktograficzny i go opisać. Główną metodą badawczą było zbieranie i opisywanie faktów wczesny okres rozwoju biologii, która jednak do dziś nie straciła na znaczeniu.

Już w XVIII wieku. stało się powszechne metoda porównawcza, pozwalając, poprzez porównanie, badać podobieństwa i różnice organizmów i ich części. Na zasadach tej metody oparto systematykę i dokonano jednego z największych uogólnień – stworzono teorię komórkową. Metoda porównawcza rozwinęło się w historyczny, ale i dziś nie straciło na znaczeniu.

Metoda historyczna

Metoda historyczna wyjaśnia wzorce pojawiania się i rozwoju organizmów, kształtowanie ich struktury i funkcji. Nauka ma obowiązek ustanowić metodę historyczną w biologii C. Darwina.

Metoda eksperymentalna

Eksperymentalna metoda badania zjawisk przyrodniczych wiąże się z aktywnym wpływem na nie poprzez przeprowadzanie eksperymentów (eksperymentów) w ściśle określonych warunkach i zmianę przebiegu procesów w pożądanym przez badacza kierunku. Metoda ta pozwala badać zjawiska w izolacji i osiągać ich powtarzalność przy odtwarzaniu tych samych warunków. Eksperyment zapewnia nie tylko głębsze niż inne metody wejrzenie w istotę zjawisk, ale także bezpośrednie ich opanowanie.

Najwyższą formą eksperymentu jest modelowanie badanych procesów. Genialny eksperymentator IP Pawłow powiedział: „Obserwacja zbiera to, co oferuje jej natura, ale doświadczenie bierze od natury to, czego chce”.

Zintegrowane wykorzystanie różnych metod pozwala na pełniejsze zrozumienie zjawisk i obiektów przyrody. Obecne zbliżenie biologii i chemii, fizyki, matematyki i cybernetyki oraz wykorzystanie ich metod do rozwiązywania problemów biologicznych okazało się bardzo owocne.

Pytanie 3. Etapy rozwoju biologii

Ewolucja biologii

Rozwój każdej nauki jest znany w zależności od metody produkcji, porządek społeczny, potrzeby praktyki, ogólny poziom nauki i techniki. Człowiek prymitywny zaczął gromadzić pierwsze informacje o organizmach żywych. Organizmy żywe zapewniały mu pożywienie, materiał na odzież i mieszkanie. Już wówczas istniała potrzeba poznania właściwości roślin i zwierząt, miejsc ich występowania i wzrostu, terminu dojrzewania owoców i nasion, zachowań zwierząt. Tak więc stopniowo, nie z próżnej ciekawości, ale w wyniku naglących codziennych potrzeb, gromadziły się informacje o organizmach żywych. Udomowienie zwierząt i początek uprawy roślin wymagały głębszej wiedzy o organizmach żywych.

Początkowo zgromadzone doświadczenia były przekazywane ustnie z pokolenia na pokolenie. Pojawienie się pisma przyczyniło się do lepszego przechowywania i przekazywania wiedzy.

Informacje stały się pełniejsze i bogatsze. Jednak przez długi czas, ze względu na niski poziom rozwoju produkcji społecznej, nauki biologiczne jeszcze nie istniały.

Definicja biologii jako nauki. Powiązania biologii z innymi naukami. Znaczenie biologii dla medycyny.

Biologia - nauka o życiu. Bada życie jako szczególną formę ruchu materii, prawa jego istnienia i rozwoju. Termin biologia zaproponował Lamarck w 1802 roku. Przedmiotem biologii są organizmy żywe, ich budowa, funkcje, społeczności naturalne.

Biologia leży u podstaw takich nauk jak medycyna, ekologia, genetyka, selekcja, botanika, zoologia, anatomia, fizjologia, mikrobiologia, embriologia itp. Biologia wraz z innymi naukami stworzyła takie nauki jak biofizyka, biochemia, bionika, geobotanika, zoogeografia.

„Medycyna w ujęciu teoretycznym jest przede wszystkim biologia ogólna„- napisał Davydovsky. Teoretyczne osiągnięcia biologii mają szerokie zastosowanie w medycynie. To sukcesy i odkrycia w biologii wyznaczają współczesny poziom nauk medycznych. Tym samym dane genetyczne umożliwiły opracowanie metod wczesnej diagnostyki, leczenia i zapobiegania dziedzicznym chorobom człowieka. Selekcja mikroorganizmów pozwala uzyskać enzymy, witaminy i hormony niezbędne w leczeniu wielu chorób. Rozwój Inżynieria genetyczna otwiera się szerokie perspektywy do produkcji związków biologicznie czynnych i substancji leczniczych.

Definicja „życia” w nowoczesna scena Nauki. Podstawowe właściwości istot żywych. Skład chemiczny komórki.

Życie- makromolekularny układ otwarty, który charakteryzuje się hierarchiczną organizacją, zdolnością do samoreprodukcji, metabolizmem i precyzyjnie regulowanym przepływem energii. Życie według tej definicji jest rdzeniem porządku rozprzestrzeniającego się w mniej uporządkowanym wszechświecie.

Strona 9 Slusariew

 samoodnowa . Związany z przepływem materii i energii. Metabolizm opiera się na zrównoważonych i wyraźnie powiązanych ze sobą procesach asymilacji (anabolizm, synteza, tworzenie nowych substancji) i dysymilacji (katabolizm, rozkład). W wyniku asymilacji odnawiają się struktury organizmu i powstają nowe części (komórki, tkanki, części narządów). Dysymilacja warunkuje rozkład związków organicznych oraz dostarcza komórce materię plastyczną i energię. Do powstania nowego potrzebny jest stały dopływ niezbędnych substancji z zewnątrz, a w procesie aktywności życiowej (w szczególności dysymilacji) powstają produkty, które należy uwolnić do środowiska zewnętrznego;

 Z samoreprodukcja. Zapewnia ciągłość pomiędzy zmieniającymi się pokoleniami systemy biologiczne. Właściwość ta związana jest z przepływem informacji wbudowanej w strukturę kwasów nukleinowych. Pod tym względem żywe struktury są stale odtwarzane i aktualizowane, nie tracąc przy tym swojego podobieństwa poprzednie pokolenia(pomimo ciągłego odnawiania substancji). Kwasy nukleinowe są zdolne do przechowywania, przekazywania i odtwarzania informacji dziedzicznych, a także wdrażania ich poprzez syntezę białek. Informacja przechowywana w DNA jest przenoszona do cząsteczki białka za pomocą cząsteczek RNA;

 samoregulacja . Oparty na całości przepływów materii, energii i informacji przez żywy organizm;

Samoregulacja w biologii- właściwość systemów biologicznych do automatycznego ustalania i utrzymywania na pewnym, stosunkowo stałym poziomie, pewnych wskaźników fizjologicznych i innych biologicznych.

 drażliwość . Związany z przekazywaniem informacji z zewnątrz do dowolnego układu biologicznego i odzwierciedla reakcję tego układu na bodziec zewnętrzny. Dzięki drażliwości organizmy żywe są w stanie selektywnie reagować na warunki otoczenie zewnętrzne i wydobądź z niego tylko to, co jest niezbędne do Twojego istnienia. Drażliwość wiąże się z samoregulacją układów żywych w oparciu o zasadę sprzężenia zwrotnego: produkty odpadowe mogą działać hamująco lub stymulująco na te enzymy, które były na początku długiego łańcucha reakcji chemicznych;

 utrzymanie homeostazy (z gr. homoios - „podobny, identyczny” i zastój - „bezruch, stan”) - względna stałość dynamiczna środowisko wewnętrzne organizm, parametry fizyczne i chemiczne istnienia układu;

 organizacja strukturalna - pewien porządek, harmonia układu żywego. Odkrywa się go podczas badania nie tylko pojedynczych organizmów żywych, ale także ich agregatów w powiązaniu ze środowiskiem - biogeocenoz;

 dostosowanie - zdolność żywego organizmu do ciągłego dostosowywania się do zmieniających się warunków życia w środowisku. Opiera się na drażliwości i charakterystycznych dla niej adekwatnych reakcjach;

 reprodukcja (reprodukcja) . Ponieważ życie istnieje w postaci indywidualnych (oddzielnych) układów żywych (np. komórek), a istnienie każdego takiego układu jest ściśle ograniczone w czasie, utrzymanie życia na Ziemi wiąże się z reprodukcją układów żywych. NA Poziom molekularny reprodukcja odbywa się dzięki syntezie matrycy, powstają nowe cząsteczki według programu wbudowanego w strukturę (matrycę) istniejących wcześniej cząsteczek;

 dziedziczność. Zapewnia ciągłość pomiędzy pokoleniami organizmów (w oparciu o przepływ informacji). Ściśle powiązany z autoreprodukcją życia na poziomie molekularnym, subkomórkowym i komórkowym. Dzięki dziedziczności cechy zapewniające przystosowanie się do środowiska przekazywane są z pokolenia na pokolenie;

 zmienność - właściwość przeciwna dziedziczności. Ze względu na zmienność żywy system nabiera cech, które wcześniej były dla niego niezwykłe. Przede wszystkim zmienność wiąże się z błędami podczas reprodukcji: zmiany w strukturze kwasów nukleinowych prowadzą do pojawienia się nowej informacji dziedzicznej. Pojawiają się nowe znaki i właściwości. Jeżeli są one przydatne dla organizmu w danym siedlisku, wówczas są one zbierane i utrwalane naturalna selekcja. Tworzone są nowe formy i typy. Zatem zmienność stwarza warunki wstępne specjacji i ewolucji;

 rozwój indywidualny (proces ontogenezy) - ucieleśnienie oryginału Informacja genetyczna, osadzone w strukturze cząsteczek DNA (tj. W genotypie), w strukturach roboczych organizmu. Podczas tego procesu objawia się taka właściwość jak zdolność do wzrostu, która wyraża się wzrostem masy ciała i jego wielkości. Proces ten opiera się na reprodukcji cząsteczek, reprodukcji, wzroście i różnicowaniu komórek i innych struktur itp.;

 rozwój filogenetyczny (jego prawa zostały ustalone przez C.R. Darwina). Opiera się na progresywnej reprodukcji, dziedziczności, walce o byt i selekcji.

W wyniku ewolucji pojawiła się ogromna liczba gatunków. Postępująca ewolucja przeszła przez wiele etapów. Są to organizmy przedkomórkowe, jednokomórkowe i wielokomórkowe

aż do osoby. Jednocześnie ontogeneza człowieka powtarza filogenezę (tj. rozwój indywidualny przechodzi przez te same etapy, co proces ewolucyjny);

 dyskretność (nieciągłość) i jednocześnie integralność . Życie jest reprezentowane przez zbiór pojedynczych organizmów lub jednostek. Każdy organizm z kolei również

dyskretny, ponieważ składa się ze zbioru narządów, tkanek i komórek. Każda komórka składa się z organelli, ale jednocześnie jest autonomiczna. Informacja dziedziczna jest przekazywana przez geny, ale żaden pojedynczy gen nie może tego określić

rozwój tej czy innej cechy.

Pierwiastki takie jak C, O, H, N, S, P wchodzą w skład związków organicznych.

Makroelementy obejmują tlen (65-75%), węgiel (15-18%), wodór (8-10%), azot (2,0-3,0%), potas (0,15-0,4%), siarkę (0,15-0,2%), fosfor (0,2-1,0%), chlor (0,05-0,1%), magnez (0,02-0,03%), sód (0,02-0,03%), wapń (0,04-2,00%).

mikroelementy, stanowiące od 0,001% do 0,000001% masy ciała istot żywych, obejmują wanad, german, jod (część tyroksyny, hormonu tarczycy), kobalt (witamina B12), mangan, nikiel, ruten, selen, fluor (stomatologiczny emalia), miedź, chrom, cynk.

Przedkomórkowy poziom organizacji materii żywej. Wirusy. Rola wirusów w zmienności i ich zastosowanie w inżynierii genetycznej i terapii. Eksperymenty H. Frankela-Conrada oraz A. Hersheya i M. Chase'a z wykorzystaniem dwóch typów wirusów.

Przedkomórkowy (lub molekularny lub molekularno-genetyczny) poziom organizacji żywej materii: Początkowy poziom organizacji żywych istot. Przedmiotem badań są cząsteczki kwasów nukleinowych, białek, węglowodanów, lipidów i innych cząsteczek biologicznych, tj. cząsteczki występujące w komórce.

Z tego poziomu rozpoczynają się różne procesy życiowe organizmu: metabolizm i konwersja energii, przekazywanie informacji dziedzicznych itp.

P.S. Iwanowski i Połowcew jako pierwsi na świecie zasugerowali, że choroba tytoniu, opisana w 1886 roku przez A.D. Mayera w Holandii pod nazwą mozaika, to nie jedna, ale dwie zupełnie różne choroby tej samej rośliny. Jednym z nich jest cietrzew, którego czynnikiem sprawczym jest grzyb, a drugi jest niewiadomego pochodzenia.
Koniec XIX wiek upłynął pod znakiem wielkich osiągnięć w mikrobiologii i, oczywiście, Iwanowski postanowił dowiedzieć się, czy jakaś bakteria powoduje mozaikę tytoniową. Zbadał wiele chorych liści pod mikroskopem optycznym (elektronicznym jeszcze nie było), ale na próżno - nie znalazł żadnych śladów bakterii. „A może są tak małe, że ich nie widać?” – pomyślał naukowiec. W takim przypadku muszą przejść przez filtry zatrzymujące na ich powierzchni zwykłe bakterie. Podobne filtry istniały już wtedy.

Iwanowski włożył do płynu drobno zmielony liść chorego tytoniu, który następnie przefiltrował. Bakterie zatrzymywały się na filtrze, a przefiltrowany płyn musiał być sterylny i nie mógł zainfekować zdrowej rośliny w przypadku zetknięcia się z nim. Ale ona była zaraźliwa! Na tym polega istota odkrycia Iwanowskiego (jakie wszystko jest proste i genialne!).

Tutaj pojawia się różnica w wielkości. Wirusy są około 100 razy mniejsze od bakterii, dlatego swobodnie przedostały się przez wszystkie filtry i zainfekowały zdrowe rośliny, spadając na nie wraz z przefiltrowaną cieczą. Bakterie wyróżniają się także zdolnością do namnażania w sztucznie stworzonych pożywki, ale wirusy odkryte przez Iwanowskiego tego nie zrobiły. „A więc to coś nowego” – zdecydował naukowiec. Był rok 1892.

Dojrzałe cząstki wirusa - wiriony lub wirospory - składają się z otoczki białkowej i nukleokapsydu, reprezentowanego przez kwas nukleinowy. Cykl życiowy: wirospora – przyłączenie się do komórki – wprowadzenie do niej – etap utajony – powstanie nowego pokolenia – wyjście wirospor.

Rodzaje interakcji wirus-komórka

Istnieją trzy rodzaje interakcji między wirusem a komórką: produktywna, nieudana i integracyjna.

Typ produkcyjny - kończy się utworzeniem nowej generacji wirionów i śmiercią (lizą) zakażonych komórek (forma cytolityczna). Niektóre wirusy opuszczają komórki, nie niszcząc ich (postać niecytolityczna).

Typ nieudany - nie kończy się na tworzeniu nowych wirionów, ponieważ proces zakaźny w komórce zostaje przerwany na jednym z etapów.

Typ integracyjny, czyli wirogenia, charakteryzuje się inkorporacją (integracją) wirusowego DNA w postaci prowirusa do chromosomu komórkowego i ich współistnieniem (współreplikacją)

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

Wirusy odkrył D.I. Iwanowski (1892, wirus mozaiki tytoniu).

Jeśli wirusy są izolowane w czystej postaci, wówczas istnieją w postaci kryształów (nie mają własnego metabolizmu, reprodukcji i innych właściwości żywych istot). Z tego powodu wielu naukowców uważa wirusy za etap pośredni między obiektami żywymi i nieożywionymi.

Wirusy to niekomórkowe formy życia. Cząsteczki wirusa (wiriony) nie są komórkami:

· wirusy są znacznie mniejsze niż komórki;

· Wirusy mają znacznie prostszą budowę niż komórki - składają się jedynie z kwasu nukleinowego i otoczki białkowej, składającej się z wielu identycznych cząsteczek białka.

Synteza składników wirusa:

· Kwas nukleinowy wirusa zawiera informację o białkach wirusowych. Komórka sama wytwarza te białka na swoich rybosomach.

· Komórka odtwarza kwas nukleinowy samego wirusa przy pomocy jego enzymów.

· Następnie następuje samoorganizacja cząstek wirusowych.

Znaczenie wirusa:

· powodować choroby zakaźne (grypa, opryszczka, AIDS itp.)

· Niektóre wirusy mogą wstawić swoje DNA do chromosomów komórki gospodarza, powodując mutacje.

Scena 1 Etap przygotowawczy. Tworzenie monomerów z polimerów.

Rozkład polimerów na monomery. Proces ten zachodzi w przewodzie pokarmowym lub cytoplazmie komórek. Cała energia jest zużywana w postaci ciepła.

Lipidy obejmują glicerol i kwasy tłuszczowe; z białek, aminokwasów i z węglowodanów, glukozy.

Slyusarev s. 178

Regeneracja – zdolność organizmów do naprawy uszkodzonych tkanek/narządów.

Wyróżnia się regenerację fizjologiczną, naprawczą i patologiczną.

Fizjologiczny – naturalna odbudowa komórek i tkanek w ontogenezie. Na przykład zmiana czerwonych krwinek, nabłonka skóry.

Naprawczy – powrót do zdrowia po uszkodzeniu lub śmierci komórek i tkanek.

Patologiczny – proliferacja tkanek, które nie są identyczne z tkankami zdrowymi. Na przykład wzrost tkanki bliznowatej w miejscu oparzenia, chrząstki w miejscu złamania, proliferacja komórek tkanki łącznej w miejscu tkanki mięśniowej serca i guz nowotworowy.

Problemy:

Wiek, cechy metaboliczne, stan układu nerwowego i hormonalnego, odżywianie, intensywność krążenia krwi w uszkodzonych tkankach, współistniejące choroby mogą osłabiać, wzmacniać lub jakościowo zmieniać proces regeneracji. W niektórych przypadkach prowadzi to do pojawienia się innego rodzaju regeneracji - regeneracji patologicznej. Jej objawy to: długotrwałe, niegojące się owrzodzenia, zaburzenia gojenia się złamań kości, nadmierny rozrost tkanki lub przejście z jednego rodzaju tkanki na drugi.

Hetero- i euchromatyna.

Operon

odcinek DNA, którego transkrypcja odbywa się na cząsteczkę informacyjnego RNA pod kontrolą jednego specjalnego regulatora białkowego. Koncepcję operonu zaproponowali w 1961 roku F. Jacob i J. Mano w celu wyjaśnienia mechanizmu „włączania” i „wyłączania” genów w zależności od zapotrzebowania komórki organizmu prokariotycznego na substancje, których synteza jest kontrolowana przez te geny. Dalsze eksperymenty umożliwiły uzupełnienie tej koncepcji, a także potwierdziły, że regulacja operonu (czyli regulacja na poziomie transkrypcji) jest głównym mechanizmem regulacji aktywności genów u prokariotów i szeregu wirusów.

Operon zawiera geny strukturalne i elementy regulacyjne (nie mylić z genem regulatorowym). Geny strukturalne kodują białka, które przeprowadzają kolejne etapy biosyntezy substancji.

Elementy regulacyjne są następujące:

Promotor - Promotor jest miejscem lądowania polimerazy RNA

Operator to specjalny odcinek DNA, od którego rozpoczyna się operacja – synteza mRNA.

Terminator to region na końcu operonu, który sygnalizuje zaprzestanie transkrypcji.

Strukturalny geny – geny, które zawierają dziedziczną informację o strukturze białek.

Promotor jest miejscem lądowania polimerazy RNA.

Operator to specjalny odcinek DNA, od którego rozpoczyna się operacja – synteza mRNA.

Czynniki transkrypcyjne(czynniki transkrypcyjne) - białka kontrolujące proces syntezy mRNA na matrycy DNA (transkrypcja) poprzez wiązanie się z określonymi odcinkami DNA

24. Multimeryczna organizacja białek na przykładzie hemoglobiny ludzkiej. Anemia sierpowata.

Hemoglobina - specyficzne białko czerwonych krwinek, które można łatwo wyizolować z organizmu bez stosowania pracochłonnych technik biochemicznych. Cząsteczka hemoglobiny składa się z czterech łańcuchów polipeptydowych (dwa łańcuchy α i dwa łańcuchy β), z których każdy jest połączony ze składnikiem niebiałkowym – hemem, który zawiera żelazo.

Anemia sierpowata jest dziedziczną hemoglobinopatią związaną z zaburzeniem struktury białka hemoglobiny, w którym nabywa ona specyficzną cechę struktura krystaliczna- tzw. hemoglobina S. Czerwone krwinki przenoszące hemoglobinę S zamiast normalnej hemoglobiny A pod mikroskopem mają charakterystyczny kształt półksiężyca (kształt sierpa), dla którego tę formę hemoglobinopatii nazywa się anemią sierpowatokrwinkową.

25. Podstawy wyjątkowości genetycznej jednostki (immunogenetyka). Genetyczny ludzki kompleks zgodności tkankowej (HLA). Jego znaczenie w transplantologii.

Immunogenetyka to dziedzina immunologii zajmująca się badaniem czterech głównych problemów:

1) genetyka zgodności tkankowej;

2) genetyczna kontrola struktury immunoglobulin i innych cząsteczek o znaczeniu immunologicznym;

3) genetyczna kontrola siły odpowiedzi immunologicznej i

4) genetyka antygenów.

Immunogenetyka to dział immunologii zajmujący się genetyką. warunkowość czynników odporności, różnorodność wewnątrzgatunkowa i dziedziczenie antygenów tkankowych, genetyka. i populacja aspekty związku makro- i mikroorganizmów z niezgodnością tkankową.

I. rozpoczął od prac E. Dungerna i L. Hirschfelda, którzy odkryli dziedziczenie antygenów grupowych krwi (1910). Termin „ja”. zaproponowany przez M. Irwina i L. Kole (1936).

Ludzkie antygeny leukocytowe, Ludzki układ genów zgodności tkankowej (HLA, Human Leukocyte Antigens) – grupa antygenów zgodności tkankowej, główny kompleks zgodności tkankowej (zwany dalej MHC) u człowieka. Reprezentowany przez ponad 150 antygenów. Locus zlokalizowany na chromosomie 6 zawiera duża liczba geny związane z układem odpornościowym człowieka. Geny te kodują między innymi białka prezentujące antygen znajdujące się na powierzchni komórki. Geny HLA są ludzką wersją genów MHC wielu kręgowców (przeprowadzono na nich wiele badań nad genami MHC).

Role HLA odgrywają ważną rolę w ochronie przed chorobami, mogą być przyczyną odrzucenia narządu po przeszczepieniu, mogą chronić przed nowotworem lub zwiększać prawdopodobieństwo zachorowania na raka (w przypadku rozregulowania na skutek częstych infekcji. Mogą wpływać na rozwój chorób autoimmunologicznych (np. typu 1). cukrzyca, celiakia).

Strukturalne i funkcjonalne poziomy organizacji materiału dziedzicznego u prokariotów i eukariotów: genowy, chromosomowy, genomowy. Gen i jego właściwości. Kod potrójny. Regulacja wewnątrzkomórkowa (hipoteza Jacoba i Monoda).

Poziom genów:

Badanie tego poziomu jest związane z funkcjami i strukturą kwasów nukleinowych.

Istnieją dwie znane grupy kwasów nukleinowych: RNA i DNA.

DNA znajduje się w jądrze i jest częścią chromatyny, podobnie jak mitochondria, centrosomy, plastydy, a RNA znajduje się w jąderkach, macierzy cytoplazmatycznej i rybosomach.

Nośnikiem informacji dziedzicznej w komórce jest DNA, a RNA służy do przekazywania i wdrażania informacji genetycznej u pro- i eukariontów. Za pomocą mRNA zachodzi proces translacji sekwencji nukleotydów DNA na polipeptyd.

W niektórych organizmach oprócz DNA nośnikiem informacji dziedzicznych może być RNA, na przykład w wirusach mozaiki tytoniowej, polio i AIDS.

Poziom chromosomów Organizacja materiału dziedzicznego charakteryzuje się osobliwościami morfologii i funkcji chromosomów.

Poziom genomowy organizacja materiału dziedzicznego, jednocząca cały zestaw genów chromosomowych, jest strukturą ustaloną ewolucyjnie, charakteryzującą się stosunkowo większą stabilnością niż poziom genu i chromosomów.

Gen– odcinek cząsteczki DNA, który określa kolejność aminokwasów w cząsteczce białka.

Właściwości genu:

1 dyskrecja działania – rozwój różnych cech jest kontrolowany przez różne geny.

2 stabilność - przekazywana przez wiele pokoleń w niezmienionej postaci.

3 specyficzność – każdy z genów determinuje rozwój określonej cechy.

4 plejotropia - zdolność genów do zapewnienia rozwoju kilku cech jednocześnie

Gen(z greckiego genos - pochodzenie) to najmniejsza jednostka dziedziczności, która zapewnia ciągłość u potomstwa tej lub innej elementarnej cechy organizmu. W organizmach wyższych gen jest częścią specjalnych formacji nitkowatych - chromosomy zlokalizowane wewnątrz jądra komórkowego. Stanowi ją ogół wszystkich genów organizmu genom. W genomie człowieka znajduje się około stu tysięcy genów. Według ich własnych właściwości chemiczne gen to odcinek cząsteczki DNA (w niektórych wirusach - RNA), w określonej strukturze, w której zakodowana jest jedna lub druga informacja dziedziczna. Każdy gen zawiera pewną recepturę, która zapewnia odpowiednią syntezę konkretnego białka, a co za tym idzie, zestaw genów kontroluje wszystkie reakcje chemiczne organizmu i determinuje wszystkie jego cechy. Najważniejszą właściwością genu jest połączenie dużej stabilności, niezmienności przez pokolenia ze zdolnością do dziedzicznych zmian - mutacje które są źródłem zmienności organizmów i podstawą działania doboru naturalnego.

Kod potrójny. - genetyczne kod, w którym każdy aminokwas łańcucha polipeptydowego jest zdefiniowany przez grupę trzech nukleotydów DNA.

Ogólny schemat struktury aparatu genetycznego prokariotów zaproponował Francuz. Jakuba i Monoda. Długo nie potrafili wyjaśnić faktu: bakterie zaczynają syntetyzować określony enzym, gdy w środowisku znajdzie się substancja rozkładana przez ten enzym (substrat reakcji). Jeśli w pożywce obecna jest laktoza i glukoza, wówczas glukoza rozkłada się jako pierwsza, ponieważ Bakterie stale mają ten enzym. Dopiero wtedy rozpoczyna się synteza enzymu rozkładającego laktozę.

Schemat genetycznej kontroli syntezy białek nazywany jest hipotezą operonową. Według tego schematu geny różnią się funkcjonalnie: niektóre z nich (geny strukturalne) zawierają informację o lokalizacji aminokwasów w cząsteczce białko-enzym, inne (geny regulatorowe) pełnią funkcje regulacyjne, które wpływają na aktywność genów strukturalnych.

Morfologia jąder

Jądra to sparowane męskie gonady wytwarzające produkty rozrodcze i hormony płciowe. Struktura jąder jest różna u różnych zwierząt. U niższych kręgowców (ryb) jądra znajdują się w jamie ciała. U ssaków łożyskowych są one pobierane poza jamę ciała i ze względu na wysoką temperaturę ciała umieszczane są w specjalnym narządzie - mosznie.

Morfologia jajników

U większości zwierząt jajnik to para gonad, w której rozwijają się komórki jajowe. U ptaków jajnik jest nieparzysty, co wiąże się z przystosowaniem do lotu. U niektórych zwierząt umiejscowiony jest w jamie ciała (ryby), u ssaków i człowieka w jamie miednicy. Struktura jajnika składa się z podstawy tkanki łącznej - zrębu. Dzieli się na część wewnętrzną – rdzeń i część zewnętrzną – warstwę korową. Zewnętrzna część gruczołu pokryta jest jednowarstwowym nabłonkiem szczątkowym.

Ontogeneza poporodowa i jej okresy. Rola gruczołów wydzielania wewnętrznego: tarczycy, przysadki mózgowej, gruczołów rozrodczych w regulacji czynności życiowych organizmu w ontogenezie poporodowej. Wpływ melatoniny na procesy fizjologiczne.

Ontogeneza, czyli indywidualny rozwój organizmu, dzieli się na dwa okresy: prenatalny (wewnątrzmaciczny) i poporodowy (po urodzeniu).

Okres prenatalny trwa od momentu poczęcia i powstania zygoty aż do narodzin; poporodowe – od chwili narodzin do śmierci.

Poporodowy okres ontogenezy dzieli się na jedenaście okresów:

1-10 dzień – noworodki;

10 dzień – 1 rok – niemowlęctwo;

1–3 lata – wczesne dzieciństwo;

4-7 lat – pierwsze dzieciństwo;

8-12 lat – drugie dzieciństwo;

13-16 lat – okres dojrzewania;

17-21 lat – okres dojrzewania;

22-35 lat - pierwszy dojrzały wiek;

36-60 lat – drugi wiek dojrzały;

61-74 lata – starość;

od 75. roku życia – starość,

po 90 latach - długie wątroby.

Ontogeneza kończy się naturalną śmiercią.

Gruczoły dokrewne odgrywają ważną rolę w rozwoju organizmu. W przypadku niewystarczającej funkcjonalności Tarczyca, jeśli objawia się w dzieciństwie, rozwija się kretynizm chorobowy, charakteryzujący się upośledzeniem umysłowym, opóźnionym wzrostem i rozwojem seksualnym oraz zaburzeniami proporcji ciała.

Przysadka mózgowa. Zawiera hormon stymulujący wzrost, hormon somatotropowy. Wraz ze zmniejszoną funkcją w dzieciństwie rozwija się karłowatość (nanizm), a przy zwiększonej funkcji rozwija się gigantyzm. Kiedy w wieku dorosłym uwalniany jest hormon, następuje patologiczny wzrost poszczególnych narządów. Obserwuje się przerost kości dłoni, stóp i twarzy (akromegalia).

Gruczoły płciowe wytwarzają komórki rozrodcze i hormony płciowe, pod wpływem których następuje powstawanie wtórnych cech płciowych.

Melatonina :

Informuje wszystkie komórki organizmu o porze dnia i fazie świetlnej słonecznego dnia. Zniszczony w świetle. Produkowane w ciemności.

Z brakiem melatoniny: wczesne starzenie się, wczesna menopauza, rozwój otyłości i raka.

Pojęcie homeostazy-homeokinezy. Ogólne wzorce homeostazy w układach żywych. Genetyczne, komórkowe i systemowe podstawy reakcji homeostatycznych organizmu. Rola układu hormonalnego i odpornościowego w zapewnieniu homeostazy i zmian adaptacyjnych. Rodzaje homeostazy.

Patrz strona 190 Slyusarev!

Homeostaza to względna dynamiczna stałość środowiska wewnętrznego (krew, limfa, płyn tkankowy) i stabilność podstawowych funkcji fizjologicznych (krążenie krwi, oddychanie, termoregulacja, metabolizm itp.) organizmu człowieka i zwierzęcia.

Homeokineza – Ten proces zmiany funkcjonowania organizmu, mający na celu osiągnięcie homeostazy (tzw. równowagi ruchomej).

Normalizację parametrów fizjologicznych przeprowadza się na podstawie właściwości drażliwości. Zdolność do utrzymania homeostazy jest różna u różnych gatunków. W miarę jak organizmy stają się coraz bardziej złożone, zdolność ta postępuje, czyniąc je bardziej niezależnymi od wahań warunków zewnętrznych. Jest to szczególnie widoczne u wyższych zwierząt i ludzi, którzy mają złożone mechanizmy regulacyjne nerwowe, hormonalne i immunologiczne. Wpływ środowiska na organizm człowieka nie jest w większości bezpośredni, ale pośredni, wynikający z powstania sztucznego środowiska, sukcesu technologii i cywilizacji.

W ogólnoustrojowych mechanizmach homeostazy działa cybernetyczna zasada ujemnego sprzężenia zwrotnego: przy każdym zakłócającym wpływie aktywowane są ściśle ze sobą powiązane mechanizmy nerwowe i endokrynologiczne.

Rodzaje homeostazy:

Homeostaza genetyczna na poziomie genetyki molekularnej, komórkowej i organizmu ma na celu utrzymanie zrównoważonego systemu genów zawierającego całą informację biologiczną organizmu. Na poziomie populacja-gatunek homeostaza genetyczna to zdolność populacji do utrzymania względnej stabilności i integralności materiału dziedzicznego, co zapewniają procesy podziału redukcyjnego i swobodnego krzyżowania osobników, co pomaga w utrzymaniu równowagi genetycznej częstości alleli .

Homeostaza fizjologiczna związane z powstawaniem i ciągłym utrzymywaniem określonych warunków fizykochemicznych w komórce. Stałość środowiska wewnętrznego Organizmy wielokomórkowe wspomagany przez układ oddechowy, krążeniowy, trawienny, wydalniczy i regulowany przez układ nerwowy i hormonalny.

Homeostaza strukturalna opiera się na mechanizmach regeneracyjnych zapewniających stałość morfologiczną i integralność układu biologicznego na różnych poziomach organizacji. Wyraża się to w odbudowie struktur wewnątrzkomórkowych i narządów poprzez podział i przerost.

Naruszenie mechanizmów leżących u podstaw procesów homeostatycznych uznawane jest za „chorobę” homeostazy.

36. Problem przeszczepiania narządów i tkanek. Auto-, allo- i heterotransplantacja. Transplantacja ważnych narządów. Niezgodność tkankowa i sposoby jej przezwyciężenia. Sztuczne narządy.

TRANSPLANTACJA - przeszczepienie lub wszczepienie narządów i tkanek. Przeszczepiany obszar nazywa się TRANSPLANTEM, organizm, z którego pobierana jest tkanka do przeszczepu, jest DAWCĄ, a przeszczepiane ciało jest BIORCĄ. Powodzenie przeszczepu zależy od reakcji immunologicznych organizmu.

Podczas AUTOTRANSPLANTACJI (przeszczepienia do innej części ciała tego samego organizmu) białka (antygeny) przeszczepu nie różnią się od białek biorcy i operacja jest najskuteczniejsza, nie następuje operacja immunologiczna.

W ALLOTRANSPLANTACJI (od osobnika tego samego gatunku) dawca i biorca różnią się antygenami, u zwierząt wyższych obserwuje się długotrwałe wszczepienie.

KSENOTRANSPLANTACJA (heterotransplantacja) (do której należą dawca i biorca różne rodzaje) jest skuteczny u niektórych bezkręgowców, ale u zwierząt wyższych takie przeszczepy są wchłaniane.

Niekompatybilność tkanek- zespół reakcji immunologicznych organizmu na przeszczepione obce komórki, tkanki lub narządy.

Podczas przeszczepu bardzo ważne ma zjawisko TOLERANCJI IMMUNOLOGICZNEJ (tolerancji) na obce komórki w wyniku reakcji odrzucenia. Tłumienie odporności w przypadku przeszczepu tkanki (immunosupresja) osiąga się poprzez: tłumienie aktywności układ odpornościowy, napromieniowanie, podanie surowicy przeciwlimfatycznej, hormonów nadnerczy, chemikaliów – leków przeciwdepresyjnych (imuran). Głównym zadaniem jest tłumienie nie tylko odporności, ale także odporności na przeszczep.

Sztuczne narządy- są stworzone przez człowieka narządy-implanty, które mogą zastąpić prawdziwe narządy ciała.

Ogólne wzorce ontogenezy organizmów wielokomórkowych. Różnicowanie i integracja w rozwoju. Selektywna aktywność genów w rozwoju: rola czynników cytoplazmatycznych komórki jajowej, oddziaływania kontaktowe komórek, wpływy międzytkankowe i hormonalne.

Ontogeneza- jest to indywidualny rozwój organizmu (jednostki) od momentu jego powstania aż do końca istnienia.

Podczas ontogenezy organizmów wielokomórkowych następuje wzrost, różnicowanie i integracja części ciała.

Różnicowanie– specjalizacja komórek; zmiana struktury rozwoju.

Integracja- proces łączenia struktur i funkcji w całym organizmie, charakterystyczny dla systemów żywych na każdym poziomie ich organizacji.

Wykazano, że w jaju, a później w zygocie, czynniki cytoplazmatyczne o charakterze białkowym wnikają do rdzenia blastomeru i determinują charakter odczytywanej informacji. W konsekwencji określa się (określa) rozwój zawiązków embrionalnych.

Cytokiny są najbardziej uniwersalną klasą wewnątrz- i międzytkankowych substancji regulacyjnych. Są to glikoproteiny, które w bardzo niskich stężeniach wpływają na reakcje wzrostu, proliferację i różnicowanie komórek. Często uważa się je za hormony tkankowe, to znaczy hormony działające lokalnie, które rozprzestrzeniają się poprzez substancję międzykomórkową w obrębie jednej lub pobliskich tkanek.

Interakcje kontaktowe między komórkami są ważne dla różnicowania na wszystkich etapach rozwoju - od najwcześniejszych etapów do dorosłości.

Odkryto, że podczas tworzenia złożonych oczu złożonych u Drosophila interakcje międzykomórkowe rozprzestrzeniają się po tkance embrionalnej w postaci fali. Obszary utworzonych kontaktów międzykomórkowych mają różne kształty. Ustalono, że różnicowanie komórek zależy od geometrii ich stref kontaktu z sąsiadującymi komórkami. Komórki o tym samym kształcie kontaktu różnicują się w tym samym kierunku. Spośród wszystkich zidentyfikowano jedną komórkę fotoreceptorową, która różni się od pozostałych tym wskaźnikiem. To ona potrafi dostrzec ultrafioletowy obszar widma.

Zatem interakcje międzykomórkowe są ważne dla rozwoju organizmu i jego integralności, szczególnie w okresie fragmentacji. Począwszy od stadium blastuli, indukcja embrionalna staje się wiodącym mechanizmem integrującym ontogenezę.

Najlepsza koncepcja

Następuje wzrost amplitudy biorytmów dobowych o wczesne stadia ontogeneza ssaków, ich maksymalny rozwój w młodym i dojrzałym wieku oraz późniejszy spadek amplitud w starszym wieku.

Heterochronia- różnice w czasie rozpoczęcia starzenia się poszczególnych tkanek, narządów i układów. Tak więc zmiany hipotroficzne w grasicy rozpoczynają się po 13-15 latach, w gonadach - w okresie menopauzy i przysadce mózgowej - na krótko przed śmiercią.

(kiedy starzenie zachodzi w różnych tkankach na różnych etapach wieku)

Heterotropia- nierówne nasilenie starzenia w różnych strukturach tego samego narządu lub w różnych narządach.

(Kiedy starzenie się jest nierówno wyrażone w różnych komórkach)

Heterokateficzność- wielokierunkowość zmian związanych z wiekiem. Na przykład wraz z wiekiem następuje zmniejszenie funkcji hormonów płciowych przez gruczoły obwodowe i zwiększenie produkcji hormonów gonadotropowych przez gruczolako przysadkę mózgową.

(Kiedy starzenie się nie tylko powoduje spadek niektórych funkcji, ale także powoduje wzrost niektórych funkcji)

Wpływ czynników fotoperiodycznych na adaptację sezonową pierwotniaków i metazoanów, na rytmy płodności. Rola melatoniny. Cechy klimatogeograficzne wpływu fotoperiodyzmu na aktywność życiową. Noc polarna i dzień polarny. Problem zanieczyszczenia światłem.

Fotoperiodyzm – reakcja organizmów na sezonowe zmiany długości dnia. Odkryta przez W. Garnera i N. Allarda w 1920 roku podczas prac hodowlanych z tytoniem.

Melatonina- główny hormon szyszynki, regulator rytmów dobowych :

Informuje wszystkie komórki organizmu o porze dnia i fazie świetlnej słonecznego dnia. Zniszczony w świetle. Produkowane w ciemności. Z brakiem melatoniny: wczesne starzenie się, wczesna menopauza, rozwój otyłości i raka. Antonim: seratonina.

reguła Aschoffa

„Zwierzęta nocne mają dłuższy okres aktywności (czuwania) przy stałym świetle, podczas gdy zwierzęta dzienne mają dłuższy okres czuwania przy stałej ciemności”. I rzeczywiście, jak później ustalił Aschoff, w przypadku długotrwałej izolacji ludzi lub zwierząt w ciemności cykl czuwania i snu wydłuża się ze względu na wydłużenie czasu trwania fazy czuwania. Z reguły Aschoffa wynika, że ​​to światło determinuje dobowe wahania organizmu.

Noc polarna- okres, w którym Słońce nie pojawia się nad horyzontem dłużej niż 24 godziny (czyli dłużej niż jeden dzień).

Dzień polarny- okres, w którym Słońce nie zachodzi za horyzontem dłużej niż 1 dzień.

Plan pracy:

1. Pojęcie biologii i jej związek z innymi naukami……………..2

14. Cechy budowy komórki roślinnej…………………7

30. Penetracja składniki odżywcze do klatki. Pojęcie turgoru, plazmolizy, plazmolizy mikroorganizmów……………...13

45. Antybiotyki i substancje hamujące. Drogi wnikania i ich wpływ na jakość mleka. Środki zapobiegające przedostawaniu się ich do mleka…………………………………………………15

50. Mikroflora roślin i pasz……………………………...18

66. Scharakteryzuj czynniki sprawcze gruźlicy i brucelozy…..22

1. Pojęcie biologii i jej powiązanie z innymi naukami.

Nauka jest kulą działalność badawcza, mające na celu zdobycie nowej wiedzy o przedmiotach i zjawiskach. Nauka obejmuje wiedzę na temat przedmiotu badań, jej głównym zadaniem jest jego pełniejsze i głębsze zrozumienie. Główną funkcją nauki są badania. Przedmiotem badań nad metodami nauczania biologii jest teoria i praktyka nauczania, kształcenia i doskonalenia uczniów w tym przedmiocie.

Metodologia nauczania biologii, jak każda nauka, poznaje obiektywne prawa procesów i zjawisk, które bada. Rozpoznawanie ich ogólnych wzorców pozwala jej wyjaśniać i przewidywać przebieg zdarzeń oraz działać celowo.

Głównymi cechami nauki są z reguły cele, przedmiot jej badań, metody poznania i formy wyrażania wiedzy (w postaci podstawowych przepisów naukowych, zasad, praw, wzorców, teorii i faktów, terminów) . Ważna jest także historia powstawania i rozwoju nauki oraz nazwiska naukowców, którzy wzbogacili ją swoimi odkryciami.

Cele stawiane przed metodyką nauczania biologii są zbieżne z ogólnymi celami i zadaniami pedagogicznymi. Dlatego tę technikę- szczególny obszar pedagogiki, zdeterminowany specyfiką przedmiotu badań.

Metodologia nauczania biologii opiera się na ogólnych zasadach pedagogicznych dotyczących badania materiału biologicznego. Jednocześnie integruje wiedzę, umiejętności i postawy specjalistyczne (przyrodnicze i biologiczne), psychologiczne, pedagogiczne, ideologiczne, kulturowe i inne, zawodowe i pedagogiczne.

Metodologia nauczania biologii określa cele nauczania, treść przedmiotu „Biologia” i zasady jego wyboru.

Cele edukacji, wraz z treścią, procesem i rezultatami edukacji, są następujące: ważny element każdy system pedagogiczny. Edukacja uwzględnia zarówno cele społeczne, jak i cele indywidualne. Cele społeczne wyznaczane są potrzebami rozwijającego się społeczeństwa. Cele osobiste uwzględniają indywidualne zdolności, zainteresowania, potrzeby edukacyjne i samokształcenie.

Poziom wykształcenia, tj. opanowanie wiedzy biologicznej, umiejętności i zdolności, które przyczyniają się do aktywnego i pełnego włączenia w działania edukacyjne, zawodowe i społeczne;

Poziom wykształcenia, charakteryzujący system światopoglądów, przekonań, stosunek do otaczającego świata, przyrody, społeczeństwa, osobowości;

Poziom rozwoju określający możliwości, potrzebę samorozwoju i doskonalenia cech fizycznych i psychicznych. Ogólny średni cel edukacja biologiczna ustalane z uwzględnieniem tych wartości i czynników takich jak:

Integralność osobowości ludzkiej;

Przewidywalność, czyli orientacja celów edukacji biologicznej na współczesne i przyszłe wartości biologiczno-wychowawcze. W ten sposób ogólna edukacja biologiczna na poziomie średnim staje się bardziej otwarta na aktualizację i dostosowywanie;

Ciągłość w systemie edukacji przez całe życie.

W metodyce nauczania biologii zauważa się także, że jednym z najważniejszych celów edukacji biologicznej jest kształtowanie światopoglądu naukowego opartego na integralności i jedności przyrody, jej systemowej i poziomej budowie, różnorodności oraz jedności człowieka i przyrody. Ponadto biologia koncentruje się na rozwijaniu wiedzy o budowie i funkcjonowaniu układów biologicznych, nt zrównoważony rozwój przyroda i społeczeństwo w ich interakcji.

Przedmiot i przedmiot badań to najważniejsze pojęcia każdej nauki. Reprezentują kategorie filozoficzne. Obiekt wyraża treść rzeczywistości niezależną od obserwatora.

Przedmiotem wiedzy naukowej są różne aspekty, właściwości i relacje obiektu utrwalone w doświadczeniu i włączone w proces praktycznego działania. Przedmiotem badań metod nauczania biologii jest proces dydaktyczny i wychowawczy (wychowawczy) związany z tym przedmiotem. Przedmiotem metodologii badań są cele i treść procesu edukacyjnego, metody, środki i formy nauczania, kształcenia i rozwoju uczniów.

W rozwoju nauki, jej praktycznym zastosowaniu i ocenie osiągnięć dość znaczącą rolę odgrywają metody badania naukowe. Są środkiem zrozumienia studiowanego przedmiotu i drogą do osiągnięcia celu. Wiodącymi metodami nauczania biologii są: obserwacja, eksperyment pedagogiczny, modelowanie, prognozowanie, testowanie, analiza jakościowa i ilościowa osiągnięcia pedagogiczne. Metody te opierają się na doświadczeniu i wiedzy sensorycznej. Jednak wiedza empiryczna nie jest jedynym źródłem rzetelnej wiedzy. Ujawnij istotę przedmiotu i zjawiska, ich komunikacja wewnętrzna pomagają takie metody wiedzy teoretycznej, jak systematyzacja, integracja, różniczkowanie, abstrakcja, idealizacja, Analiza systemu, porównanie, uogólnienie.

Struktura treści metodyki nauczania biologii jest naukowo uzasadniona. Dzieli się na ogólne i prywatne lub specjalne metody nauczania: historia naturalna, kursy „Rośliny. Bakterie. Grzyby i porosty”, kurs „Zwierzęta”, kursy „Człowiek”, „Biologia ogólna”.

Ogólna metodologia nauczania biologii uwzględnia główne zagadnienia wszystkich kursów biologicznych: koncepcje edukacji biologicznej, cele, założenia, zasady, metody, środki, formy, modele realizacji, treść i struktury, fazy, ciągłość, historia powstawania i rozwoju edukacji biologicznej w kraju i na świecie; edukacja światopoglądowa, moralna i ekokulturowa w procesie uczenia się; jedność treści i metod nauczania; związek pomiędzy formami Praca akademicka; integralność i rozwój wszystkich elementów systemu edukacji biologicznej, który zapewnia siłę i świadomość wiedzy, umiejętności i zdolności.

Metody prywatne badają kwestie edukacyjne specyficzne dla każdego kursu, w zależności od treści materiał edukacyjny i wiek uczniów.

Ogólna metodologia nauczania biologii jest ściśle powiązana ze wszystkimi szczegółowymi metodami biologicznymi. Jej wnioski teoretyczne opierają się na prywatnych badaniach metodologicznych. A oni z kolei kierują się ogólnymi przepisami metodologicznymi dla każdego szkolenia. Zatem metodologia jako nauka jest ujednolicona, nierozerwalnie łączy części ogólne i szczegółowe.

ZWIĄZEK METOD NAUCZANIA BIOLOGII Z INNYMI NAUKAMI.

Metodyka nauczania biologii, bycia nauka pedagogiczna, jest nierozerwalnie związana z dydaktyką. Jest to dział pedagogiki zajmujący się badaniem wzorców zdobywania wiedzy, umiejętności i zdolności oraz kształtowania przekonań uczniów. Dydaktyka rozwija teorię wychowania i zasady nauczania wspólne dla wszystkich przedmiotów. Metodologia nauczania biologii, która od dawna stanowi samodzielną dziedzinę pedagogiki, rozwija teoretyczne i praktyczne problemy dotyczące treści, form, metod i środków nauczania i wychowania, zdeterminowanych specyfiką biologii.

Należy zaznaczyć, że dydaktyka z jednej strony opiera swój rozwój na teorii i praktyce metodologicznej (nie tylko biologii, ale także innych przedmioty edukacyjne), a z drugiej strony daje ogólne naukowe podejście do badań w zakresie metodologii, zapewniając jedność zasad metodologicznych w badaniu procesu uczenia się.

Metodologia nauczania biologii jest ściśle powiązana z psychologią, ponieważ opiera się na cechach wiekowych dzieci. Metodologia podkreśla, że ​​nauczanie edukacyjne może być skuteczne tylko wtedy, gdy odpowiada rozwojowi wiekowemu uczniów.

Metody nauczania biologii są ściśle powiązane z naukami biologicznymi. Przedmiot „Biologia” ma charakter syntetyczny. Odzwierciedla prawie wszystkie główne obszary biologii: botanikę, zoologię, fizjologię roślin, zwierząt i ludzi, cytologię, genetykę, ekologię, teorię ewolucji, pochodzenie życia, antropogenezę itp. Dla prawidłowego wyjaśnienia naukowego Zjawiska naturalne Rozpoznawanie roślin, grzybów, zwierząt w przyrodzie, ich identyfikacja, przygotowanie i przeprowadzanie doświadczeń wymaga dobrego przygotowania teoretycznego i praktycznego.

Celem nauk biologicznych jest zdobywanie nowej wiedzy o przyrodzie poprzez badania. Celem przedmiotu „Biologia” jest wyposażenie studentów w wiedzę (fakty, wzorce) zdobytą przez nauki biologiczne.

Metodologia nauczania biologii jest ściśle związana z filozofią. Przyczynia się do rozwoju samowiedzy człowieka, zrozumienia miejsca i roli odkrycia naukowe w systemie ogólny rozwój kultura ludzka, pozwala połączyć odmienne fragmenty wiedzy w jeden naukowy obraz świata. Filozofia stanowi teoretyczną podstawę metodologii, wyposażając ją w naukowe podejście do różnorodnych aspektów szkolenia, edukacji i rozwoju.

Związek metodologii z filozofią jest tym ważniejszy, że studiowanie podstaw nauk biologicznych na temat wszystkich możliwych przejawów materii żywej na różnych poziomach jej organizacji ma na celu ukształtowanie i rozwój materialistycznego światopoglądu. Metodologia nauczania biologii rozwiązuje ten ważny problem stopniowo, z kursu na kurs, wraz z poszerzaniem i pogłębianiem wiedzy biologicznej, prowadząc studentów do zrozumienia zjawisk naturalnych, ruchu i rozwoju materii oraz otaczającego świata.

14. Cechy budowy komórki roślinnej.

1.Biologia jako nauka. Powiązania biologii z innymi naukami. Miejsce i zadania kształcenia biologii i kształcenia lekarzy. Nowa biologia.

Termin „biologia” został wprowadzony w 1802 roku przez J.B. Lamarcka i Treviranus.

Biologia to system nauk, których przedmiotem badań są istoty żywe i ich interakcja ze środowiskiem. Biologia to nauka o wszystkich aspektach życia, w szczególności o strukturze, funkcjonowaniu, wzroście, pochodzeniu, ewolucji i rozmieszczeniu żywych organizmów na Ziemi. Klasyfikuje i opisuje istoty żywe, pochodzenie ich gatunku oraz ich wzajemne interakcje i ze środowiskiem.

U źródła współczesna biologia Istnieje pięć podstawowych zasad: teoria komórki, ewolucja, genetyka, homeostaza i energia.

W biologii wyróżnia się następujące poziomy organizacji:

1. 
   Komórkowy, subkomórkowy I Poziom molekularny: komórki zawierają struktury wewnątrzkomórkowe, z których są zbudowane Cząsteczki.
2. 
   Organizm I poziomie tkanki-narządu: tak Organizmy wielokomórkowe komórki tworzą tekstylia I narządy. Narządy z kolei oddziałują na siebie w ramach całości ciało.
3. 
   Poziom populacji: osobniki tego samego gatunku żyjące w części formy zasięgu populacja.
4. 
   Poziom gatunku: osobniki swobodnie krzyżujące się ze sobą, posiadające podobieństwa morfologiczne, fizjologiczne, biochemiczne i zajmujące określony zakres(obszar dystrybucji). gatunki biologiczne.
5. 
   Poziom biogeocenotyczny i biosferyczny: na jednorodnym obszarze powierzchni ziemi są złożone biogeocenozy, które z kolei tworzą biosfera.

Większość nauk biologicznych to dyscypliny bardziej wyspecjalizowane. Tradycyjnie dzieli się je według rodzaju badanych organizmów: botanika bada rośliny, zoologia bada zwierzęta, mikrobiologia bada mikroorganizmy jednokomórkowe. Dziedziny biologii są dalej podzielone albo ze względu na zakres badań, albo ze względu na stosowane metody: biochemia bada chemiczne podstawy życia, Biologia molekularna- złożone interakcje pomiędzy cząsteczkami biologicznymi, biologią komórki i cytologią - podstawowe elementy budulcowe organizmów wielokomórkowych, komórki, histologia i anatomia - budowa tkanek i organizmu z poszczególnych narządów i tkanek, fizjologia - funkcje fizyczne i chemiczne narządów i tkanek , etologia - zachowanie istot żywych, ekologia - współzależność różnych organizmów i ich środowiska.

Genetyka bada przekazywanie informacji dziedzicznych. Rozwój organizmu w ontogenezie jest badany przez biologię rozwoju. Geneza i historyczny rozwój przyrody żywej - paleobiologia i biologia ewolucyjna.

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

Biologia jest ściśle powiązana z innymi naukami i czasami bardzo trudno jest wytyczyć między nimi granicę. Badanie życia komórkowego obejmuje badanie procesy molekularne zachodzące wewnątrz komórki, dziedzina ta nazywana jest biologią molekularną i czasami odnosi się raczej do chemii niż biologii. Reakcje chemiczne zachodzące w organizmie bada biochemia, nauka znacznie bliższa chemii niż biologii. Wiele aspektów fizycznego funkcjonowania organizmów żywych bada biofizyka, która jest bardzo blisko związana z fizyką. Czasami ekologię wyróżnia się jako naukę samodzielną - naukę o interakcji organizmów żywych ze środowiskiem (przyrodą ożywioną i nieożywioną). Nauka badająca zdrowie organizmów żywych od dawna stanowi odrębną dziedzinę wiedzy. Obszar ten obejmuje medycynę weterynaryjną oraz bardzo ważną naukę stosowaną – medycynę, która odpowiada za zdrowie człowieka.

Biologia pomoże uczniom rozumieć istotę procesów życiowych i prawidłowo oceniać możliwości terapeutycznego działania substancji leczniczych na organizm człowieka.

2. Człowiek jako przedmiot biologii. Znaczenie dziedzictwa biologicznego i społecznego dla medycyny.

Człowiek, wyróżniający się niewątpliwą oryginalnością w porównaniu z innymi formami żywymi, stanowi jednak naturalny rezultat i etap rozwoju życia na Ziemi, dlatego samo jego istnienie zależy bezpośrednio od ogólnych biologicznych (molekularnych, komórkowych, systemowych) mechanizmów życia.

Związek między ludźmi a dziką przyrodą nie ogranicza się do pokrewieństwa historycznego. Człowiek był i pozostaje integralną częścią tej natury, wpływa na nią i jednocześnie doświadcza wpływu otoczenia. Charakter takich dwustronnych relacji wpływa na zdrowie człowieka.

Rozwój przemysłowy, Rolnictwo transport, wzrost liczby ludności, intensyfikacja produkcji, przeciążenie informacyjne, komplikacje w relacjach w rodzinie i w pracy powodują poważne problemy społeczne i społeczne. problemy ekologiczne: chroniczny stres psycho-emocjonalny, niebezpieczne zanieczyszczenie środowiska życia, niszczenie lasów, niszczenie naturalnych zbiorowisk organizmów roślinnych i zwierzęcych, obniżenie jakości terenów rekreacyjnych. Znalezienie skutecznych sposobów przezwyciężenia tych problemów jest niemożliwe bez zrozumienia biologicznych wzorców wewnątrzgatunkowych i międzygatunkowych relacji organizmów, natury interakcji istot żywych, w tym ludzi, i ich siedlisk. To, co już zostało zauważone, wystarczy, aby zrozumieć, że wiele gałęzi nauk przyrodniczych, nawet w jej klasycznej formie, ma oczywiste znaczenie medyczne stosowane.

Rzeczywiście, w naszych czasach, w rozwiązywaniu problemów ochrony zdrowia i zwalczania chorób, wiedza biologiczna i „wysokie biotechnologie” (inżynieria genetyczna, komórkowa) zaczynają zajmować nie tylko ważne, ale naprawdę decydujące miejsce. Rzeczywiście, miniony wiek XX, wraz z tym, że zgodnie z głównymi kierunkami postępu naukowo-technicznego charakteryzował się chemizacją, technizacją i komputeryzacją medycyny, stał się także wiekiem transformacji tej ostatniej w biomedycynę. .

Głównym obiektem uwagi i działalność zawodowa Lekarz jest osobą reprezentującą integralną część natury. Wiadomo, że osobliwość Naturą ludzi jest obecność elementu społecznego, który przejawia się w pewnych szczegółach niektórych ważnych aspektów ich rozwoju i życia. Cechy wynikające z określonej specyfiki, najbardziej widoczne są w strukturze ontogenezy, zwłaszcza postnatalnej (występowanie jedynie u osób w okresie adolescencji i młodości, wyraźnie reprezentowany okres starości), na poziomie procesów genetyczno-populacyjnych (dominująca rola czynników społecznych w kształtowaniu składu populacji na tle klimatycznym i geograficznym), w biogeocenozach i biosferze (celowe przekształcanie przyrody, humanizacja środowiska życia).

Na planecie, wśród innych stworzeń, ludzie zajmują wyjątkowe miejsce, co wynika z nabycia przez nich szczególnej jakości w procesie antropogenezy - esencja społeczna. Oznacza to, że to nie mechanizmy biologiczne, ale przede wszystkim struktura społeczna, inteligencja, produkcja i praca zapewniają przetrwanie, ogólnoświatowe, a nawet kosmiczne osadnictwo i dobrobyt ludzkości. Społeczność nie przeciwstawia jednak człowieka pozostałej części żywej natury. Nabycie tej cechy świadczy jedynie o tym, że odtąd następuje historyczny rozwój przedstawicieli gatunku Homosapiens, te. ludzkość podlega prawom rozwoju społecznego, a nie biologicznego.

Osoba pozostaje objęta systemem organiczny świat. Świat ten kształtował się i rozwijał przez większą część historii planety, niezależnie od czynnika ludzkiego, co więcej, na pewnym etapie swojego rozwoju zrodził ten czynnik. Ludzkość stanowi wyjątkowy, ale integralny składnik biosfery. Ze względu na zwierzęce pochodzenie, aktywność życiowa organizmu ludzkiego opiera się na podstawowych mechanizmach biologicznych, które go tworzą dziedziczenie biologiczne. Dziedzictwo biologiczne ukształtowane w procesie ewolucji życia odgrywa znaczącą rolę w patologii człowieka. Wybitny rosyjski patolog I.V. Davydovsky napisał, że naturalność i legalność chorób wynikają z podstawowych właściwości życia, a mianowicie z uniwersalnej i najważniejszej właściwości organizmów - dostosować się do zmieniających się warunków środowiskowych. Jego zdaniem kompletność takiego przystosowania jest pełnią zdrowia.

Rozwój życia w jednej z jego gałęzi doprowadził do pojawienia się nowoczesny mężczyzna, łącząc aspekt biologiczny i społeczny. Natury relacji między tym, co społeczne i biologiczne w człowieku, nie można przedstawić jako prostej kombinacji w jakiejś proporcji lub bezpośredniego podporządkowania jednego drugiemu. Osobliwością biologii człowieka jest to, że objawia się ona w warunkach determinującego działania praw rozwój społeczny. Procesy biologiczne koniecznie występują w organizmie człowieka i odgrywają zasadniczą rolę w określaniu najważniejszych aspektów podtrzymywania życia i rozwoju. Jednocześnie procesy te w populacjach ludzkich nie dają rezultatów, które są naturalne i obligatoryjne dla populacji innych przedstawicieli świata istot żywych.

Jako przykład przejdźmy do procesu ewolucji, który ostatecznie determinuje mechanizmy biologiczne głównych poziomów organizacji życia - genetyki molekularnej, komórkowej, ontogenetycznej, gatunkowej, biogeocenotycznej. Pule genowe populacji ludzkich wciąż się zmieniają w wyniku mutacji, zmienności kombinacyjnej, nielosowego doboru par kojarzących się, dryfu genetycznego, izolacji i niektórych form doboru naturalnego. Jednak przez swoje działanie w sferze społecznej dobór naturalny utracił to, co najważniejsze funkcja biologiczna- specjacja. W tym przypadku wśród ludzi wyklucza się możliwość zakończenia cyklu ewolucyjnego poprzez osiągnięcie naturalnego rezultatu biologicznego - pojawienia się nowego gatunku z rodzaju ludzkiego. Ciągłe działanie wymienionych powyżej elementarnych czynników ewolucyjnych skutkuje konsekwencjami niezwykłymi z ewolucyjno-biologicznego punktu widzenia w odniesieniu do populacji ludzkich (na przykład różnorodność genetyczna, a co za tym idzie, fenotypowa, która nie jest równa pod względem skali u innych gatunków organizmy).

Znajomość już obszernych, lecz wciąż słabo usystematyzowanych materiałów dotyczących przyrodniczej strony problemu człowieka wskazuje na stały wzrost zainteresowania biologicznymi podstawami życia człowieka. Częściowo wynika to z sukcesów nauk biologicznych, które otwierają perspektywy aktywnego wpływania na przebieg wielu procesów fizjologicznych w organizmie. W w dużej mierze Dzieje się tak dlatego, że w warunkach nowoczesnego wyposażenia energetycznego i technicznego wpływ człowieka na biosferę okazuje się w swoich skutkach tak duży, że nie jest już możliwe, nawet z medycznego punktu widzenia, aby człowiek mógł nadal ignorują własną biologię, swoje biologiczne dziedzictwo.

3. Rozwój koncepcji życia na obecnym etapie. Definicje pojęcia „Życie”. Podstawowe właściwości istot żywych.

Trudno jest podać pełną i jednoznaczną definicję pojęcia życia, biorąc pod uwagę ogromną różnorodność jego przejawów. Większość definicji pojęcia życia, które na przestrzeni wieków podawało wielu naukowców i myślicieli, uwzględniała wiodące cechy odróżniające życie od nieożywionego. Na przykład Arystoteles powiedział, że życie to „odżywianie, wzrost i upadek” ciała; A. L. Lavoisier zdefiniował życie jako „ funkcja chemiczna"; G. R. Treviranus uważał, że życie to „stabilna jednorodność procesów różniących się wpływami zewnętrznymi”. Oczywiste jest, że takie definicje nie mogły zadowolić naukowców, ponieważ nie odzwierciedlały (i nie mogły odzwierciedlać) wszystkich właściwości żywej materii. Ponadto obserwacje wskazują, że właściwości istot żywych nie są wyjątkowe i niepowtarzalne, jak wydawało się wcześniej; występują one osobno wśród obiektów nieożywionych. AI Oparin zdefiniował życie jako „szczególną, bardzo złożoną formę ruchu materii”. Definicja ta odzwierciedla jakościową wyjątkowość życia, której nie można sprowadzić do prostych praw chemicznych lub fizycznych. Jednak nawet w tym przypadku definicja ma charakter ogólny i nie ujawnia specyficznej wyjątkowości tego ruchu.

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

Do praktycznego zastosowania przydatne są te definicje, które zawierają podstawowe właściwości, które są nieodłącznie związane ze wszystkimi żywymi formami. Oto jeden z nich: życie jest makromolekularnym systemem otwartym, który charakteryzuje się hierarchiczną organizacją, zdolnością do samoreprodukcji, samozachowawczością i samoregulacją, metabolizmem i precyzyjnie regulowanym przepływem energii. Według tę definicjężycie jest rdzeniem porządku rozprzestrzeniającego się w mniej uporządkowanym wszechświecie.

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

Istnieje wiele definicji życia , gdy zmieniły się poglądy na ten temat, poprawiło się obraz naukowyświat i jego filozoficzne rozumienie.

Według Ozangera iMorowitza „Życie jest właściwością materii, prowadzącą do sprzężonego obiegu biopierwiastków w środowisku wodnym, napędzanego ostatecznie energią promieniowania słonecznego po ścieżce o rosnącej złożoności”

1878Fryderyk Engels „Dialektyka natury” : „Życie jest sposobem istnienia ciał białkowych, którego istotą jest stałametabolizmu z otaczającą je przyrodą , a wraz z ustaniem tego metabolizmu ustaje także życie, co prowadzi do rozkładu białka”

Właściwości istot żywych:

1. 
   Samoaktualizacja , co wiąże się ze stałym metabolizmem i energią, a które opiera się na zdolności do przechowywania i wykorzystywania informacji biologicznej w postaci unikalnych cząsteczek informacyjnych: białek i kwasów nukleinowych.
2. 
   Zsamoreprodukcja . Zapewnia ciągłość pomiędzy zmieniającymi się generacjami systemów biologicznych.
3. 
   samoregulacja . Oparty na całości przepływów materii, energii i informacji przez żywy organizm;
4. 
   drażliwość . Związany z przekazywaniem informacji z zewnątrz do dowolnego układu biologicznego i odzwierciedla reakcję tego układu na bodziec zewnętrzny.
5. 
   utrzymanie homeostazy - względna stałość dynamiczna środowiska wewnętrznego organizmu, parametry fizyczne i chemiczne istnienia układu;
6. 
   organizacja strukturalna - pewien porządek, harmonia układu żywego. Odkrywa się go podczas badania nie tylko pojedynczych organizmów żywych, ale także ich agregatów w powiązaniu ze środowiskiem - biogeocenoz;
7. 
   dostosowanie - zdolność żywego organizmu do ciągłego dostosowywania się do zmieniających się warunków życia w środowisku. Opiera się na drażliwości i charakterystycznych dla niej adekwatnych reakcjach;
8. 
   reprodukcja (reprodukcja) . Ponieważ życie istnieje w postaci indywidualnych (oddzielnych) układów żywych (np. komórek), a istnienie każdego takiego układu jest ściśle ograniczone w czasie, utrzymanie życia na Ziemi wiąże się z reprodukcją układów żywych. Na poziomie molekularnym reprodukcja odbywa się dzięki syntezie matrixa, nowe cząsteczki powstają według programu wbudowanego w strukturę (matrycę) istniejących wcześniej cząsteczek;
9. 
   dziedziczność . Zapewnia ciągłość pomiędzy pokoleniami organizmów (w oparciu o przepływ informacji). Ściśle powiązany z autoreprodukcją życia na poziomie molekularnym, subkomórkowym i komórkowym. Dzięki dziedziczności cechy zapewniające przystosowanie się do środowiska przekazywane są z pokolenia na pokolenie;
10. 
    zmienność - właściwość przeciwna dziedziczności. Ze względu na zmienność żywy system nabiera cech, które wcześniej były dla niego niezwykłe. Przede wszystkim zmienność wiąże się z błędami podczas reprodukcji: zmiany w strukturze kwasów nukleinowych prowadzą do pojawienia się nowej informacji dziedzicznej. Pojawiają się nowe znaki i właściwości. Jeśli są one przydatne organizmowi w danym środowisku, wówczas są one wychwytywane i utrwalane przez dobór naturalny. Tworzone są nowe formy i typy. Zatem zmienność stwarza warunki wstępne specjacji i ewolucji;
11. 
    rozwój indywidualny (proces ontogenezy) - wcielenie pierwotnej informacji genetycznej zawartej w strukturze cząsteczek DNA (tj. w genotypie) w działające struktury organizmu. Podczas tego procesu objawia się taka właściwość jak zdolność do wzrostu, która wyraża się wzrostem masy ciała i jego wielkości. Proces ten opiera się na reprodukcji cząsteczek, reprodukcji, wzroście i różnicowaniu komórek i innych struktur itp.;
12. 
    rozwój filogenetyczny (jego prawa zostały ustalone przez C.R. Darwina). Opiera się na progresywnej reprodukcji, dziedziczności, walce o byt i selekcji.
13. 
    dyskretność (nieciągłość) i jednocześnie integralność . Życie jest reprezentowane przez zbiór pojedynczych organizmów lub jednostek. Z kolei każdy organizm jest również odrębny, ponieważ składa się ze zbioru narządów, tkanek i komórek. Każda komórka składa się z organelli, ale jednocześnie jest autonomiczna. Informacja dziedziczna jest przekazywana przez geny, ale żaden pojedynczy gen nie jest w stanie określić rozwoju określonej cechy.

4. Pochodzenie życia: hipoteza panspermii i abiogennego pochodzenia życia. Główne etapy powstawania i rozwoju życia.

Zgodnie z hipotezą panspermia życie zostało sprowadzone z kosmosu w postaci zarodników drobnoustrojów lub poprzez celowe „zaludnienie” planety przez inteligentnych kosmitów z innych światów.

Nie ma bezpośrednich dowodów na kosmiczne pochodzenie życia. Przestrzeń natomiast wraz z wulkanami mogła być źródłem niskocząsteczkowych związków organicznych, których roztwór służył jako medium do rozwoju życia.

Współczesna nauka szacuje wiek Ziemi na 4,5-4,6 miliarda lat. Pojawienie się na planecie pierwszych zbiorników wodnych, z którymi wiąże się pochodzenie życia, jest odległe od teraźniejszości o 3,8–4 miliardy lat. Uważa się, że około 3,8 miliarda lat temu życie mogło stać się decydującym czynnikiem w planetarnym obiegu węgla. W skałach w pobliżu miasta Fig Tree (RPA), które mają ponad 3,5 miliarda lat, odkryto niepodważalne ślady życiowej aktywności mikroorganizmów.

Zatem proces powstawania prymitywnych istot żywych przebiegał stosunkowo szybko. Przyspieszenie procesu mógł ułatwić fakt, że najprostsze substancje organiczne pochodziły z kilku źródeł: abiogennie powstałych w atmosferze pierwotnej i jednocześnie pochodzących z pyłu kosmicznego i wulkanicznego osiadającego na powierzchni planety. Szacuje się, że Ziemia, przechodząc przez obłok pyłu przez 1 miliard lat, mogłaby otrzymać 10 miliardów ton materiału organicznego wraz z pyłem kosmicznym. To tylko 300 razy mniej niż całkowita biomasa współczesnych organizmów lądowych (3 10 12 ton). Podczas jednej erupcji wulkan wyrzuca do 1000 ton materia organiczna.
Zgodnie z hipotezą abiogenne pochodzenie życia życie powstało na Ziemi, gdy rozwinął się sprzyjający zestaw warunków fizycznych i chemicznych, które uczyniły organizmy abiogenne powstawanie substancji organicznych z nieorganicznych.

W połowie ubiegłego wieku w końcu udowodnił to L. Pasteur niemożliwość spontaniczne powstawanie życia w obecnych warunkach. W latach 20. obecnego wieku biochemicy A.I. Oparin i J. Haldane zasugerowali, że w warunkach, jakie istniały na planecie kilka miliardów lat temu, powstawanie żywej materii było Może. Warunki te obejmowały obecność atmosfery redukującej, wody, źródeł energii (w postaci promieniowania ultrafioletowego (UV) i kosmicznego, ciepła pochodzącego z stygnącej skorupy ziemskiej, aktywności wulkanicznej, atmosfery zjawiska elektryczne, rozpad radioaktywny), akceptowalna temperatura i brak innych żywych istot.

Główne etapy na drodze do powstania i rozwoju życia :

1) powstawanie atmosfery z gazów, które mogłyby służyć jako „surowce” do syntezy substancji organicznych (metan, tlenek i dwutlenek węgla, amoniak, siarkowodór, związki cyjanku) oraz pary wodnej;

2) abiogenne (tj. zachodzące bez udziału organizmów) tworzenie prostych substancji organicznych, w tym monomerów polimerów biologicznych – aminokwasów, cukrów, zasad azotowych, ATP i innych mononukleotydów;

3) polimeryzacja monomerów do polimerów biologicznych, przede wszystkim białek (polipeptydów) i kwasy nukleinowe(polinukleotydy);

4) powstawanie prebiologicznych form o złożonym składzie chemicznym - protobiontów, które mają pewne właściwości istot żywych;

5) pojawienie się najprostszych form życia, posiadających cały zestaw głównych właściwości życia - prymitywne komórki;

6) ewolucja biologiczna powstających istot żywych.

5. Skład chemiczny organizmów żywych

Podstawa istot żywych składa się z dwóch klas związki chemiczne - wiewiórki I kwasy nukleinowe. Ponadto w organizmach żywych, w przeciwieństwie do materii nieożywionej, związki te charakteryzują się tzw. czystością chiralną. W szczególności, wiewiórki zbudowany wyłącznie na bazie lewoskrętnej (światło polaryzujące w lewo) aminokwasy, A kwasy nukleinowe składają się wyłącznie z prawoskrętnych cukry. Ta chiralna czystość rozwinęła się już na samym początku początkowe etapy ewolucja żywej materii. Uważa się, że minimalny czas globalnego przejścia od całkowitego chaosu do chiralnej czystości wynosi od 1 do 10 milionów lat. W konsekwencji w tym sensie powstanie życia mogło nastąpić na Ziemi stosunkowo natychmiastowo, w okresie 5 tysięcy razy krótszym niż szacowany wiek planety.

Wiewiórki odpowiedzialne przede wszystkim za metabolizm i energię w organizmie żywym, tj. dla wszystkich reakcji syntezy i rozkładu zachodzących w każdym organizmie od narodzin do śmierci. Kwasy nukleinowe zapewniają zdolność żywych systemów do reprodukcji. Stanowią podstawę matrixa, niesamowitego „wynalazku” natury. Matryca stanowi swego rodzaju plan, czyli kompletny zestaw informacji, na podstawie których syntetyzowane są specyficzne gatunkowo cząsteczki białka.

Oprócz białek i kwasów nukleinowych organizmy żywe obejmują lipidy (tłuszcze) , węglowodany i bardzo często kwas askorbinowy .

Wiele pierwiastków chemicznych występujących w środowisku występuje w układach żywych, ale tylko około 20 z nich jest niezbędnych do życia. Pierwiastki te nazywane są biogennymi. Średnio stanowi około 70% masy organizmów tlen , 18% - węgiel , 10% - wodór(substancje organogenne). Następny przyjdź azot , fosfor , potas , wapń , siarka , magnez , sód , chlor ,żelazo. Często nazywane są tak zwanymi uniwersalnymi pierwiastkami biogennymi, obecnymi w komórkach wszystkich organizmów makroelementy .

Niektóre pierwiastki zawarte są w organizmach w wyjątkowo niskich stężeniach (nie wyższych niż jedna tysięczna procenta), ale są też niezbędne do normalnego życia. Są biogenne mikroelementy. Ich funkcje i role są bardzo zróżnicowane. Wiele mikroelementów jest częścią tej serii enzymy , witaminy , pigmenty oddechowe, niektóre wpływają na wzrost, tempo rozwoju, reprodukcję itp.

Obecność szeregu pierwiastków w komórkach zależy nie tylko od cech organizmu, ale także od składu środowiska, pożywienia, warunków środowiskowych, w szczególności od rozpuszczalności i stężenia soli w roztworze glebowym. Gwałtowny niedobór lub nadmiar składników odżywczych prowadzi do nieprawidłowego rozwoju organizmu, a nawet do jego śmierci. Dodatki składników pokarmowych do gleby w celu uzyskania ich optymalnego stężenia są szeroko stosowane w rolnictwie.

Pierwiastki mineralne, zwane także biopierwiastkami, odgrywają w organizmie człowieka ważną rolę:
Czy materiał budowlany(wapń, fosfor, żelazo);
regulują wiele procesów biochemicznych podczas metabolizmu (potas, sód, jod, chlor, miedź, mangan, selen i inne);
biorą udział w procesie krzepnięcia krwi (wapń);
utrzymują równowagę wodną organizmu (sód, potas);
wpływać na konserwację Równowaga kwasowej zasady;
są częścią enzymów.

Biopierwiastki dzielą się na dwie grupy:
Makroelementy występujące w pożywieniu w dużych ilościach (do kilku procent suchej masy) i potrzebne organizmowi w określonych ilościach wagowych do prawidłowego funkcjonowania.
Mikroelementy potrzebne organizmowi w śladowych ilościach (około 10-2 do 10-11% żywej masy ciała). Są bardzo ważne dla procesów metabolicznych oraz produkcji hormonów i enzymów.
(materiał dodatkowy) Wszystkie żywe organizmy są selektywne w stosunku do swojego środowiska. Mieszanina pierwiastki chemiczne systemy żywe różnią się od pierwiastków chemicznych skorupy ziemskiej. W skorupa Ziemska O, Si, Al, Na, Fe, K, żywe organizmy H, O, C, N. Wszystkie pozostałe pierwiastki stanowią mniej niż 1%. W każdym żywym organizmie można znaleźć wszystkie elementy środowiska, chociaż w różnych ilościach. Nie oznacza to jednak, że są one konieczne. Potrzebnych jest 20 pierwiastków chemicznych - tych, bez których żywy system nie może się obejść. W zależności od środowiska i metabolizmu zestaw tych substancji jest różny. Niektóre pierwiastki chemiczne są częścią wszystkich organizmów żywych (pierwiastki uniwersalne) H, C, N, O. Na, Mg, P, S, Ca, K, Cl, Fe, Cu, Mn, Zn, B, V, Si, Współ, Pon. Krzem wchodzi w skład mukopolisacharydów tkanki łącznej.

Organizmy żywe obejmują 4 elementy, które zaskakująco nadają się do pełnienia funkcji istot żywych: O, C, H, N. Oni mają wspólna własność: łatwo się tworzą wiązania kowalencyjne poprzez parowanie elektronów. Atomy C mają tę właściwość, że mogą tworzyć długie łańcuchy i pierścienie, z którymi mogą wiązać się inne pierwiastki chemiczne. Istnieje wiele związków C. Najbliżej węgla jest krzem, ale C tworzy CO2, który jest szeroko rozpowszechniony w przyrodzie i dostępny dla każdego, a tlenek krzemu jest pierwiastkiem piaskowym (nierozpuszczalnym).

Makrocząsteczki – kwasy nukleinowe, białka, polipeptydy, lipidy, polisacharydy – polimery utworzone z monomerów połączonych wiązaniami kowalencyjnymi. Każdy żywy organizm składa się w 90% z 6 pierwiastków chemicznych - C, O, H, P, N, S - biopierwiastki(elementy biogenne).

Komórka

Wszystkie żywe organizmy korzystają ze wspólnych materiałów do życia. Wykorzystuje się około 120 (20 aminokwasów, 5 zasad azotowych, 4 klasy lipidów, małe cząsteczki - proste kwasy, woda, fosforany - 70). Są to produkty ewolucji chemicznej ( związki organiczne systemy żywe i składniki materii nieożywionej).

6. Biologiczna rola wody

Bez wodyżycie na naszej planecie nie mogłoby istnieć. Woda ważne dla organizmów żywych z dwóch powodów. Po pierwsze jest niezbędnym składnikiem żywych komórek, po drugie dla wielu organizmów pełni także funkcję siedliska. Dlatego warto powiedzieć kilka słów o jego właściwościach chemicznych i fizycznych.

Właściwości te są dość niezwykłe i wynikają głównie z małego rozmiaru cząsteczek. woda, ich polarność i zdolność do łączenia się ze sobą poprzez wiązania wodorowe. Polaryzacja odnosi się do nierównomiernego rozkładu ładunków w cząsteczce. W wodzie jeden koniec cząsteczki („biegun”) ma niewielki ładunek dodatni, a drugi ładunek ujemny. Taka cząsteczka nazywa się dipolem. Atom tlenu ma większą zdolność przyciągania elektronów niż atomy wodoru, więc atom tlenu w cząsteczce wody ma tendencję do przyciągania elektronów z dwóch atomów wodoru. Elektrony są naładowane ujemnie, co powoduje, że atom tlenu ma niewielki ładunek ujemny, a atomy wodoru – niewielki ładunek dodatni.

W efekcie pomiędzy cząsteczki wody Następuje słabe oddziaływanie elektrostatyczne, a ponieważ przyciągają się przeciwne ładunki, cząsteczki wydają się „sklejać”. Te oddziaływania, słabsze niż zwykłe wiązania jonowe lub kowalencyjne, nazywane są wiązaniami wodorowymi. Wiązania wodorowe w słupie wody stale się tworzą, rozrywają i tworzą na nowo. I chociaż są to słabe połączenia, ich łączny efekt powoduje wiele niezwykłych właściwości fizyczne woda. Biorąc pod uwagę tę cechę wody, możemy teraz przejść do rozważenia tych jej właściwości, które są ważne z biologicznego punktu widzenia.

Wiązania wodorowe pomiędzy cząsteczkami wody. A. Dwie cząsteczki wody połączone wiązaniem wodorowym -6+ - bardzo mały ładunek dodatni; 6 - bardzo mały ładunek ujemny. B. Sieć cząsteczek wody połączonych wiązaniami wodorowymi. Struktury takie nieustannie się tworzą, rozpadają i ponownie pojawiają się w ciekłej wodzie.

Pytanie 1. Wprowadzenie do biologii

1. Definicja biologii

Biologia – nauka o życiu. Bada życie jako szczególną formę ruchu materii, prawa jego istnienia i rozwoju. Przedmiotem studiowania biologii są organizmy żywe, ich budowa, funkcje i występujące w nich zbiorowiska naturalne. Termin „biologia” został po raz pierwszy zaproponowany w 1802 r. przez J.B. Lamarck, pochodzi z dwóch Greckie słowa: bios -życie i logo – nauka. Wraz z astronomią, fizyką, chemią, geologią i innymi naukami badającymi przyrodę, biologia jest jedną z nauk przyrodniczych. W ogólnym systemie wiedzy o otaczającym świecie inną grupę nauk stanowią nauki społeczne, czyli humanitarne (łac. humanitarny– natura ludzka), nauki badające wzorce rozwoju społeczeństwa ludzkiego.

2. Nowoczesna biologia

Systematyka zajmuje się klasyfikacją istot żywych.

Wiersz nauki biologiczne zajmują się morfologią, czyli budową organizmów, inne fizjologią, czyli procesami zachodzącymi w organizmach żywych oraz metabolizmem między organizmami a środowiskiem. Nauki morfologiczne obejmują anatomię, która bada makroskopową organizację zwierząt i roślin, oraz histologię, badanie tkanek i mikroskopijnej struktury ciała.

Wiele ogólnych wzorców biologicznych jest przedmiotem badań cytologii, embriologii, gerontologii, genetyki, ekologii, darwinizmu i innych nauk.

3. Nauka komórkowa

Cytologia to nauka o komórkach. Dzięki aplikacji mikroskop elektronowy, najnowsze chemiczne i fizyczne metody badawcze, współczesna cytologia bada strukturę i aktywność życiową komórek nie tylko na poziomie mikroskopowym, ale także submikroskopowym, molekularnym.

4. Embriologia i genetyka

Embriologia bada wzorce indywidualnego rozwoju organizmów, rozwój zarodka . Gerontologia– doktryna starzenia się organizmów i walki o długowieczność.

Genetyka– nauka o wzorcach zmienności i dziedziczności. Stanowi teoretyczną podstawę selekcji mikroorganizmów, roślin uprawnych i zwierząt domowych.

5. Nauki o środowisku

6. Paleontologia. Antropologia

Paleontologia bada wymarłe organizmy, skamieniałe pozostałości dawnego życia.

darwinizm lub doktryna ewolucyjna bada ogólne wzorce historycznego rozwoju świata organicznego.

Antropologia- nauka o pochodzeniu człowieka i jego ras. Prawidłowe zrozumienie ewolucji biologicznej człowieka jest niemożliwe bez uwzględnienia wzorców rozwoju społeczeństwa ludzkiego, dlatego antropologia jest nauką nie tylko biologiczną, ale także społeczną.

7. Związek biologii z innymi naukami

Wszystkie teoretyczne i praktyczne nauki medyczne wykorzystują ogólne wzorce biologiczne.

Pytanie 2. Metody nauk biologicznych

1. Podstawowe metody biologii

Główny metody prywatne w biologii to:

Opisowy,

Porównawczy,

Historyczny,

Eksperymentalny.

Aby poznać istotę zjawisk, należy przede wszystkim zebrać materiał faktograficzny i go opisać. Główną metodą badawczą było zbieranie i opisywanie faktów wczesny okres rozwoju biologii, która jednak do dziś nie straciła na znaczeniu.

Już w XVIII wieku. stało się powszechne metoda porównawcza, pozwalając, poprzez porównanie, badać podobieństwa i różnice organizmów i ich części. Na zasadach tej metody oparto systematykę i dokonano jednego z największych uogólnień – stworzono teorię komórkową. Metoda porównawcza rozwinęła się historyczny, ale i dziś nie straciło na znaczeniu.

2. Metoda historyczna

Metoda historyczna wyjaśnia wzorce pojawiania się i rozwoju organizmów, kształtowanie ich struktury i funkcji. Nauka ma obowiązek ustanowić metodę historyczną w biologii C. Darwina.

3. Metoda eksperymentalna

Eksperymentalna metoda badania zjawisk przyrodniczych wiąże się z aktywnym wpływem na nie poprzez przeprowadzanie eksperymentów (eksperymentów) w ściśle określonych warunkach i zmianę przebiegu procesów w pożądanym przez badacza kierunku. Metoda ta pozwala badać zjawiska w izolacji i osiągać ich powtarzalność przy odtwarzaniu tych samych warunków. Eksperyment zapewnia nie tylko głębsze niż inne metody wejrzenie w istotę zjawisk, ale także bezpośrednie ich opanowanie.

Najwyższą formą eksperymentu jest modelowanie badanych procesów. Genialny eksperymentator IP Pawłow powiedział: „Obserwacja zbiera to, co oferuje jej natura, ale doświadczenie bierze od natury to, czego chce”.

Zintegrowane wykorzystanie różnych metod pozwala na pełniejsze zrozumienie zjawisk i obiektów przyrody. Obecne zbliżenie biologii i chemii, fizyki, matematyki i cybernetyki oraz wykorzystanie ich metod do rozwiązywania problemów biologicznych okazało się bardzo owocne.

Pytanie 3. Etapy rozwoju biologii

1. Ewolucja biologii

Rozwój każdej nauki jest znany w zależności od metody produkcji, system społeczny, potrzeby praktyczne, ogólny poziom nauki i techniki. Człowiek prymitywny zaczął gromadzić pierwsze informacje o organizmach żywych. Organizmy żywe zapewniały mu pożywienie, materiał na odzież i mieszkanie. Już wówczas istniała potrzeba poznania właściwości roślin i zwierząt, miejsc ich występowania i wzrostu, terminu dojrzewania owoców i nasion, zachowań zwierząt. Tak więc stopniowo, nie z próżnej ciekawości, ale w wyniku naglących codziennych potrzeb, gromadziły się informacje o organizmach żywych. Udomowienie zwierząt i początek uprawy roślin wymagały głębszej wiedzy o organizmach żywych.

Początkowo zgromadzone doświadczenia były przekazywane ustnie z pokolenia na pokolenie. Pojawienie się pisma przyczyniło się do lepszego przechowywania i przekazywania wiedzy.

Informacje stały się pełniejsze i bogatsze. Jednak przez długi czas, ze względu na niski poziom rozwoju produkcji społecznej, nauki biologiczne jeszcze nie istniały.

2. Studium biologii w czasach starożytnych

Znaczący materiał faktograficzny na temat organizmów żywych zebrał wielki grecki lekarz Hipokrates(460–377 p.n.e.). Jest właścicielem pierwszych informacji o budowie zwierząt i ludzi, opis kości, mięśni, ścięgien, głowy i rdzeń kręgowy. Hipokrates nauczał: „Konieczne jest, aby każdy lekarz rozumiał naturę”.

W najbardziej skoncentrowanej formie prezentowane są nauki przyrodnicze i filozofia świata starożytnego Arystoteles(384–322 p.n.e.). Opisał ponad 500 gatunków zwierząt i podjął pierwszą próbę ich klasyfikacji. Arystoteles interesował się budową i trybem życia zwierząt. Położyli podwaliny pod zoologię. Arystoteles wywarł ogromny wpływ na dalszy rozwój nauk przyrodniczych i filozofii. Pracuje Arystoteles kontynuował prace w zakresie studiowania i systematyzowania wiedzy o roślinach Teofrast ( 372–287 pne mi.). Nazywany jest „ojcem botaniki”. Nauka starożytna zawdzięcza poszerzenie wiedzy o budowie organizmu ludzkiego rzymskiemu lekarzowi Galena(139–200 r. n.e.), który dokonał sekcji małp i świń. Jego prace przez wiele stuleci wywierały wpływ na nauki przyrodnicze i medycynę. Rzymski poeta i filozof Tytus Lukrecjusz Carus, który żył w I wieku. pne e. w wierszu „O naturze rzeczy” wypowiadał się przeciwko religii i wyrażał ideę naturalnego pojawienia się i rozwoju życia.

3. Upadek nauki w średniowieczu

Społeczeństwo niewolników zostało zastąpione feudalizmem w wyniku rozwoju sił wytwórczych i stosunków produkcji w tym okresie Średniowiecze. W tej mrocznej epoce ugruntowała się dominacja Kościoła z jego mistycyzmem i reakcyjną ideologią. Nauka podupadała i stała się, jak mówią, K. Marks, „służebnica teologii”. Kościół kanonizował i ogłosił niezachwianą prawdę kompozycji Arystoteles, Galen, w dużym stopniu je zniekształcając. Twierdzono, że wszystkie problemy nauk przyrodniczych zostały już rozwiązane przez starożytnych naukowców, więc nie ma potrzeby studiowania żywej natury. „Mądrość świata jest szaleństwem przed Bogiem” – nauczał Kościół. Biblię uznano za księgę „boskiego objawienia”. Wszelkie wyjaśnienia zjawisk naturalnych nie powinny być sprzeczne ani z Biblią, ani z pismami starożytnych. Kościół okrutnie karał wszystkich postępowych myślicieli i badaczy, dlatego gromadzenie wiedzy w średniowieczu następowało bardzo powoli.

4. Renesans i rozwój nauki

Ważnym kamieniem milowym w rozwoju nauki był renesans(XIV–XVI wiek). Okres ten wiąże się z pojawieniem się nowej klasy społecznej - burżuazji. Rozwój sił wytwórczych wymagał specyficznej wiedzy. Doprowadziło to do izolacji szeregu nauk przyrodniczych. W XV–XVIII w. Botanika, zoologia, anatomia i fizjologia pojawiły się i intensywnie rozwinęły. Jednak rozwijający się naturalna nauka trzeba było jeszcze bronić ich praw do istnienia, toczyć zaciętą walkę z Kościołem. Ogień Inkwizycji wciąż płonął. Miguela Serveta(1511–1553), który odkrył krążenie płucne, został uznany za heretyka i spalony na stosie.

5. Nauka F. Engelsa

Charakterystyczną cechą nauk przyrodniczych tamtych czasów było izolowane badanie obiektów naturalnych.„Należało zbadać obiekty, zanim można było rozpocząć badanie procesów” – napisał F. Engelsa. Izolowane badanie obiektów naturalnych zrodziło idee o jego niezmienności, w tym o niezmienności gatunków. „Istnieje tyle gatunków, ile stworzył je stwórca” – wierzono K. Linneusza. „Ale tym, co szczególnie charakteryzuje omawiany okres, jest rozwój unikalnego ogólnego światopoglądu, którego centrum stanowi idea absolutnej niezmienności przyrody” – napisał F. Engelsa. Nazwał ten okres w rozwoju nauk przyrodniczych metafizyczny.

Jednakże, jak wskazano F. Engelsa, już wtedy zaczynają pojawiać się pierwsze luki w ideach metafizycznych. Pojawiło się w 1755 r „Ogólna historia naturalna i teoria nieba” I. Kanta(1724–1804), w którym rozwinął hipotezę o naturalnym pochodzeniu Ziemi. 50 lat później hipoteza ta otrzymała w pracy matematyczne uzasadnienie P.S. Laplace'a(1749–1827).

Francuscy materialiści XVIII wieku odegrali znaczącą pozytywną rolę w walce z ideami idealistycznymi. – J. Lamettrie(1709–1751), D.Diderot(1713–1784) itp.

6. Potrzeba nowego podejścia do badania przyrody

W okresie szybkiego rozwoju przemysłu i rozwoju miast, który wymagał gwałtownego wzrostu produktów rolnych, pojawiła się potrzeba rolnictwa naukowego. Należało poznać wzorce życia organizmów i historię ich rozwoju. Aby rozwiązać te problemy, potrzebne było nowe podejście do badania przyrody. Do nauki zaczynają przenikać idee o uniwersalnym powiązaniu zjawisk, zmienności przyrody i ewolucji świata organicznego.

Akademicki Akademia Rosyjska nauki K.F. Wilk(1733–1794), badając rozwój embrionalny zwierząt, odkryli, że rozwój indywidualny wiąże się z nowym powstawaniem i transformacją części zarodka. Według F. Engels, Wilk dokonał pierwszego ataku na teorię stałości gatunków w roku 1759. W 1809 r J.B. Lamarcka(1744–1829) stworzyli pierwszą teorię ewolucji. Jednak nadal nie było wystarczającego materiału faktycznego, aby uzasadnić teorię ewolucji. Lamarckowi nie udało się odkryć podstawowych praw rozwoju świata organicznego, a jego teoria nie została uznana przez współczesnych.

7. Pojawienie się nowych nauk

W pierwszej połowie XIX w. Powstały nowe nauki - paleontologia, anatomia porównawcza zwierząt i roślin, histologia i embriologia. Wiedza zgromadzona przez nauki przyrodnicze w pierwszej połowie XIX wieku zapewniła solidną podstawę teorii ewolucji Karola Darwina. Jego praca " Pochodzenie gatunków"(1859) stanowił punkt zwrotny w rozwoju biologii: rozpoczął nową erę w historii nauk przyrodniczych. Wokół nauk Darwina toczy się zacięta walka ideologiczna, ale idea rozwoju ewolucyjnego szybko zyskuje powszechną akceptację. Druga połowa XIX wieku. charakteryzuje się owocną penetracją idei darwinowskich do wszystkich dziedzin biologii.

8. Rozpad nauki na odrębne gałęzie

Do biologii XX wieku. charakterystyczne dwa proces. Po pierwsze, w wyniku nagromadzenia ogromnego materiału faktograficznego, dotychczasowe ujednolicone nauki zaczynają rozpadać się na odrębne gałęzie. Tak więc z zoologii wyłoniła się entomologia, helmintologia, protozoologia i wiele innych dziedzin, z fizjologii - endokrynologia, fizjologia wyższa aktywność nerwowa itd. Po drugie, jest to zaplanowane tendencja do konwergencji biologii z innymi naukami powstała: biochemia, biofizyka, biogeochemia itp. Pojawienie się nauk granicznych wskazuje na dialektyczną jedność różnorodnych form istnienia i rozwoju materii, pomaga przezwyciężyć metafizyczny brak jedności w badaniu form jej istnienia. W ostatnich dziesięcioleciach, dzięki szybkiemu rozwojowi technologii i najnowszym osiągnięciom z szeregu dziedzin nauk przyrodniczych, pojawiły się biologia molekularna, bionika, radiobiologia i biologia kosmiczna.

Biologia molekularna– regionu nowoczesne nauki przyrodnicze. Stosowanie podstaw teoretycznych i metod eksperymentalnych chemii i fizyka molekularna umożliwia badanie układów biologicznych na poziomie molekularnym.

Bionika bada funkcje i strukturę organizmów, aby zastosować te same zasady przy tworzeniu nowych technologii. Jeśli do tej pory biologia była jedną z teoretycznych podstaw medycyny i rolnictwa, teraz staje się także jednym z fundamentów technologii przyszłości.

Wygląd radiobiologia– badanie wpływu promieniowania jonizującego na organizmy żywe – wiąże się z odkryciem biologicznego działania promieni rentgenowskich i gamma, zwłaszcza po odkryciu naturalnych źródeł promieniotwórczości i stworzeniu sztucznych źródeł promieniowania jonizującego.

Do niedawna biologia pozostała czysto ziemskie nauka badająca formy życia wyłącznie na naszej planecie. Jednak sukcesy nowoczesnej technologii, które umożliwiły stworzenie samolotu zdolnego do pokonywania grawitacji i wchodzenia w przestrzeń, postawiły przed biologią szereg nowych zadań, których są przedmiotem biologia kosmiczna. W rozwiązywaniu problemów Dzisiaj Razem z biologami biorą w nich udział matematycy, cybernetycy, fizycy, chemicy i specjaliści z innych dziedzin nauk przyrodniczych.

Pytanie 4. Rola biologii w systemie edukacji medycznej

1. Związek biologii i medycyny

O znaczeniu studiowania biologii dla lekarza decyduje fakt, że biologia jest podstawy teoretyczne medycyna. „Medycyna w ujęciu teoretycznym to przede wszystkim biologia ogólna” – napisał jeden z czołowych teoretyków medycyny I.V. Dawidowski. Postęp medycyny wiąże się z badaniami biologicznymi, dlatego lekarz musi być stale świadomy najnowsze osiągnięcia biologia. Wystarczy podać kilka przykładów z historii nauki, aby przekonać się o ścisłym związku sukcesów medycyny z odkryciami dokonanymi, jak się wydaje, w czysto teoretycznych obszarach biologii.

2. Nauki L. Pasteura

Badania L. Pasteura (1822–1895), które wykazały niemożność samoistnego powstania życia w nowoczesne warunki, odkrycie, że gnicie i fermentacja są powodowane przez mikroorganizmy, zrewolucjonizowało medycynę i zapewniło rozwój chirurgii. Po raz pierwszy wprowadzono je do praktyki antyseptyczny(zapobieganie zakażeniu rany przez substancje chemiczne), i wtedy aseptyka(zapobieganie zanieczyszczeniu poprzez sterylizację przedmiotów mających kontakt z raną). To samo odkrycie stało się bodźcem do poszukiwania czynników sprawczych chorób zakaźnych, a ich odkrycie wiąże się z rozwojem profilaktyki i racjonalnego leczenia zakaźny choroby. Odkrycie komórek i badanie mikroskopowej struktury organizmów pozwoliło lepiej zrozumieć przyczyny procesu chorobowego i przyczyniło się do rozwoju metod diagnostycznych i leczniczych. To samo należy powiedzieć o badaniu wzorców fizjologicznych i biochemicznych. Uczenie się I.I. Miecznikow procesy trawienne w niższych organizmach wielokomórkowych pomogły wyjaśnić zjawiska odporności. Do tego odkrycia doprowadziły jego badania nad kontrolą międzygatunkową w mikroorganizmach antybiotyki, stosowany w leczeniu wielu chorób.

3. Zasada filogenetyczna

Należy pamiętać, że człowiek oddzielił się od świata zwierząt. Budowa i funkcje organizmu człowieka, w tym mechanizmy obronne, są wynikiem długotrwałych ewolucyjnych przekształceń dotychczasowych form. Procesy patologiczne również opierają się na ogólnych wzorcach biologicznych. Niezbędnym warunkiem zrozumienia istoty procesu patologicznego jest znajomość biologii.

Zasada filogenetyczna, biorąc pod uwagę ewolucję świata organicznego, może zasugerować właściwe podejście do tworzenia żywych modeli do badania chorób niezakaźnych i testowania nowych leków. Ta sama metoda pomaga znaleźć właściwe rozwiązanie przy wyborze tkanek do przeszczepu zastępczego, zrozumieć przyczynę anomalii i deformacji, znaleźć najbardziej racjonalne sposoby rekonstrukcji narządów itp.

4. Rola genetyki w medycynie

Duża liczba chorób dziedziczna natura. Zapobieganie i leczenie wymagają wiedzy genetyka. Choroby niedziedziczne postępują inaczej, a ich leczenie odbywa się w zależności od budowy genetycznej danej osoby, której lekarz nie może nie wziąć pod uwagę. Wiele wad wrodzonych powstaje w wyniku narażenia na niekorzystne warunki środowiskowe. Zapobieganie im jest zadaniem lekarza dysponującego wiedzą z zakresu biologii rozwoju organizmów. Zdrowie człowieka w dużej mierze zależy od środowiska, w szczególności tego, które stworzył człowiek. Wiedza biologiczny wzorce są niezbędne do naukowego podejścia do przyrody, ochrony i korzystania z jej zasobów, w tym w celu leczenia i zapobiegania chorobom. Jak już wspomniano, przyczyną wielu chorób człowieka są organizmy żywe, dlatego też do zrozumienia patogenezy (mechanizmu występowania i rozwoju choroby) oraz wzorców procesu epidemicznego (czyli rozprzestrzeniania się chorób zakaźnych) konieczne jest do badania organizmów chorobotwórczych.

Pytanie 5. Metabolizm i energia

1. Zestaw wzorów

Wzory, których całość charakteryzuje życie, obejmują:

Samoodnowa związana z przepływem materii i energii;

Samoreprodukcja, zapewniająca ciągłość pomiędzy kolejnymi generacjami systemów biologicznych, związana z przepływem informacji;

Samoregulacja oparta na przepływie materii, energii i informacji.

Katalogowany wzory określić podstawowe atrybuty życia: metabolizm i energię, drażliwość, homeostazę, reprodukcję, dziedziczność, zmienność, rozwój indywidualny i filogenetyczny.

2. Metabolizm i energia

Opisując fenomen życia, F. Engels pisał: „Życie jest sposobem istnienia ciał białkowych, którego istotnym punktem jest ciągła wymiana substancji z otaczającą je przyrodą zewnętrzną, a wraz z ustaniem tego metabolizmu życie także ustaje, co prowadzi do rozkładu białka.”

Należy zauważyć, że metabolizm może również zachodzić między ciałami. przyroda nieożywiona. Jednak metabolizm własność istot żywych jakościowo różni się od procesów metabolicznych zachodzących w ciałach nieożywionych. Aby pokazać te różnice, spójrzmy na szereg przykładów.

W środku jest płonący kawałek węgla stan wymiany Z otaczająca przyroda: tlen jest zawarty w Reakcja chemiczna i wydzielanie dwutlenku węgla. Powstawanie rdzy na powierzchni przedmiotu żelaznego jest konsekwencją wymiany z otoczeniem. Jednak w wyniku tych procesów ciała nieożywione przestają być tym, czym były. Przeciwnie, dla organizmów żywych wymiana z otoczeniem jest warunkiem ich istnienia. W organizmach żywych metabolizm prowadzi do odtworzenia zniszczonych składników, zastępując je nowymi, podobnymi do nich, tj. samoodnowa i samoreprodukcja, budując organizm żywego organizmu poprzez wchłanianie substancji ze środowiska.

Z powyższego wynika, że ​​organizmy istnieją jako otwarty systemy. Przez każdy organizm następuje ciągły przepływ materii i energii. O realizacji tych procesów decydują właściwości białek, zwłaszcza ich aktywność katalityczna.

3. Siedliska mikroorganizmów

Ze względu na to, że organizmy są systemami otwartymi, znajdują się w nich jedność z otoczeniem i fizyczne, chemiczne i właściwości biologiczneśrodowisko determinuje realizację wszystkich procesów życiowych. Każdy typ organizmu jest przystosowany do życia tylko w określonych warunkach. Są to warunki, w jakich odbywał się rozwój tego gatunku, do jakich się on przystosował. Niektóre gatunki żyją tylko w wodzie, inne na lądzie, niektóre tylko w szerokościach polarnych, inne w strefie równikowej, różne organizmy przystosowane są do życia na stepach, pustyniach, lasach, w głębinach oceanów czy na szczytach gór. Jest ich wiele, a ich siedliskiem są inne organizmy (jelita, mięśnie, krew itp.).

4. Zmiany środowiskowe

Od środowiska zależą nie tylko organizmy, ale także środowisko w rezultacie zmiany żywotna aktywność organizmów. Prymitywny wygląd naszej planety znacznie się zmienił pod wpływem organizmów: zyskała atmosferę z wolnym tlenem i pokrycie gleby. Ozon powstał z wolnego tlenu, uniemożliwiając przenikanie promieniowania ultrafioletowego do powierzchni Ziemi; W ten sposób powstał „ekran ozonowy”, zapewniający istnienie życia na powierzchni lądu. Z zielonych roślin, które w poprzednich epokach geologicznych gromadziły energię słoneczną, powstały ogromne rezerwy skał bogatych w energię, takich jak węgiel i torf. Wapień, kreda i wiele innych minerałów są pochodzenia organicznego. Szata roślinna wpływa na klimat, roślinność drzewiasta zmiękcza go, ogranicza wahania temperatur i inne czynniki meteorologiczne. Wskazano wpływ przyrody nieożywionej na organizmy i organizmy na ciała nieożywione jedność całej natury.