Biologie - Définition et exemples

Définition de la biologie : branche de la science qui traite principalement de la structure, de la fonction, de la croissance, de l’évolution et de la distribution des organismes.

Table des matières

Définition de la biologie

La biologie est la branche de la science qui traite principalement de la structure, de la fonction, de la croissance, de l’évolution et de la distribution des organismes. En tant que science, elle est une étude méthodologique de la vie et des êtres vivants. Elle détermine des faits vérifiables ou formule des théories à partir de résultats expérimentaux sur les êtres vivants en appliquant la méthode scientifique. Un expert dans ce domaine est appelé biologiste. Parmi les objectifs communs de leurs recherches figurent la compréhension des processus de la vie, la détermination des processus et mécanismes biologiques et l’utilisation de ces résultats en médecine et dans l’industrie. Ainsi, les cadres de la recherche biologique varient, par exemple à l’intérieur d’un laboratoire ou dans la nature. La biologie est un domaine très vaste. Elle englobe plusieurs domaines scientifiques, tels que la chimie, la physique, les mathématiques et la médecine. La biochimie, par exemple, est une combinaison de biologie et de chimie. Elle traite principalement des diverses biomolécules (par exemple, les acides nucléiques, les protéines, les glucides et les lipides), en étudiant les structures et les fonctions biomoléculaires. La biophysique est un autre domaine interdisciplinaire qui applique des approches de la physique pour comprendre les phénomènes biologiques. Les mathématiques et la biologie sont également allées de pair pour élaborer des modèles théoriques permettant d’élucider les processus biologiques à l’aide de techniques et d’outils mathématiques. La biologie médicale ou biomédecine est une autre intégration majeure où la médecine utilise des principes biologiques dans des contextes cliniques. Ce ne sont là que quelques-uns des nombreux exemples de biologie où ses principes fondamentaux sont intégrés dans d’autres domaines scientifiques.

Étymologie

des êtres vivants — La biologie est l’étude de tous les êtres vivants. De haut en bas à gauche : archéon, bactérie, protiste, champignon, plante et animal.

Le terme biologie vient du grec βίος (bios), qui signifie « vie » et du grec λογία (logia), qui signifie « étude de ». Abréviation : biol. Synonymes : science biologique ; science de la vie.

Introduction à la biologie

cellule animale — Cellule typique d’un animal. À l’intérieur de la cellule se trouvent des organites (par exemple, le noyau, la mitochondrie, le réticulum endoplasmique et l’appareil de Golgi) et de nombreuses autres structures cytoplasmiques.

Une définition de base de la biologie serait qu’il s’agit de l’étude des organismes vivants. Elle s’intéresse à tout ce qui a de la vie et qui vit. (Réf.1) Par opposition aux objets inanimés, une matière vivante est une matière qui fait preuve de vie. Par exemple, un être vivant est composé d’une cellule ou d’un groupe de cellules. Chacune de ces cellules peut effectuer des processus, par exemple des réactions anaboliques et cataboliques, afin d’entretenir la vie. Ces réactions peuvent nécessiter de l’énergie. Elles sont également régulées par des mécanismes homéostatiques. Une matière vivante serait aussi une matière capable de réagir à des stimuli, de s’adapter à son environnement, de se reproduire et de croître. Les principaux groupes d’êtres vivants sont les animaux, les plantes, les champignons, les protistes, les bactéries et les archées. La biologie étudie leur structure, leur fonction, leur répartition, leur évolution et leur taxonomie.

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Principes et concepts modernes de la biologie

Les principes fondamentaux de la biologie qui sont acceptables à ce jour comprennent la théorie cellulaire, la théorie génétique, la théorie de l’évolution, l’homéostasie et l’énergie.

Théorie cellulaire

La théorie cellulaire est une théorie scientifique proposée par les scientifiques, Theodor Schwann, Matthias Jakob Schleiden, et Rudolf Virchow. Elle est formulée pour réfuter l’ancienne théorie, la génération spontanée. Elle propose les principes suivants : (1) Tous les êtres vivants sont constitués d’une ou plusieurs cellules, (2) la cellule est l’unité structurelle et fonctionnelle, (3) les cellules proviennent d’un processus de division préexistant, (4) toutes les cellules ont la même composition chimique, et (5) le flux d’énergie se produit à l’intérieur de la cellule. (Réf.2)

Théorie du gène

test cross — Dans la théorie du gène, le gène est l’unité fondamentale de l’hérédité. Dans ce tableau (appelé carré de Punnett), il montre comment un phénotype particulier d’une progéniture dépend des allèles hérités des parents. Dans cet exemple, le caractère dominant (couleur jaune) s’exprime chez la progéniture qui hérite de l’allèle Y. En revanche, la progéniture dépourvue de l’allèle Y ne présente pas le même phénotype. En revanche, la progéniture dépourvue de l’allèle dominant et héritant de l’allèle yy exprimera le trait récessif (couleur verte).

Dans la théorie du gène, le gène est considéré comme l’unité fondamentale, physique et fonctionnelle de l’hérédité. (Réf.3) Il est situé sur le chromosome et contient l’ADN. Le gène stocke le code génétique, c’est-à-dire une séquence de nucléotides qui détermine la structure d’une protéine ou d’un ARN. Le gène est une unité d’hérédité car il est transmis de génération en génération. C’est sur lui que repose le caractère phénotypique d’un organisme. Gregor Johann Mendel est l’un des principaux pionniers qui ont établi la science de la génétique. À ce titre, il est considéré comme le père de ce domaine. Il a pu déterminer l’existence de facteurs unitaires (aujourd’hui appelés gènes) transmis d’une génération à l’autre. Il a décrit ces facteurs unitaires comme se produisant par paires. L’une des paires sera dominante par rapport à l’autre (récessive). Il a formulé les lois mendéliennes pour élucider la manière dont l’hérédité se produit. Ces lois comprennent la loi de la ségrégation, la loi de l’assortiment indépendant et la loi de la dominance. Le modèle d’hérédité qui suit ces lois est appelé l’hérédité mendélienne. À l’inverse, un schéma d’hérédité qui ne se conforme pas à ces lois est qualifié de non mendélien.

Théorie de l’évolution

diagramme de mutation — Ce diagramme montre comment la mutation et la sélection fonctionnent comme facteurs clés de l’évolution.

L’évolution se rapporte aux changements génétiques dans une population au cours de générations successives, entraînés par la sélection naturelle, la mutation, l’hybridation ou la consanguinité. (Ref.4) Charles Darwin est l’un des principaux contributeurs à la théorie de l’évolution. Il est connu pour son ouvrage L’origine des espèces par la sélection naturelle après son voyage sur le Beagle. Il a pu observer différentes espèces végétales et animales. Sur la base de son analyse, il a postulé que les êtres vivants ont une tendance inhérente à produire des descendants de la même espèce. Ainsi, la survie de l’espèce dépend de la nourriture et de l’espace disponibles. Par conséquent, les organismes se font concurrence car la capacité de charge de l’habitat ne pourrait pas soutenir une population massive. (Réf.5) La survie ou la lutte pour l’existence, devient donc un exploit individuel.

Homéostasie

L’homéostasie est la tendance d’un organisme à maintenir des conditions internes optimales. Elle implique un système de contrôles en retour de manière à stabiliser et à maintenir la gamme homéostatique normale malgré les conditions externes changeantes. Par exemple, il utilise des mécanismes homéostatiques pour réguler la température, le pH et la pression sanguine. Le système homéostatique est composé de trois éléments principaux : un récepteur, un centre de contrôle et un effecteur. Le récepteur du système homéostatique comprend les différents récepteurs sensoriels qui peuvent détecter les changements externes et internes. L’information est envoyée au centre de contrôle pour qu’il la traite et produise un signal qui déclenche une réponse appropriée de l’effecteur. Le concept d’homéostasie est attribué à Claude Bernard en 1865.

Energie

En biologie, l’énergie est essentielle pour conduire divers processus biologiques, notamment les réactions anaboliques. L’adénosine triphosphate (ATP) est le principal vecteur d’énergie de la cellule. Il est libéré à partir des glucides par la glycolyse, la fermentation et la phosphorylation oxydative. Les lipides sont un autre groupe de biomolécules qui stockent l’énergie.

Importance de la biologie

La biologie est la façon scientifique de comprendre la vie. Connaître les processus et les fonctions biologiques de la vie est essentiel pour acquérir une connaissance et une appréciation plus profondes de la vie. En outre, elle ouvre une avenue de ressources à utiliser en médecine et dans l’industrie. La façon dont un processus biologique se déroule, ses systèmes de régulation et ses composants peuvent conduire à une meilleure prise de conscience. Par exemple, les efforts de conservation pourraient commencer à sauver une espèce qui a été classée comme étant en danger, c’est-à-dire au bord de l’extinction.

Recherche

Un spécialiste ou un expert dans le domaine de la biologie est appelé biologiste. Les biologistes s’intéressent aux niveaux biophysique, biomoléculaire, cellulaire et systémique d’un organisme. Il tente de comprendre les mécanismes en jeu dans les différents processus biologiques qui régissent la vie. Ils s’intéressent également à l’élaboration d’innovations pour créer et améliorer la vie. Certains d’entre eux défendent des causes et se préoccupent de la conservation des espèces. Selon la nature et les objectifs de leurs recherches, ils peuvent être amenés à mener des recherches à l’intérieur d’un laboratoire. D’autres mènent leurs recherches scientifiques à l’extérieur, par exemple dans divers habitats où prospèrent un organisme ou une population d’organismes.

L’étude biologique remonte aux temps les plus reculés. Aristote, par exemple, était un philosophe grec d’Athènes connu pour ses contributions en philosophie et en biologie. Il a été la première personne à étudier la biologie de manière systématique. Parmi ses œuvres populaires, citons l’Histoire des animaux, la Génération des animaux, le Mouvement des animaux et les Parties des animaux. Une grande partie de ses études botaniques, cependant, ont été perdues. En raison de ses nombreuses études pionnières, il est considéré par beaucoup comme le « Père de la biologie ».

A l’heure actuelle, les biologistes recherchent l’utilisation potentielle de la biologie dans d’autres domaines, tels que la médecine, l’agriculture et l’industrie. L’une des percées les plus récentes est CRISPR – un outil de piratage génétique utilisé par les scientifiques pour épisser des cibles d’ADN spécifiques, puis les remplacer par un ADN qui produirait l’effet souhaité. L’une de ses promesses est de pouvoir corriger les anomalies physiologiques dues à des gènes mutés ou défectueux. (Réf.6)

Les auteurs peuvent désormais soumettre des preprints à bioRxiv – un service d’archivage et de distribution en ligne de preprints dans le domaine des sciences de la vie. Plus de détails ici : BioTechniques Welcomes Preprints – BioTechniques (BioTechniques : https://www.biotechniques.com/general-interest/biotechniques-welcomes-preprints/).

Branches de la biologie

La biologie englobe diverses sous-disciplines ou branches. Certaines des branches de la biologie sont les suivantes :

Anatomie – l’étude de la forme animale, en particulier le corps humain
Astrobiologie – la branche de la biologie qui s’intéresse aux effets de l’espace sur les organismes vivants et à la recherche de la vie extraterrestre
Biochimie – l’étude de la structure et de la fonction des composants cellulaires, tels que les protéines, les glucides, lipides, acides nucléiques et autres biomolécules, et de leurs fonctions et transformations au cours des processus vitaux
Bioclimatologie – science qui s’intéresse à l’influence des climats sur les organismes, par exemple, les effets du climat sur le développement et la distribution des plantes, des animaux et des humains
Bio-ingénierie – ou génie biologique, une vaste discipline d’ingénierie qui traite des processus biomoléculaires et moléculaires, de la conception de produits, de la durabilité et de l’analyse des systèmes biologiques
Biogéographie – une science qui tente de décrire l’évolution des distributions et des modèles géographiques des espèces vivantes et fossiles de plantes et d’animaux
Bio-informatique – technologie de l’information appliquée aux sciences de la vie, en particulier la technologie utilisée pour la collecte, le stockage et la récupération des données génomiques
Biomathématique – biologie mathématique ou biomathématique, un domaine interdisciplinaire d’études universitaires qui vise à modéliser les processus naturels et biologiques à l’aide de techniques et d’outils mathématiques. Elle a des applications pratiques et théoriques dans la recherche biologique
Biophysique – ou physique biologique, science interdisciplinaire qui applique les théories et les méthodes des sciences physiques aux questions de biologie
Biotechnologie – science appliquée qui s’intéresse aux systèmes biologiques, aux organismes vivants ou à leurs dérivés, pour fabriquer ou modifier des produits ou des procédés à des fins spécifiques
Botanique – étude scientifique des plantes
Biologie cellulaire – étude des cellules au niveau microscopique ou au niveau moléculaire. Elle comprend l’étude des propriétés physiologiques des cellules, de leurs structures, de leurs organites, de leurs interactions avec leur environnement, de leur cycle de vie, de leur division cellulaire, et l’apoptose
Chronobiologie – science qui étudie les phénomènes liés au tempsphénomènes liés au temps dans les organismes vivants
Biologie de la conservation – concerne les études et les schémas de préservation de l’habitat et de protection des espèces dans le but d’atténuer la crise d’extinction et de conserver la biodiversité
Cryobiologie – l’étude des effets des basses températures sur les organismes vivants
Biologie du développement – l’étude des processus par lesquels un organisme se développe à partir d’un zygote à sa structure complète
Écologie – l’étude scientifique des relations entre les plantes, les animaux, et leur environnement
Ethnobiologie – une étude des interactions humaines passées et présentes avec l’environnement, par exemple, l’utilisation de la flore et de la faune diverses par les sociétés indigènes
Biologie évolutive – un sous-domaine qui s’intéresse à l’origine et à la descendance des espèces, ainsi qu’à leur changement au fil du temps, c’est-à-dire.e. leur évolution
Biologie d’eau douce – une science qui s’intéresse à la vie et aux écosystèmes des habitats d’eau douce
Génétique – une science qui traite de l’hérédité, en particulier des mécanismes de transmission héréditaire et de la variation des caractéristiques héritées parmi des organismes similaires ou apparentés
Géobiologie – une science qui combine la géologie et la biologie pour étudier les interactions des organismes avec leur environnement
Immunobiologie – une étude de la structure et de la fonction du système immunitaire, l’immunité innée et acquise, la distinction corporelle du soi et du non-soi, et les techniques de laboratoire impliquant l’interaction des antigènes avec des anticorps spécifiques
Biologie marine – l’étude des plantes et des animaux des océans et de leurs relations écologiques
Médecine – la science qui se rapporte à la prévention, la guérison ou le soulagement des maladies
Microbiologie – la branche de la biologie qui traite des micro-organismes et de leurs effets sur les autres organismes vivants
Biologie moléculaire – la branche de la biologie qui traite de la formation, de la structure et de la fonction des macromolécules essentielles à la vie, comme les acides nucléiques et les protéines, et surtout de leur rôle dans la réplication cellulaire et la transmission de l’information génétique
Mycologie – l’étude des champignons
Névrobiologie – la branche de la biologie qui traite de l’anatomie, de la physiologie et de la pathologie du système nerveux
Paléobiologie – l’étude des formes de vie existant à la préhistoire ou aux temps géologiques, telles que représentées par les fossiles de plantes, d’animaux et d’autres organismes
Parasitologie – l’étude des parasites et du parasitisme
Pathologie – l’étude de la nature de la maladie et de ses causes, processus, développement, et ses conséquences
Pharmacologie – l’étude de la préparation et de l’utilisation des drogues et des médicaments synthétiques
Physiologie – l’étude biologique des fonctions des organismes vivants et de leurs parties
Protistologie – l’étude des protistes
Psychobiologie – l’étude du fonctionnement mental et du comportement en relation avec d’autres processus biologiques
Toxicologie – l’étude de la façon dont les poisons naturels ou artificiels provoquent des effets indésirables.l’homme provoquent des effets indésirables chez les organismes vivants
Virologie – l’étude des virus
Zoologie – La branche de la biologie qui traite des animaux et de la vie animale, y compris l’étude de la structure, la physiologie, le développement, et de la classification des animaux
Éthologie – l’étude du comportement des animaux
Entomologie – l’étude scientifique des insectes
Ichtyologie – l’étude des poissons
Herpétologie – la science des reptiles et des amphibiens
Ornithologie – la science des oiseaux
Mammalogie – l’étude des mammifères
Primatologie – la science qui traite des primates

Biologie humaine – Définition

La biologie humaine est la branche de la biologie qui se concentre sur les humains en termes d’évolution, génétique, anatomie et physiologie, écologie, épidémiologie et anthropologie. Elle peut être un sous-domaine de la primatologie puisque les humains appartiennent au groupe des primates, notamment de la famille des Hominidés (tribu des Hominini). Puisque la biologie humaine est un cours qui traite principalement des humains, il s’agit d’une option viable à utiliser comme cours préparatoire en médecine.

Voir aussi

Organisme

INTRODUCTION : LA NATURE DE LA SCIENCE ET DE LA BIOLOGIE. (2019). Consulté le 12 septembre 2019 sur le site Estrellamountain.edu : http://www2.estrellamountain.edu/faculty/farabee/biobk/biobookintro.html
4.1C : Théorie de la cellule. (2019, 9 septembre). Récupéré du site web Biology LibreTexts : https://bio.libretexts.org/Bookshelves/Introductory-and-General-Biology/Book:-General-Biology-(Boundless)/4:-Cell-Structure/4.1:-Étude des cellules/4.1C:-Cell-Theory
Rheinberger, H.-J., Müller-Wille, S., & Meunier, R. (2015). Gène (Encyclopédie de la philosophie de Stanford). Consulté le 12 septembre 2019 sur le site Web Stanford.edu : https://plato.stanford.edu/entries/gene/
Une brève histoire de l’évolution. (2019). Récupéré du site Web d’OpenLearn : https://www.open.edu/openlearn/history-the-arts/history/history-science-technology-and-medicine/history-science/brief-history-evolution
3. Théories de l’évolution. (2010). Récupéré du site web de BIOLOGY4ISC : https://biology4isc.weebly.com/3-theories-of-evolution.html
Gonzaga, M. V. (2019, 21 août). CRISPR DIY – le biohacking des gènes à. Récupéré sur Biology Blog & Site du dictionnaire en ligne : https://www.biologyonline.com/crispr-diy-biohacking-genes-at-home/