Biologie

Biologie definitie: de tak van wetenschap die zich voornamelijk bezighoudt met de structuur, functie, groei, evolutie en verspreiding van organismen.

Inhoudsopgave

definitie van biologie

Biologie is de tak van wetenschap die zich voornamelijk bezighoudt met de structuur, functie, groei, evolutie en verspreiding van organismen. Als wetenschap is het een methodologische studie van het leven en de levende wezens. Zij stelt verifieerbare feiten vast of formuleert theorieën op basis van experimentele bevindingen over levende wezens door toepassing van de wetenschappelijke methode. Een deskundige op dit gebied wordt een bioloog genoemd. Enkele van de gemeenschappelijke doelstellingen van hun onderzoek zijn het begrijpen van de levensprocessen, het bepalen van biologische processen en mechanismen, en hoe deze bevindingen kunnen worden gebruikt in de geneeskunde en de industrie. De omgeving waarin biologisch onderzoek wordt verricht, varieert, bv. in een laboratorium of in de natuur. Biologie is een veelomvattend gebied. Het omvat verschillende gebieden van de wetenschap, zoals scheikunde, natuurkunde, wiskunde en geneeskunde. Biochemie, bijvoorbeeld, is een combinatie van biologie en scheikunde. Zij houdt zich voornamelijk bezig met de verschillende biomoleculen (zoals nucleïnezuren, proteïnen, koolhydraten en lipiden) en bestudeert de biomoleculaire structuren en functies. Biofysica is een ander interdisciplinair gebied waar benaderingen uit de fysica worden toegepast om biologische verschijnselen te begrijpen. Wiskunde en biologie zijn ook hand in hand gegaan om te komen tot theoretische modellen om biologische processen op te helderen met behulp van wiskundige technieken en instrumenten. Medische biologie of biogeneeskunde is een andere belangrijke integratie waarbij de geneeskunde gebruik maakt van biologische principes in een klinische omgeving. Dit zijn slechts enkele van de vele voorbeelden van biologie waarin de grondbeginselen ervan worden geïntegreerd in andere wetenschappelijke gebieden.

Etymologie

levende dingen — Biologie is de studie van alle levende wezens. Van linksboven naar rechtsonder: archeon, bacterie, protist, schimmel, plant en dier.

De term biologie komt van het Griekse βίος (bios), dat “leven” betekent en van het Griekse λογία (logia), dat “studie van” betekent. Afkorting: biol. Synoniemen: biologische wetenschap; levenswetenschap.

Inleiding tot de biologie

dierlijke cel — Een typische cel van een dier. Binnenin de cel bevinden zich organellen (b.v. kern, mitochondrium, endoplasmatisch reticulum en Golgi-apparaat) en vele andere cytoplasmatische structuren.

Een basisdefinitie van biologie zou zijn dat het de studie van levende organismen is. Het houdt zich bezig met alles wat leven heeft en leeft. (Ref.1) In tegenstelling tot de levenloze voorwerpen is een levend wezen iets dat blijk geeft van leven. Een levend wezen is bijvoorbeeld een wezen dat bestaat uit een cel of een groep cellen. Elk van deze cellen kan processen uitvoeren, b.v. anabole en catabole reacties, om het leven in stand te houden. Deze reacties kunnen energie vergen. Zij worden ook gereguleerd door homeostatische mechanismen. Een levende materie zou ook een materie zijn die in staat is te reageren op prikkels, zich aan te passen aan zijn omgeving, zich voort te planten en te groeien. De belangrijkste groepen van levende wezens zijn dieren, planten, schimmels, protisten, bacteriën en archaea. Biologie bestudeert hun structuur, functie, verspreiding, evolutie en taxonomie.

Aanbevolen: BLASTing through the kingdom of life – a guide for teachers, van Digitalworldbiology.com.

Modern Principles and Concepts of Biology

De fundamentele principes van de biologie die tot op de dag van vandaag aanvaardbaar zijn, omvatten de celtheorie, de gentheorie, de evolutietheorie, homeostase en energie.

Celtheorie

De celtheorie is een wetenschappelijke theorie die is voorgesteld door de wetenschappers Theodor Schwann, Matthias Jakob Schleiden, en Rudolf Virchow. Het is geformuleerd om de oude theorie, Spontane generatie, te weerleggen. Zij stelt de volgende leerstellingen voor: (1) Alle levende wezens bestaan uit één of meer cellen, (2) de cel is de structurele en functionele eenheid, (3) cellen komen voort uit een reeds bestaand delingsproces, (4) alle cellen hebben dezelfde chemische samenstelling, en (5) de energiestroom vindt plaats binnen de cel. (Ref.2)

Gentheorie

testkruis — In de Gentheorie, is het gen de fundamentele eenheid van erfelijkheid. In deze grafiek (Punnett-vierkant genoemd) wordt getoond hoe een bepaald fenotype van een nakomeling afhangt van de geërfde allelen van de ouders. In dit voorbeeld komt de dominante eigenschap (gele kleur) tot uiting bij nakomelingen die het Y-allel erven. Daarentegen zal het nageslacht dat het dominante allel mist en yy erft, de recessieve eigenschap (groene kleur) tot uitdrukking brengen.

In de gen-theorie wordt het gen beschouwd als de fundamentele, fysische en functionele eenheid van de erfelijkheid. (Ref.3) Het bevindt zich op het chromosoom en bevat DNA. Het gen slaat de genetische code op, d.w.z. een sequentie van nucleotiden die de structuur van een eiwit of RNA bepaalt. Een gen is een eenheid van erfelijkheid omdat het generaties lang wordt doorgegeven. Het is het gen waarop de fenotypische eigenschap van een organisme is gebaseerd. Gregor Johann Mendel was een van de belangrijkste pioniers die de wetenschap van de genetica heeft gevestigd. Als zodanig wordt hij beschouwd als de vader van dit vakgebied. Hij was in staat het voorkomen van eenheidsfactoren (nu genen genoemd) vast te stellen, die van generatie op generatie werden doorgegeven. Hij beschreef deze eenheidsfactoren als voorkomend in paren. Een van de paren zal dominant zijn over de andere (recessief). Hij formuleerde de Mendeliaanse wetten om te verduidelijken hoe erfelijkheid optreedt. Deze wetten omvatten de wet van segregatie, de wet van onafhankelijke selectie en de wet van dominantie. Het overervingspatroon dat deze wetten volgt, wordt Mendeliaanse overerving genoemd. Omgekeerd wordt een overervingspatroon dat zich niet aan deze wetten houdt, aangeduid als Niet-Mendeliaanse overerving.

Evolutietheorie

mutatiediagram — Dit diagram laat zien hoe mutatie en selectie werken als sleutelfactoren in de evolutie.

Evolutie heeft betrekking op de genetische veranderingen in een populatie gedurende opeenvolgende generaties, aangedreven door natuurlijke selectie, mutatie, hybridisatie, of inteelt. (Ref.4) Charles Darwin is een van de belangrijkste bijdragers aan de evolutietheorie. Hij is bekend om zijn werk Origin of Species by Natural Selection (Oorsprong der Soorten door Natuurlijke Selectie) na zijn reis met de Beagle. Hij was in staat om verschillende planten- en diersoorten te observeren. Op basis van zijn analyse postuleerde hij dat levende wezens een inherente neiging hebben om nakomelingen van dezelfde soort voort te brengen. Zo wordt het voortbestaan van de soort afhankelijk van het beschikbare voedsel en de beschikbare ruimte. Als gevolg hiervan concurreren organismen met elkaar omdat de draagkracht van de habitat niet in staat zou zijn om een massale populatie te onderhouden. (Ref.5) Overleven of de strijd om het bestaan wordt dus een individuele prestatie.

Homeostase

Homeostase is de neiging van een organisme om optimale interne condities te handhaven. Het omvat een systeem van terugkoppelingscontroles om het normale homeostatische bereik te stabiliseren en te handhaven, ondanks de veranderende externe omstandigheden. Het maakt bijvoorbeeld gebruik van homeostatische mechanismen om de temperatuur, de pH en de bloeddruk te regelen. Het homeostatische systeem bestaat uit drie hoofdcomponenten: een receptor, een controlecentrum, en een effector. De receptor van het homeostatische systeem omvat de verschillende zintuiglijke receptoren die externe en interne veranderingen kunnen waarnemen. De informatie wordt naar het controlecentrum gestuurd om te worden verwerkt en om een signaal te produceren dat een passende reactie van de effector teweegbrengt. Het concept van homeostase wordt toegeschreven aan Claude Bernard in 1865.

Energie

In de biologie is energie essentieel voor de aandrijving van verschillende biologische processen, vooral anabole reacties. Adenosinetrifosfaat (ATP) is de belangrijkste energiedrager van de cel. Het wordt vrijgemaakt uit koolhydraten via glycolyse, gisting en oxidatieve fosforylering. Lipiden zijn een andere groep biomoleculen die energie opslaan.

Belang van biologie

Biologie is de wetenschappelijke manier om het leven te begrijpen. Kennis van de biologische processen en functies van het leven is essentieel om een diepere kennis en waardering van het leven te krijgen. Bovendien opent het een weg van middelen voor gebruik in de geneeskunde en de industrie. Hoe een biologisch proces verloopt, de regulerende systemen en de componenten ervan kunnen leiden tot een beter bewustzijn. Zo kunnen bijvoorbeeld pogingen tot natuurbehoud worden ondernomen om een soort te redden die als bedreigd is aangemerkt, d.w.z. op de rand van uitsterven staat.

Onderzoek

Een specialist of deskundige op het gebied van de biologie wordt bioloog genoemd. Biologen houden zich bezig met de biofysische, biomoleculaire, cellulaire en systemische niveaus van een organisme. Zij trachten de mechanismen te begrijpen die een rol spelen in de verschillende biologische processen die het leven regelen. Zij zijn ook geïnteresseerd in het bedenken van innovaties om het leven te creëren en te verbeteren. Sommigen van hen hebben belangenbehartiging en houden zich bezig met het behoud van soorten. Afhankelijk van de aard en de doelstellingen van hun onderzoek, kunnen zij onderzoek verrichten in een laboratorium. Anderen verrichten hun wetenschappelijke bezigheden buiten, zoals in diverse habitats waar een organisme of een populatie van organismen gedijt.

De biologische studie kan worden teruggevoerd tot vroege tijden. Aristoteles, bijvoorbeeld, was een Griekse filosoof in Athene die bekend stond om zijn bijdragen op het gebied van de filosofie en de biologie. Hij was de eerste die de biologie systematisch bestudeerde. Enkele van zijn populaire werken zijn: Geschiedenis van de dieren, Verwekking van de dieren, Beweging van de dieren, Delen van de dieren. Veel van zijn botanische studies zijn echter verloren gegaan. Vanwege zijn vele baanbrekende studies wordt hij door velen beschouwd als de “Vader van de Biologie”.

Heden ten dage zoeken biologen naar mogelijkheden om biologie op andere gebieden in te zetten, zoals geneeskunde, landbouw en industrie. Een van de meest recente doorbraken is CRISPR – een gen-hacking tool dat door wetenschappers wordt gebruikt om specifieke DNA-doelen te splitsen en vervolgens te vervangen door een DNA dat het gewenste effect zou opleveren. Een van de beloften is dat het fysiologische afwijkingen als gevolg van gemuteerde of defecte genmutaties kan corrigeren. (Ref.6)

Auteurs kunnen nu preprints indienen bij bioRxiv – een online archief- en distributiedienst voor preprints in de biowetenschappen. Meer informatie vindt u hier: BioTechniques Welcomes Preprints – BioTechniques (BioTechniques: https://www.biotechniques.com/general-interest/biotechniques-welcomes-preprints/).

Takken van de biologie

Biologie omvat verschillende subdisciplines of takken. Enkele van de takken van de biologie zijn de volgende:

Anatomie – de studie van de dierlijke vorm, met name het menselijk lichaam
Astrobiologie – de tak van de biologie die zich bezighoudt met de effecten van de ruimte op levende organismen en het zoeken naar buitenaards leven
Biochemie – de studie van de structuur en functie van cellulaire componenten, zoals eiwitten, koolhydraten, lipiden, nucleïnezuren en andere biomoleculen, en van hun functies en transformaties tijdens levensprocessen
Bioklimatologie – een wetenschap die zich bezighoudt met de invloed van het klimaat op organismen, bijvoorbeeld de effecten van het klimaat op de ontwikkeling en verspreiding van planten, dieren en mensen
Bio-engineering – of biologische engineering, een brede ingenieursdiscipline die zich bezighoudt met biomoleculaire en moleculaire processen, productontwerp, duurzaamheid en analyse van biologische systemen
Biogeografie – een wetenschap die de veranderende distributies en geografische patronen van levende en fossiele soorten planten en dieren probeert te beschrijven
Bio-informatica – informatietechnologie zoals toegepast op de biowetenschappen, met name de technologie die wordt gebruikt voor het verzamelen, opslaan en terugvinden van genomische gegevens
Biomathematics – mathematische biologie of biomathematica, een interdisciplinair academisch studiegebied dat zich richt op het modelleren van natuurlijke, biologische processen met behulp van wiskundige technieken en hulpmiddelen. Het heeft zowel praktische als theoretische toepassingen in biologisch onderzoek
Biofysica – of biologische fysica, interdisciplinaire wetenschap die de theorieën en methoden van de fysische wetenschappen toepast op vraagstukken van de biologie
Biotechnologie – toegepaste wetenschap die zich bezighoudt met biologische systemen, levende organismen, of afgeleiden daarvan, om producten of processen te maken of te wijzigen voor specifiek gebruik
Plantkunde – de wetenschappelijke studie van planten
Celbiologie – de studie van cellen op microscopisch of moleculair niveau. Het omvat de studie van de fysiologische eigenschappen van cellen, structuren, organellen, interacties met hun omgeving, levenscyclus, celdeling en apoptose
Chronobiologie – een wetenschap die tijd-tijdgerelateerde verschijnselen in levende organismen
Conservation Biology – houdt zich bezig met de studies en schema’s van habitatbehoud en soortenbescherming met het doel de uitstervingscrisis te verlichten en de biodiversiteit te behouden
Cryobiologie – de studie van de effecten van lage temperaturen op levende organismen
Ontwikkelingsbiologie – de studie van de processen waardoor een organisme zich ontwikkelt van een zygote tot zijn volledige structuur
Ecologie – de wetenschappelijke studie van de relaties tussen planten, dieren en hun omgeving
Etnobiologie – een studie van de vroegere en huidige menselijke interacties met het milieu, bijvoorbeeld het gebruik van diverse flora en fauna door inheemse samenlevingen
Evolutiebiologie – een deelgebied dat zich bezighoudt met de oorsprong en afstamming van soorten, evenals hun verandering in de tijd, d.w.z.e. hun evolutie
Zoetwaterbiologie – een wetenschap die zich bezighoudt met het leven en de ecosystemen van zoetwaterhabitats
Genetica – een wetenschap die zich bezighoudt met erfelijkheid, met name de mechanismen van erfelijke overdracht en de variatie van geërfde kenmerken tussen soortgelijke of verwante organismen
Geobiologie – een wetenschap die geologie en biologie combineert om de interacties van organismen met hun omgeving te bestuderen
Immunobiologie – een studie van de structuur en functie van het immuunsysteem, aangeboren en verworven immuniteit, het lichamelijke onderscheid tussen zelf en niet-zelf, en laboratoriumtechnieken met betrekking tot de interactie van antigenen met specifieke antilichamen
Mariene biologie – de studie van oceaanplanten en -dieren en hun ecologische relaties
Geneeskunde – de wetenschap die betrekking heeft op het voorkomen, genezing of verlichting van ziekten
Microbiologie – de tak van de biologie die zich bezighoudt met micro-organismen en hun effecten op andere levende organismen
Moleculaire biologie – de tak van de biologie die zich bezighoudt met de vorming, structuur en functie van macromoleculen die essentieel zijn voor het leven, zoals nucleïnezuren en eiwitten, en in het bijzonder met hun rol bij de celreplicatie en de overdracht van genetische informatie
Mycologie – de studie van schimmels
Neurobiologie – de tak van de biologie die zich bezighoudt met de anatomie, fysiologie en pathologie van het zenuwstelsel
Paleobiologie – de studie van de levensvormen die bestonden in prehistorische of geologische tijden, zoals vertegenwoordigd door de fossielen van planten, dieren en andere organismen
Parasitologie – de studie van parasieten en parasitisme
Pathologie – de studie van de aard van de ziekte en haar oorzaken, processen, ontwikkeling en gevolgen
Farmacologie – de studie van de bereiding en het gebruik van geneesmiddelen en synthetische geneesmiddelen
Fysiologie – de biologische studie van de functies van levende organismen en hun onderdelen
Protistologie – de studie van protisten
Psychobiologie – de studie van mentaal functioneren en gedrag in relatie tot andere biologische processen
Toxicologie – de studie van hoe natuurlijke of door de mensgemaakt vergif ongewenste effecten veroorzaakt in levende organismen
Virologie – de studie van virussen
Zoölogie – de tak van de biologie die zich bezighoudt met dieren en dierlijk leven, met inbegrip van de studie van de structuur, fysiologie, ontwikkeling, en classificatie van dieren
Ethologie – de studie van het gedrag van dieren
Entomologie – de wetenschappelijke studie van insecten
Ichtyologie – de studie van vissen
Herpetologie – de wetenschap van reptielen en amfibieën
Ornithologie – de wetenschap van vogels
Mammalogie – de studie van zoogdieren
Primatologie – de wetenschap die zich bezighoudt met primaten

Menselijke biologie – Definitie

Menselijke biologie is de tak van de biologie die zich richt op de mens in termen van evolutie, genetica, anatomie en fysiologie, ecologie, epidemiologie, en antropologie. Het kan een deelgebied zijn van de primatologie, aangezien de mens behoort tot de groep primaten, met name van de familie Hominidae (stam Hominini). Aangezien menselijke biologie een vak is dat zich hoofdzakelijk met de mens bezighoudt, is het een haalbare optie om als voorbereidend vak geneeskunde te gebruiken.