Biologia

Definicja biologii

Definicja biologii: dziedzina nauki zajmująca się przede wszystkim strukturą, funkcją, wzrostem, ewolucją i rozmieszczeniem organizmów.

Spis treści

Biologia Definicja

Biologia jest gałęzią nauki, która zajmuje się przede wszystkim strukturą, funkcją, wzrostem, ewolucją i rozmieszczeniem organizmów. Jako nauka, jest to metodologiczne badanie życia i istot żywych. Określa sprawdzalne fakty lub formułuje teorie w oparciu o wyniki eksperymentów na żywych istotach, stosując metodę naukową. Ekspert w tej dziedzinie nazywany jest biologiem. Niektóre ze wspólnych celów ich badań obejmują zrozumienie procesów życiowych, określenie procesów i mechanizmów biologicznych oraz sposobu, w jaki te odkrycia mogą być wykorzystane w medycynie i przemyśle. Z tego względu różne są warunki prowadzenia badań biologicznych, np. w laboratorium lub w środowisku naturalnym. Biologia jest dziedziną o szerokim zakresie. Obejmuje ona różne dziedziny nauki, takie jak chemia, fizyka, matematyka i medycyna. Biochemia, na przykład, jest połączeniem biologii i chemii. Zajmuje się przede wszystkim różnorodnymi biomolekułami (np. kwasami nukleinowymi, białkami, węglowodanami i lipidami), badając struktury i funkcje biomolekuł. Biofizyka jest kolejną interdyscyplinarną dziedziną, która stosuje podejścia z fizyki do zrozumienia zjawisk biologicznych. Matematyka i biologia również idą ze sobą w parze, tworząc modele teoretyczne w celu wyjaśnienia procesów biologicznych przy użyciu technik i narzędzi matematycznych. Biologia medyczna lub biomedycyna to kolejna ważna integracja, w której medycyna wykorzystuje zasady biologiczne w warunkach klinicznych. To tylko kilka z wielu przykładów biologii, w których jej podstawowe założenia są zintegrowane z innymi dziedzinami nauki.

Etymologia

.

rzeczy żywe
Biologia zajmuje się badaniem wszystkich istot żywych. Od góry z lewej do dołu z prawej: archeon, bakteria, protist, grzyb, roślina i zwierzę.
Termin biologia pochodzi od greckiego βίος (bios), co oznacza „życie” i od greckiego λογία (logia), co oznacza „badanie”. Skrót: biol. Synonimy: biological science; life science.

Wprowadzenie do biologii

komórka zwierzęca
Typowa komórka zwierzęcia. Wewnątrz komórki znajdują się organelle (np. jądro, mitochondrium, retikulum endoplazmatyczne i aparat Golgiego) oraz wiele innych struktur cytoplazmatycznych.

Podstawową definicją biologii byłoby stwierdzenie, że jest to nauka o organizmach żywych. Dotyczy wszystkiego, co ma życie i żyje. (Ref.1) W przeciwieństwie do obiektów nieożywionych, żywa materia to taka, która wykazuje życie. Na przykład, żywa istota to taka, która składa się z komórki lub grupy komórek. Każda z tych komórek może przeprowadzać procesy, np. reakcje anaboliczne i kataboliczne, w celu podtrzymania życia. Reakcje te mogą wymagać energii. Są one również regulowane przez mechanizmy homeostatyczne. Żywą materią jest również taka, która jest zdolna do reagowania na bodźce, przystosowania się do środowiska, rozmnażania i wzrostu. Główne grupy istot żywych to zwierzęta, rośliny, grzyby, protisty, bakterie i archaidy. Biologia bada ich strukturę, funkcje, rozmieszczenie, ewolucję i taksonomię.

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

Nowoczesne zasady i koncepcje biologii

Podstawowe zasady biologii, które są akceptowalne do dziś, obejmują teorię komórki, teorię genów, teorię ewolucji, homeostazę i energię.

Teoria komórki

Teoria komórki jest teorią naukową zaproponowaną przez naukowców, Theodora Schwanna, Matthiasa Jakoba Schleidena i Rudolfa Virchowa. Została ona sformułowana w celu obalenia starej teorii, Spontaniczne pokolenie. Sugeruje ona następujące założenia: (1) Wszystkie żywe istoty składają się z jednej lub więcej komórek, (2) komórka jest strukturalną i funkcjonalną jednostką, (3) komórki pochodzą z wcześniej istniejącego procesu podziału, (4) wszystkie komórki mają ten sam skład chemiczny, oraz (5) przepływ energii zachodzi wewnątrz komórki. (Ref.2)

Teoria genów

krzyż testowy
W teorii genów, gen jest podstawową jednostką dziedziczności. Na tym wykresie (zwanym kwadratem Punnetta), pokazuje on, jak konkretny fenotyp potomstwa zależy od odziedziczonych alleli po rodzicach. W tym przykładzie, cecha dominująca (żółty kolor) jest wyrażona na potomstwie dziedziczącym allel Y. Z kolei potomstwo pozbawione allelu dominującego i dziedziczące yy będzie wyrażać cechę recesywną (kolor zielony).

W teorii genu gen jest uważany za podstawową, fizyczną i funkcjonalną jednostkę dziedziczności. (Ref.3) Jest on zlokalizowany na chromosomie i zawiera DNA. Gen przechowuje kod genetyczny, tj. sekwencję nukleotydów, która określa strukturę białka lub RNA. Gen jest jednostką dziedziczności, ponieważ jest przekazywany przez pokolenia. To na nim opiera się cecha fenotypowa organizmu. Gregor Johann Mendel był jednym z głównych pionierów, którzy stworzyli naukę o genetyce. Jako taki, jest on uważany za ojca tej dziedziny. Był on w stanie określić występowanie czynników jednostkowych (obecnie nazywanych genami), które były przekazywane z pokolenia na pokolenie. Opisał te czynniki jednostkowe jako występujące w parach. Jeden z nich będzie dominujący w stosunku do drugiego (recesywnego). Sformułował on prawa Mendla, aby wyjaśnić, jak zachodzi dziedziczność. Prawa te obejmują prawo segregacji, prawo niezależnego asortymentu i prawo dominacji. Wzorzec dziedziczenia, który podąża za tymi prawami jest określany jako dziedziczenie mendlowskie. I odwrotnie, wzór dziedziczenia, który nie jest zgodny z tymi prawami, jest określany jako niemendlowski.

Teoria ewolucji

Schemat mutacji
Ten diagram pokazuje, jak mutacja i selekcja działają jako kluczowe czynniki w ewolucji.

Ewolucja odnosi się do zmian genetycznych w populacji w ciągu kolejnych pokoleń napędzanych przez dobór naturalny, mutację, hybrydyzację lub chów wsobny. (Ref.4) Karol Darwin jest jednym z głównych twórców teorii ewolucji. Jest on znany ze swojej pracy „Pochodzenie gatunków drogą doboru naturalnego”, którą napisał po rejsie na Beagle. Udało mu się zaobserwować różne gatunki roślin i zwierząt. Na podstawie swoich analiz postulował, że istoty żywe mają wrodzoną skłonność do wydawania potomstwa tego samego rodzaju. W ten sposób przetrwanie gatunku staje się zależne od dostępnego pożywienia i przestrzeni. W rezultacie organizmy konkurują ze sobą, ponieważ pojemność środowiska nie jest w stanie utrzymać masowej populacji. (Ref.5) Przetrwanie lub walka o byt, w ten sposób, staje się indywidualnym wyczynem.

Homeostaza

Homeostaza jest tendencją organizmu do utrzymania optymalnych warunków wewnętrznych. Pociąga za sobą system kontroli zwrotnych, tak aby ustabilizować i utrzymać się w normalnym zakresie homeostatycznym pomimo zmieniających się warunków zewnętrznych. Na przykład, organizm wykorzystuje mechanizmy homeostatyczne do regulacji temperatury, pH i ciśnienia krwi. Układ homeostatyczny składa się z trzech głównych elementów: receptora, centrum sterowania i efektora. Receptor systemu homeostatycznego obejmuje różne receptory sensoryczne, które mogą wykrywać zmiany zewnętrzne i wewnętrzne. Informacja jest przesyłana do centrum sterowania, które ją przetwarza i wytwarza sygnał, który wywołuje odpowiednią reakcję efektora. Koncepcja homeostazy jest przypisywana Claude’owi Bernardowi w 1865 r.

Energia

W biologii energia jest niezbędna do napędzania różnych procesów biologicznych, zwłaszcza reakcji anabolicznych. Adenozynotrójfosforan (ATP) jest głównym nośnikiem energii w komórce. Jest on uwalniany z węglowodanów w procesie glikolizy, fermentacji i fosforylacji oksydacyjnej. Lipidy są kolejną grupą biomolekuł, które magazynują energię.

Znaczenie biologii

Biologia jest naukowym sposobem zrozumienia życia. Znajomość procesów biologicznych i funkcji życia jest niezbędna, aby uzyskać głębszą wiedzę i uznanie w życiu. Ponadto, otwiera ona drogę do zasobów, które mogą być wykorzystane w medycynie i przemyśle. To, jak przebiega proces biologiczny, jakie są jego systemy regulacyjne i składniki, może prowadzić do lepszej świadomości. Na przykład, wysiłki w zakresie ochrony przyrody mogą rozpocząć się w celu uratowania gatunku, który został sklasyfikowany jako zagrożony, tj. na skraju wyginięcia.

Badania

Specjalista lub ekspert w dziedzinie biologii nazywany jest biologiem. Biolodzy patrzą na biofizyczne, biomolekularne, komórkowe i systemowe poziomy organizmu. Starają się zrozumieć mechanizmy zachodzące w różnych procesach biologicznych, które rządzą życiem. Są również zainteresowani wymyślaniem innowacji, które mają na celu tworzenie i ulepszanie życia. Niektórzy z nich są zwolennikami i zajmują się ochroną gatunków. W zależności od charakteru i celów ich badań, można je znaleźć prowadząc badania w laboratorium. Inni prowadzą swoje naukowe pościgi na zewnątrz, np. w zróżnicowanych siedliskach, gdzie organizm lub populacja organizmów dobrze się rozwija.

Badania biologiczne można prześledzić już we wczesnych czasach. Arystoteles, na przykład, był greckim filozofem w Atenach znany ze swojego wkładu w filozofii i biologii. Był on pierwszą osobą, która systematycznie studiowała biologię. Niektóre z jego popularnych dzieł to Historia zwierząt, Pokolenie zwierząt, Ruch zwierząt, Części zwierząt. Znaczna część jego badań botanicznych została jednak utracona. Ze względu na wiele pionierskich badań, jest on uważany przez wielu za „Ojca Biologii”.

Obecnie biolodzy poszukują potencjalnych zastosowań biologii w innych dziedzinach, takich jak medycyna, rolnictwo i przemysł. Jednym z najnowszych przełomowych odkryć jest CRISPR – narzędzie do hakowania genów, wykorzystywane przez naukowców do splatania konkretnych DNA, a następnie zastępowania ich DNA, które przyniosłoby pożądany efekt. Jedną z jego obietnic jest możliwość korygowania anomalii fizjologicznych spowodowanych mutacjami zmutowanych lub wadliwych genów. (Ref.6)

Autorzy mogą teraz składać preprinty do bioRxiv – internetowego archiwum i usługi dystrybucji preprintów w naukach przyrodniczych. Więcej szczegółów tutaj: BioTechniques Welcomes Preprints – BioTechniques (BioTechniques: https://www.biotechniques.com/general-interest/biotechniques-welcomes-preprints/).

Gałęzie biologii

Biologia obejmuje różne subdyscypliny lub gałęzie. Niektóre z gałęzi biologii są następujące:

  • Anatomia – badanie postaci zwierzęcej, w szczególności ciała ludzkiego
  • Astrobiologia – gałąź biologii zajmująca się wpływem przestrzeni kosmicznej na organizmy żywe i poszukiwaniem życia pozaziemskiego
  • Biochemia – badanie struktury i funkcji składników komórkowych, takich jak białka, węglowodany, lipidy, kwasy nukleinowe i inne biomolekuły, a także ich funkcje i przemiany w procesach życiowych
  • Bioklimatologia – nauka zajmująca się wpływem klimatu na organizmy, na przykład wpływem klimatu na rozwój i rozmieszczenie roślin, zwierząt i ludzi
  • Bioinżynieria – inaczej inżynieria biologiczna, szeroko pojęta dyscyplina inżynierska zajmująca się procesami bio-molekularnymi i molekularnymi, projektowaniem produktów, trwałością i analizą systemów biologicznych
  • Biogeografia – nauka, która próbuje opisać zmieniające się rozmieszczenie i wzorce geograficzne żyjących i kopalnych gatunków roślin i zwierząt
  • Bioinformatyka – technologia informacyjna stosowana w naukach przyrodniczych, zwłaszcza technologia wykorzystywana do gromadzenia, przechowywania i wyszukiwania danych genomowych
  • Biomatematyka – biologia matematyczna lub biomatematyka, interdyscyplinarna dziedzina nauki, której celem jest modelowanie naturalnych procesów biologicznych przy użyciu technik i narzędzi matematycznych. Ma zarówno praktyczne, jak i teoretyczne zastosowania w badaniach biologicznych
  • Biofizyka – lub fizyka biologiczna, interdyscyplinarna nauka, która stosuje teorie i metody nauk fizycznych do zagadnień biologii
  • Biotechnologia – nauka stosowana zajmująca się systemami biologicznymi, organizmami żywymi lub ich pochodnymi, w celu wytworzenia lub modyfikacji produktów lub procesów do określonego użytku
  • Botanika – naukowe studium roślin
  • Biologia komórki – badanie komórek na poziomie mikroskopowym lub molekularnym. Obejmuje ona badanie właściwości fizjologicznych komórek, struktur, organelli, interakcji z ich środowiskiem, cyklu życia, podziału komórek, i apoptozy
  • Chronobiologia – nauka, która bada zjawiska związane z czasem w organizmach żywych
  • Chronobiologia – nauka, która bada zjawiska związane z czasem w organizmach żywych
  • Chronobiologiazwiązane z czasem zjawiska w organizmach żywych
  • Biologia konserwatorska – zajmuje się badaniami i schematami zachowania siedlisk i ochrony gatunków w celu złagodzenia kryzysu wymierania i zachowania różnorodności biologicznej
  • Kriobiologia – badanie wpływu niskich temperatur na organizmy żywe
  • Biologia rozwojowa – badanie procesów, w których organizm rozwija się od zygoty do pełnej struktury
  • Ekologia – naukowe badanie relacji między roślinami, zwierząt, a ich środowiskiem
  • Etnobiologia – badanie dawnych i obecnych interakcji człowieka ze środowiskiem, na przykład, wykorzystanie różnorodnej flory i fauny przez rdzenne społeczeństwa
  • Biologia ewolucyjna – poddziedzina zajmująca się pochodzeniem i zejściem gatunków, jak również ich zmianą w czasie, tj.e. ich ewolucją
  • Biologia wód słodkich – nauka zajmująca się życiem i ekosystemami siedlisk słodkowodnych
  • Genetyka – nauka zajmująca się dziedzicznością, zwłaszcza mechanizmami przekazywania dziedziczności i zmiennością dziedziczonych cech wśród podobnych lub spokrewnionych organizmów
  • Geobiologia – nauka łącząca geologię i biologię w celu badania interakcji organizmów z ich środowiskiem
  • Immunobiologia – nauka o strukturze i funkcji układu odpornościowego, wrodzonej i nabytej odporności, cielesnego rozróżniania „ja” od „nie-ja” oraz technik laboratoryjnych obejmujących interakcję antygenów ze specyficznymi przeciwciałami
  • Biologia morska – badanie roślin i zwierząt oceanicznych oraz ich relacji ekologicznych
  • Medycyna – nauka, która odnosi się do zapobiegania, leczenia lub łagodzenia choroby
  • Mikrobiologia – dziedzina biologii zajmująca się mikroorganizmami i ich wpływem na inne organizmy żywe
  • Biologia molekularna – dziedzina biologii zajmująca się tworzeniem, strukturą i funkcją makrocząsteczek niezbędnych do życia, takich jak kwasy nukleinowe i białka, a zwłaszcza z ich roli w replikacji komórek i przekazywania informacji genetycznej
  • Mikologia – badanie grzybów
  • Neurobiologia – dziedzina biologii, która zajmuje się anatomią, fizjologią i patologią układu nerwowego
  • Paleobiologia – badanie form życia istniejących w czasach prehistorycznych lub geologicznych, jak reprezentowane przez skamieniałości roślin, zwierząt i innych organizmów
  • Parazytologia – badanie pasożytów i pasożytnictwa
  • Patologia – badanie natury choroby i jej przyczyn, procesów, rozwoju, i następstw
  • Farmakologia – badanie przygotowania i stosowania leków i leków syntetycznych
  • Fizjologia – biologiczne badanie funkcji organizmów żywych i ich części
  • Protistologia – badanie protistów
  • Psychobiologia – badanie funkcjonowania psychicznego i zachowania w odniesieniu do innych procesów biologicznych
  • Toksykologia – badanie, w jaki sposób naturalne lub stworzone przez człowieka trucizny powodują niepożądane skutki
  • Toksykologia – badanie, w jaki sposób naturalne lub stworzone przez człowieka trucizny powodują niepożądane skutki.trucizny wywołują niepożądane skutki w organizmach żywych
  • Wirusologia – nauka o wirusach
  • Zoologia – dział biologii zajmujący się zwierzętami i życiem zwierząt, w tym badania struktury, fizjologii, rozwoju, i klasyfikacji zwierząt
  • Etologia – badanie zachowań zwierząt
  • Entomologia – naukowe badanie owadów
  • Ichtiologia – badanie ryb
  • Herpetologia – nauka o gadach i płazach
  • Ornitologia – nauka o ptakach
  • Mammalogia – nauka o ssakach
  • Prymatologia – nauka zajmująca się naczelnymi

Biologia człowieka – definicja

Biologia człowieka to dziedzina biologii, która skupia się na człowieku w kontekście ewolucji, genetyki, anatomii i fizjologii, ekologii, epidemiologii i antropologii. Może być subdziedziną prymatologii, ponieważ ludzie należą do grupy naczelnych, szczególnie z rodziny Hominidae (plemię Hominini). Ponieważ biologia człowieka jest kursem, który zajmuje się głównie ludźmi, jest to realna opcja do wykorzystania jako kurs przygotowawczy w medycynie.

Zobacz także

  • Organizm
  1. INTRODUCTION: THE NATURE OF SCIENCE AND BIOLOGY. (2019). Retrieved September 12, 2019, from Estrellamountain.edu website: http://www2.estrellamountain.edu/faculty/farabee/biobk/biobookintro.html
  2. 4.1C: Teoria komórki. (2019, September 9). Retrieved from Biology LibreTexts website: https://bio.libretexts.org/Bookshelves/Introductory-and-General-Biology/Book:-General-Biology-(Boundless)/4:-Cell-Structure/4.1:-Studying-Cells/4.1C:-Cell-Theory
  3. Rheinberger, H.-J., Müller-Wille, S., & Meunier, R. (2015). Gene (Stanford Encyclopedia of Philosophy). Retrieved September 12, 2019, from Stanford.edu website: https://plato.stanford.edu/entries/gene/
  4. Krótka historia ewolucji. (2019). Retrieved from OpenLearn website: https://www.open.edu/openlearn/history-the-arts/history/history-science-technology-and-medicine/history-science/brief-history-evolution
  5. 3. teorie ewolucji. (2010). Pobrane z witryny BIOLOGY4ISC: https://biology4isc.weebly.com/3-theories-of-evolution.html
  6. Gonzaga, M. V. (2019, August 21). CRISPR DIY – biohacking genów na. Retrieved from Biology Blog & Strona internetowa Dictionary Online: https://www.biologyonline.com/crispr-diy-biohacking-genes-at-home/

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *