Какую роль в познании свойств живого играет изучение генома

Термин «биология» образуется из двух греческих слов «bios» —жизнь и «logos» — знание, учение, наука. Отсюда и классическое определение биологии как науки, изучающей жизнь во всех ее проявлениях.

Биология исследует многообразие существующих и вымерших живых существ, их строение, функции, происхождение, эволюцию, распространение и индивидуальное развитие, связи друг с другом, между сообществами и с неживой природой.

Биология рассматривает общие и частные закономерности, присущие жизни во всех ее проявлениях и свойствах: обмен веществ, размножение, наследственность, изменчивость, приспособляемость, рост, развитие, раздражимость, подвижность и т.д.

Методы исследований в биологии

1. Наблюдение — самый простой и доступный метод. Например можно наблюдать сезонные изменения в природе, в жизни растений и животных, поведение животных и т.д.
2. Описание биологических объектов (устная или письменная характеристика).
3. Сравнение– нахождение сходств и различий между организмами, применяется в систематике.
4. Экспериментальный метод (в лабораторных или естественных условиях) – биологические исследования с использованием различных приборов и методов физики, химии.
5. Микроскопия – исследование строения клеток и клеточных структур с помощью световых и электронных микроскопов. Световые микроскопы позволяют увидеть формы и размеры клеток, отдельных органоидов. Электронные – мелкие структуры отдельных органоидов.
6. Биохимический метод — исследование химического состава клеток и тканей живых организмов.
7. Цитогенетический– метод изучения хромосом под микроскопом. Можно обнаружить геномные мутации (например, синдром Дауна), хромосомные мутации (изменения формы и размеров хромосом).
8. Ультрацентрифугирование— выделение отдельных клеточных структур (органелл) и дальнейшее их изучение.
9. Исторический метод– сопоставление полученных фактов с ранее полученными результатами.
10. Моделирование – создание различных моделей процессов, структур, экосистем и т.д. с целью прогнозирования изменений.
11. Гибридологический метод – метод скрещивания, главный метод изучения закономерностей наследственности.
12. Генеалогический метод – метод составления родословных, применяется для определения типа наследования признака.
13. Близнецовый метод – метод, позволяющий определять долю влияния факторов среды на развитие признаков. Применяется к однояйцевым близнецам.

Связь биологии с другими науками.

Многообразие живой природы столь велико, что современную биологию нужно представлять как комплекс наук. Биология лежит в основе таких наук, как медицина, экология, генетика, селекция, ботаника, зоология, анатомия, физиология, микробиология, эмбриология и др. Биология совместно с другими науками образовала такие науки, как биофизика, биохимия, бионика, геоботаника, зоогеография и др. В связи с бурным развитием науки и техники появляются новые направления изучения живых организмов, появляются новые науки, связанные с биологией. Это еще раз доказывает, что живой мир является многогранным и сложным и он тесно связан с неживой природой.

Основные биологические науки-объекты их изучения

1. Анатомия – внешнее и внутреннее строение организмов.
2. Физиология – процессы жизнедеятельности.
3. Медицина — заболевания человека, их причины и методы их лечения.
4. Экология – взаимосвязи организмов в природе, закономерности процессов в экосистемах.
5. Генетика – законы наследственности и изменчивости.
6. Цитология- наука о клетках (строении, жизнедеятельности и т.д.).
7. Биохимия – биохимические процессы в живых организмах.
8. Биофизика – физические явления в живых организмах.
9. Селекция – создание новых и улучшение существующих сортов, пород, штаммов.
10. Палеонтология – ископаемые останки древних организмов.
11. Эмбриология- развитие зародышей.

Знания в области биологии человек может применить:

• для профилактики и лечения заболеваний
• при оказании первой помощи пострадавшим при несчастных случаях;
• в растениеводстве, животноводстве
• в природоохранных мероприятиях, способствующих решению глобальных экологических проблем (знания о взаимосвязях организмов в природе, о факторах, отрицательно влияющих на состояние окружающей среды и т д.).БИОЛОГИЯ КАК НАУКА

Признаки и свойства живого:

1. Клеточное строение. Клетка является единой структурно-функциональной единицей, а также единицей развития почти для всех живых организмов на Земле. Исключением являются вирусы, но и у них свойства живого проявляются, лишь когда они находятся в клетке. Вне клетки у них признаки живого не проявляются..

2. Единство химического состава. Живые существа образованы теми же химическими элементами, что и неживые объекты, но в живых существах 90% массы приходится на четыре элемента: С, О, N, Н, которые участвуют в образовании сложных органических молекул, таких, как белки, нуклеиновые кислоты, углеводы, липиды.

3. Обмен веществ и энергии – главное свойство живого. Он осуществляется в результате двух взаимосвязанных процессов: синтеза органических веществ в организме (за счет внешних источников энергии света и пищи) и процесса распада сложных органических веществ с выделением энергии, которая затем расходуется организмом. Обмен веществ обеспечивает постоянство химического состава в непрерывно меняющихся условиях окружающей среды.

4. Открытость. Все живые организмы представляют собой открытые системы, т. е. системы, устойчивые лишь при условии непрерывного поступления в них энергии и вещества из окружающей среды.

5. Самовоспроизведение (репродукция). Способность к самовоспроизведению является важнейшим свойством всех живых организмов. В ее основе лежит информация о строении и функциях любого живого организма, заложенная в нуклеиновых кислотах и обеспе­чивающая специфичность структуры и жизнедеятельности живого.

6. Саморегуляция. Благодаря механизмам саморегуляции сохраняется относительное постоянство внутренней среды организма, т.е. поддерживается постоянство химического состава и интенсивность течения физиологических процессов — гомеостаз.

7. Развитие и рост. В процессе индивидуального развития (онто­генеза) постепенно и последовательно проявляются индивидуальные свойства организма (развитие) и осуществляется его рост (увеличение размеров). Кроме того, все живые системы эволюционируют — изменяются в ходе исторического разви­тия (филогенеза).

8. Раздражимость. Любой живой организм способен реагировать на внешние и внутренние воздействия.

9. Наследственность. Все живые организмы способны сохранять и передавать основные признаки потомству.

10. Изменчивость. Все живые организмы способны изменяться и приобретать новые признаки.

Основные уровни организации живой природы

Вся живая природа представляет собой совокупность биологических систем. Важными свойствами живых систем является многоуровневость и иерархическая организация. Части биологических систем сами являются системами, состоящими из взаимосвязанных частей. На любом уровне каждая биологическая система уникальна и отличается от других систем.

Ученые на основании особенностей проявления свойств живого выделили несколько уровней организации живой природы:

1. Молекулярный уровень — представлен молекулами органических веществ (белков, липидов, углеводов и др.), находящихся в клетках. На молекулярном уровне можно исследовать свойства и структуры биологических молекул, их роль в клетке, в жизнедеятельности организма и так далее. Например, удвоение молекулы ДНК, структуры белков и так далее.

2. Клеточный уровень – представлен клетками. На уровне клеток начинают проявляться свойства и признаки живого. На клеточном уровне можно исследовать строение и функции клеток и клеточных структур, процессы, протекающие в них. Например, движение цитоплазмы, деление клетки, биосинтез белков в рибосомах и так далее.

3. Органо-тканевой уровень – представлен тканями и органами многоклеточных организмов. На этом уровне можно исследовать строение и функции тканей и органов, процессы, идущие в них. Например, сокращение сердца, передвижение воды и солей по сосудам и так далее.

4. Организменный уровень – представлен одноклеточными и многоклеточными организмами. На этом уровне изучается организм, как целое: его строение и жизнедеятельность, механизмы саморегуляции процессов, приспособление к условиям обитания и так далее.

5. Популяционно-видовой уровень – представлен популяциями, состоящими из особей одного вида, длительно обитающих совместно на какой-то территории. Жизнь одной особи генетически определена, а популяция при благоприятных условиях может существовать неограниченно долго. Так как на данном уровне начинают действовать движущие силы эволюции – борьба за существование, естественный отбор и др. На популяционно-видовом уровне изучают динамику численности особей, половозрастной состав популяции, эволюционные изменения в популяции и так далее.

6. Экосистемный уровень– представлен популяциями различных видов, совместно обитающими на определенной территории. На данном уровне изучаются взаимоотношения организмов и среды, условия, определяющие продуктивность и устойчивость экосистем, изменения в экосистемах и так далее.

7. Биосферный уровень– высшая форма организации живой материи, объединяющая все экосистемы планеты. На этом уровне изучаются процессы в масштабе всей планеты – круговороты веществ и энергии в природе, глобальные экологические проблемы, изменения климата Земли и т д. В настоящее время первостепенное значение имеет изучение влияния человека на состояние биосферы в целях предотвращения глобального экологического кризиса.