1 skyrius. Biologija – mokslas apie gyvybę.
Planuoti
1 tema. Biologija kaip mokslas, jos pasiekimai, tyrimo metodai, sąsajos su kitais mokslais. Biologijos vaidmuo žmogaus gyvenime ir praktinėje veikloje.
2 tema. Gyvybės požymiai ir savybės: ląstelių sandara, cheminės sudėties ypatumai, medžiagų apykaita ir energijos konversija, homeostazė, dirglumas, dauginimasis, vystymasis
3 tema. Pagrindiniai gyvosios gamtos organizavimo lygiai: ląstelinis, organizminis, populiacijos-rūšinis, biogeocenotinis
Biologija kaip mokslas, jos pasiekimai, gyvosios gamtos pažinimo metodai. Biologijos vaidmuo formuojantis šiuolaikiniams gamtos mokslams mokslinis vaizdas ramybė.
Biologija kaip mokslas.
Biologija(iš graikų kalbos bios- gyvenimas, logotipas- žodis, mokslas) yra mokslų apie gyvąją gamtą kompleksas.
Biologijos tema – visos gyvybės apraiškos: gyvų būtybių sandara ir funkcijos, jų įvairovė, kilmė ir raida, taip pat sąveika su aplinka. Pagrindinis biologijos, kaip mokslo, uždavinys – visus gyvosios gamtos reiškinius aiškinti moksliniu pagrindu, atsižvelgiant į tai, kad visas organizmas turi savybių, kurios iš esmės skiriasi nuo jo komponentų.
Terminas „biologija“ randamas vokiečių anatomų T. Roose (1779) ir K.-F. Burdach (1800 m.), tačiau tik 1802 m. pirmą kartą jį savarankiškai panaudojo J.-B. Lamarck ir G.-R. Treviranus reiškia mokslą, tiriantį gyvus organizmus.
Biologijos mokslai.
Šiuo metu biologija apima daugybę mokslų, kuriuos galima susisteminti pagal šiuos kriterijus: tema ir vyraujantis metodus tyrimai ir tiriama tema gyvosios gamtos organizavimo lygis. Pagal studijų dalyką biologijos mokslai skirstomi į bakteriologiją, botaniką, virusologiją, zoologiją ir mikologiją.
Botanika yra biologijos mokslas, visapusiškai tyrinėjantis augalus ir Žemės augalijos dangą. Zoologija– biologijos šaka, mokslas apie gyvūnų įvairovę, sandarą, gyvybinę veiklą, pasiskirstymą ir santykį su aplinka, kilmę ir vystymąsi. Bakteriologija- biologijos mokslas, tiriantis bakterijų struktūrą ir veiklą, taip pat jų vaidmenį gamtoje. Virusologija– biologijos mokslas, tiriantis virusus. Pagrindinis objektas mikologija yra grybai, jų sandara ir gyvenimo ypatumai. Lichenologija- biologijos mokslas, tiriantis kerpes. Bakteriologija, virusologija ir kai kurie mikologijos aspektai dažnai aptariami kaip dalis mikrobiologija- biologijos, mikroorganizmų mokslo (bakterijų, virusų ir mikroskopinių grybų) skyrius. taksonomija, arba taksonomija,- biologijos mokslas, apibūdinantis ir suskirstantis į grupes visus gyvus ir išnykusius padarus.
Savo ruožtu kiekvienas iš išvardytų biologijos mokslų skirstomas į biochemiją, morfologiją, anatomiją, fiziologiją, embriologiją, genetiką ir sistematiką (augalai, gyvūnai ar mikroorganizmai). Biochemija yra mokslas apie cheminė sudėtis gyva medžiaga, gyvuose organizmuose vykstantys cheminiai procesai ir jų gyvybinė veikla. Morfologija- biologijos mokslas, tiriantis organizmų formą ir struktūrą, taip pat jų vystymosi modelius. Plačiąja prasme tai apima citologiją, anatomiją, histologiją ir embriologiją. Atskirkite gyvūnų ir augalų morfologiją. Anatomija yra biologijos (tiksliau morfologijos) šaka, mokslas, tiriantis atskirų organų, sistemų ir viso organizmo vidinę sandarą ir formą. Augalų anatomija laikoma botanikos dalimi, gyvūnų anatomija laikoma zoologijos dalimi, o žmogaus anatomija yra atskiras mokslas. fiziologija– biologijos mokslas, tiriantis augalų ir gyvūnų organizmų, jų atskirų sistemų, organų, audinių ir ląstelių gyvenimo procesus. Yra augalų, gyvūnų ir žmonių fiziologija. Embriologija (vystymosi biologija)- biologijos šaka, mokslas apie individualų organizmo vystymąsi, įskaitant embriono vystymąsi.
Objektas genetika yra paveldimumo ir kintamumo dėsniai. Šiuo metu tai vienas dinamiškiausiai besivystančių biologijos mokslų.
Pagal tiriamą gyvosios gamtos organizavimo lygį išskiriama molekulinė biologija, citologija, histologija, organologija, organizmų biologija ir superorganizmo sistemos. Molekulinė biologija yra viena iš jauniausių biologijos šakų, mokslas, nagrinėjantis visų pirma paveldimos informacijos organizavimą ir baltymų biosintezę. citologija, arba ląstelių biologija,- biologijos mokslas, kurio tyrimo objektas yra tiek vienaląsčių, tiek daugialąsčių organizmų ląstelės. Histologija- biologijos mokslas, morfologijos šaka, kurios objektas yra augalų ir gyvūnų audinių sandara. Į sferą organologija apima įvairių organų ir jų sistemų morfologiją, anatomiją ir fiziologiją.
Organizmų biologija apima visus mokslus, kurie nagrinėja gyvus organizmus, pvz. etologija- mokslas apie organizmų elgesį.
Supraorganizmo sistemų biologija skirstoma į biogeografiją ir ekologiją. Tyrinėja gyvų organizmų pasiskirstymą biogeografija, kol ekologija- viršorganinių sistemų organizavimas ir funkcionavimas įvairiais lygiais: populiacijos, biocenozės (bendrijos), biogeocenozės (ekosistemos) ir biosfera.
Pagal vyraujančius tyrimo metodus galime išskirti aprašomąją (pavyzdžiui, morfologija), eksperimentinę (pavyzdžiui, fiziologija) ir teorinę biologiją.
Gyvosios gamtos struktūros, funkcionavimo ir vystymosi modelių nustatymas ir paaiškinimas įvairių lygių jos organizavimas yra užduotis bendroji biologija. Tai apima biochemiją, molekulinę biologiją, citologiją, embriologiją, genetiką, ekologiją, evoliucijos studijas ir antropologiją. Evoliucinė doktrina tiria priežastis varomosios jėgos, mechanizmai ir bendrus modelius gyvų organizmų evoliucija. Vienas iš jos skyrių yra paleontologija- mokslas, kurio objektas yra gyvų organizmų iškastinės liekanos. Antropologija- bendrosios biologijos skyrius, mokslas apie žmogaus, kaip biologinės rūšies, kilmę ir vystymąsi, taip pat šiuolaikinių žmonių populiacijų įvairovę ir jų sąveikos modelius.
Taikomieji biologijos aspektai įtraukti į biotechnologijų, veislininkystės ir kitų sparčiai besivystančių mokslų sritį. Biotechnologija paskambino biologijos mokslas, kuriame tiriamas gyvų organizmų panaudojimas ir biologiniai procesai gamyboje. Jis plačiai naudojamas maisto (kepimo, sūrio, alaus ir kt.) ir farmacijos pramonėje (antibiotikų, vitaminų gamyboje), vandens valymui ir kt. Atranka- naminių gyvūnų veislių, kultūrinių augalų veislių ir mikroorganizmų padermių, turinčių žmogui būtinų savybių, kūrimo metodų mokslas. Atranka taip pat suprantama kaip gyvų organizmų keitimo procesas, kurį žmonės atlieka savo poreikiams tenkinti.
Biologijos pažanga glaudžiai susijusi su kitų gamtos ir tikslieji mokslai, pavyzdžiui, fizika, chemija, matematika, informatika ir kt. Pavyzdžiui, mikroskopija, ultragarsas (ultragarsas), tomografija ir kiti biologijos metodai yra pagrįsti fizikiniais dėsniais, o biologinių molekulių sandaros ir procesų, vykstančių gyvenime, tyrimais. sistemos būtų neįmanomos be cheminių ir fizinių metodų. Matematinių metodų naudojimas leidžia, viena vertus, nustatyti natūralaus ryšio tarp objektų ar reiškinių buvimą, patvirtinti gautų rezultatų patikimumą, kita vertus, modeliuoti reiškinį ar procesą. IN pastaruoju metu Kompiuteriniai metodai, tokie kaip modeliavimas, tampa vis svarbesni biologijoje. Biologijos ir kitų mokslų sankirtoje atsirado nemažai naujų mokslų, tokių kaip biofizika, biochemija, bionika ir kt.
„Biologijos studijos“ – Genetinis mechanizmas. Einamieji klausimai biologijoje. Dėkojame už dėmesį! Genomikos metodai. DNR sekos nustatymas. Elektroforezė. Korinio ryšio inžinerija. Padidėję oksidacijos procesai. Kodėl mes mirštame? Tanatologija yra mokslas apie mirtį. Kūrybinis pavadinimas: Ar norite sužinoti daugiau? Tema: Naujos kryptys biologijoje.
„Biologijos žaidimas“ – žaidimo papildymai. Kokios ligos pavadinimas kilęs iš lotyniško veiksmažodžio „užspringti“? Ne tik greičio vienetas jūrų laivai, bet ir stiebo dalis. Kurias gyvas būtybes K. Linėjus priskyrė „chaosui“? Rašyti garsi patarlė. Kokios veislės šuo buvo D. Londono apsakyme „Baltoji iltis“? 80. „Kvapiam apyniui pūkuota kamanė...“ A. Petrovo muzika, o kieno žodžiai?
„Ugdymo pasiekimų portfelis“ – Portfelio filosofija. Galimybė tiek kokybiškai, tiek kiekybinis įvertinimas portfelio medžiagos. Asmeninis dienoraštis moksleivis. Kas yra portfelis? Nuo ko viskas prasidėjo? Koncepcija. Mokinio gyvenimo aprašymas. Valstybinio medicinos universiteto Nr. 2 studentų apklausos analizė. Khudyakova T.M. Studento portfolio. Skyrius „suvestinė santrauka“.
„Astronomijos pasiekimai“ - neatitikimas ankstesniems stebėjimams. Paskelbta 1821 lentelė. Jis savarankiškai studijavo astronomiją. Ieškoti metinio paralakso Friedrich Bessel (1784-1846). Moderniausi instrumentai. Publikacija. Merkurijaus orbitos nuokrypis Perihelio ilguma - per 100 metų 527". Metinio paralakso paieška Vasilijus Jakovlevičius (Wilhelmas) Struve (1793-1864).
„XIX amžiaus pasiekimai“ - Pirma geležinkelis paklota tarp Sankt Peterburgo ir Maskvos 1851 metų lapkričio 1 dieną. Išvada: pasikeitė miesto transportas, pagerėjo žmonių susisiekimas. Gatvės iš pradžių buvo apšviestos žibalu, o paskui – dujinėmis lempomis. Išvada: žmonėms tapo lengviau bendrauti tarpusavyje. Mada pasikeitė: suknelės tapo rafinuotesnės, įmantresnės, taip pat patogesnės naudoti.
„Vieningas valstybinis biologijos egzaminas 2009“ - analizė buvo sudaryta remiantis Vieningos valstybinės biologijos egzaminų komisijos pirmininko L. V. Voronino ataskaita. Vidutinis balas Rusijoje 52,3 Jaroslavlio srityje 54,3 Jaroslavlio mieste 54,0. Sunkiausios užduotys C dalyje. Bendrieji C dalies atsakymų trūkumai. Vieningo valstybinio egzamino rezultatai biologijoje 2009. 100 balų surinko 2 žmonės Jaroslavlio sritis, įskaitant Tatjaną Bersenevą iš Jaroslavlio 3 gimnazijos Vidutinis balų skaičius viršija 70 – 80 ir 33 mokyklos.
Biologija yra mokslų apie gyvąją gamtą sistema. Tarp įvairių biologijos mokslų vienas pirmųjų, daugiau nei prieš du tūkstančius metų, buvo augalus tyrinėjęs mokslas – botanika (iš graikų botane – žalumynai) ir gyvūnai – zoologija (iš graikų zoon – gyvūnas – ir logotipai). . Laikui bėgant biologijos raidos pažanga paskatino įvairių jos krypčių atsiradimą, su kuriomis susipažinsite vidurinėje mokykloje.
Kiekvienas organizmas gyvena tam tikroje aplinkojee. Buveinė yra gamtos dalis, supanti gyvus organizmus, su kuriais jie sąveikauja. Aplink mus yra daug gyvų organizmų. Tai augalai, gyvūnai,būtų bakterijos. Kiekviena iš šių grupių tiriama atskiraiAš esu biologas.
Biologijos svarba gyvenime
asmuo. Mūsų laikais žmonija susiduria su ypač opia problemajie taip atsikelia bendrų problemų kaip sveikatos apsauga,aprūpinti maistu ir išsaugoti organizmų įvairovę mūsų planetoje. Biologija, kurios moksliniais tyrimais siekiama spręsti šiuos ir kitus klausimus, glaudžiai sąveikauja su medicina, žemės ūkiu, pramone, ypač maistu ir gėrimais.šviesa ir kt.
Visi žinote, kad susirgęs žmogus vartoja vaistus. Dauguma vaistinių medžiagų gaunamas iš augalų arba mikroorganizmų atliekų. Pavyzdžiui, šimtų milijonų žmonių gyvybės buvo išsaugotos naudojant antibiotikus (iš graikų kalbos anti-pr.otiv - ir bios). Jie gaminami tam tikrų tipų grybai ir bakterijos. Antibiotikai naikina daugelio pavojingų žmonių ir gyvūnų ligų sukėlėjus.
Biologija taip pat vaidina svarbų vaidmenį aprūpinant žmoniją maistuvalgau. Mokslininkai kuria naujas derlingas augalų ir gyvūnų veisles, kurios leidžia gauti daugiau maisto produktųania. Biologų tyrimainukreiptas
išsaugoti ir padidinti dirvožemio derlingumą, kuris užtikrina didelį derlių. Gyvi organizmai plačiai naudojami
ltaip pat naudojami pramonėje. Pavyzdžiui, jogurto, kefyro ir sūrių žmonės gauna dėl tam tikrų rūšių bakterijų ir grybelių veiklos.
Tačiau aktyvi ir dažnai neapgalvota žmogaus ūkinė veikla lėmė didelę taršą. aplinką medžiagas, kenksmingas viskam, kas gyva, miškų, grynųjų stepių ir rezervuarų naikinimui. Per pastaruosius šimtmečius išnyko tūkstančiai gyvūnų, augalų ir grybų rūšių, o dešimtys tūkstančių yra ant išnykimo ribos. Tačiau net vienos organizmų rūšies išnykimas reiškia nepataisomas praradimas mūsų planetos biologinei įvairovei. Todėl mokslininkai sudaro augalų, gyvūnų ir grybų rūšių, kurias reikia saugoti, sąrašus (vadinamąsias Raudonąsias knygas), taip pat
YouTube vaizdo įrašas
nustatyti teritorijas, kuriose šios rūšys yra saugomos (rezervatai, nacionaliniaitie patys parkai ir pan.).
Taigi, biologija yra mokslas, sukurtas atliekant tyrimus, siekiant įtikinti žmones būtinybe gerbti gamtą ir laikytis jos įstatymų. Todėl jis laikomas ateities mokslu.
Biologijos vaidmenį šiuolaikinėje tikrovėje sunku pervertinti, nes ji išsamiai tiria žmogaus gyvenimą visomis jo apraiškomis. Šiuo metu šis mokslas jungia tokius svarbios sąvokos kaip evoliucija, ląstelių teorija, genetika, homeostazė ir energija. Jo funkcijos apima visų gyvų būtybių vystymosi tyrimą, būtent: organizmų sandarą, jų elgesį, taip pat tarpusavio santykius ir santykį su aplinka.
Biologijos svarba žmogaus gyvenimeIšryškėja paralelė tarp pagrindinių individo gyvenimo problemų, pavyzdžiui, sveikatos, mitybos, taip pat optimalių gyvenimo sąlygų pasirinkimo. Šiandien yra daugybė mokslų, kurie atsiskyrė nuo biologijos, tapo ne mažiau svarbūs ir nepriklausomi. Tai apima zoologiją, botaniką, mikrobiologiją ir virusologiją. Iš jų sunku išskirti pačias reikšmingiausias, jos visos yra vertingiausių civilizacijos sukauptų fundamentalių žinių kompleksas.
Šioje žinių srityje dirbo iškilūs mokslininkai, pvzKlaudijus Galenas, Hipokratas, Karlas Linėjus, Charlesas Darwinas, Aleksandras Oparinas, Ilja Mečnikovas ir daugelis kitų. Jų atradimų, ypač gyvų organizmų tyrimo, dėka atsirado morfologijos mokslas, taip pat fiziologija, rinkusi žinias apie gyvų būtybių organizmų sistemas. Genetika suvaidino neįkainojamą vaidmenį vystant paveldimas ligas.
Biologija tapo tvirtu medicinos, sociologijos ir ekologijos pagrindu. Svarbu, kad šis mokslas, kaip ir bet kuris kitas, nebūtų statiškas, o nuolat atnaujinamas naujomis žiniomis, kurios transformuojasi į naujas biologines teorijas ir įstatymus.
Biologijos vaidmuo šiuolaikinė visuomenė, bet ypatingas
bet medicinoje neįkainojamas. Būtent jos pagalba buvo rasti bakteriologinių ir greitai plintančių virusinių ligų gydymo metodai. Kiekvieną kartą galvodami apie biologijos vaidmenį šiuolaikinėje visuomenėje, prisimename, kad būtent medicinos biologų didvyriškumo dėka iš Žemės planetos išnyko baisių epidemijų centrai: maras, cholera, vidurių šiltinė, juodligė, raupai ir kitos ne mažiau pavojingos žmogaus gyvybei ligos.
Remdamiesi faktais galime drąsiai teigti, kad biologijos vaidmuo šiuolaikinėje visuomenėje nuolat auga. Neįmanoma įsivaizduoti šiuolaikinis gyvenimas be atrankos, genetinių tyrimų, naujų maisto produktų gamybos, taip pat aplinką tausojančių energijos šaltinių.
Pagrindinė biologijos reikšmė yra ta, kad ji daugeliui yra pagrindas ir teorinis pagrindas pažangūs mokslai pavyzdžiui, genų inžinerija ir bionika. Jai priklauso puikus atradimas – žmogaus genomo iššifravimas. Tokia kryptis kaip biotechnologijos taip pat buvo sukurta remiantis žiniomis, sujungtomis biologijoje. Šiuo metu tokio pobūdžio technologijos leidžia sukurti saugius, organizmui nekenkiančius vaistus profilaktikai ir gydymui. Dėl to galima pailginti ne tik gyvenimo trukmę, bet ir jos kokybę.
Biologijos, kaip mokslo, svarba yra nepaprastai didelė, nes žinios istorinė raida organinis pasaulis, įvairaus rango gyvų sistemų struktūros ir funkcionavimo modeliai, jų tarpusavio santykiai, stabilumas ir dinamiškumas gyvybiškai svarbus vaidmuo formuojant materialistinę pasaulėžiūrą, kuriant mokslinį pasaulio vaizdą.
Be to, biologija prisideda prie gyvybiškai svarbių praktinių problemų sprendimo.
Teoriniai biologijos pasiekimai plačiai naudojami medicinoje. Tai lemia sėkmė ir atradimai biologijoje modernaus lygio medicinos mokslas. Taigi genetiniai duomenys leido sukurti metodus ankstyva diagnostika, paveldimų žmonių ligų gydymas ir profilaktika. Mikroorganizmų atranka leidžia gauti fermentų, vitaminų ir hormonų, reikalingų daugelio ligų gydymui. Plėtra genų inžinerija atveria plačias perspektyvas biologiškai pagamintiems aktyvių junginių ir vaistinių medžiagų. Pavyzdžiui, naudojant genų inžinerijos metodus, buvo gautas hormono insulino genas, kuris buvo įterptas į Escherichia coli genomą. Ši E. coli padermė gali sintetinti žmogaus insuliną, kuris naudojamas diabetui gydyti. Panašiu būdu šiuo metu gaunamas somatotropinas (augimo hormonas) ir kiti žmogaus hormonai, interferonas, imunogeniniai vaistai ir vakcinos.
Dažniausiai išspręsti naudojami bendrieji biologiniai modeliai įvairių klausimų daugelyje pramonės šakų nacionalinė ekonomika. Spartus planetos gyventojų skaičiaus augimas ir nuolatinis žemės ūkio gamybos užimtų teritorijų mažėjimas lėmė globali problema modernumas – maisto gamyba. Šią problemą gali išspręsti tokie mokslai kaip augalininkystė ir gyvulininkystė, remiantis genetikos ir selekcijos pasiekimais. Žinant paveldimumo ir kintamumo dėsnius, galima sukurti labai derlingas veisles auginami augalai ir naminių gyvūnų veislių, kurios leis vykdyti intensyvią žemės ūkio gamybą ir patenkins planetos gyventojų maisto išteklių poreikius.
Gyvų būtybių organizavimo (bionikos) principų panaudojimas pramonėje, mechaninėje inžinerijoje, laivų statyboje duoda didelę ekonominę naudą dabar ir ateityje.
Sprendžiant tokius svarbius klausimus modernumas, pavyzdžiui, aplinkos apsauga, racionalus naudojimas gamtos ištekliai, padeda aplinkai. Tai apima identifikavimą ir pašalinimą neigiamų pasekmiųžmogaus poveikis gamtai (aplinkos tarša daugeliu kenksmingų medžiagų), režimų apibrėžimas racionalus naudojimas biosferos rezervatai. Neatidėliotinas ekologijos uždavinys – užtikrinti biosferos išsaugojimą ir gamtos gebėjimą daugintis.
Biologijos pasiekimai m modernios versijos gyvenimo taksonomija
Remiantis naujausiais šiuolaikinio biologijos mokslo laimėjimais, pateiktas toks gyvybės apibrėžimas: „Gyvybė yra atvira savireguliuojanti ir savaime besidauginanti gyvų organizmų agregatų sistema, sudaryta iš sudėtingų biologinių polimerų – baltymų ir. nukleino rūgštys"(I. I. Mechnikovas).
Naujausi biologijos pasiekimai paskatino iš esmės naujų mokslo krypčių atsiradimą. Molekulinės struktūros atskleidimas struktūriniai padaliniai paveldimumas (genai) buvo pagrindas kuriant genų inžineriją. Taikant jos metodus, organizmai sukuriami su naujais, taip pat ir gamtoje neaptinkamais, paveldimų savybių ir savybių deriniais. Tai atveria galimybę veisti naujas kultūrinių augalų veisles ir labai produktyvias gyvūnų veisles, sukurti veiksmingus vaistus ir kt.
Laukinė gamta susitvarkė genialiai paprastai ir išmintingai. Ji turi vieną savaime besidauginančią DNR molekulę, ant kurios parašyta gyvybės programa, o tiksliau – visas baltymų, kaip pagrindinių gyvybės elementų, sintezės, struktūros ir funkcijos procesas. Be gyvybės programos išsaugojimo, DNR molekulė atlieka dar vieną svarbią funkciją – jos savaiminis dauginimasis ir kopijavimas sukuria tęstinumą tarp kartų, gyvybės gijos tęstinumą. Kai gyvybė atsiranda, ji dauginasi labai įvairiai, o tai užtikrina jos stabilumą, prisitaikymą prie įvairių aplinkos sąlygų ir evoliuciją.
Šiuolaikinės biotechnologijos
Šiuolaikinė biologija yra greitų ir fantastiškų biotechnologijų transformacijų sritis.
Biotechnologija remiasi gyvų organizmų ir biologinių procesų panaudojimu pramoninėje gamyboje. Jų pagrindu buvo įsisavinta masinė dirbtinių baltymų, maistinių medžiagų ir daugelio kitų medžiagų gamyba, kurios daugeliu savybių pranašesnės už natūralios kilmės produktus. Sėkmingai vystosi mikrobiologinė fermentų, vitaminų, aminorūgščių, antibiotikų ir kt. Naudojant genetines technologijas ir natūralias bioorganines medžiagas, sintetinamos biologiškai aktyvios medžiagos – hormoniniai vaistai ir imuninę sistemą stimuliuojantys junginiai.
Šiuolaikinės biotechnologijos leidžia medienos, šiaudų ir kitų augalinių medžiagų atliekas paversti vertingais maistingais baltymais. Tai apima tarpinio produkto - celiuliozės - hidrolizės procesą ir susidariusios gliukozės neutralizavimą įvedant druskas. Gautas gliukozės tirpalas yra maistinis substratas mikroorganizmams – mielių grybams. Dėl gyvybinės mikroorganizmų veiklos susidaro šviesiai rudi milteliai - aukštos kokybės maisto produktas, kuriame yra apie 50% žalių baltymų ir įvairių vitaminų. Maistinė terpė Cukraus turintys tirpalai, tokie kaip melasos glostymas ir sulfito skystis, susidaręs gaminant celiuliozę, taip pat gali būti naudojami mielių grybeliams.
Kai kurios grybų rūšys naftą, mazutą ir gamtines dujas paverčia valgoma biomase, kurioje gausu baltymų. Taigi iš 100 tonų žalio mazuto galima gauti 10 tonų mielių biomasės, kurioje yra 5 tonos grynų baltymų ir 90 tonų dyzelinio kuro. Tiek pat mielių pagaminama iš 50 tonų sausos medienos arba 30 tūkst.m3 gamtinių dujų. Tokiam kiekiui baltymų pagaminti reikėtų 10 000 karvių bandos, o joms išlaikyti – didžiulių dirbamos žemės plotų. Pramoninė gamyba baltymai yra visiškai automatizuoti, o mielių kultūros auga tūkstančius kartų greičiau nei galvijai. Viena tona maistinių mielių leidžia gauti apie 800 kg kiaulienos, 1,5-2,5 tonos paukštienos arba 15-30 tūkstančių kiaušinių ir sutaupyti iki 5 tonų grūdų.
Praktinis pasiekimų pritaikymas šiuolaikinė biologija jau leidžia gauti pramoniniu būdu didelis kiekis biologiškai aktyvių medžiagų.
Biotechnologijos, matyt, ateinančiais dešimtmečiais užims lyderio poziciją ir galbūt nulems XXI amžiaus civilizacijos veidą.
Genų technologijos
Genetika yra svarbiausia šiuolaikinės biologijos sritis.
Šiuolaikinė biotechnologija gimė genų inžinerijos pagrindu. Dabar pasaulyje yra daugybė įmonių, užsiimančių verslu šioje srityje. Jie gamina viską: nuo vaistų, antikūnų, hormonų, maisto baltymų iki techninių dalykų – itin jautrių jutiklių (biosensorių), kompiuterių lustų, chitino difuzorių geroms akustinėms sistemoms. Genų inžinerijos produktai užkariauja pasaulį;
Pradiniame genų technologijų kūrimo etape buvo gauta nemažai biologiškai aktyvių junginių – insulino, interferono ir kt. Šiuolaikinės genų technologijos sujungia nukleorūgščių ir baltymų chemiją, mikrobiologiją, genetiką, biochemiją ir atveria naujus būdus daugeliui išspręsti. biotechnologijų, medicinos ir žemės ūkis.
Genų technologijos remiasi molekulinės biologijos ir genetikos metodais, susijusiais su tikslinga naujų genų kombinacijų, kurių gamtoje nėra, konstravimu. Pagrindinė genų technologijos operacija – iš organizmo ląstelių išskirti norimą produktą koduojantį geną arba genų grupę ir sujungti juos su DNR molekulėmis, kurios gali daugintis kito organizmo ląstelėse.
DNR, saugoma ir veikianti ląstelės branduolyje, dauginasi ne tik pati. IN tinkamas momentas tam tikros DNR dalys – genai – atkuria savo kopijas chemiškai panašaus polimero – RNR, ribonukleino rūgšties pavidalu, kurios savo ruožtu tarnauja kaip šablonai gaminant daugelį organizmui būtinų baltymų. Būtent baltymai lemia visas gyvų organizmų savybes. Pagrindinė įvykių grandinė molekuliniame lygmenyje:
DNR -> RNR -> baltymai
Šioje eilutėje yra vadinamoji centrinė molekulinės biologijos dogma.
Genų technologijos paskatino sukurti šiuolaikinius genų ir genomų analizės metodus, o jie savo ruožtu paskatino sintezę, t.y. naujų, genetiškai modifikuotų mikroorganizmų statybai. Iki šiol yra nustatytos įvairių mikroorganizmų nukleotidų sekos, tarp jų ir pramoninių padermių, ir tų, kurios reikalingos genomo organizavimo principams tirti ir mikrobų evoliucijos mechanizmams suprasti. Pramonės mikrobiologai, savo ruožtu, yra įsitikinę, kad pramoninių padermių genomų nukleotidų sekos žinojimas leis jas „užprogramuoti“, kad gautų dideles pajamas.
Eukariotų (branduolinių) genų klonavimas mikrobuose yra pagrindinis metodas, paskatinęs sparčią mikrobiologijos raidą. Gyvūnų ir augalų genomų fragmentai klonuojami mikroorganizmuose jų analizei. Šiuo tikslu dirbtinai sukurtos plazmidės naudojamos kaip molekuliniai vektoriai, genų nešėjai, taip pat daugelis kitų molekulinių darinių izoliavimui ir klonavimui.
Naudojant molekulinius tyrimus (DNR fragmentus su specifine nukleotidų seka) galima nustatyti, tarkime, ar donoro kraujas nėra užkrėstas AIDS virusu. O tam tikrų mikrobų identifikavimo genetinės technologijos leidžia stebėti jų plitimą, pavyzdžiui, ligoninės viduje ar epidemijų metu.
Genetinės vakcinų gamybos technologijos vystosi dviem pagrindinėmis kryptimis. Pirmoji – esamų vakcinų tobulinimas ir kombinuotos vakcinos sukūrimas, t.y. susidedantis iš kelių vakcinų. Antroji kryptis – skiepai nuo ligų: AIDS, maliarijos, skrandžio opų ir kt.
Už pastaraisiais metais Genų technologijos žymiai pagerino tradicinių gamintojų atmainų efektyvumą. Pavyzdžiui, grybelio padermėje, kuri gamina antibiotiką cefalosporiną, buvo padidintas genų, koduojančių cefalosporinų sintezės greitį lemiančią ekspandazę, skaičius. Dėl to antibiotikų gamyba padidėjo 15-40%.
Vykdomas kryptingas darbas, siekiant genetiškai modifikuoti duonos gamyboje, sūrių gamyboje, pieno pramonėje, alaus ir vyno gamyboje naudojamų mikrobų savybes, siekiant padidinti gamybinių padermių atsparumą, padidinti jų konkurencingumą prieš kenksmingas bakterijas ir gerinti maisto produktų kokybę. galutinis produktas.
Genetiškai modifikuoti mikrobai yra naudingi kovojant su kenksmingais virusais ir mikrobais bei vabzdžiais. Pavyzdžiui:
- augalų atsparumas herbicidams, kuris svarbus kovojant su piktžolėmis, kurios užkemša laukus ir mažina kultūrinių augalų derlių. Gautos ir panaudotos herbicidams atsparios medvilnės, kukurūzų, rapsų, sojų, cukrinių runkelių, kviečių ir kitų augalų veislės.
- augalų atsparumas vabzdžiams kenkėjams. Delta-endotoksino baltymo, kurį gamina skirtingos Bacillus turingensis bakterijos padermės, kūrimas. Šis baltymas yra toksiškas daugeliui vabzdžių rūšių ir yra saugus žinduoliams, įskaitant žmones.
- augalų atsparumas virusinėms ligoms. Norėdami tai padaryti, į augalo ląstelės genomą įvedami genai, kurie blokuoja virusinių dalelių, pavyzdžiui, interferono, nukleazių, dauginimąsi augaluose. Buvo gauti transgeniniai tabako, pomidorų ir liucernos augalai, turintys beta-interferono geną.
Be genų gyvų organizmų ląstelėse, gamtoje yra ir nepriklausomų genų. Jie vadinami virusais, jei gali sukelti infekciją. Paaiškėjo, kad virusas yra ne kas kita, kaip supakuotas į baltyminį apvalkalą genetinė medžiaga. Apvalkalas yra grynai mechaninis įtaisas, pavyzdžiui, švirkštas, skirtas supakuoti ir suleisti genus, o tik genus, į šeimininko ląstelę ir nukristi. Tada viruso genai ląstelėje pradeda patys daugintis savo RNR ir baltymus. Visa tai užvaldo ląstelę, ji sprogsta, miršta, o tūkstantinėmis kopijomis virusas išsiskiria ir užkrečia kitas ląsteles.
Ligas, o kartais net mirtį sukelia svetimi, virusiniai baltymai. Jei virusas yra „geras“, žmogus nemiršta, bet gali sirgti visą likusį gyvenimą. Klasikinis pavyzdys– pūslelinė, kurios virusas yra 90% žmonių organizme. Tai labiausiai prisitaikantis virusas, dažniausiai užkrečiantis žmogų vaikystėje ir jame nuolat gyvenantis.
Taigi, virusai iš esmės yra evoliucijos išrastas biologinis ginklas: genetinės medžiagos pripildytas švirkštas.
Dabar pavyzdys iš šiuolaikinės biotechnologijos, operacijos su aukštesniųjų gyvūnų lytinėmis ląstelėmis kilniems tikslams pavyzdys. Žmonija susiduria su sunkumais dėl interferono – svarbaus baltymo, turinčio priešvėžinį ir antivirusinį poveikį. Interferoną gamina gyvūnai, įskaitant žmones. Svetimas, ne žmogus, interferonas negali būti naudojamas žmonėms gydyti, jį organizmas atmeta arba yra neveiksmingas. Žmogus gamina per mažai interferono, kad jį išskirtų farmakologiniais tikslais. Todėl buvo padaryta taip. Žmogaus interferono genas buvo įvestas į bakteriją, kuri vėliau dauginasi dideli kiekiai gamino žmogaus interferoną pagal jame esantį žmogaus geną. Dabar ši standartinė technika naudojama visame pasaulyje. Tokiu pat būdu ir jau gana seniai gaminamas genetiškai modifikuotas insulinas. Tačiau su bakterijomis iškyla daug sunkumų norint išvalyti norimą baltymą nuo bakterijų priemaišų. Todėl jie pradeda jų atsisakyti, kuria metodus, kaip į aukštesniuosius organizmus įvesti reikiamus genus. Tai sunkiau, bet duoda didžiulę naudą. Dabar ypač jau plačiai paplitusi reikiamų baltymų pieno gamyba iš kiaulių ir ožkų. Principas čia, labai trumpai ir supaprastintas, yra toks. Iš gyvūno pašalinami kiaušiniai ir į jų genetinį aparatą įterpiami svetimi genai, kontroliuojami gyvūno pieno baltymų genų, lemiančių reikalingų baltymų: interferono, arba žmogui būtinų antikūnų, ar specialių maisto baltymų gamybą. Tada kiaušinėliai apvaisinami ir grąžinami į kūną. Dalis palikuonių pradeda gaminti pieną, kuriame yra reikiamų baltymų, o jį atskirti nuo pieno gana paprasta. Pasirodo, daug pigiau, saugiau ir švariau.
Lygiai taip pat karvės buvo išvestos „žmogaus“ pienui (karvės pienas su reikalingais žmogaus baltymais), tinkamas dirbtiniam žmonių kūdikių maitinimui. Ir tai dabar yra gana rimta problema.
Apskritai galime pasakyti, kad praktiškai žmonija pasiekė gana pavojingą etapą. Išmokome daryti įtaką genetiniam aparatui, įskaitant aukštesniųjų organizmų. Sužinojome, kaip taikyti, selektyviai paveikti genus ir gaminti vadinamuosius transgeninius organizmus – organizmus, turinčius bet kokius svetimus genus. DNR yra medžiaga, kuria galima manipuliuoti. Per pastaruosius du ar tris dešimtmečius atsirado metodų, kurie gali nupjauti DNR reikiamose vietose ir priklijuoti prie bet kurios kitos DNR dalies. Be to, gali būti iškirpti ir įklijuoti ne tik tam tikri jau paruošti genai, bet ir rekombinantai – skirtingų genų deriniai, įskaitant ir dirbtinai sukurtus. Ši kryptis vadinama genų inžinerija. Žmogus tapo genų inžinieriumi. Jo rankose, ne tokios intelektualiai tobulos būtybės rankose atsirado beribės, gigantiškos galimybės – kaip Viešpaties Dievo.
Šiuolaikinė citologija
Nauji metodai, ypač elektroninė mikroskopija, radioaktyviųjų izotopų naudojimas ir didelės spartos centrifugavimas, leidžia pasiekti didžiulę pažangą tiriant ląstelių struktūrą. Kurdama vieningą fizikinių ir cheminių gyvenimo aspektų sampratą, citologija vis labiau artėja prie kitų biologinių disciplinų. Tuo pačiu metu ji klasikiniai metodai, pagrįsta ląstelių fiksavimu, dažymu ir tyrinėjimu mikroskopu, vis dar išlaiko praktinę reikšmę.
Citologiniai metodai ypač naudojami augalų selekcijoje, siekiant nustatyti augalų ląstelių chromosomų sudėtį. Tokie tyrimai labai padeda planuojant eksperimentinius kryžius ir įvertinant gautus rezultatus. Panaši citologinė analizė atliekama ir žmogaus ląstelėse: ji leidžia nustatyti kai kurias paveldimas ligas, susijusias su chromosomų skaičiaus ir formos pokyčiais. Tokia analizė kartu su biocheminiais tyrimais naudojama, pavyzdžiui, atliekant amniocentezę diagnozuojant paveldimus vaisiaus defektus.
Tačiau svarbiausias citologinių metodų taikymas medicinoje yra piktybinių navikų diagnostika. Vėžinėse ląstelėse, ypač jų branduoliuose, vyksta specifiniai pokyčiai. Piktybiniai dariniai yra ne kas kita, kaip normalaus vystymosi proceso nukrypimai dėl vystymąsi kontroliuojančių sistemų, pirmiausia genetinių, nekontroliuojamų. Citologija yra gana paprastas ir labai informatyvus atrankos diagnostikos metodas. įvairios apraiškos papilomos virusas. Šis tyrimas atliekamas tiek vyrams, tiek moterims.
Klonavimas
Klonavimas yra procesas, kurio metu gyva būtybė pagamintas iš vienos ląstelės, paimtos iš kitos gyvos būtybės.
Klonavimas paprastai apibrėžiamas kaip ląstelių ar organizmų, turinčių tuos pačius branduolinius genomus, kaip ir kitos ląstelės ar organizmo, gamyba. Atitinkamai, klonuojant galima sukurti bet kokį gyvą organizmą ar jo dalį, identišką esamam arba ir t.t..................
