Науки о живой природе как особый тип научного знания реферат

Обновлено: 02.07.2024

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.

Задачи: 1) Они состоят в изучении закономерностей проявления жизни (строения и функции живых организмов и их сообществ, распространение, происхождение и развитие, связи друг с другом и неживой природой);

2) раскрытии сущности жизни;

3) систематизации многообразия живых организмов.

Методы, используемые в биологии:

· метод наблюдения и описания — заключается в сборе и описании фактов;

· метод измерений — использует измерения характеристик объектов; · сравнительный метод — основан на анализе сходства и различий изучаемых объектов;

· исторический метод — изучает ход развития исследуемого объекта; · метод эксперимента — дает возможность изучать явления природы в заданных условиях;

· метод моделирования — позволяет описывать сложные природные явления с помощью относительно простых моделей.

Роль биологии в системе современного научного знания

Предметом биологии являются все проявления жизни: строение и функции живых существ, их разнообразие, происхождение и развитие, а также взаимодействие с окружающей средой. Основная задача биологии как науки состоит в истолковании всех явлений живой природы на научной основе, учитывая при этом, что целостному организму присущи свойства, в корне отличающиеся от его составляющих.

На этапе становления биология еще не существовала отдельно от других естественных наук и ограничивалась лишь наблюдением, изучением, описанием и классификацией представителей животного и растительного мира, т. е. была описательной наукой. Однако это не помешало античным естествоиспытателям Гиппократу (ок. 460–377 гг. до н. э.), Аристотелю (384–322 гг. до н. э.) и Теофрасту (настоящее имя Тиртам, 372–287 гг. до н. э.) внести значительный вклад в развитие представлений о строении тела человека и животных, а также о биологическом разнообразии животных и растений, заложив тем самым основы анатомии и физиологии человека, зоологии и ботаники.

Углубление познаний о живой природе и систематизация ранее накопленных фактов, происходившие в XVI–XVIII веках, увенчались введением бинарной номенклатуры и созданием стройной систематики растений (К. Линней) и животных (Ж. Б. Ламарк).

Описание значительного числа видов со сходными морфологическими признаками, а также палеонтологические находки стали предпосылками к развитию представлений о происхождении видов и путях исторического развития органического мира. Так, опыты Ф. Реди, Л. Спалланцани и Л. Пастера в XVII–ХIХ веках опровергли гипотезу спонтанного самозарождения, выдвинутую еще Аристотелем и бытовавшую в Средние века, а теория биохимической эволюции А. И. Опарина и Дж. Холдейна, блестяще подтвержденная С. Миллером и Г. Юри, позволила дать ответ на вопрос о происхождении всего живого.

Если процесс возникновения живого из неживых компонентов и его эволюция сами по себе уже не вызывают сомнений, то механизмы, пути и направления исторического развития органического мира все еще до конца не выяснены, поскольку ни одна из двух основных соперничающих между собой теорий эволюции (синтетическая теория эволюции, созданная на основе теории Ч. Дарвина, и теория Ж. Б. Ламарка) все еще не могут предъявить исчерпывающих доказательств.

Применение микроскопии и других методов смежных наук, обусловленное прогрессом в области других естественных наук, а также внедрение практики эксперимента позволило немецким ученым Т. Шванну и М. Шлейдену еще в XIX веке сформулировать клеточную теорию, позднее дополненную Р. Вирховым и К. Бэром. Она стала важнейшим обобщением в биологии, которое краеугольным камнем легло в основу современных представлений о единстве органического мира.

Открытие закономерностей передачи наследственной информации чешским монахом Г. Менделем послужило толчком к дальнейшему бурному развитию биологии в ХХ–ХХI веках и привело не только к открытию универсального носителя наследственности — ДНК, но и генетического кода, а также фундаментальных механизмов контроля, считывания и изменчивости наследственной информации.

Развитие представлений об окружающей среде привело к возникновению такой науки, как экология, и формулировке учения о биосфере как о сложной многокомпонентной планетарной системе связанных между собой огромных биологических комплексов, а также химических и геологических процессов, происходящих на Земле (В. И. Вернадский), что в конечном итоге позволяет хотя бы в небольшой степени уменьшить негативные последствия хозяйственной деятельности человека.

Таким образом, биология сыграла немаловажную роль в становлении современной естественнонаучной картины мира.

Большинство биологических наук является дисциплинами с более узкой специализацией. Традиционно они группируются по типам исследуемых организмов: ботаника изучает растения, зоология — животных, микробиология — одноклеточные микроорганизмы. Области внутри биологии далее делятся либо по масштабам исследования, либо по применяемым методам: биохимия изучает химические основы жизни, молекулярная биология — сложные взаимодействия между биологическими молекулами, клеточная биология и цитология — основные строительные блоки многоклеточных организмов, клетки, гистология и анатомия — строение тканей и организма из отдельных органов и тканей, физиология — физические и химические функции органов и тканей, этология — поведение живых существ, экология — взаимозависимость различных организмов и их среды.

Передачу наследственной информации изучает генетика. Развитие организма в онтогенезе изучается биологией развития. Зарождение и историческое развитие живой природы — палеобиология и эволюционная биология.

На границах со смежными науками возникают: биомедицина, биофизика (изучение живых объектов физическими методами), биометрия и т. д. В связи с практическими потребностями человека возникают такие направления, как космическая биология, социобиология, физиология труда, бионика.

Биология тесно связана с другими науками и иногда очень трудно провести грань между ними. Изучение жизнедеятельности клетки включает в себя изучение молекулярных процессов протекающих внутри клетки, этот раздел называется молекулярная биология и иногда относится к химии а не к биологии.

Химические реакции, протекающие в организме, изучает биохимия, наука которая существенно ближе к химии чем к биологии. Многие аспекты физического функционирования живых организмов изучает биофизика, которая очень тесно связана с физикой. Иногда как независимую науку выделяют экологию - науку о взаимодействии живых организмов с окружающей средой (живой и неживой природы). Как отдельная область знаний давно выделилась наука изучающая здоровье живых организмов. Эта область включает в себя ветеринарию и очень важную прикладную науку - медицину, отвечающую за здоровье людей.

Новая биология – часть науки, которая не входит в общепринятые биологию и медицину. Новая биология основывается на квантовой физике, придавая значение невидимым полам и энергиями, таким как разум. Вот в чем различия между новой и традиционной наукой. Традиционная наука основывается на ньютоновской физике и и утверждает, что наше толо всего лишь машина, как автомобиль, она говорит, что машина управляется встроенным компьютером, а мы всего лишь пассажиры, которых эта машина везет. Новая наука говорит, что разум является водителем, а у традиционной водителя не существует, и эта основная разница между двумя подходами. Новая биология учит, что человек сам контролирует свой автомобиль, и именно этому нужно учить людей. Это важная часть новой науки.

Человек как объект биологии. Значение биологического и социального наследства для медицины.

Человек, отличаясь несомненным своеобразием в сравнении с другими живыми формами, тем не менее представляет собой закономерный результат и этап развития жизни на Земле, поэтому само его существование прямо зависит от общебиологических (молекулярных, клеточных, системных) механизмов жизнедеятельности.

Связь людей с живой природой не ограничивается рамками исторического родства. Человек был и остается неотъемлемой частью этой природы, влияет на нее и в то же время испытывает на себе влияние окружающей среды. Характер таких двусторонних отношений сказывается на состоянии здоровья человека.

Развитие промышленности, сельского хозяйства, транспорта, рост народонаселения, интенсификация производства, информационные перегрузки, усложнение отношений в семьях и на работе порождают серьезные социальные и экологические проблемы: хроническое психоэмоциональное напряжение, опасное для здоровья загрязнение среды жизни, уничтожение лесов, разрушение природных сообществ растительных и животных организмов, снижение качества рекреационных зон. Поиск эффективных путей преодоления указанных проблем невозможен без понимания биологических закономерностей внутривидовых и межвидовых отношений организмов, характера взаимодействия живых существ, включая человека, и среды их обитания. Уже отмеченного достаточно, чтобы уяснить, что многие разделы науки о жизни, даже в ее классическом формате, имеют очевидное прикладное медицинское значение.

Заключение

Биология – фундаментальная наука уже потому, что изучает все живые и неживые существа в мире. Это значит, что она влияет на все сферы человеческой жизни. Бурное развитие и грандиозные достижения в 20-м столетии таких биологических наук, как биохимия, биофизика, генетика, молекулярная биология, экология обусловили существенное расширение и углубление наших представлений о единстве материального мира, о наличии сложных взаимоотношений между неживой, живой природой и человечеством.

Например, чтобы делать операцию на сердце, нужно знать строение человеческого организма. Без знания генетики невозможно изучить наследственность и ее влияние на человека.

Изучение строения организма, его наследственности и взаимосвязи дают возможность использовать эти знания на благо человеку. Такие науки, как физика и химия, тесно связаны с биологией.

Биология имеет огромное значение для всех сфер жизни человека.

Список Литературы

1) Горелов А.А. Концепции современного естествознания: учебное пособие. М.: Высшее образование, 2008. - 335 с.

2) Делоне Н.Л. Человек, Земля, Вселенная. — М.-Воронеж: Истоки, 2007. — 148 с.

3) Данилов Р.К., Боровая Т.Г. Роль биологии в современном мире. — Санкт-Петербург: Спецлит, 2011. — 231 с

4) Лобашев М.Е. Биология. — Л.: Изд-во Ленинградского университета, 2009 — 157 с.

Сущность и понятие биологии как науки. Характеристика структуры, происхождение, роста, функционирования и эволюции живых организмов. Детальный анализ уровней биологической организации. Этапы синтеза белка. Процесс управления дифференцировки клеток.

Рубрика	Биология и естествознание
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	09.11.2013
Размер файла	556,3 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

1. Биология как наука

Биология - это наука о живой природе, о закономерностях управляющих ею. Что изучает биология? Биология как наука изучает структуру, происхождение, рост, функционирование и эволюцию живых организмов. Биология наука о живой природе.

Основу биологии составляют 5 фундаментальных принципов. Это клеточная теория, гомеостаз, генетика, эволюция и энергия.

Задачей общей биологии является выявление, а также объяснение общих процессов и явлений для всех организмов. Биология как наука позволяет накопить знания о происходящем в живом мире, хранить их на различных носителях и использовать по мере необходимости.

Биологические науки подразделяют по типу исследуемых организмов.

Зоология изучает животных, ботаника - растения, а микробиология изучает одноклеточные микроорганизмы.

Внутри, биология как наука делится на области по масштабу исследования, или по применяемым методам. Так, предметом изучения гистологии и анатомии является строение организма и тканей, генетики - передача наследственной информации, биохимии - химические основы жизни, молекулярной биологии - взаимодействие между биологическими молекулами, физиологии - химические и физические функции органов и др.

Признаки живого организма:

- обладает сложным внутренним строением;

- у любой части организма имеется специальное назначение, и она выполняет возложенные на нее функции;

- извлекает, преобразовывает и использует энергию, поступающую из окружающей среды, обменивается веществом и энергией;

- реагируют на изменение окружающей среды (на внешний раздражитель);

- способность к адаптации, то есть организмы приспосабливаются к окружающей среде;

- способность к размножению;

-способность к эволюции (происходит изменение от простого к сложному).

Мир живого разнообразен и имеет сложную структуру. Организация жизни осуществляется на различных уровнях.

1. Самый нижний уровень - молекулярных структур.

2. Клеточный уровень.

3. Органно - тканевый уровень. При этом уровне организмы являются многоклеточными.

4. Целостного организма.

5. Популяционно-видовой уровень.

6. Уровень биоценозов, то есть сообществ всех видов, которые населяют территорию.

7. Биосфера. Это совокупность живого на Земле.

Целостная (живая) система обладает следующими качествами:

- единство химического состава;

- открытость живых систем;

- живые системы - саморегулирующиеся, самоорганизующиеся, самоуправляющиеся, самовоспроизводящиеся системы;

- способность к развитию и росту, то есть к увеличению в массе и размерах, возникновению новых качеств и черт;

- дискретность и целостность.

Биология для изучения живых организмов применяет множество разнообразных методов. Например, к ним можно отнести:

Дает возможность выявлять объекты и различные явления.

Моделируется ситуация, при которой выявляются свойства изучаемых биологических объектов.

Позволяет устанавливать общие для различных явлений закономерности.

Познание осуществляется с учетом имеющихся данных об органическом мире.

Для изучения биологических объектов применяется различная техника. Это: компьютеры, микроскопы, химические анализаторы, ультрацентрифуги, и многая другая техника.

Биология как наука очень важна для людей, так как исследования, которые проводятся, позволяют нам больше знать о процессах и явлениях происходящих в живом мире и использовать этот бесценный опыт в повседневной жизни, решить глобальные мировые проблемы. Знание законов биологии позволяет решить практические задачи, например, обеспечить население продовольствием. Агрономия и зоотехника опираются на биологию. Медицина не может обойтись без знания структуры (анатомии) тела человека.

1.1 Уровни биологической организации

Биология представляет собой огромную совокупность множества фактов и теорий относительно живых организмов. Для того чтобы как-то упорядочить этот необозримый материал, обычно принято отделять изучение растений (ботаника) от изучения животных (зоология) или рассмотрение структуры организма (морфология или анатомия) от исследования его функций (физиология). Но так как у растений и животных, несмотря на все различия между ними, есть очень много общего и так как трудно, а иногда и невозможно отделить строение от функции, рассматривая функцию какого-нибудь органа без описания его структуры, то лучше, пожалуй, подразделять биологию в соответствии с различными уровнями организации живого.

Первые биологи занимались изучением целых организмов - целых растений и животных, так как организм представлялся им основной единицей жизни и биологической активности. Этот аспект биологии, который мы могли бы назвать организменной биологией, несомненно, и сейчас остается важной стороной биологических исследований и обычно служит вводной ступенью к освоению других уровней биологии.

Изобретение микроскопа и применение его в начале XVII века для исследования живых существ подготовило почву для появления клеточной теории, которая была выдвинута в 1838 г. Шлейденом и Шванном. В течение последующего столетия усовершенствование оптики микроскопа и разработка улучшенных методов фиксации тканей, приготовления срезов и их окрашивания создали условия для быстрого развития области, получившей название цитологии. Клетка представляет собой основную единицу структуры и функции живого.

Усовершенствование электронного микроскопа, который был изобретен в 1938 году, и разработка соответствующих методов фиксации тканей и получения ультратонких срезов привели к открытию совершенно нового уровня - уровня субклеточной организации. Электронная микроскопия вместе с рентгено-структурным анализом и поляризационной микроскопией позволила получить более ясное представление о форме молекул, из которых построены живые организмы, об ориентации этих молекул и объединении их в более крупные структурные элементы, например мембраны. Быстрое развитие химических и физических методов, позволяющих определять последовательность аминокислот в белках и нуклеотидов в РНК и ДНК, создало предпосылки для расшифровки генетического кода и процессов синтеза специфических белков. Постепенное познание этих аспектов жизни, составляющих область молекулярной биологии, ведет к выяснению природы тех преобразований веществ и энергии, которые характерны для жизненных явлений.

Ген, клетка, орган, организм, популяция, сообщество (биоценоз) -- главные уровни организации жизни. Экология изучает уровни биологической организации от организма до экосистем. В ее основе, как и всей биологии, лежит теория эволюционного развития органического мира Ч. Дарвина, базирующаяся на представлении о естественном отборе. В упрощенном виде его можно представить так: в результате борьбы за существование выживают наиболее приспособленные организмы, которые передают выгодные признаки, обеспечивающие выживание, своему потомству, которое может их развить дальше, обеспечив стабильное существование данному типу организмов в данных конкретных условиях среды. Если условия эти вменятся, то выживают организмы с более благоприятными для новых условий признаками, переданными им по наследству, и т. д.

Высший уровень организации биологических систем - это уровень популяций и их взаимоотношений с окружающей средой, физической и биологической. Мы еще только начинаем понимать те многообразные формы, в которых проявляется взаимодействие популяций живых организмов между собой и с физической средой их обитания. Различного рода растения и животные не просто разбросаны по поверхности Земли, а объединены во взаимозависимые сообщества, в состав которых входят производители, потребители и разрушители органического вещества, а также некоторые неживые компоненты среды. Почему сообщества состоят именно из таких, а не каких-либо других организмов, как они взаимодействуют друг с другом и как человек может управлять ими с пользой для себя - таковы важнейшие проблемы в этой области, называемой экологией.

2. Синтез белка

Синтез белка (трансляция) является самым сложным из биосинтетических процессов: он требует очень большого количества ферментов и других специфических макромолекул, общее количество которых, видимо, доходит до трёхсот. Часть из них к тому же объединены в сложную трёхмерную структуру рибосом. Но несмотря на большую сложность синтез протекает с чрезвычайно высокой скоростью (десятки аминокислотных остатков в секунду). Процесс может замедляться и даже останавливаться ингибиторами-антибиотиками.

В пятидесятых годах XX века было установлено, что синтез белка происходит в рибонуклеопротеиновых частицах, называющихся рибосомами. Диаметр рибосомы бактерии E. coli составляет 18 нм, а их общее количество - десятки тысяч в клетке. Рибосомы эукариот несколько крупнее (21 нм). Сам процесс протекает в пять этапов:

1. Активация аминокислот. Каждая из 20 аминокислот белка соединяется ковалентными связями к определённой т-РНК, используя энергию АТФ. Реакция катализуется специализированными ферментами, требующими присутствия ионов магния.

2. Инициация белковой цепи. и-РНК, содержащая информацию о данном белке, связывается с малой частицей рибосомы и с инициирующей аминокислотой, прикреплённой к соответствующей т-РНК. т-РНК комплементарна с находящимся в составе и-РНК триплетом, сигнализирующим о начале белковой цепи.

3. Элонгация. Полипептидная цепь удлиняется за счёт последовательного присоединения аминокислот, каждая из которых доставляется к рибосоме и встраивается в определённое положение при помощи соответствующей т-РНК. В настоящее время генетический код полностью расшифрован, то есть всем аминокислотам поставлены в соответствие триплеты нуклеотидов. Элонгация осуществляется при помощи белков цитозоля (так называемые факторы элонгации).

4. Терминация. После завершения синтеза цепи, о чём сигнализирует ещё один специальный кодон и-РНК, полипептид высвобождается из рибосомы.

5. Сворачивание и процессинг. Чтобы принять обычную форму, белок должен свернуться, образуя при этом определённую пространственную конфигурацию. До или после сворачивания полипептид может претерпевать процессинг, осуществляющийся ферментами и заключающийся в удалении лишних аминокислот, присоединении фосфатных, метильных и других групп и т. п.

Рисунок 2 Генетический код

Синтез белка требует больших затрат энергии - 24,2 ккал/моль. После окончания синтеза белок при помощи специального полипептидного лидера доставляется к месту своего назначения

Модель 3 Синтез белка

Модель оперонов была разработана на микроорганизмах, но она соответствует и принципу работы генома эукариот. У последних гены образуют сложные системы, называемые супергенами, которые могут одновременно кодировать множество идентичных друг другу молекул белка.

Рисунок 4 Синтез белка у прокариот и эукариот

Все многоклеточные организмы развиваются из одной-единственной клетки - зиготы. Процесс дифференцировки клеток, видимо, связан с управлением синтезом белка генами-регуляторами, но каким конкретно образом осуществляется это управление - пока остаётся неясным.

белок клетка биологический

И так, основу биологии составляют 5 фундаментальных принципов. Это клеточная теория, гомеостаз, генетика, эволюция и энергия.

Общей задачей биологии является выявление, а также объяснение общих процессов и явлений для всех организмов. Биология как наука позволяет накопить знания о происходящем в живом мире, хранить их на различных носителях и использовать по мере необходимости.

Биологические науки подразделяют по типу исследуемых организмов.

Внутри, биология как наука делится на области по масштабу исследования, или по применяемым методам.

Биология представляет собой огромную совокупность множества фактов и теорий относительно живых организмов. Для того чтобы упорядочить этот, обычно принято отделять изучение растений (ботаника) от изучения животных (зоология) или рассмотрение структуры организма (морфология или анатомия) от исследования его функций (физиология).

В пятидесятых годах XX века было установлено, что синтез белка происходит в рибонуклеопротеиновых частицах, называющихся рибосомами.

Список использованной литературы

· Большой энциклопедический словарь. Биология. -- М.: Большая Российская энциклопедия, 1999.

Биология (от греч. bios — жизнь, logos — наука) — наука о жизни, об общих закономерностях существования и развития живых существ. Предметом ее изучения являются живые организмы, их строение, функции, развитие, взаимоотношения со средой и происхождение. Подобно физике и химии она относится к естественным наукам, предметом изучения которых является природа.

В эпоху Возрождения биологическая мысль в Европе была революционизирована благодаря изобретению книгопечатания и распространению печатных трудов, интересу к экспериментальным исследованиям и открытию множества новых видов животных и растений в эпоху Великих географических открытий. В это время работали выдающиеся умы Андрей Везалий и Уильям Гарвей, которые заложили основы современной анатомии и физиологии. Несколько позже Линней и Бюффон совершили огромную работу по классификации форм живых и ископаемых существ. Микроскопия открыла для наблюдения ранее неведомый мир микроорганизмов, заложив основу для развития клеточной теории. Развитие естествознания, отчасти благодаря появлению механистической философии, способствовало развитию естественной истории.

К началу XIX века некоторые современные биологические дисциплины, такие как ботаника и зоология, достигли профессионального уровня. Лавуазье и другие химики и физики начали сближение представлений о живой и неживой природе. Натуралисты, такие как Александр Гумбольдт исследовали взаимодействие организмов с окружающей средой и его зависимость от географии, закладывая основы биогеографии, экологии и этологии. В XIX веке развитие учения об эволюции постепенно привело к пониманию роли вымирания и изменчивости видов, а клеточная теория показала в новом свете основы строения живого вещества. В сочетании с данными эмбриологии и палеонтологии эти достижения позволили Чарльзу Дарвину создать целостную теорию эволюции путём естественного отбора. К концу XIX века идеи самозарождения окончательно уступили место теории инфекционного агента как возбудителя заболеваний. Но механизм наследования родительских признаков всё ещё оставался тайной.

В начале XX века Томас Морган и его ученики заново открыли законы, исследованные ещё в середине XIX века Грегором Менделем, после чего начала быстро развиваться генетика. К 1930-м годам сочетание популяционной генетики и теории естественного отбора породило современную эволюционную теорию или неодарвинизм. Благодаря развитию биохимии были открыты ферменты и началась грандиозная работа по описанию всех процессов метаболизма. Раскрытие структуры ДНК Уотсоном и Криком дало мощный толчок для развития молекулярной биологии. За ним последовало постулирование центральной догмы, расшифровка генетического кода, а к концу XX века— и полная расшифровка генетического кода человека и ещё нескольких организмов, наиболее важных для медицины и сельского хозяйства. Благодаря этому появились новые дисциплины геномика и протеомика. Хотя увеличение количества дисциплин и чрезвычайная сложность предмета биологии породили и продолжают порождать среди биологов всё более узкую специализацию, биология продолжает оставаться единой наукой, и данные каждой из биологических дисциплин, в особенности геномики, применимы во всех остальных.

Традиционная или натуралистическая биология

Современная биология и физико-химические методы

На протяжении всей истории развития биологии физические и химические методы были важнейшим инструментом исследования биологических явлений и процессов живой природы. Важность внедрения таких методов в биологию подтверждают экспериментальные результаты, полученные с помощью современных методов исследования, зародившихся в. смежных отраслях естествознания - физике и химии. В этой связи неслучайно в 1970-х годах в отечественном научном лексиконе появился новый термин "физико-химическая биология". Появление этого термина свидетельствует не только о синтезе физических, химических и биологических знаний, но и о качественно новом уровне развития естествознания, в котором происходит непременно взаимное обеспечение отдельных его отраслей. Физико-химическая биология содействует сближению биологии с точными науками - физикой и химией, а также становлению естествознания как единой науки о природе.

В то же время изучение структуры, функций и репродукции фундаментальных молекулярных структур живой материи не лишает биологию ее индивидуальности и особого положения в естествознании, так как молекулярные структуры наделены биологическими функциями и обладают вполне определенной спецификой.

Внедрение физических и химических методов способствовало развитию экспериментальной биологии, у истоков которой стояли крупные ученые: К. Бернар (1813- 1878), Г. Гельмгольц (1821- 1894), Л. Пастер (1822- 1895), И.М. Сеченов (1829- 1905), И.П. Павлов (1849-1936), С.Н. Виноградский (1856- 1953), К.А. Тимирязев (1843- 1920), И.И. Мечников (1845- 1916) и многие другие.

Экспериментальная биология постигает сущность процессов жизнедеятельности преимущественно с применением точных физических и химических методов, при этом иногда прибегая к расчленению биологической целостности, т. е. живого организма с целью проникновения в тайны его функционирования.

Современная экспериментальная биология вооружилась новейшими методами, позволяющими проникнуть в субмикроскопический, молекулярный и надмолекулярный мир живой природы. Можно назвать несколько широко применяемых методов: метод изотопных индикаторов, методы рентгеноструктурного анализа и электронной микроскопии, методы фракционирования, методы прижизненного анализа и др. Дадим их краткую характеристику.

Метод изотопных индикаторов, ранее называемый методом меченых атомов, был предложен вскоре после открытия радиоактивности. Сущность его заключается в том, что с помощью радиоактивных (меченых) атомов, введенных в организм, прослеживаются передвижение и превращение веществ в организме.

С помощью данного метода удалось установить динамичность процессов обмена веществ, проследить за их начальной, промежуточной и конечной стадиями, выявить влияние отдельных структур организма на протекание процессов. Метод изотопных индикаторов позволяет исследовать процессы обмена в живом организме. Это одно из его достоинств. Постоянное обновление белков и мембран, биосинтез белков и нуклеиновых кислот, промежуточный обмен углеводов и жиров, а также многие другие важные микропроцессы были открыты с помощью данного метода.

Рентгеноструктурынй анализ оказался весьма эффективным при исследовании структур макромолекул, лежащих в основе жизнедеятельности живых организмов. Он позволил установить двухцепочечное строение (двойную спираль) молекул - носителей информации и нитевидную структуру белков. С появлением рентгеноструктурных исследований родилась молекулярная биология.

Возможности молекулярной биологии гораздо расширились с применением электронно-микроскопических исследований, позволивших установить многослойное строение оболочки нервных волокон состоящих из чередующихся белковых и липидных слоев. Электронно-микроскопические наблюдения дали возможность расшифровать молекулярную организацию живой клетки и механизм функционирования мембран, на основании которых в начале 50-х годов была создана современная мембранная теория; родоначальники ее - английские физиологи А. Ходжкин (1914- 1994), А. Хаксли (р. 1917) а также австралийский физиолог Дж. Эклс.

Мембранная теория имеет важное общебиологическое значение. Сущность ее заключается в следующем. По обе стороны мембраны за счет встречного потока ионов калия и натрия создается разность потенциалов. Данный процесс сопровождается возбуждением и деполяризацией ранее находящейся в покое поляризованной мембраны и заменой знака ее электрического потенциала. Изменение разности потенциалов едино для всех мембранных систем. Оно обеспечивает одновременно функции барьеров и своеобразных насосных механизмов. Такие функции мембранных систем способствуют активному проникновению веществ как внутрь, так и за пределы клетки. За счет мембран достигается и пространственная изоляция структурных элементов организма.

Раскрытие структуры мембранных систем и механизма их функционирования - крупное достижение не только в биологии, но и в естествознании в целом.

В физико-химической биологии широко применяются различные методы фракционирования, основанные на том или ином физическом либо химическом явлении. Довольно эффективный метод фракционирования предложил русский биолог и биохимик М.С. Цвет (1872-1919). Сущность его метода заключается в разделении смеси веществ, основанном на поглощении поверхностью твердых тел компонентов разделенной смеси, на ионном обмене и на образовании осадков.

Радиоспектроскопия, скоростной рентгеноструктурный анализ, ультразвуковое зондирование и многие другие современные средства исследования составляют арсенал методов прижизненного анализа. Все эти методы не только широко применяются в физико-химической биологии, но и взяты на вооружение современной медициной. Сейчас ни одно клиническое учреждение не обходится без рентгеноскопической, ультразвуковой и другой аппаратуры, позволяющей без ущерба для пациента определить структурные, а иногда функциональные изменения в организме.

Техника эксперимента современной физико-химической биологии обязательно включает те или иные вычислительные средства, которые в значительной степени облегчают трудоемкую работу экспериментатора и позволяют получить более достоверную информацию о свойствах исследуемого живого объекта.

Расшифровка различных видов саморегуляции - также важное достижение физико-химической биологии. Саморегуляция как характерное свойство живой природы проявляется в разных формах, таких, как передача наследственной информации - генетического кода; регуляция биосинтетических процессов белка (ферментов) в зависимости от характера субстрата и под контролем генетического механизма; регуляция скоростей и направлений ферментных процессов; регуляция роста и морфогенеза, т.е. образования структур разного уровня организации; регуляция анализирующей и управляющей функций нервной системы.

Живые организмы - весьма сложный объект для исследований. Но все же современные технические средства позволяют все глубже и глубже проникнуть в тайны живой материи.

Эволюционная биология. История эволюционного учения

Эволюционная биология— раздел биологии, изучающий происхождение видов от общих предков, наследственность и изменчивость их признаков, размножение и разнообразие форм в историческом контексте.

Эволюционное учение (биол.) - комплекс знаний об историческом развитии (эволюции) живой природы. Эволюционное учение занимается анализом становления адаптации (приспособлений), эволюции индивидуального развития организмов, факторов, направляющих эволюцию, и конкретных путей исторического развития отдельных групп организмов и органического мира в целом. Основу эволюционного учения составляет эволюционная теория. К эволюционному учению относятся также концепции происхождения жизни и происхождения человека.

Первые представления о развитии жизни, содержащиеся в трудах Эмпедокла, Демокрита, Лукреция Кара и других античных философов, носили характер гениальных догадок и не были обоснованы биологическими фактами. В XVIII веке в биологии сформировался Трансформизм — учение об изменяемости видов животных и растений, противопоставлявшееся Креационизму, основанному на концепции божественного творения и неизменности видов. Виднейшие трансформисты второй половины XVIII и первой половины XIX вв.— Ж. Бюффон и Э. Ж. Сент-Илер во Франции, Э. Дарвин в Англии, И. В. Гёте в Германии, К. Ф. Рулье в России — обосновывали изменяемость видов главным образом двумя фактами: наличием переходных форм между близкими видами и единством плана строения организмов больших групп животных и растений. Однако они не рассматривали причин и факторов изменения видов.

Развитие генетики позволило понять механизм возникновения неопределённой наследственной изменчивости, предоставляющей материал эволюции. В основе этого явления лежат стойкие изменения наследственных структур — Мутации. Мутационная изменчивость не направлена: вновь возникающие мутации не адекватны условиям окружающей среды и, как правило, нарушают уже существующие адаптации. Для организмов, не имеющих оформленного ядра, мутационная изменчивость служит основным материалом эволюции. Для организмов, клетки которых имеют оформленное ядро, большое значение имеет комбинативная изменчивость — комбинирование генов в процессе полового размножения. Элементарной единицей эволюции является Популяция. Относительная обособленность популяций приводит к их репродуктивной изоляции — ограничению свободы скрещивания особей разных популяций. Репродуктивная изоляция обеспечивает уникальность Генофонда — генетического состава каждой популяции — и тем самым возможность её самостоятельной эволюции. В процессе борьбы за существование проявляется биологическая разнокачественность составляющих популяцию особей, определяемая комбинативной и мутационной изменчивостью. При этом часть особей гибнет, а другие выживают и размножаются. В результате естественного отбора вновь возникающие мутации комбинируются с генами уже прошедших отбор особей, их фенотипическое выражение меняется, и на их основе возникают новые адаптации. Таким образом, именно отбор является главным движущим фактором эволюции, обусловливающим возникновение новых адаптаций, преобразование организмов и видообразование. Отбор может проявляться в разных формах: стабилизирующий, обеспечивающий сохранение в неизменных условиях среды уже сформировавшихся адаптации, движущий, или ведущий, приводящий к выработке новых адаптаций, и дизруптивный, или разрывающий, обусловливающий возникновение Полиморфизма при разнонаправленных изменениях среды обитания популяции.

Эволюционное учение и главным образом его теоретическое ядро — эволюционная теория — служат как важным естественнонаучным обоснованием диалектического материализма, так и одной из методологических основ современной биологии.

Список литературы

1. Биология. Большой энциклопедический словарь / Гл.ред. М.С. Гиляров. 3-е изд. 1998 г.

2. Большая советская энциклопедия 1970 г.

3. Кузнецов В.И., Идлис Г.М., Гутина В.Н. Естествознание. М., 1996

4. Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания. 6-е изд., перераб. и доп. — М.: Высш. шк., 2003.

Философия биологии исследует закономерности развития наук о живом, структуру биологического знания, особенности и специфику научного познания живых объектов и систем; средства и методы биологического познания. Философия биологии - это система обобщающих суждений философского характера о предмете и методе биологии, месте биологии среди других естественных наук и в системе научного знания в целом, ее познавательной и социальной роли в современном обществе.

В Новое время методологическое осознание путей и форм познания жизни значительно продвинулось вперед в поисках научного метода. Так, Р. Декарт распространил механистический метод на сферу живого, что привело к представлениям о живых существах как сложных машинах, подчиненных законам механики. В разработанной форме механистическая концепция познания живого получила воплощение в философии Б. Спинозы, который обосновал ее с рационалистически-математических позиций, исходящих из традиции Г. Галилея, Т. Гоббса, Декарта.

Г. В. Лейбниц попытался выйти за рамки механистического представления о живых организмах, исходя из представления о непрерывности развития и общей органичности природы, утверждая, что единство организма составляет такая организация частей в одном теле, которая участвует в общей жизни. Развивая идею о развертывании в развитии новых организмов предсуществующих задатков, он обосновал преформистскую концепцию в философском осмыслении живого.

И. Кант считал недостаточной ориентацию только на механические причины в исследовании живых организмов, ибо организм, по его мнению, есть образование активное, заключающее в себе одновременно и причину, и действие. В натурфилософии Ф.В.И. Шеллинга проблема познания живой природы выступает не как проблема эмпирического естествознания, а как одна из основных проблем натурфилософии. Природа предстает в форме всеобщего духовного организма, одухотворяемого единой мировой душой, проходящего различные этапы своего развития на разных ступенях развития природы. В объяснении жизни Шеллинг не признавал ни витализма, ни механицизма. Жизнь, в его трактовке - постоянное изменение, разрушение и восстановление тех процессов, которые ее образуют. Г.В.Ф. Гегель необходимость философского осмысления природы связывал с разрешением внутреннего противоречия, присущего теоретическому отношению к природе. Суть его в том, что естествознание как форма теоретического отношения к природе стремится познать ее такой, какая она есть в действительности. Однако при этом оно превращает природу в нечто совершенно иное: мысля предметы, мы тем самым превращаем их в нечто всеобщее, вещи же в действительности единичны. Это теоретико-познавательное затруднение и должно разрешить философское исследование природы. Согласно Гегелю, философия природы не только выявляет всеобщее в природном мире, но и характеризует предметы природы под углом зрения их отношения к чувственности человека. Можно сказать, что Гегель проводил мысль о том, что в философии природы объективное соотносится с субъективным. Это вполне соответствует постнеклассическоой картине мира.

Современная биология представляет собой совокупность наук о живой природе. В настоящее время основными направлениями биологических исследований считаются следующие:

1) Изучение закономерностей строения и жизнедеятельности животных, растений и микроорганизмов. Изучение экосистем, чем занимаются зоология, ботаника, физиология животных и человека, этология, физиология растений, биологическая химия, общая микробиология, экология и биоценология, гидробиология.

2) Изучение строения и жизнедеятельности клетки и тканей, наследственности и индивидуального развития организмов. Это изучают цитология, физиология клетки, биофизика, генетика, аналитическая и экспериментальная эмбриология, цитоэмбриология растений, индивидуальное развитие растений.

3) Изучение закономерностей исторического развития организмов. Исследования ведут эволюционная теория, эволюционная палеонтология, эволюционная морфология животных, эволюционная гистология, эволюционная биологическая химия, проблема возникновения жизни на Земле.

4) Новейшие направления биологических исследований, к которым относятся: молекулярная биология, молекулярная генетика, вирусология, проблемы биологического развития, изучение биосферы и вопросы воспроизводства и охраны животного и растительного мира, космическая биология, применение математических методов, принципов кибернетики и синергетики в биологии.

Можно сформулировать аксиомы биологии:

1. Все живые организмы представляют собой единство фенотипа и генотипа – программы для его построения, передающейся из поколения в поколение (Д. Нейман, Н. Винер).

3. В процессе передачи из поколения в поколение генетических программ в результате многих причин они изменяются случайно и не направленно, и лишь случайно эти изменения оказываются приспособительными.

4. Случайные изменения генетических программ при становлении фенотипов многократно усиливаются и подвергаются отбору условиями внешней среды (Н.В.Тимофеев-Ресовский (1900-1981)).

В настоящее время биология существует одновременно в трех ипостасях: традиционная (натуралистическая) биология, физико-химическая биология, эволюционная биология. Эти научные направления различаются по содержанию объекта научных исследований, но объединены одной целью – познание живой природы. Поэтому основная задача биологической науки – это интеграция биологического знания под эгидой общей теории.

Если вам нужна помощь в написании работы, то рекомендуем обратиться к профессионалам. Более 70 000 авторов готовы помочь вам прямо сейчас. Бесплатные корректировки и доработки. Узнайте стоимость своей работы.

В биологии и в философии важным понятием является понятие жизни. Жизнь – это высшая из природных форм движения материи, характеризующаяся самообновлением, саморегуляцией и самовоспроизведением открытых систем разных уровней, вещественную основу которых составляют белки, нуклеиновые кислоты и фосфорорганические соединения.

Свойства живого: сложная упорядоченная структура, способность к изменению и усложнению, способность к самовоспроизведению на основе генетического кода, высокая приспособляемость к внешней среде, получение энергии из внешней среды и использование ее на поддержание собственной упорядоченности, активная реакция на внешнюю среду, способность сохранять и передавать информацию, молекулярная хиральность (молекулярная диссиметрия).

Для развития биологии большое значение имели концепции происхождения жизни. К основным концепциям можно отнести:

1. Креационизм: жизнь была создана сверхъестественным существом в определенное время.

2. Теория стационарного состояния: жизнь существовала всегда.

3. Теория самопроизвольного зарождения: жизнь возникала неоднократно из неживого вещества.

4. Панспермия: жизнь занесена на нашу планету извне.

5. Теория биохимической эволюции: жизнь возникла в результате процессов, подчиняющихся химическим и физическим законам. Данная теория указывает на этапы биохимической эволюции. Они таковы:

1) синтез низкомолекулярных органических соединений из газов первичной атмосферы;

2) полимеризация мономеров с образованием цепей белков и нуклеиновых кислот;

3) образование фазово-обособленных систем органических веществ, отделенных от внешней среды мембранами;

4) возникновение простейших клеток, обладающих свойствами живого, в том числе репродуктивным аппаратом, гарантирующим передачу дочерним клеткам всех химических и метаболических свойств родительских клеток.

Первые три этапа относят к периоду химической эволюции, с четвертого начинается биологическая эволюция. Представления о химической эволюции подтверждены рядом экспериментов. Начало этим работам было положено в 1953 г. С. Миллером и Г. Юри, которые при воздействии искрового заряда на газовую смесь из метана, аммиака и паров воды получили набор малых органических молекул, впервые показав возможность абиогенного синтеза органических соединений в системах, имитирующих предположительный состав первичной земной атмосферы.

Выделяются следующие структурные уровни организации живой материи.

1. Молекулярный уровень. Он представлен молекулами органических веществ – белков, нуклеиновых кислот, углеводов, липидов, находящихся в клетках и получивших название биологических молекул. На этом уровне исследуется роль этих биологических соединений в росте и развитии организмов, хранении и передаче наследственной информации, обмене веществ и превращении энергии в живых клетках.

2. Клеточный уровень. Он представлен клетками. Клетка – основная структурная и функциональная единица живых организмов, элементарная живая система. На этом уровне изучаются вопросы морфологической организации клетки, специализации клеток в ходе развития, функции клеточной мембраны, механизмы деления клеток.

3. Организменный уровень может быть представлен как одноклеточными, так и многоклеточными организмами. Организм – отдельное живое существо, относительно самостоятельно взаимодействующее со средой обитания. На этом уровне изучается организм как целое, со свойственными ему механизмами согласованного функционирования его органов в процессе жизнедеятельности, его адаптации и поведение в различных экологических условиях.

4. Популяционно-видовой уровень представлен популяциями видов. Популяция-совокупность особей одного вида, обладающих общим генофондом и занимающих определенную территорию. Виды существуют в форме популяций. На этом уровне изучаются факторы, влияющие на динамику численности особей и возрастного состава популяций, проблемы сохранения исчезающих видов, действие факторов микроэволюции и т.д.

5. Экосистемный уровень представлен системой популяций разных видов в их взаимосвязи между собой и окружающей средой. Экосистема – совокупность живых организмов и среды обитания, связанных между собой обменом веществ, энергии и информации. На этом уровне изучаются взаимоотношения организмов и среды, условия, определяющие продуктивность экосистем, их устойчивость, а также влияние на них деятельности человека.

6. Биосферный уровень – это высшая форма организации живой материи, объединяющая все экосистемы планеты. Биосфера – оболочка Земли, развивающаяся под воздействием живых организмов. В биосфере происходят глобальные биогеохимические циклы (круговороты веществ и потоки энергии). Изучение механизмов их протекания, а также влияния на них деятельности человека в настоящее время имеет первостепенное значение для предотвращения глобального экологического кризиса.

Читайте также: