Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Біологія



План:


Введення

Біологія ( греч. βιολογία - βίο , Біо, життя; др.-греч. λόγος - вчення, наука) - наука про життя ( живій природі), одна з природничих наук, об'єктами якої є живі істоти і їх взаємодія з навколишнім середовищем. Біологія вивчає всі аспекти життя, зокрема, структуру, функціонування, зростання, походження, еволюцію і розподіл живих організмів на Землі. Класифікує і описує живі істоти, походження їх видів, взаємодія між собою та з навколишнім середовищем.

Як особлива наука біологія виділилася з природних наук в XIX столітті, коли учені виявили, що живі організми володіють деякими загальними для всіх характеристиками. Термін "біологія" був введений незалежно кількома авторами: Фрідріхом Бурдаха в 1800 році, в 1802 Г. Р. Тревіранус [1] і Жаном Батистом Ламарком.

В основі сучасної біології лежать п'ять фундаментальних принципів: клітинна теорія, еволюція, генетика, гомеостаз і енергія [2] [3]. У наш час біологія - стандартний предмет в середніх і вищих навчальних закладах усього світу. Щорічно публікується більше мільйона статей і книг з біології, медицині і біомедицину [4].

У біології виділяють такі рівні організації:

  • Клітинний, субклітинний і молекулярний рівень: клітини містять внутрішньоклітинні структури, які будуються з молекул.
  • Організмовий і органно-тканинної рівень: у багатоклітинних організмів клітини складають тканини і органи. Органи ж, у свою чергу, взаємодіють в рамках цілого організму.
  • Популяційний рівень: особи одного і того ж виду, що мешкають на частині ареалу, утворюють популяцію.
  • Видовий рівень: вільно схрещуються один з одним особи володіють морфологічним, фізіологічним, біохімічним подібністю і займають певний ареал (район розповсюдження) формують біологічний вид.
  • Біогеоценотіческій та біосферний рівень: на однорідному ділянці земної поверхні складаються біогеоценози, які, в свою чергу, утворюють біосферу.

Більшість біологічних наук є дисциплінами з більш вузькою спеціалізацією. Традиційно вони групуються за типами досліджуваних організмів: ботаніка вивчає рослини, зоологія - тварин, мікробіологія - одноклітинні мікроорганізми. Області всередині біології далі діляться або за масштабами дослідження, або по застосовуваних методів: біохімія вивчає хімічні основи життя, молекулярна біологія - складні взаємодії між біологічними молекулами, клітинна біологія та цитологія - основні будівельні блоки багатоклітинних організмів, клітини, гістологія і анатомія - будова тканин і організму з окремих органів і тканин, фізіологія - фізичні та хімічні функції органів і тканин, етологія - поведінку живих істот, екологія - взаємозалежність різних організмів і їх середовища.

Передачу спадкової інформації вивчає генетика. Розвиток організму в онтогенезі вивчається біологією розвитку. Зародження та історичний розвиток живої природи - палеобіолог і еволюційна біологія.

На кордонах з суміжними науками виникають: біомедицина, біофізика (вивчення живих об'єктів фізичними методами), біометрія і т. д. У зв'язку з практичними потребами людини виникають такі напрямки, як космічна біологія, соціобіологія, фізіологія праці, біоніка.


1. Біологи

1.1. Біологічні суспільства


1.2. Біологічні організації

Традиційно науковими дослідженнями в галузі біології займаються університети, хоча не завжди відповідні факультети називаються біологічними. Наприклад, в Московському державному університеті ім.М. В. Ломоносова крім біологічного факультету є також факультет біоінженерії та біоінформатики, факультет фундаментальної медицини та НДІ фізико-хімічної біології. Крім університетів наукові дослідження проводять державні та приватні інститути, які в Росії переважно відносяться до системи Російської академії наук (див. список інститутів), Російської академії сільськогосподарських наук або Російської академії медичних наук.


1.3. Біологи

2. Біологічний метод

Використовують кілька методів біологічних наук: спостереження, моделювання, описи, порівняння, експериментів та історичного порівняння.

3. Історія біології

Хоча концепція біології як особливої ​​природної науки виникла в XIX столітті, біологічні дисципліни зародилися раніше в медицині і природної історії. Зазвичай їх традицію ведуть від таких античних вчених як Аристотель і Гален через арабських медиків аль-Джахіз [5], ібн-Сину [6], ібн-Зухра [7] і ібн-аль-Нафіза [8]. В епоху Відродження біологічна думка в Європі була революціонізувала завдяки винаходу книгодрукування і розповсюдження друкованих праць, інтересу до експериментальних досліджень та відкриттю безлічі нових видів тварин і рослин в епоху Великих географічних відкриттів. У цей час працювали видатні уми Андрій Везалий і Вільям Гарвей, які заклали основи сучасної анатомії і фізіології. Трохи пізніше Лінней і Бюффон здійснили величезну роботу по класифікації форм живих і викопних істот. Мікроскопія відкрила для спостереження раніше невідомий світ мікроорганізмів, заклавши основу для розвитку клітинної теорії. Розвиток природознавства, почасти завдяки появі механістичної філософії, сприяло розвитку природної історії [9] [10].

На початок XIX століття деякі сучасні біологічні дисципліни, такі як ботаніка та зоологія, досягли професійного рівня. Лавуазьє та інші хіміки та фізики почали зближення поглядів на живій і неживій природі. Натуралісти, такі як Олександр Гумбольдт, досліджували взаємодію організмів з навколишнім середовищем і його залежність від географії, закладаючи основи біогеографії, екології та етології. У XIX столітті розвиток вчення про еволюції поступово привело до розуміння ролі вимирання і мінливості видів, а клітинна теорія показала в новому світлі основи будови живого речовини. У поєднанні з даними ембріології і палеонтології ці досягнення дозволили Чарльзу Дарвіну створити цілісну теорію еволюції шляхом природного відбору. До кінця XIX століття ідеї самозародження остаточно поступилися місцем теорії інфекційного агента як збудника захворювань. Але механізм успадкування батьківських ознак все ще залишався таємницею [9] [11] [12].

На початку XX століття Томас Морган і його учні заново відкрили закони, досліджені ще в середині XIX століття Грегором Менделем, після чого почала швидко розвиватися генетика. До 1930-х років поєднання популяційної генетики і теорії природного відбору породило сучасну еволюційну теорію або неодарвінізм. Завдяки розвитку біохімії були відкриті ферменти і почалася грандіозна робота з опису всіх процесів метаболізму. Розкриття структури ДНК Уотсоном і Криком дало потужний поштовх для розвитку молекулярної біології. За ним послідувало постулирование центральної догми, розшифровка генетичного коду, а до кінця XX століття - і повна розшифровка генетичного коду людини і ще декількох організмів, найбільш важливих для медицини та сільського господарства. Завдяки цьому з'явилися нові дисципліни геноміка та протеоміка. Хоча збільшення кількості дисциплін та надзвичайна складність предмета біології породили і продовжують породжувати серед біологів все більш вузьку спеціалізацію, біологія продовжує залишатися єдиною наукою, і дані кожної з біологічних дисциплін, особливо геноміки, застосовні у всіх інших [13] [14] [15] [16].


4. Біологічна картина світу

Існує п'ять принципів, які об'єднують всі біологічні дисципліни в єдину науку про живу матерію [2] :

  • Клітинна теорія. Клітинна теорія - вчення про все, що стосується клітин. Всі живі організми складаються, як мінімум, з однієї клітини, основний функціональної одиниці кожного організму. Базові механізми і хімія всіх клітин у всіх земних організмах подібні; клітини відбуваються тільки від раніше існуючих клітин, які розмножуються шляхом клітинного поділу. Клітинна теорія описує будову клітин, їх розподіл, взаємодія з зовнішнім середовищем, склад внутрішнього середовища і клітинної оболонки, механізм дії окремих частин клітини і їх взаємодії між собою.
  • Еволюція. Через природний відбір і генетичний дрейф спадкові ознаки популяції змінюються з покоління в покоління.
  • Теорія гена. Ознаки живих організмів передаються з покоління в покоління разом з генами, які закодовані в ДНК. Інформація про будову живих істот або генотип використовується клітинами для створення фенотипу, які спостерігаються фізичних або біохімічних характеристик організму. Хоча фенотип, що виявляється за рахунок експресії генів, може підготувати організм до життя в навколишньому його середовищі, інформація про середовище не передається назад в гени. Гени можуть змінюватися у відповідь на дії середовища тільки за допомогою еволюційного процесу.
  • Гомеостаз. Фізіологічні процеси, що дозволяють організму підтримувати сталість своєї внутрішньої середовища незалежно від змін у зовнішньому середовищі.
  • Енергія. Атрибут будь-якого живого організму, істотний для його стану.

4.1. Клітинна теорія

Клітина - базова одиниця життя. Згідно клітинної теорії, все живе речовина складається з однієї або більше клітин, або з продуктів секреції цих клітин. Наприклад, раковини, кістки, шкіра, слина, шлунковий сік, ДНК, віруси. Всі клітини походять з інших клітин шляхом клітинного ділення, і всі клітини багатоклітинного організму походять з однієї заплідненої яйцеклітини. Навіть протікання патологічних процесів, таких як бактеріальна чи вірусна інфекція, залежить від клітин, що є їх фундаментальною частиною [17].


4.2. Еволюція

Центральна організуюча концепція в біології полягає в тому, що життя з часом змінюється і розвивається у вигляді еволюції, і що всі відомі форми життя на Землі мають спільне походження. Це зумовило подібність основних одиниць і процесів життєдіяльності, згадуваних вище. Поняття еволюції було введено в науковий лексикон Жаном-Батистом Ламарком в 1809. Чарльз Дарвін через п'ятдесят років встановив, що її рушійною силою є природний відбір, так само як штучний відбір свідомо застосовується людиною для створення нових порід тварин і сортів рослин [18]. Пізніше в синтетичної теорії еволюції додатковим механізмом еволюційних змін був постулював генетичний дрейф.

Еволюційна історія видів, що описує їх зміни і генеалогічні стосунки між собою, називається філогенез. Інформація про філогенезі накопичується з різних джерел, зокрема, шляхом порівняння послідовностей ДНК або копалин останків і слідів древніх організмів. До XIX століття вважалося, що в певних умовах життя може самозароджуватися. Цієї концепції протистояли послідовники принципу, сформульованого Вільямом Гарвея : "все з яйця" ("Omne vivum ex ovo, лат.), основоположного в сучасній біології. Зокрема, це означає, що існує безперервна лінія життя, що з'єднує момент первісного її виникнення з теперішнім часом. Будь-яка група організмів має спільне походження, якщо у неї є загальний предок. Всі живі істоти на Землі, як нині живуть, так і вимерлі, походять від загального предка або загальної сукупності генів. Спільний предок всіх живих істот з'явився на Землі близько 3,5 млрд. років тому. Головним доказом теорії спільного предка вважається універсальність генетичного коду (див. походження життя).


4.3. Теорія гена

Схематичний вигляд ДНК, первинного генетичного матеріалу

Форма і функції біологічних об'єктів відтворюються з покоління в покоління генами, які є елементарними одиницями спадковості. Фізіологічна адаптація до навколишнього середовища не може бути закодована в генах і бути успадкованою в потомстві (див. Ламаркізм). Примітно, що всі існуючі форми земного життя, в тому числі, бактерії, рослини, тварини та гриби, мають одні й ті ж основні механізми, призначені для копіювання ДНК і синтезу білка. Наприклад, бактерії, в які вводять ДНК людини, здатні синтезувати людські білки.

Сукупність генів організму або клітини називається генотипом. Гени зберігаються в одній або декількох хромосомах. Хромосома - довгий ланцюжок ДНК, на якій може бути безліч генів. Якщо ген активний, то послідовність його ДНК копіюється в послідовності РНК за допомогою транскрипції. Потім рибосома може використовувати РНК, щоб синтезувати послідовність білка, що відповідає коду РНК, в процесі, іменованому трансляція. Білки можуть виконувати каталітичну ( ферментативну) функцію, транспортну, рецепторну, захисну, структурну, рухову функції.


4.4. Гомеостаз

Гомеостаз - здатність відкритих систем регулювати свою внутрішню середу так, щоб підтримувати її сталість за допомогою безлічі коригувальних дій, спрямованих регуляторними механізмами. Всі живі істоти, як багатоклітинні, так і одноклітинні, здатні підтримувати гомеостаз. На клітинному рівні, наприклад, підтримується постійна кислотність внутрішнього середовища ( pH). На рівні організму у теплокровних тварин підтримується постійна температура тіла. В асоціації з терміном екосистема під гомеостазом розуміють, зокрема, підтримку рослинами постійної концентрації атмосферної двоокису вуглецю на Землі.


4.5. Енергія

Виживання будь-якого організму залежить від постійного припливу енергії. Энергия черпается из веществ, которые служат пищей, и посредством специальных химических реакций используется для построения и поддержания структуры и функций клеток. В этом процессе молекулы пищи используются как для извлечения энергии, так и для синтеза биологических молекул собственного организма.

Первичным источником энергии для 99 % земных существ является световая энергия, главным образом солнечная (для 1 % - хемосинтез). Световая энергия посредством фотосинтеза превращается растениями в химическую (органические молекулы) в присутствии воды и некоторых минералов. Часть полученной энергии затрачивается на наращивание биомассы и поддержание жизни, другая часть теряется в виде тепла и отходов жизнедеятельности. Общие механизмы превращения химической энергии в полезную для поддержания жизни называются дыхание и метаболизм.


5. Уровни организации жизни

Шесть основных структурных уровней жизни:

  • Молекулярный
  • Клеточный
  • Организменный
  • Популяционно-видовой
  • Биогеоценотический
  • Биосферный

6. Биологические дисциплины

Акарология - Анатомия - Альгология - Антропология - Бактериология - Биогеография - Биогеоценология - Биотехнология - Биоинформатика - Биология океана - Биология развития - Биометрия - Бионика - Биосемиотика - Биоспелеология - Биофизика - Биохимия - Ботаника - Биомеханика - Биоценология - Биоэнергетика - Бриология - Вирусология - Генетика - Геоботаника - Герпетология - Гидробиология - Гистология - Дендрология - Зоология - Зоопсихология - Иммунология - Ихтиология - Колеоптерология - Космическая биология - Ксенобиология - Лепидоптерология - Лихенология - Микология - Микробиология - Мирмекология - Молекулярная биология - Морфология - Нейробиология - Палеонтология - Палинология - Паразитология - Радиобиология - Систематика - Системная биология - Синтетическая биология - Спонгиология - Таксономия - Теоретическая биология - Териология - Токсикология - Фенология - Физиология - Физиология ВНД - Физиология животных и человека - Физиология растений - Фитопатология - Цитология - Эволюционное учение - Эмбриология - Эндокринология - Энтомология - Етологія


7. Биологическая литература

Первоисточниками информации по биологии являются научные журналы, списки которых предоставляет ряд учреждений, как российских, так и зарубежных:

та ін

Данные первоисточников обобщают авторы обзорных публикаций, которые могут представлять собой как журнальные статьи, так и монографии. На следующем уровне обобщения стоят учебники и справочные пособия.


8. Популяризация биологии

9. Біологічна безпека

Примітки

  1. Treviranus, Gottfried Reinhold, Biologie: oder Philosophie der lebenden Natur fr Naturforscher und Aerzte, 1802 - ia600106.us.archive.org/17/items/biologieoderphil01trev/biologieoderphil01trev.pdf
  2. 1 2 Avila, Vernon L. Biology: investigating life on earth - Boston: Jones and Bartlett, 1995. - P. 11-18. - ISBN 0-86720-942-9.
  3. Campbell Neil A. Biology: Exploring Life - www.phschool.com / el_marketing.html - Boston, Massachusetts: Pearson Prentice Hall. - ISBN 0-13-250882-6.
  4. King, TJ & Roberts, MBV Biology: A Functional Approach - Thomas Nelson and Sons. - ISBN 978-0174480358.
  5. Conway Zirkle (1941), Natural Selection before the "Origin of Species", Proceedings of the American Philosophical Society 84 (1): 71-123.
  6. D. Craig Brater and Walter J. Daly (2000), "Clinical pharmacology in the Middle Ages: Principles that presage the 21st century", Clinical Pharmacology & Therapeutics 67 (5), p. 447-450 [449].
  7. Islamic medicine - encyclopedia.farlex.com / Islamic medicine, Hutchinson Encyclopedia.
  8. SA Al-Dabbagh (1978). "Ibn Al-Nafis and the pulmonary circulation", The Lancet 1, p. 1148.
  9. 1 2 Mayr, E The Growth of Biological Thought - Belknap Press. - ISBN 978-0674364462.
  10. Magner, LN A History of the Life Sciences - TF-CRC. - ISBN 978-0824708245.
  11. Futuyma, DJ Evolution - Sinauer Associates. - ISBN 978-0878931873.
  12. Coleman, W Biology in the Nineteenth Century: Problems of Form, Function and Transformation - Cambridge University Press. - ISBN 978-0521292931.
  13. Allen, GE Life Science in the Twentieth Century - Cambridge University Press. - ISBN 978-0521292962.
  14. Fruton, JS Proteins, Enzymes, Genes: The Interplay of Chemistry and Biology - Yale University Press. - ISBN 978-0300076080.
  15. Morange, M & Cobb, M A History of Molecular Biology - Harvard University Press. - ISBN 978-0674001695.
  16. Smocovitis, VB Unifying Biology - Princeton University Press. - ISBN 978-0691033433.
  17. Mazzarello, P (1999). "A unifying concept: the history of cell theory". Nature Cell Biology 1: E13-E15. DOI : 10.1038/8964 - dx.doi.org/10.1038/8964.
  18. Darwin, Charles (1859). On the Origin of Species, 1st, John Murray

Література

  • Великий енциклопедичний словник. Біологія. - М.: Велика Російська енциклопедія, 1999.
  • Біологія - dic.academic.ru/dic.nsf/dic_biology/627/Биология / / Біологічний енциклопедичний словник - М.: Сов. Енциклопедія, 1986 р.

Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати

Схожі роботи:
Поліморфізм (біологія)
Теоретична біологія
Транскрипція (біологія)
Синтетична біологія
Еволюційна біологія
Зуб (біологія)
Колонія (біологія)
Клонування (біологія)
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru