Основные Направления Развития Современной Биологии Реферат
Основные Направления Развития Современной Биологии Реферат
Это только предварительный просмотр
Получи баллы для скачивания документа
Загрузи свои документы или ответь на вопросы и получи баллы для скачивания через 48 часов
Другие способы получить баллы бесплатно
Выбери тарифный план Премиум и скачай тотчас же документы за баллы, включенные в твой тариф
Современные направления биологии, Рефераты из Биология
Академия русского балета имени А.Я. Вагановой (АРБ)
Направления биологии . Современная биология
Современные направления менеджмента реферат по менеджменту
Современные направления политологических исследований реферат по политологии
Современные музыкальные направления и жанры статья по музыке
Современные направления в философии. Перспективы философии в современном мире
Современные направления деятельности транснациональных банков реферат по экономике
Новые направления клеточной биологии реферат 2010 по биологии
Подготовься к экзаменам наилучшим образом
Зарегистрируйся на Docsity, чтобы скачивать документы и упражняться в Quiz
Будь первым, кто оставит отзыв по этому документу
НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
БИОЛОГО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ
Тема: Основные направления развития мировой биологической науки.
Выполнил: студент 2109а группы
Петров А.С.
Проверил: д-р биол. наук, проф.
Осинцева Л.А..
СПИСОК ИСПОЬЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 15
Слово биология происходит из греческих слов «bios», что означает «жизнь» и
«logos», что переводится как «учение». Биология сформулирована как наука о жизни и
Биологию как науку интересуют три проблемы: каковы механизмы
происхождения жизни, ее изменчивости и эволюции. Все остальное охватывается этими
тремя глобальными проблемами, и, чтобы ни исследовали, мы отвечаем на вопросы,
обозначенные выше. И сегодня, несмотря на огромный объем знаний о молекулярных и
генетических механизмах жизни, процессах изменчивости и развития, мы не можем полно
ответить ни на один из поставленных вопросов. Наоборот, чем больше узнаем о жизни,
тем больше возникает вопросов и сомнений в правильности, казалось бы, уже
установившихся и считающихся неоспоримыми догм. Пока невозможно сформировать
единую концепцию о происхождении жизни, появились существенные проблемы в
дарвиновской теории эволюции, нет единого взгляда на механизмы изменчивости живых
систем и их роль в эволюционном процессе.
Бурное развитие наук о жизни во второй половине ХХ в. принесло много
великолепных открытий в области биологии. Это - открытие и расшифровка генетического
кода, основных звеньев синтеза белка, многих метаболических процессов в живой клетке
и т.д. Началась интенсивная работа по расшифровке генома человека, растений и
животных. Казалось бы, мы знаем уже почти все о процессах в живой клетке, осталось
только расшифровать геномы, понять процессы их дифференцирования и развития и
приступить к созданию новых искусственных геномов, замене дефектных участков
геномов, взять под контроль активность генов и т.д. Все эти задачи поставлены объективно
на основании накопленных знаний. Однако полных ответов о происхождения жизни, ее
разнообразии и эволюции мы так и не получили. Скорее наоборот, углубление и
расширение наших знаний о живых системах приводит к новым и более сложным
вопросам. И в этом нет ничего парадоксального - такова логика развития естествознания.
Открываемые и изучаемые биологией закономерности - важная составная часть
современного естествознания. Они служат основой медицины, сельскохозяйственных
наук, лесного хозяйства, звероводства, охотничьего и рыбного хозяйства.
В настоящее время существует очень много молодых, недавно образовавшихся
биологических наук, которые занимаются решением этих проблем. Целью работы
является описание новых направлений в биологии и их задач.
Биофизика – это наука, которая изучает физические и физико-химические явления,
которые происходят в живых организмах. Также данная наука изучает структуру и
свойства биополимеров, а также влияние различных физических факторов на живые
Биофизика изучает целостные системы, не разлагая их на составные части. Если же
будут выделяться составные части, то в процессе такого «выделения» частного из целого
будут утрачены важные для дальнейшего нормального существования свойства целостной
системы. Это прежде всего негативно отразится на самой биофизической науке. Полимеры
нормально функционируют исключительно в условиях ненарушенной, целостной
системы. Поэтому биофизики должны изобрести новые приемы и методы исследования.
Главной особенностью таких методов является то, что они изучают полимеры именно в
тех условиях, в которых они и живут.
Если были нарушены важные для дальнейшего нормального существования
свойства и процессы клетки, то, соответственно, изменяются и ее физические и
химические параметры. При определенных воздействиях клетка может потерять ряд своих
способностей (например, способность к поляризации), хотя внешний вид клеток может
Но клетка может не только потерять свои способности, но и приобрести так
называемые артефакты. Артефакт для биофизики – это вновь образованные структуры и
соединения. Главная особенность артефактов заключается в том, что их нет в
неповрежденных, т. е. в целых клетках.
С появлением микроскопов, а затем с использованием электронных микроскопов
значительно расширились границы исследования биологии, химии, биофизики и многих
других наук. Ученые, используя методы электронной микроскопии, пытаются вскрыть
детали тонкого строения молекулярного вещества. При этом они могут наткнуться и на
артефакты. Это может привести к тому что, если артефакт по внешним признакам
неотличим, то это может привести к ошибочным результатам. Помимо «внешнего
сходства», здесь также играют заметную роль такие факторы, как наличие достаточных
знаний у ученого и проявление им в процессе исследования клетки предельного внимания.
Перед биофизической наукой стоит ряд сложных теоретических и практических
задач. Эти задачи входят в компетенцию биофизики, а другие науки могут оказывать ей
1. вопрос размена энергии в биологическом субстрате;
2. исследование ролисубмикроскопических и физико-химических свойств и
структур в жизнедеятельности клеток и тканей;
3. возникновение возбуждения и происхождение биоэлектрических потенциалов;
4. вопросы авторегулирования физико-химических процессов в живых
Одну из самых заметных ролей в истории появления и развития биофизики сыграл
Луиджи Гальвани (1737–1798 гг.) – выдающийся ученый, он занимался анатомией
и физиологией. Гальвани стал одним из основателей учения об электричестве. Луиджи
Гальвани также известен тем, что он первый обратил внимание на то, что электрические
явления возникают при мышечном сокращении. Этот эффект, а точнее, явление, был
назван «животным электричеством». Он открыл его, когда проводил опыт над лягушкой.
Луиджи Гальвани заинтересовался этим явлением как физиолог. Его заинтересовала
способность мертвого препарата проявлять себя как живой материал. Он менял положение
металлического провода в теле лягушки, менял источники тока и множество параметров.
Этими опытами физиолога Луиджи Гальвани заинтересовался другой известный
ученый – физик Алессандро Вольта. Вольта высказал предположение, что электричество
заключается в тех двух пластинах разных металлов, которые использовал Гальвани. И
электричество возникает при соединении этих пластин проводником. Таким образом,
физик Алессандро Вольта стал оппонентом в научном споре физиолога Луиджи Гальвани.
Так начался величайший спор между двумя учеными. Алессандро Вольта настаивал
на том, что источник электричества – это металлы, а другой настаивал на том, что
источник тока – это животные. Оба ученых проводили эксперименты в подтверждение
своей теории. Луиджи Гальвани, как ему показалось, нашел неопровержимые
доказательства своей точки зрения. По прошествии продолжительного периода времени
стало ясно, что обе точки имеют право на существование.
Сейчас биофизика подразделяется на множество разделов:
Биоакустика (коммуникация и локация в воздушных и водной средах)
Биоэлектричество (мембранный потенциал, информационные и интегральные процессы,
Биоэнергетика (энергообеспечение и теплопродукция)
Биооптика (биолюминесценция, зрение и обработка информации)
Медицинская физика (методы диагностики, физиотерапии и патогенез)
Биофизика сложных систем(системогенез, первичный синергогенез, эволюция,
индивидуальное развитие, уровни организации биосистем)
Биофизика сенсорных систем (психофизика)
Биофизика среды обитания (экологическая, космофизика)
Биофизика периодических процессов (биоритмология)
Биофизика метаболизма (массоперенос, терморегуляция, гемодинамика)
В настоящее время интенсивно развиваются биофизика сложных систем и молекулярная
Современные области исследований биофизики: влияние космогеофизических
факторов на течение физических и биохимических реакций, фотобиологические
процессы, математическое моделирование, физика белковых и мембранных структур,
Биологическая химия (биохимия) - наука, предметом изучения которой являются
химический (молекулярный) состав живых организмов и химические (биохимические)
реакции, которые происходят в этих организмах и лежащих в основе их
жизнедеятельности, то есть выполнение разнообразных физиологических функций.
Биохимические превращения, им разделяют биоорганические соединения
(биомолекулы) в составе живых организмов, составляющие в совокупности обмен
вещественным, или метаболизм отдельных клеток и целостного многоклеточного
организма. Исходя из изложенного, современную биохимию можно определить как
молекулярную анатомию и молекулярную физиологию живых организмов.
Кроме чисто химических превращений, сопровождающихся изменениями
ковалентной строения биомолекул, существенную роль в биохимических процессах
играют многочисленные нековалентные взаимодействия (водородные, ионные, диполь-
дипольного, гидрофобные). Слабые физико-химические силы, действующие в этих
условиях, составляют основу межмолекулярных взаимодействий как между отдельными
бюмолекуламы- белками, нуклеиновыми кислотами, полисахаридами, липидами, так и при
связывании последние низкомолекулярных лигандов, в том числе неорганических
веществ. Основные разделы биохимии:
Статическая биохимия изучает химический состав живых организмов и структуру
биоорганических молекул - биомолекул, входящих в их состав: белков, аминокислот,
нуклеиновых кислот, нуклеотидов, углеводов и их производных, липидов, витаминов,
гормонов и т.д.. Современная статическая биохимия за своими объектами исследования и
методологии близка к биоорганической химии. В отличие от химии, биохимия уделяет
основное внимание значению определенных биомолекул в образовании клеточных и
тканевых структур, реализации физиологических функций организма.
Динамическая биохимия изучает химические (биохимические) реакции,
составляющие в своей совокупности обмен веществ, или метаболизм живых организмов.
Главными своими задачами динамическая биохимия имеет изучение хода и механизмов
реакций обмена веществ, в частности преобразований в живых организмах таких
биомолекул, как углеводы, липиды, белки, нуклеиновые кислоты. Простые
биоорганические молекулы и их производные, образующиеся в процессе метаболизма
(моносахариды, жирные кислоты, аминокислоты, нуклеотиды, низкомолекулярные
карбоновые кислоты и др.), носят название метаболитов.
Биоэнергетика - раздел динамической биохимии, изучающий закономерности
высвобождения, аккумуляции и потребления энергии в биологических системах.]
Понимание структуры и деятельности живых клеток невозможно без молекулярной
биологиией молекулярной генетики - подразделений биохимии и клеточной биологии,
раскрывающие закономерности сохранения и реализации генетической информации путем
изучения строения и функционирования информационных макромолекул - нуклеиновых
кислот ДНК и РНК.
Биоэнергетика - раздел динамической биохимии, изучающий закономерности
высвобождения, аккумуляции и потребления энергии в биологических системах.[2]
Понимание структуры и деятельности живых клеток невозможно без молекулярной
биологиией молекулярной генетики - подразделений биохимии и клеточной биологии,
раскрывающие закономерности сохранения и реализации генетической информации путем
изучения строения и функционирования информационных макромолекул - нуклеиновых
Новейшим направлением в применении методов биохимии в практической
медицине является клиническая молекулярная диагностика. Успехи, достигнутые в
молекулярной диагностике за последние 20 лет, связаны преимущественно с внедрением
в молекулярную диагностику генно-инженерных подходов и моноклональных антител.
Молекулярно-генетические методы, основанные преимущественно на использовании
цепной полимеразной реакции для исследования образцов ДНК из тканевых биоптатов
организма человека, способствовали научному прорыву в области диагностики широкого
спектра наследственных и инфекционных заболеваний, включая такие особо опасные
эпидемические заболевания, как СПИД, туберкулез и вирусные гепатиты , а
иммунохимические методы стали стандартными процедурами в определении многих
белков и пептидов, включая гормоны, антитела и маркеры опухолевого роста
Радиобиология – наука о действии всех видов ионизирующих излучений на живые
организмы и их сообщества. Исследование биологического действия ионизирующих
излучений началось почти тотчас за открытием этих излучений В.К. Рентгеном (1895),
А.Беккерелем (1896) и радия М.Складовской-Кюри и П.Кюри (1898). Однако как
самостоятельная наука радиобиология сформировалась в первой половине ХХ века
благодаря быстрому развитию ядерной физики и техники.
Основные проблемы радиобиологии: исследование радиационного поражения
организмов при их тотальном облучении, познание причин различной
радиочувствительности организмов, изыскание различных средства защиты организмов от
излучений и путей его пострадиационного восстановления от повреждений,
прогнозирование опасности для человечества повышающегося уровня радиации
окружающей среды, изыскание новых путей использования ионизирующих излучений в
медицине, сельском хозяйстве, пищевой и микробиологической промышленности.
Многогранность задач, стоящих перед современной радиобиологией, привела к развитию
радиационной микробиологии, радиационной генетики, космической радиобиологии,
радиоэкологии и других направлений. Многие открытия радиобиологии (например,
изучение радиационного мутагенеза, а также ферментов, репарирующих радиационные
повреждения ДНК) способствовали существенному развитию знаний об общих
Биологическое действие излучений – постоянное воздействие на биосферу.
Воздействуя на ДНК соматических и генеративных клеток, они способны вызвать
мутации, злокачественное перерождение клетки. Поэтому ионизирующие излучения
играют определённую роль в естественной изменчивости организмов, и вместе с тем
повышают уровень спонтанно возникающих уродств, генетических заболеваний,
канцерогенеза. В середине ХХ века были открыты способы расщепления атомных ядер,
сопровождающиеся мощным ионизирующим излучением и образованием большого
количества искусственных радиоактивных веществ.
В связи с этим перед радиобиологией возникают новые проблемы: всестороннее
исследование радиационного поражения радиационного поражения многоклеточных
организмов при их тотальном облучении, познание причин различной
радиочувствительности организмов, роли радиации в возникновении вредных мутаций,
изучение закономерностей и причин возникновения отдалённых последствий облучения
(сокращение продолжительности жизни, возникновение опухолей, снижение иммунитета).
Актуальными для радиобиологии становятся такие практические задачи, как изыскание
различных средств защиты организма от излучений и путей его пострадиационного
восстановления от повреждений, прогнозирование опасности для человечества
повышающегося уровня радиации окружающей среды, изыскание новых путей
использования ионизирующих излучений в медицине, сельском хозяйстве, пищевой и
Возникающие в облучаемых клетках изменения ведут к нарушениям в тканях,
органах и жизнедеятельности всего организма. Особенно выражена реакция тканей, в
которых отдельные клетки живут сравнительно недолго. Это слизистая оболочка желудка
и кишечника, которая после облучения воспаляется, покрывается язвами, что ведёт к
нарушению пищеварения и всасывания, а затем к истощению организма его продуктами
распада клеток (токсемия) и проникновению бактерий, живущих в кишечнике, в кровь
(бактериемия). Сильно повреждается кроветворная система, что ведёт к резкому
уменьшению числа лейкоцитов в периферической крови и к снижению её защитных
свойств. Одновременно падает и выработка антител, что ещё больше ослабляет защитные
силы организма. Уменьшается и количество эритроцитов, с чем связано нарушение
дыхательной функции крови. Нарушается образование половых клеток, может возникать
даже полное бесплодие. Первой реагирует на радиационное воздействие нервная система.
Имеют также место нарушения работы желёз внутренней секреции.
Одним из вариантов защиты биологических объектов от ионизирующих излучений
является применение радиопротекторов. Если их ввести в организм после облучения,
никакого эффекта наблюдаться не будет, поэтому их имеет смысл вводить только до или
Бионика — наука, изучающая живую природу с целью использования полученных
знаний в практической деятельности человека. Проблемы бионики: изучение закономерностей
структуры и функции отдельных частей живых организмов (нервной системы, анализаторов,
крыльев, кожи) с целью создания на этой основе нового типа вычислительных машин,
локаторов, летательных, плавательных аппаратов и т. д.; изучение биоэнергетики для создания
экономичных двигателей, подобных мышце; исследование процессов биосинтеза веществ с
целью развития соответствующих отраслей химии.
Бионика тесно связана с техническими (электроника, связь, морское дело и др.) и
естественнонаучными (химия, биология, медицина) дисциплинами, а также с кибернетикой.
Термин бионика впервые появился в 1960 г., когда специалисты различных профилей,
собравшиеся на симпозиум в Дайтоне (США), выдвинули лозунг: «Живые прототипы — ключ
Бионика явилась своеобразным мостом, связавшим биологию с математикой, физикой,
химией и техникой. Одна из важнейших целей бионики — установить аналогии между физико-
химическими и информационными процессами, встречающимися в технике, и
соответствующими процессами в живой природе.
. Специалиста-бионика привлекает все многообразие «технических идей», выработанных
живой природой за многие миллионы лет эволюции. Особое место среди задач бионики
занимают разработка и конструирование систем управления и связи на основе использования
знаний из биологии. Это — бионика в узком смысле слова. Бионика имеет важное значение для
кибернетики, радиоэлектроники, аэронавтики, биологии, медицины, химии, материаловедения,
строительства и архитектуры и др. К задачам бионики относятся также освоение биологических
методов добычи полезных ископаемых, технологии производства сложных веществ
органической химии, строительных материалов и покрытий, которые использует живая
природа. Бионика учит искусству рационального копирования живой природы, изысканию
технических условий целесообразного использования биологических объектов, процессов и
Один из возможных путей здесь — функциональное (математическое, или программное)
моделирование, заключающееся в изучении структурной схемы процесса, функций объекта,
числовых характеристик этих функций, их назначения и изменения во времени. Такой подход
дает возможность изучать интересующий процесс математическими средствами, а техническое
воплощение модели осуществить тогда, когда впринципе установлена ее эффективность и
осталось проверить экономические, энергетические и другие возможности конструирования
такого рода модели имеющимися техническими средствами. Существует и другой путь —
физико-химическое моделирование, когда специалист в области бионики изучает
биохимические и биофизические процессы с целью исследования принципов превращения
(включая разложение и синтез) веществ, происходящих в живом организме. Этот путь более
всего примыкает к химико-технологической проблематике и открывает новые возможности в
развитии энергетики и химии полимеров. Третий подход, развиваемый бионикой— это
непосредственное использование живых систем и биологических механизмов в технических
системах. Такой подход принято называть методом обратного моделирования, так как в этом
случае специалист-бионик изыскивает возможности и условия приспособления живых систем
для решения чисто инженерных задач, иначе говоря, пытается моделировать на биологическом
объекте техническое устройство или процесс. Возникшая в ответ на запросы практики, бионика
послужила началом исследований, основанных на применении биологических знаний во всех
областях техники. Основной ее результат заключается в установлении первых путей для все
большего технического освоения биологии.
Совсем недавно группа ученых и инженеров разработала бионический глаз, который
поможет вернуть зрение ослепшим людям. Глаз имплантировали группе пациентов, и многие из
них впервые за десятки лет увидели свет и очертания людей.
Космическая биология — отрасль биологии, изучающая особенности существования
живых организмов во внеземных условиях, воздействие на них космических факторов, а также
возможность существования жизни на других планетах.
Возникновение и развитие космической биологии связано с успехами современной науки
и ракетной техники, позволившими осуществить полеты за пределы земной атмосферы.
Космическая биология разрабатывает методы исследования и средства обеспечения
жизнедеятельности человека и животных в условиях космического полета, когда на живой
организм могут одновременно воздействовать различные факторы. В первую очередь - это
ионизирующая радиация, ускорения и невесомость, а также длительная изоляция в условиях
ограничения двигательной активности, искусственная атмосфера, некоторые особенности
питания и др. Действие этих факторов на человека, животных и растения изучается в
лабораторных условиях, имитирующих отдельные факторы космического полета или в полетах
на искусственных спутниках Земли и космических кораблях, управляемых непосредственно
При решении проблемы существования жизни на других планетах проводится изучение
природных условий этих планет, анализ состава метеоритов в сопоставлении с формами
проявления жизни на Земле в различных климатических условиях (Арктика, Антарктика, горы,
В процессе медико-биологических исследований изучают функциональные системы
организма (сердечно-сосудистую, дыхательную, пищеварительную и др.), характеризующие его
общее состояние, пределы переносимости воздействия вредных факторов; проводят изучение
защитных функций организма, биохимические исследования крови, мочи, состояние
кроветворных функций цитологическими и гистологическими методами. На растениях и
дрозофилах проводят генетические исследования процессов передачи наследственных
признаков, размножения и роста при воздействии факторов космического полета.
Полученные данные о действии отдельных факторов космического полета на живые
организмы дали возможность разработать защитные мероприятия по безопасности полетов
человека в космосе — герметические кабины, скафандры, средства защиты от ионизирующей
Большой и очень сложной проблемой космической биологии является разработка средств
обеспечения нормальной жизнедеятельности человека при полете в космос. Выбор
соответствующей системы жизнеобеспечения космонавта определяется продолжительностью
Для обеспечения космонавтов необходимыми пищевыми веществами создают
биологические сообщества: растение — животное — человек. Для этого на корабле могут быть
использованы водоросли (например, хлорелла), огородные культуры, зоо- и фитопланктон,
рыбы, домашняя птица, кролики и т. п. Создание подобных систем является необходимым
условием обеспечения полета человека на другие планеты солнечной системы.
В целом научные достижения космической биологии оказали большое влияние на
развитие общей биологии, способствовали успехам космической медицины в решении задач по
обеспечению космических полетов человека.
Наука не стоит на месте и по мере роста человеческих знаний, расширения
хозяйственных потребностей растет и развивается семья биологических наук. Появляются
новые биологические науки, связанные с новыми методами исследования. Биологические науки
имеют огромное значение для человека. Без их развития практически невозможен прогресс ни
одной отрасли современного хозяйства.. Накопление материалов в разных биологических
науках позволило создать новые научные направления — паразитологию, иммунологию,
Современная биология изобилует проблемами, решение которых может оказать
революционизирующее влияние на естествознание в целом и прогресс человечества. Все
возрастающее значение биологических исследований для медицины, сельского хозяйства,
разумного использования естественных ресурсов и охраны природы, а также проникновения в
эти исследования идей и методов точных наук выдвинули биологию с середины 20 века на
передовые рубежи естествознания. Открытия современных биологических наук – основа
материалистического познания природы и места человека в ней.
1.Аккерман Ю. Биофизика.— М.: Мир, 1964. — 684 с..
2. Агнес Гийо, Жан-Аркади Мейе Бионика. Когда наука имитирует природу.
3.Микулинский С.Р. История биологии с древнейших времен до наших дней. /С.Р.
4. Парин В. В., Баевский Р. М. Кибернетика в медицине и физиологии. / В.В. Парин - М.:
5. Северин Е.С. Биохимия . — М.: ГЭОТАР Медиа, 2003.—779с
6. Сингер М., Берг П. Гены и геномы. В двух томах. Том 2. / М.Сингер, П.Берг — М.:
Современные направления биологии , Рефераты из Биология
2. Основные тенденции развития современной биологии .
4. Основные направления развития современной биологии
Выделяют три основных направления развития современной ...
Основные направления развития современной биологии
Сочинение На Тему Дружба По Тексту Крапивина
Возбуждение Дела Об Административном Правонарушении Диссертация
Сочинение Рассуждение По Высказыванию Виноградова
Математика Рефераты Скачать
Мини Сочинение Моя Идеальная Семья