Bölüm 1. Biyoloji – yaşam bilimi.
Plan
Konu 1. Bir bilim olarak biyoloji, başarıları, araştırma yöntemleri, diğer bilimlerle bağlantıları. Biyolojinin insan yaşamındaki rolü ve pratik faaliyetler.
Konu 2. Canlıların belirtileri ve özellikleri: hücresel yapı, kimyasal bileşimin özellikleri, metabolizma ve enerji dönüşümü, homeostaz, sinirlilik, üreme, gelişme
Konu 3. Canlı doğanın organizasyonunun ana düzeyleri: hücresel, organizmasal, popülasyon türleri, biyojeosenotik
Bir bilim olarak biyoloji, başarıları, canlı doğayı tanıma yöntemleri. Modern doğa bilimlerinin oluşumunda biyolojinin rolü bilimsel resim barış.
Bir bilim olarak biyoloji.
Biyoloji(Yunanca'dan biyografiler- hayat, logo- kelime, bilim) yaşayan doğayla ilgili bir bilimler kompleksidir.
Biyolojinin konusu yaşamın tüm tezahürleridir: canlıların yapısı ve işlevleri, çeşitliliği, kökeni ve gelişimi ile çevre ile etkileşimi. Bir bilim olarak biyolojinin temel görevi, tüm organizmanın bileşenlerinden temelde farklı özelliklere sahip olduğunu dikkate alarak, canlı doğanın tüm olaylarını bilimsel bir temelde yorumlamaktır.
“Biyoloji” terimi Alman anatomistler T. Roose (1779) ve K.-F.'nin eserlerinde bulunmaktadır. Burdach (1800), ancak yalnızca 1802'de ilk kez bağımsız olarak J.-B. Lamarck ve G.-R. Treviranus canlı organizmaları inceleyen bilimi ifade eder.
Biyolojik Bilimler.
Şu anda biyoloji, aşağıdaki kriterlere göre sistematik hale getirilebilecek bir dizi bilim içermektedir: ders ve baskın yöntemler araştırma ve çalışılan konu hakkında yaşayan doğanın organizasyon düzeyi. Çalışma konularına göre biyolojik bilimler bakteriyoloji, botanik, viroloji, zooloji ve mikolojiye ayrılır.
Botanik bitkileri ve Dünya'nın bitki örtüsünü kapsamlı bir şekilde inceleyen biyolojik bir bilimdir. Zooloji- biyolojinin bir dalı, hayvanların çeşitliliği, yapısı, yaşam aktivitesi, dağılımı ve çevreleriyle ilişkileri, kökenleri ve gelişimi bilimi. Bakteriyoloji- bakterilerin yapısını ve hayati aktivitesinin yanı sıra doğadaki rollerini inceleyen biyolojik bilim. Viroloji- virüsleri inceleyen biyolojik bilim. Ana nesne mantar bilimi mantarlar, yapıları ve yaşam özellikleri. Likenoloji- likenleri inceleyen biyolojik bilim. Bakteriyoloji, viroloji ve mikolojinin bazı yönleri sıklıkla tartışılmaktadır. mikrobiyoloji- biyoloji bölümü, mikroorganizma bilimi (bakteriler, virüsler ve mikroskobik mantarlar). Taksonomi, veya taksonomi,- Tüm yaşayan ve soyu tükenmiş canlıları tanımlayan ve gruplara ayıran biyolojik bilim.
Sırasıyla, listelenen biyolojik bilimlerin her biri biyokimya, morfoloji, anatomi, fizyoloji, embriyoloji, genetik ve sistematiğe (bitkiler, hayvanlar veya mikroorganizmalar) ayrılmıştır. Biyokimya bilimidir kimyasal bileşim canlı madde, canlı organizmalarda meydana gelen ve onların yaşam aktivitelerinin altında yatan kimyasal süreçler. Morfoloji- Organizmaların biçimini ve yapısını ve ayrıca gelişim kalıplarını inceleyen biyolojik bilim. Geniş anlamda sitoloji, anatomi, histoloji ve embriyolojiyi kapsar. Hayvanların ve bitkilerin morfolojisini ayırt eder. Anatomi biyolojinin bir dalıdır (daha doğrusu morfoloji), bireysel organların, sistemlerin ve bir bütün olarak organizmanın iç yapısını ve şeklini inceleyen bir bilimdir. Bitki anatomisi botaniğin, hayvan anatomisi zoolojinin, insan anatomisi ise ayrı bir bilim dalıdır. Fizyoloji- Bitki ve hayvan organizmalarının hayati süreçlerini, bireysel sistemlerini, organlarını, dokularını ve hücrelerini inceleyen biyolojik bilim. Bitkilerin, hayvanların ve insanların fizyolojisi vardır. Embriyoloji (gelişimsel biyoloji)- Biyolojinin bir dalı, embriyonun gelişimi de dahil olmak üzere bir organizmanın bireysel gelişiminin bilimi.
Nesne genetik kalıtım ve değişkenlik yasalarıdır. Şu anda en dinamik olarak gelişen biyolojik bilimlerden biridir.
İncelenen canlı doğanın organizasyon düzeyine göre moleküler biyoloji, sitoloji, histoloji, organoloji, organizmaların biyolojisi ve süperorganizma sistemleri ayırt edilir. Moleküler Biyoloji Biyolojinin en genç dallarından biri olup, özellikle kalıtsal bilgilerin organizasyonunu ve protein biyosentezini inceleyen bir bilimdir. Sitoloji, veya hücre Biyolojisi,- Çalışmanın amacı hem tek hücreli hem de çok hücreli organizmaların hücreleri olan biyolojik bilim. Histoloji- Amacı bitki ve hayvan dokularının yapısı olan morfolojinin bir dalı olan biyolojik bilim. Küreye organolojiçeşitli organların ve sistemlerinin morfolojisini, anatomisini ve fizyolojisini içerir.
Organizma biyolojisi, canlı organizmalarla ilgilenen tüm bilimleri içerir; etoloji- Organizmaların davranış bilimi.
Organizma dışı sistemlerin biyolojisi biyocoğrafya ve ekolojiye ayrılmıştır. Canlı organizmaların dağılımını inceler biyocoğrafya, halbuki ekoloji- organizma üstü sistemlerin çeşitli düzeylerde organizasyonu ve işleyişi: popülasyonlar, biyosinozlar (topluluklar), biyojeosinozlar (ekosistemler) ve biyosfer.
Geçerli araştırma yöntemlerine göre, tanımlayıcı (örneğin morfoloji), deneysel (örneğin fizyoloji) ve teorik biyolojiyi ayırt edebiliriz.
Canlı doğanın yapı, işleyiş ve gelişim kalıplarının tanımlanması ve açıklanması çeşitli seviyeler görevi onun organizasyonudur genel biyoloji. Biyokimya, moleküler biyoloji, sitoloji, embriyoloji, genetik, ekoloji, evrim bilimi ve antropolojiyi içerir. Evrim doktrini nedenlerini araştırıyor itici güçler, mekanizmalar ve genel desenler Canlı organizmaların evrimi. Bölümlerinden biri paleontoloji- Konusu canlı organizmaların fosil kalıntıları olan bir bilim. Antropoloji- Genel biyolojinin bir bölümü, biyolojik bir tür olarak insanın kökeni ve gelişiminin yanı sıra modern insan popülasyonlarının çeşitliliği ve bunların etkileşim kalıplarını konu alan bilim.
Biyolojinin uygulamalı yönleri biyoteknoloji, yetiştirme ve diğer hızla gelişen bilimler alanına dahil edilmektedir. Biyoteknoloji isminde biyolojik bilim Canlı organizmaların ve biyolojik süreçlerin üretimde kullanımını inceleyen bilim dalı. Gıda (pişirme, peynir yapımı, bira yapımı vb.) ve ilaç endüstrilerinde (antibiyotik, vitamin üretimi), su arıtma vb. amaçlarla yaygın olarak kullanılmaktadır. Seçim- insanlar için gerekli özelliklere sahip evcil hayvan türlerinin, kültür bitkilerinin çeşitlerinin ve mikroorganizma türlerinin oluşturulmasına yönelik yöntemlerin bilimi. Seçim aynı zamanda insanların ihtiyaçları doğrultusunda gerçekleştirdiği canlı organizmaları değiştirme süreci olarak da anlaşılmaktadır.
Biyolojinin ilerlemesi diğer doğal ve biyolojik bilimlerin başarılarıyla yakından ilişkilidir. kesin bilimler fizik, kimya, matematik, bilgisayar bilimi vb. gibi. Örneğin mikroskopi, ultrason (ultrason), tomografi ve diğer biyoloji yöntemleri fiziksel yasalara dayanır ve biyolojik moleküllerin yapısının ve canlılarda meydana gelen süreçlerin incelenmesi Kimyasal ve fiziksel yöntemler uygulanmadan sistemler mümkün olmazdı. Matematiksel yöntemlerin kullanılması, bir yandan nesneler veya olaylar arasında doğal bir bağlantının varlığını belirlemeye, elde edilen sonuçların güvenilirliğini doğrulamaya, diğer yandan bir olguyu veya süreci modellemeye olanak tanır. İÇİNDE Son zamanlarda Modelleme gibi bilgisayar yöntemleri biyolojide giderek daha önemli hale geliyor. Biyoloji ve diğer bilimlerin kesiştiği noktada biyofizik, biyokimya, biyonik vb. gibi bir dizi yeni bilim ortaya çıktı.
"Biyoloji çalışması" - Genetik mekanizma. Güncel konular biyolojide. İlginiz için teşekkür ederiz! Genomik yöntemler. DNA dizilimi. Elektroforez. Hücre mühendisliği. Artan oksidasyon süreçleri. Neden ölüyoruz? Tanataloji ölüm bilimidir. Reklam öğesi adı: Daha fazlasını öğrenmek ister misiniz? Konu: Biyolojide yeni yönelimler.
“Biyoloji oyunu” - Oyuna eklemeler. Hangi hastalığın adı Latince “boğulma” fiilinden gelmektedir? Sadece hız birimi değil deniz gemileri, aynı zamanda gövdenin bir bölümü. K. Linnaeus hangi canlıları “kaos” olarak sınıflandırmıştır? Yazmak ünlü atasözü. D. London'ın "Beyaz Diş" öyküsündeki köpeğin cinsi neydi? 80. “Kokulu şerbetçiotu için tüylü bir yaban arısı…” Müzik A. Petrov'a ait ve kimin sözleri?
“Eğitim başarıları portföyü” - Portföy felsefesi. Hem kalite hem de imkan nicelik belirleme portföy malzemeleri. Kişisel günlük okul çocuğu. Portföy nedir? Her şey nerede başladı? Konsept. Öğrencinin özgeçmişi. 2 Nolu Devlet Tıp Üniversitesi öğrencileri arasında yapılan bir anketin analizi. Khudyakova T.M. Öğrenci portföyü. “Özet özet beyanı” bölümü.
“Astronomi Başarıları” - Önceki gözlemlerle tutarsızlık. 1821 tablo yayınlandı. Kendi başına astronomi okudu. Yıllık paralaks Friedrich Bessel'i (1784-1846) arayın. Son teknoloji aletler. Yayın. Merkür'ün yörüngesinin sapması Günberi boylamı - 100 yıldan fazla 527". Yıllık paralaks Vasily Yakovlevich (Wilhelm) Struve'yi (1793-1864) arayın.
“19. Yüzyılın Başarıları” - Birinci Demiryolu 1 Kasım 1851'de St. Petersburg ile Moskova arasında atıldı. Sonuç: Şehir içi ulaşım değişti, insanların ulaşımı daha iyi hale geldi. Sokaklar önce gazyağıyla, ardından gaz lambalarıyla aydınlatıldı. Sonuç: İnsanların birbirleriyle iletişim kurması kolaylaştı. Moda değişti: elbiseler daha zarif, daha sofistike ve kullanımı daha rahat hale geldi.
“Biyolojide Birleşik Devlet Sınavı 2009” - Analiz, Biyolojide Birleşik Devlet Sınav Komisyonu başkanı L.V.'nin raporuna dayanarak derlendi. Not ortalaması Rusya'da 52,3 Yaroslavl bölgesinde 54,3 Yaroslavl şehrinde 54,0. Bölüm C'deki en zor görevler. Bölüm C'deki genel eksiklikler cevapları. Birleşik Devlet Sınavı sonuçları biyolojide 2009. 2 kişi 100 puan aldı Yaroslavl bölgesi Yaroslavl'daki 3 numaralı spor salonundan Tatyana Berseneva da dahil. Ortalama puan 70'in üzerinde - 80 ve 33 numaralı okullar.
Biyoloji, canlı doğayla ilgili bir bilimler sistemidir. Çeşitli biyolojik bilimler arasında, iki bin yıldan daha uzun bir süre önce, bitkileri - botanik (Yunanca botanik - yeşilliklerden) ve hayvanları - zoolojiyi (Yunanca zoon - hayvan - ve logolardan) inceleyen bilim, çeşitli biyolojik bilimler arasındaydı. . Biyolojinin zaman içinde gelişmesindeki ilerlemeler, lisede aşina olacağınız çeşitli yönlerinin ortaya çıkmasına yol açtı.
Her organizma belirli bir çevrede yaşare. Habitat, etkileşim içinde oldukları canlı organizmaları çevreleyen doğanın bir parçasıdır. Etrafımızda birçok canlı organizma bulunmaktadır. Bunlar bitkiler, hayvanlar,bakteri olurdu. Bu grupların her biri ayrı ayrı incelenirBen biyolojik bir bilim insanıyım.
Biyolojinin hayattaki önemi
kişi. Çağımızda insanlık özellikle akut bir durumla karşı karşıyadır.böyle kalkıyorlar ortak sorunlar Sağlığın korunması olarak,yiyecek sağlamak ve gezegenimizdeki organizmaların çeşitliliğini korumak. Araştırmaları bu ve diğer sorunları çözmeyi amaçlayan biyoloji, tıp, tarım, endüstri ve özellikle yiyecek ve içecek ile yakın etkileşim içindedir.ışık vb.
Bir insan hastalanınca ilaç kullandığını hepiniz biliyorsunuz. Çoğunluk tıbbi maddeler bitkilerden veya mikroorganizmaların atık ürünlerinden elde edilir. Örneğin, yüz milyonlarca insanın hayatı antibiyotik kullanımıyla korunmuştur (Yunan anti-pr.'den).otiv - ve bios). Üretiliyorlar belirli türler mantarlar ve bakteriler. Antibiyotikler insanlarda ve hayvanlarda birçok tehlikeli hastalığın etkenlerini öldürür.
Biyoloji aynı zamanda insanlığa yiyecek sağlamada da önemli bir rol oynamaktadır.yemek yemek. Bilim adamları, daha fazla gıda ürünü elde etmeyi mümkün kılan yeni yüksek verimli bitki çeşitleri ve hayvan türleri yaratıyorAnia. Biyologların araştırmasıyönlendirilmiş
Yüksek verim sağlayan toprak verimliliğini korumak ve arttırmak. Canlı organizmalar yaygın olarak kullanılmaktadır
benendüstride de kullanılmaktadır. Örneğin insanlar yoğurt, kefir ve peynirleri belirli bakteri ve mantar türlerinin faaliyetleri sayesinde elde ederler.
Bununla birlikte, aktif ve çoğu zaman kötü düşünülmüş insan ekonomik faaliyetleri önemli kirliliğe yol açmıştır. çevre tüm canlılara, ormanların, bakir bozkırların, rezervuarların yok edilmesine zararlı maddeler. Geçtiğimiz yüzyıllarda binlerce hayvan, bitki ve mantar türü yok oldu ve on binlercesinin nesli tükenme tehlikesiyle karşı karşıya. Ancak tek bir organizma türünün bile yok olması, telafisi mümkün olmayan kayıp Gezegenimizin biyolojik çeşitliliği için. Bu nedenle bilim adamları, korunması gereken bitki, hayvan ve mantar türlerinin (Kırmızı Kitaplar olarak adlandırılan) ve ayrıca
Youtube videosu
Bu türlerin koruma altına alındığı bölgeleri belirlemek (rezervler, ulusalaynı parklar vb.).
Dolayısıyla biyoloji, doğaya saygı duymanın ve onun yasalarına uymanın gerekliliği konusunda araştırma yaparak insanları ikna etmek için tasarlanmış bir bilimdir. Bu nedenle geleceğin bilimi olarak kabul edilmektedir.
Biyolojinin modern gerçeklikteki rolünü abartmak zordur çünkü insan yaşamını tüm tezahürleriyle ayrıntılı olarak inceler. Şu anda, bu bilim böyle birleştiriyor önemli kavramlar evrim gibi, hücre teorisi, genetik, homeostazis ve enerji. İşlevleri, tüm canlıların gelişiminin incelenmesini içerir: organizmaların yapısı, davranışları, birbirleriyle ilişkileri ve çevre ile ilişkileri.
Biyolojinin insan yaşamındaki önemiBir bireyin hayatındaki sağlık, beslenme ve optimal yaşam koşullarının seçimi gibi temel sorunlar arasında bir paralellik kurarsak, netleşir. Bugün biyolojiden ayrılan, daha az önemli ve bağımsız olmayan çok sayıda bilim var. Bunlar zooloji, botanik, mikrobiyoloji ve virolojiyi içerir. Bunlardan en önemlilerini ayırmak zordur; hepsi medeniyetin biriktirdiği en değerli temel bilgilerin bir kompleksini temsil eder.
Seçkin bilim adamları bu bilgi alanında çalıştılar.Claudius Galen, Hipokrat, Carl Linnaeus, Charles Darwin, Alexander Oparin, Ilya Mechnikov ve diğerleri. Keşifleri, özellikle canlı organizmaların incelenmesi sayesinde, canlıların organizma sistemleri hakkında bilgi toplayan fizyolojinin yanı sıra morfoloji bilimi de ortaya çıktı. Genetik, kalıtsal hastalıkların gelişiminde paha biçilmez bir rol oynamıştır.
Biyoloji tıp, sosyoloji ve ekolojide sağlam bir temel haline geldi. Bu bilimin, diğerleri gibi, statik olmaması, ancak yeni bir biçime dönüşen yeni bilgilerle sürekli güncellenmesi önemlidir. biyolojik teoriler ve yasalar.
Biyolojinin rolü modern toplum, ama özel
ama tıpta paha biçilemez. Bakteriyolojik ve hızla yayılan viral hastalıkları tedavi etme yöntemlerinin bulunması onun yardımıyla oldu. Biyolojinin modern toplumdaki rolünü her düşündüğümüzde, korkunç salgın merkezlerinin Dünya gezegeninden ortadan kaybolmasının tıbbi biyologların kahramanlığı sayesinde olduğunu hatırlıyoruz: veba, kolera, tifo, şarbon, çiçek hastalığı ve diğer hastalıklar insan hayatı için daha az tehlikeli değildir.
Gerçeklere dayanarak, biyolojinin modern toplumdaki rolünün sürekli arttığını rahatlıkla söyleyebiliriz. Hayal etmek imkansız modern hayat seleksiyon olmadan, genetik araştırmalar, yeni gıda ürünlerinin üretimi ve çevre dostu enerji kaynakları.
Biyolojinin asıl önemi, birçok bilimin temelini ve teorik temelini temsil etmesidir. ileri bilimlerörneğin genetik mühendisliği ve biyonik gibi. İnsan genomunun şifresini çözen büyük bir keşfi var. Biyoteknoloji gibi bir yön de biyolojide birleştirilen bilgi temelinde yaratıldı. Şu anda, bu nitelikteki teknolojiler, vücuda zarar vermeyen, önleme ve tedavi için güvenli ilaçlar oluşturmayı mümkün kılmaktadır. Sonuç olarak sadece yaşam beklentisini değil kalitesini de arttırmak mümkündür.
Bir bilim olarak biyolojinin önemi son derece büyüktür, çünkü bilgi tarihsel gelişim organik dünya farklı aşamalardaki canlı sistemlerin yapısı ve işleyişindeki kalıplar, aralarındaki ilişkiler, istikrar ve dinamizm oyunları hayati rol materyalist bir dünya görüşünün oluşumunda, dünyanın bilimsel bir resmini çizerek.
Ayrıca biyoloji hayati önem taşıyan pratik sorunların çözümüne de katkıda bulunur.
Biyolojinin teorik başarıları tıpta yaygın olarak kullanılmaktadır. Belirleyen şey biyolojideki başarılar ve keşiflerdir. modern seviye tıbbi bilim. Böylece genetik veriler yöntemlerin geliştirilmesini mümkün kıldı erken tanı kalıtsal insan hastalıklarının tedavisi ve önlenmesi. Mikroorganizmaların seçimi, birçok hastalığın tedavisi için gerekli olan enzimlerin, vitaminlerin ve hormonların elde edilmesini mümkün kılar. Gelişim genetik mühendisliği biyolojik olarak üretilenler için geniş umutlar açıyor aktif bileşikler ve tıbbi maddeler. Örneğin genetik mühendisliği yöntemleri kullanılarak insülin hormonuna ait gen elde edildi ve daha sonra Escherichia coli genomuna yerleştirildi. Bu E. coli türü, diyabet tedavisinde kullanılan insan insülinini sentezleme kapasitesine sahiptir. Benzer şekilde somatotropin (büyüme hormonu) ve diğer insan hormonları, interferon, immünojenik ilaçlar ve aşılar da günümüzde elde edilmektedir.
Genel biyolojik modeller en çok çözmek için kullanılır çeşitli sorunlar birçok sektörde Ulusal ekonomi. Gezegenin nüfusunun hızla artması ve tarımsal üretimin işgal ettiği alanların sürekli azalması, küresel sorun modernlik - gıda üretimi. Bu sorun, bitki yetiştirme ve hayvancılık gibi bilimlerin, genetiğin ve seçilimin kazanımlarına dayalı olarak çözülmesi mümkündür. Kalıtım ve değişkenlik kanunları bilgisi sayesinde yüksek verimli çeşitler yaratmak mümkündür ekili bitkiler ve yoğun tarımsal üretime olanak sağlayacak ve gezegen nüfusunun gıda kaynaklarına yönelik ihtiyaçlarını karşılayacak evcil hayvan türleri.
Canlıların organizasyonu (biyonik) ilkelerinin endüstride, makine mühendisliğinde ve gemi yapımında kullanılması, bugün ve gelecekte önemli ekonomik faydalar sağlar.
Böyle çözmek önemli konularçevre koruma, akılcı kullanım gibi modernlik doğal Kaynaklar, çevreye yardımcı olur. Tanımlamayı ve ortadan kaldırmayı içerir Olumsuz sonuçlarİnsanın doğa üzerindeki etkisi (çok sayıda çevre kirliliği zararlı maddeler), modların tanımı akılcı kullanım biyosfer rezervleri. Ekolojinin acil bir görevi, biyosferin korunmasını ve doğanın kendini yeniden üretme yeteneğini sağlamaktır.
Biyoloji alanında başarılar modern versiyonlar hayatın sınıflandırması
Modern biyolojik bilimin en son bilimsel başarılarına dayanarak, yaşamın şu tanımı verilmiştir: “Hayat, karmaşık biyolojik polimerlerden (proteinler ve proteinler) oluşan, canlı organizmaların bir araya gelmesinden oluşan, kendi kendini düzenleyen ve kendi kendini yeniden üreten açık bir sistemdir. nükleik asitler"(I. I. Mechnikov).
Biyolojideki son gelişmeler bilimde temelde yeni yönelimlerin ortaya çıkmasına yol açtı. Moleküler Yapının Ortaya Çıkarılması yapısal birimler kalıtım (genler), genetik mühendisliğinin yaratılmasının temelini oluşturdu. Yöntemlerini kullanarak organizmalar, doğada bulunmayanlar da dahil olmak üzere, kalıtsal özelliklerin ve özelliklerin yeni kombinasyonlarıyla yaratılır. Yeni kültür bitkisi çeşitlerinin ve yüksek verimli hayvan türlerinin yetiştirilmesi, etkili ilaçlar yaratılması vb. olanaklarını açar.
Yaban hayatı kendini ustaca, basit ve akıllıca düzenlemiştir. Yaşam programının ve daha spesifik olarak yaşamın temel unsurları olan proteinlerin tüm sentez, yapı ve işlev sürecinin yazıldığı, kendi kendini yeniden üreten tek bir DNA molekülüne sahiptir. DNA molekülü, yaşam programını korumanın yanı sıra başka bir önemli işlevi daha yerine getirir - kendi kendini çoğaltması ve kopyalanması, nesiller arasında süreklilik, yaşam ipliğinin sürekliliğini sağlar. Yaşam bir kez ortaya çıktığında, kendisini çok büyük bir çeşitlilikle yeniden üretir; bu da onun istikrarını, çeşitli çevre koşullarına ve evrime uyum sağlamasını sağlar.
Modern biyoteknoloji
Modern biyoloji, biyoteknolojide hızlı ve fantastik dönüşümlerin yaşandığı bir alandır.
Biyoteknoloji, canlı organizmaların ve biyolojik süreçlerin endüstriyel üretimde kullanılmasına dayanmaktadır. Temel olarak, doğal kökenli ürünlerden daha üstün birçok özelliğe sahip yapay proteinlerin, besinlerin ve diğer birçok maddenin seri üretimine hakim olunmuştur. Enzimlerin, vitaminlerin, amino asitlerin, antibiyotiklerin vb. mikrobiyolojik sentezi başarıyla gelişiyor. Genetik teknolojiler ve doğal biyoorganik malzemeler kullanılarak biyolojik olarak aktif maddeler sentezlenir - hormonal ilaçlar ve bağışıklık sistemini uyaran bileşikler.
Modern biyoteknoloji, atık odun, saman ve diğer bitkisel materyallerin değerli besleyici proteinlere dönüştürülmesini mümkün kılmaktadır. Ara ürünün - selülozun - hidrolizi ve elde edilen glikozun tuzların eklenmesiyle nötrleştirilmesi sürecini içerir. Ortaya çıkan glikoz çözeltisi, mikroorganizmalar - maya mantarları için bir besin substratıdır. Mikroorganizmaların hayati aktivitesinin bir sonucu olarak, yaklaşık% 50 ham protein ve çeşitli vitaminler içeren yüksek kaliteli bir gıda ürünü olan açık kahverengi bir toz oluşur. Besin ortamı Selüloz üretimi sırasında oluşan melas şerbeti ve sülfit likörü gibi şeker içeren çözeltiler de maya mantarları için kullanılabilir.
Bazı mantar türleri, petrolü, akaryakıtı ve doğal gazı, protein açısından zengin yenilebilir biyokütleye dönüştürür. Böylece 100 ton ham akaryakıttan 5 ton saf protein ve 90 ton dizel yakıt içeren 10 ton maya biyokütlesi elde edilebilmektedir. 50 ton kuru odundan veya 30 bin m3 doğalgazdan aynı miktarda maya üretiliyor. Bu miktarda protein üretmek için 10.000 ineklik bir sürüye ihtiyaç vardır ve bunları desteklemek için geniş ekilebilir arazilere ihtiyaç vardır. Endüstriyel üretim proteinler tamamen otomatiktir ve maya kültürleri sığırlardan binlerce kat daha hızlı büyür. Bir ton besin mayası, yaklaşık 800 kg domuz eti, 1,5-2,5 ton kümes hayvanı veya 15-30 bin yumurta almanızı ve 5 tona kadar tahıl tasarrufu yapmanızı sağlar.
Başarıların pratik uygulaması modern biyoloji zaten almanıza izin veriyor endüstriyel olarakönemli miktarda biyolojik olarak aktif madde.
Görünen o ki biyoteknoloji önümüzdeki yıllarda lider bir konuma sahip olacak ve belki de 21. yüzyılda uygarlığın yüzünü belirleyecek.
Gen teknolojileri
Genetik, modern biyolojinin en önemli alanıdır.
Modern biyoteknoloji genetik mühendisliğinin temelinde doğdu. Artık dünyada bu alanda iş yapan çok sayıda şirket var. Her şeyi üretiyorlar: ilaçlardan, antikorlara, hormonlardan, gıda proteinlerinden teknik şeylere - ultra hassas sensörler (biyosensörler), bilgisayar çipleri, iyi akustik sistemler için kitin difüzörlere kadar. Genetik mühendisliği ürünleri dünyayı fethediyor; çevresel açıdan güvenlidirler.
Gen teknolojilerinin gelişiminin ilk aşamasında, bir dizi biyolojik olarak aktif bileşik elde edildi - insülin, interferon vb. Modern gen teknolojileri, nükleik asitlerin ve proteinlerin kimyasını, mikrobiyolojiyi, genetiği, biyokimyayı birleştirir ve birçok çözümün yeni yollarını açar. Biyoteknoloji, tıp ve sorunların Tarım.
Gen teknolojileri, doğada var olmayan yeni gen kombinasyonlarının hedeflenen şekilde oluşturulmasıyla ilişkili moleküler biyoloji ve genetik yöntemlerine dayanmaktadır. Gen teknolojisinin ana işlemi, bir organizmanın hücrelerinden arzu edilen bir ürünü veya bir grup geni kodlayan bir geni çıkarmak ve bunları başka bir organizmanın hücrelerinde çoğalabilen DNA molekülleri ile birleştirmektir.
Hücre çekirdeğinde depolanan ve çalışan DNA, yalnızca kendisini çoğaltmaz. İÇİNDE doğru an DNA'nın belirli bölümleri - genler - kopyalarını kimyasal olarak benzer bir polimer - RNA, ribonükleik asit biçiminde çoğaltır ve bu da vücut için gerekli birçok proteinin üretimi için şablon görevi görür. Canlı organizmaların tüm özelliklerini belirleyen proteinlerdir. Moleküler düzeydeki ana olaylar zinciri:
DNA -> RNA -> protein
Bu çizgi, moleküler biyolojinin sözde merkezi dogmasını içerir.
Gen teknolojileri, genleri ve genomları analiz etmek için modern yöntemlerin geliştirilmesine yol açtı ve bunlar da senteze yol açtı; yeni, genetiği değiştirilmiş mikroorganizmaların yapımına. Bugüne kadar, endüstriyel türler de dahil olmak üzere çeşitli mikroorganizmaların nükleotid dizileri ve genom organizasyonunun ilkelerini incelemek ve mikrobiyal evrimin mekanizmalarını anlamak için gerekli olan nükleotid dizileri oluşturulmuştur. Endüstriyel mikrobiyologlar ise endüstriyel türlerin genomlarının nükleotid dizilerine ilişkin bilginin, onları büyük gelir elde edecek şekilde "programlamayı" mümkün kılacağına inanıyorlar.
Mikroplardaki ökaryotik (nükleer) genlerin klonlanması, mikrobiyolojinin hızla gelişmesine yol açan temel yöntemdir. Hayvan ve bitki genomlarının parçaları, analizleri için mikroorganizmalara klonlanır. Bu amaçla yapay olarak oluşturulan plazmidler, moleküler vektörler, gen taşıyıcıları ve diğer birçok moleküler formasyonun izolasyonu ve klonlanması amacıyla kullanılmaktadır.
Moleküler testler (belirli bir nükleotid dizisine sahip DNA parçaları) kullanarak donör kanının AIDS virüsü ile enfekte olup olmadığını belirlemek mümkündür. Belirli mikropları tanımlamaya yönelik genetik teknolojiler, örneğin hastane içinde veya salgın hastalıklar sırasında yayılmalarının izlenmesini mümkün kılıyor.
Aşı üretimine yönelik genetik teknolojileri iki ana yönde gelişiyor. Birincisi mevcut aşıların iyileştirilmesi ve kombine aşının oluşturulması, yani. birkaç aşıdan oluşur. İkinci yön ise hastalıklara karşı aşı elde etmektir: AIDS, sıtma, mide ülseri vb.
Arka son yıllar Gen teknolojileri geleneksel üretici türlerin verimliliğini önemli ölçüde artırdı. Örneğin, antibiyotik sefalosporin üreten bir mantar suşunda, sefalosporin sentez hızını belirleyen bir aktivite olan ekspanazı kodlayan genlerin sayısı arttı. Bunun sonucunda antibiyotik üretimi %15-40 oranında arttı.
Üretim suşlarının direncini artırmak, zararlı bakterilere karşı rekabet gücünü artırmak ve üretim kalitesini artırmak amacıyla ekmek üretiminde, peynir yapımında, süt endüstrisinde, biracılıkta ve şarap yapımında kullanılan mikropların özelliklerinin genetik olarak değiştirilmesine yönelik hedefe yönelik çalışmalar yürütülmektedir. son ürün.
Genetiği değiştirilmiş mikroplar, zararlı virüs ve mikroplarla ve böceklerle mücadelede faydalıdır. Örneğin:
- Tarlaları tıkayan ve kültür bitkilerinin verimini azaltan yabani otlarla mücadelede önemli olan herbisitlere karşı bitki direnci. Pamuk, mısır, kolza tohumu, soya fasulyesi, şeker pancarı, buğday ve diğer bitkilerin herbisite dayanıklı çeşitleri elde edilmiş ve kullanılmıştır.
- zararlılara karşı bitki direnci. Bacillus turingensis bakterisinin farklı suşları tarafından üretilen bir delta-endotoksin proteininin geliştirilmesi. Bu protein birçok böcek türü için toksiktir ve insanlar dahil memeliler için güvenlidir.
- viral hastalıklara karşı bitki direnci. Bunu yapmak için, bitki hücresinin genomuna, bitkilerde viral parçacıkların, örneğin interferon, nükleazların çoğalmasını engelleyen genler eklenir. Beta-interferon genine sahip transgenik tütün, domates ve yonca bitkileri elde edildi.
Doğada canlıların hücrelerindeki genlerin yanı sıra bağımsız genler de bulunmaktadır. Enfeksiyona neden olabiliyorlarsa virüs olarak adlandırılırlar. Virüsün bir protein kabuğunda paketlenmiş olmaktan başka bir şey olmadığı ortaya çıktı Genetik materyal. Kabuk, paketleyip daha sonra genleri ve yalnızca genleri konakçı hücreye enjekte eden ve düşen bir şırınga gibi tamamen mekanik bir cihazdır. Daha sonra hücredeki viral genler, RNA'larını ve proteinlerini kendi üzerlerinde çoğaltmaya başlar. Bütün bunlar hücreyi bunaltıyor, patlıyor, ölüyor ve binlerce kopya halindeki virüs salınarak diğer hücrelere bulaşıyor.
Hastalıklara ve hatta bazen ölüme yabancı viral proteinler neden olur. Virüs “iyi” ise kişi ölmez, ancak ömrünün sonuna kadar hasta kalabilir. Klasik örnek– Virüsü insanların %90’ının vücudunda bulunan herpes. Bu, genellikle çocuklukta bir kişiye bulaşan ve sürekli olarak onun içinde yaşayan en uyarlanabilir virüstür.
Dolayısıyla virüsler özünde evrimin icat ettiği biyolojik silahlardır: genetik materyalle dolu bir şırınga.
Şimdi modern biyoteknolojiden bir örnek, asil amaçlar için yüksek hayvanların üreme hücreleriyle yapılan bir operasyonun bir örneği. İnsanlık, antikanser ve antiviral aktiviteye sahip önemli bir protein olan interferon konusunda zorluklar yaşıyor. İnterferon insanlar dahil hayvanlar tarafından üretilir. Uzaylı, insan dışı interferon insanları tedavi etmek için kullanılamaz; vücut tarafından reddedilir veya etkisizdir. Bir kişi, farmakolojik amaçlar için salınımı için çok az interferon üretir. Bu nedenle aşağıdakiler yapıldı. İnsan interferon geni bir bakteriye verildi ve bakteri daha sonra çoğaldı. Büyük miktarlar içerdiği insan genine uygun olarak insan interferonunu üretti. Artık bu standart teknik tüm dünyada kullanılıyor. Aynı şekilde, uzun süredir genetiği değiştirilmiş insülin üretiliyor. Ancak bakteriler söz konusu olduğunda, arzu edilen proteinin bakteriyel safsızlıklardan arındırılmasında birçok zorluk ortaya çıkar. Bu nedenle, gerekli genleri daha yüksek organizmalara aktarmak için yöntemler geliştirerek onları terk etmeye başlıyorlar. Daha zordur ama çok büyük faydalar sağlar. Artık özellikle gerekli proteinlerin domuz ve keçi kullanılarak süt üretimi zaten yaygın. Buradaki prensip çok kısaca ve basitleştirilmiş olarak şudur. Yumurtalar hayvandan çıkarılır ve yabancı genler, gerekli proteinlerin (interferon veya insanlar için gerekli antikorlar veya özel gıda proteinleri) üretimini belirleyen hayvanın süt proteini genlerinin kontrolü altında genetik aparatlarına yerleştirilir. Yumurtalar daha sonra döllenir ve vücuda geri gönderilir. Yavruların bir kısmı gerekli proteini içeren süt üretmeye başlar ve bunu sütten izole etmek oldukça kolaydır. Çok daha ucuz, daha güvenli ve daha temiz olduğu ortaya çıktı.
Aynı şekilde inekler, insan bebeklerinin yapay beslenmesine uygun “insan” sütü (gerekli insan proteinlerini içeren inek sütü) üretmek üzere yetiştirildi. Ve bu artık oldukça ciddi bir sorun.
Genel olarak pratik anlamda insanlığın oldukça tehlikeli bir dönüm noktasına ulaştığını söyleyebiliriz. Yüksek organizmalarınkiler de dahil olmak üzere genetik aygıtları etkilemeyi öğrendik. Genleri nasıl hedefleyeceğimizi, seçici olarak etkileyeceğimizi ve transgenik organizmalar (herhangi bir yabancı gen taşıyan organizmalar) nasıl üreteceğimizi öğrendik. DNA manipüle edilebilen bir maddedir. Son yirmi veya otuz yılda, DNA'yı doğru yerlerden kesip onu herhangi bir DNA parçasına yapıştırabilen yöntemler ortaya çıktı. Dahası, yalnızca belirli hazır genler kesilip yapıştırılamaz, aynı zamanda rekombinantlar da (yapay olarak oluşturulmuş olanlar da dahil olmak üzere farklı genlerin kombinasyonları) kesilebilir ve yapıştırılabilir. Bu yöne genetik mühendisliği denir. Adam genetik mühendisi oldu. Onun ellerinde, entelektüel açıdan o kadar da mükemmel olmayan bir varlığın elinde, Rab Tanrı'nınkiler gibi sınırsız, devasa olasılıklar ortaya çıktı.
Modern sitoloji
Yeni yöntemler, özellikle elektron mikroskobu, radyoaktif izotopların kullanımı ve yüksek hızlı santrifüjleme, hücre yapısının incelenmesinde çok büyük ilerlemeler elde edilmesini mümkün kılmaktadır. Yaşamın fizikokimyasal yönlerine ilişkin birleşik bir kavram geliştirirken sitoloji, diğer biyolojik disiplinlere giderek daha fazla yaklaşmaktadır. Aynı zamanda ona klasik yöntemler Hücrelerin mikroskop altında sabitlenmesi, boyanması ve incelenmesine dayanan yöntemler hala pratik önemini koruyor.
Özellikle bitki ıslahında bitki hücrelerinin kromozomal kompozisyonunu belirlemek için sitolojik yöntemler kullanılır. Bu tür çalışmalar deneysel çaprazlamaların planlanması ve elde edilen sonuçların değerlendirilmesinde büyük fayda sağlamaktadır. Benzer bir sitolojik analiz insan hücreleri üzerinde de gerçekleştirilir: kromozomların sayısı ve şeklindeki değişikliklerle ilişkili bazı kalıtsal hastalıkları tanımlamamızı sağlar. Biyokimyasal testlerle birlikte böyle bir analiz, örneğin amniyosentezde fetüsteki kalıtsal kusurları teşhis etmek için kullanılır.
Ancak sitolojik yöntemlerin tıpta en önemli uygulaması malign neoplazmların tanısıdır. Kanser hücrelerinde, özellikle çekirdeklerinde spesifik değişiklikler meydana gelir. Kötü huylu oluşumlar, başta genetik olmak üzere gelişimi kontrol eden sistemlerin kontrolden çıkması sonucu normal gelişim sürecinde meydana gelen sapmalardan başka bir şey değildir. Sitoloji, tarama teşhisi için oldukça basit ve son derece bilgilendirici bir yöntemdir. çeşitli belirtiler papilloma virüsü. Bu çalışma hem erkekler hem de kadınlar üzerinde yürütülmektedir.
Klonlama
Klonlama bir süreçtir Yaşayan varlık başka bir canlıdan alınan tek bir hücreden üretilir.
Klonlama genel olarak başka bir hücre veya organizma ile aynı nükleer genoma sahip hücrelerin veya organizmaların üretilmesi olarak tanımlanır. Buna göre, klonlama yoluyla, mevcut olanın aynısı olan herhangi bir canlı organizmanın veya onun bir kısmının yaratılması mümkündür.
