Научные достижения в биологии. Биология как наука материал для подготовки к егэ (гиа) по биологии (11 класс) на тему

Достижения биологии последнего времени привели к возникновению совершенно новых направлений в науке. Так, установление молекулярной природы гена послужило основой для генной инженерии - комплекса методов, с помощью которых возможно конструирование про- и эукариотических клеток с новой генетической программой. На этой основе налажено промышленное производство антибиотиков, гормонов (инсулина), интерферона, витаминов, ферментов и других биологически активных препаратов.
Среди достижений биологии можно отметить описание большого числа видов живых организмов, существующих на Земле, создание клеточной, эволюционной, хромосомной теории, расшифровка структуры белка и нуклеиновых кислот и т.д. На практике это способствовало увеличению эффективности производства сельскохозяйственной продукции, развитию медицины, биотехнологии, созданию основ рационального природопользования.

Те, кто следит за достижениями молекулярной биологии , должно быть, уже привыкли, что в этой молодой науке, вступившей всего лишь в третье десятилетие своего существования, крупные открытия совер-шаются часто, даже очень часто. Всего лишь 17 лет назад американец Джеймс Уотсон и англичанин Фрэнсис Крик предложили гипотезу о строении молекулы ДНК, которая, по их мнению, не разделявшемуся, впрочем, в то время большинством биологов, являлась хранителем генетической информации. Очень скоро, прямо-таки в фантастически сжатые сроки, мнение Уотсона и Крика о том, что ДНК действительно несет запись о всех генах организма, было доказано экспериментально. К началу шестидесятых годов стало ясно, что генетическая информация с молекул ДНК передается на похожие на них по своей структуре молекулы РНК. Последние соединяются с особыми структурами клетки - рибосомами, в которых и происходит синтез белка. Немногим ранее Г. Гамов (США), Ф. Крик и другие создали логически завершенную модель генетического кода. Самое важное заключалось в том, что было строго указано, для чего клетке нужна генетическая информация (синтез специфических белков, которые и определяют свойство жизни и возможность осуществления многообразных жизненных функций). Было показано и как отдельные элементы молекулы ДНК (по мысли Гамова, с которой все согласились, тройки нуклеотидов, расположенные вдоль цепи ДНК) кодируют строение синтезируемых в рибосомах белков.
Мало кто ожидал - даже среди весьма проницательных генетиков, - что уже в 1961 году Крик и его три помощника «расправятся» с задачей об общей природе генетического кода. Правда, путь к расшифровке состава отдельных троек, кодирующих аминокислоты, был открыт работой М. Ниренберга и Д. Маттеи, доложенной в Москве летом того же 2000 года. И уж совсем трудно было предполагать, что всего через два с половиной года американцы М. Ниренберг и Ф. Ледер предложат способ, позволяющий выяснить точное строение всех 64 кодовых слов генов. Уже через год генетики знали наследственный алфавит природы.

Но решение этих задач не увеличивало наших знаний о точном строении гена, точном строении молекул отдельных информационных и транспортных РНК. В 1964-1965 годах Холли в США и А. Баев в РФ расшифровали первые, самые маленькие из молекул, обслуживающих генетические таинства, - молекулы транспортных РНК. В 1967 году в лаборатории А. Корнберга в США после многолетних безуспешных попыток удалось синтезировать работоспособную молекулу ДНК фага 0X174. Через год Г. Корана (индиец, переехавший в США) в хитроумном эксперименте сумел синтезировать первый ген для транспортной РНК дрожжей. И вот сейчас, всего через год, выделен чистый ген из живых молекул ДНК !
Как ни парадоксально, этот грандиозный по своему замыслу, выполнению и последствиям для науки эксперимент не был само-целью. Беквит, широко известный специалист в области молекулярных основ реализации генетической информации, в предисловии указывает на главную цель, которую он и его коллеги преследовали, начиная работу. Им было важно найти ключи к разрешению давнего спора о том, когда происходит регуляция генной активности. Имелись две прСогласно первой, сам тен (то есть участок ДНК со строго определенной последовательностью нуклеотидов) может быть ареной регуляции. В таком случае с активированных генов будет списываться информационная РНК, а с репрессированных генов такого списывания происходить не будет.

Таким образом Биология довольно молодая, но довольно прогрессивная наука, довольно полезная для человека.

Среди всех школьных дисциплин, да и просто наук, биология занимает отдельное место. Ведь это самая древняя, первая и естественная наука, интерес к которой возник с появлением самого человека и его эволюционированием. В разные временные эпохи изучение данной дисциплины складывалось неодинаково. Исследования в биологии осуществлялись при помощи все новых методов. Однако до сих пор остаются те, которые были актуальны с самого начала и не потеряли своей значимости. Какие это способы изучения науки и что вообще собой представляет данная дисциплина, рассмотрим в этой статье.

Биология как наука

Если углубляться в этимологию слова "биология", то в переводе с латыни это дословно будет звучать как "наука о жизни". И это действительно так. Данное определение отражает всю суть рассматриваемой науки. Именно биология занимается изучением всего многообразия живого на нашей планете, и если понадобится такое, то и за ее пределами.

Существует несколько биологических в которые объединены по общим морфологическим, анатомическим, генетическим и физиологическим признакам все представители биомассы. Это царства:

Животные.
Растения.
Грибы.
Вирусы.
Бактерии, или Прокариоты.

Каждое из них представлено огромным количеством видов и других таксономических единиц, что еще раз подчеркивает, насколько многообразна природа нашей планеты. как науки - изучить их все, начиная от зарождения и заканчивая смертью. Также выявить механизмы эволюционирования, взаимосвязи друг с другом и человеком, самой природой.

Биология - лишь общее название, которое включает в себя целую семью поднаук и дисциплин, занимающихся детальными исследованиями в области живых существ и любых проявлений жизни.

Как уже оговаривалось выше, изучение биологии осуществлялось людьми с самых древних времен. Человека интересовало, как устроены растения, животные, он сам. Проводились наблюдения за живой природой и делались выводы, так накапливался фактологический материал, теоретическая база науки.

Достижения современной биологии вообще шагнули далеко вперед и позволяют заглядывать в самые мельчайшие и невообразимо сложные структуры, вмешиваться в ход естественных процессов и изменять их направление. Какими же способами во все времена удавалось добиваться таких результатов?

Методы исследования в биологии

Для получения знаний необходимо использовать различные методы их получения. Это касается и биологических наук. Поэтому данная дисциплина имеет свой комплекс мер, позволяющих пополнять методическую и фактологическую копилку. Это методы исследования в в школе обязательно затрагивает эту тему, ведь данный вопрос - основа. Поэтому об этих способах говорится еще на уроках природоведения или биологии в пятом классе обучения.

Какие же существуют методы исследования?

Описание.
в биологии.
Эксперимент.
Сравнение.
Метод моделирования.
Исторический способ.
Модернизированные варианты, основанные на использовании новейших достижений техники и современного оборудования. Например: электронная спектроскопия и микроскопия, метод окрашивания, хроматография, и прочие.

Все они были важны всегда, остаются таковыми и сегодня. Однако есть среди них тот, который появился первым и является до сих пор самым важным.

Метод наблюдения в биологии

Именно этот вариант исследования является определяющим, первым и значимым. Что такое наблюдение? Это получение интересующей информации об объекте при помощи органов чувств. То есть можно понять, что за живое существо перед тобой при помощи органов слуха, зрения, осязания, обоняния и вкуса.

Именно так учились различать элементы биомассы наши предки. Так продолжаются исследования в биологии и по сей день. Ведь невозможно узнать, как происходит окукливание гусеницы и появление из кокона бабочки, если не пронаблюдать за этим воочию, фиксируя каждый момент времени.

И таких примеров можно привести сотни. Все зоологи, микологи, ботаники, альгологи и прочие ученые наблюдают за выбранным объектом и получают полную информацию об их строении, образе жизни, взаимодействии с окружающей средой, особенностях физиологических процессов и прочих тонкостях организации.

Поэтому метод наблюдения в биологии и считается самым важным, исторически первым и значимым. Тесно рядом с ним идет и другой способ исследования - описание. Ведь пронаблюдать мало, нужно еще и описать то, что удалось увидеть, то есть зафиксировать результат. Это в дальнейшем и станет теоретической базой знаний о том или ином объекте.

Приведем пример. Если ихтиологу следует провести исследования в области конкретного вида рыбы, например, розового окуня, то он, в первую очередь, изучает уже имеющуюся теоретическую базу, которую составили по наблюдениям ученые до него. После этого он приступает к наблюдениям сам и тщательно фиксирует все полученные результаты. После этого проводится ряд экспериментов, и сравниваются результаты с теми, что уже имелись ранее. Так выясняется вопрос о том, где могут, например, нереститься данные виды рыб? Какие условия им для этого необходимы и насколько широко они могут варьироваться?

Очевидно, что метод наблюдения в биологии, так же, как и описание, сравнение и эксперимент тесно связаны в единый комплекс - способов исследования живой природы.

Эксперимент

Этот способ характерен не только для биологической науки, но и для химии, физики, астрономии и прочих. Он позволяет наглядно убедиться в том или ином теоретически выдвинутом предположении. При помощи эксперимента подтверждаются или опровергаются гипотезы, создаются теории и выдвигаются аксиомы.

Именно экспериментальным путем были открыты круги кровообращения у животных, дыхание и фотосинтез у растений, а также ряд других физиологических жизненно важных процессов.

Моделирование и сравнение

Сравнение - это метод, который позволяет составить эволюционную линию для каждого вида. Именно этот способ лежит в основе получения информации, на базе которой составляется классификация видов, строятся древа жизни.

Моделирование же метод больше математический, особенно если говорить о компьютерном способе построения модели. Данный способ подразумевает создание таких ситуаций над исследованием объекта, которые невозможно пронаблюдать в естественных условиях. Например, как повлияет то или иное лекарственное средство на организм человека.

Исторический метод

Лежит в основе выявления происхождения и становления каждого организма, его развития и преобразования в ходе эволюции. На основании полученных данных строятся теории и выдвигаются гипотезы о появлении жизни на Земле, развитии каждого царства природы.

Биология в 5 классе

Очень важно вовремя привить интерес учащимся к рассматриваемой науке. Сегодня появляются учебники "Биология. 5 класс", наблюдение в них - основной метод исследования данного предмета. Именно так ребята постепенно осваивают всю глубину этой науки, постигают ее смысл и важное значение.

Для того чтобы уроки проходили интересно и у детей прививался интерес к изучаемому, следует больше времени уделять именно этому методу. Ведь только когда сам ученик в микроскоп пронаблюдает поведение клеток и их строение, он сумеет осознать весь интерес этого процесса и то, насколько все это тонко и важно. Поэтому по современным требованиям деятельностный подход к изучению предмета - это залог успешного усвоения знаний учащимися.

А если каждый изучаемый процесс дети будут отражать в дневник наблюдений по биологии, то тогда след от предмета останется с ними на всю жизнь. Так и формируется и окружающему миру.

Углубленное изучение предмета

Если говорить о специализированных классах, направленных на более глубокое, детальное изучение науки, то следует сказать о самом главном. Для таких детей должна быть разработана особая программа углубленного изучения биологии, которая будет построена на наблюдениях в полевых условиях (летняя практика), а также на постоянных экспериментальных исследованиях. Дети должны сами убеждаться в том теоретическом знании, которое вкладывается в их головы. Именно тогда возможны новые открытия, достижения и рождение людей науки.

Роль биологического воспитания школьников

В целом детям необходимо изучать биологию не только потому, что природу надо любить, беречь и защищать. Но еще и потому, что это значительно расширяет их кругозор, позволяет понять механизмы протекания жизненных процессов, познать себя изнутри и с заботой относится к своему здоровью.

Если периодически рассказывать ребятам о том, какие достижения современной биологии имеются и как это отражается на жизни людей, они и сами поймут важность и значимость науки. Проникнутся к ней любовью, а значит, полюбят и ее объект - живую природу.

Достижения современной биологии

Таковых, конечно, множество. Если обозначить временные рамки хотя бы в пятьдесят лет, то можно перечислить следующие выдающиеся успехи в области рассматриваемой науки.

Расшифровка генома животных, растений и человека.
Вскрытие механизмов деления и гибели клеток.
Выявление сути потока генетической информации в формирующемся организме.
Клонирование живых существ.
Создание (синтез) биологически активных веществ, лекарств, антибиотиков, противовирусных препаратов.

Подобные достижения современной биологии позволяют человеку управлять некоторыми болезнями человека и животных, не давая им развиваться. Они позволяют решить многие проблемы, которые настигают людей в XXI веке: эпидемии страшных вирусов, голод, нехватка питьевой воды, плохая экологическая обстановка и прочие.

Изучение любого живого объекта так или иначе касается его биологических свойств и взаимодействия с окружающим миром.

Можно сказать, что занятие биологией человек начал, как только стал разумным:

Зоология, ботаника, экология. Изучение животного и растительного мира на первых этапах становления человеческого общества как источника пищи, мест обитания и распространения животных и растений.
Генетика и селекция. Приручение животных и выведение новых пород, окультуривание растений и получение новых сортов с заданными свойствами.
Медицина, ветеринария, биотехнология и бионформатика. Изучение функционирования живых организмов с целью улучшения физиологических показателей. Развитие фармацевтической индустрии и пищевой промышленности.

Биология в современном мире

Как и любая наука, с течением времени биология приобрела более совершенные способы изучения окружающего мира, но не потеряла своего значения как для каждого отдельного человека, так и для общества в целом.

Примеры

Некоторые достижения биологической науки практически не изменились со времен их внедрения в жизнь человека, некоторые претерпели серьезные модификации и вышли на промышленный уровень, а какие-то стали возможными только в XX веке благодаря научно-техническому прогрессу.

Дрожжи и молочнокислые – это производство хлеба, напитков, молочных продуктов и пищевкусовых добавок и кормовых добавок для животных.
Плесневые грибы и генетически-модифицированные бактерии: лекарственные препараты, лимонная кислота.
Нефтеразлагающие бактерии помогают бороться с нефтяными загрязнениями.
Простейшие разлагают органические отходы в очистных сооружениях.
Гидропоника – выращивание растений без почвы помогает развивать агропромышленный комплекс в местностях, где из-за климата сельское хозяйство затруднено.
Очень перспективным выглядит выращивание культур клеток и тканей «в пробирке». Пищевая промышленность получит только съедобные части растений без необходимости дополнительной обработки. Для медицины открываются огромные возможности трансплантации органов и тканей без поиска донора.

«Изучение биологии» - Генетический механизм. Актуальные вопросы в биологии. Спасибо за внимание! Методы геномики. Секвенирование ДНК. Электрофорез. Клеточная инженерия. Увеличение процессов окисления. Почему мы умираем? Танаталогия- наука о смерти. Творческое название: Вы, хотите знать больше? Тема: Новые направления биологии.

При обсуждении опыта учеников-женщин в дисциплине важно признать, что студенты не монолиты. Гендер - сложная идентичность, основанная на внутреннем опыте человека, кто он или она. Таким образом, люди могут различаться в той степени, в какой они идентифицируются с их полом, гендерными ролями , связанными с их полом, и тем, как влияет их гендерная идентичность их опыт в разных условиях , таких как классная комната . Кроме того, пол является лишь одним из множества социальных идентичностей, которые составляют, кто мы и как мы реагируем в определенных условиях .

«Игра по биологии» - Дополнения к игре. Название какой болезни произошло от латинского глагола «душить»? Не только единица скорости морских судов , но и участок стебля. Каких живых существ К. Линней отнес к классу «хаоса»? Напишите известную пословицу. Какой породы была собака в повести Д. Лондона «Белый клык »? 80. «Мохнатый шмель на душистый хмель…» Музыка А. Петрова, а чьи слова?

Так же, как и все женщины не одинаковы, не все классы биологии одинаковы. Один классный фактор, который, как было установлено, оказывает определенное влияние на достижение и участие, является гендерным принципом преподавателя. В некоторых исследованиях было установлено, что преподаватели одного и того же пола, особенно студенты-инструкторы, воспринимают как компетентные, могут улучшить работу учащихся-женщин, в то время как другие исследования не обнаружили разницы.

Первый курс в серии посвящен эволюции и экологии; вторая по молекулярной, клеточной и биологии развития; и третий по физиологии растений и животных. Студенты, принимающие вводную биологическую серию, являются преимущественно второкурсниками и специалистами по биологии. Хотя это серия из трех курсов, не все ученые специальности обязаны принимать все три. Индивидуальные занятия варьировались от 159 до более чем 900 студентов, в зависимости от срока. Методы обучения варьировались между преподавателями; некоторые из них преподавались исключительно с помощью пассивных методов обучения, в то время как другие были высокоорганизованными и интерактивными.

«Портфолио учебных достижений» - Философия портфолио. Возможность как качественной, так и количественной оценки материалов портфолио. Личный дневник школьника. Что такое портфолио? С чего все началось? Концепция. Резюме учащегося. Анализ анкетирования учащихся ГМУК № 2. Худякова Т.М. Портфолио школьника. Раздел «сводная итоговая ведомость».

Кроме того, формат экзамена варьировался от почти исключительно эссе до исключительно множественного выбора, причем большинство классов использовало форматы коротких ответов. Хотя некоторые классы преподавались одним преподавателем, большинство занятий было назначено двумя инструкторами, каждое из которых обучалось в течение 5 недель. В общей сложности 26 преподавателей обучили этим 23 классам. Гендерный пол также варьировался по этим классам: 3% преподавались исключительно одним или двумя инструкторами-мужчинами, у 5% были оба мужчины и женщины-инструкторы, а у 2% было либо один, либо два инструктора-женщины.

«Достижения астрономии» - Рассогласование с прежними наблюдениями. 1821 г. опубликованы таблицы. Самостоятельно изучал астрономию. Поиск годичного параллакса Фридрих Бессель (1784-1846). Современнейшие инструменты. Публикация. Отклонение орбиты Меркурия Долгота перигелия – за 100 лет на 527”. Поиск годичного параллакса Василий Яковлевич (Вильгельм) Струве (1793-1864).

Демографическая информация, собранная университетским регистратором, показала, что в среднем 1% учащихся этих классов идентифицируются как женщины, но это число варьировалось от 53 до 64% в зависимости от конкретного класса. Еще 6% были иностранными студентами.

Исследование 1: есть ли разрыв в достижении гендерного равенства во вводной биологии?

Мы также записывали различия в уровне пола в гендерной идентичности инструкторов: 0 = нет инструкторов-женщин, 1 = половина класса, преподаваемая женщиной-инструктором, 2 = весь класс, преподаваемый женщиной-инструктором. Ответной переменной для нашего анализа была общая производительность на экзаменах в классе.

«Достижения XIX века» - Первая железная дорога пролегла между Петербургом и Москвой 1 ноября 1851г. Вывод: изменился городской транспорт, перевозки людей стали качественнее. Улицы освещались сначала керосиновыми, а потом и газовыми светильниками. Вывод: людям легче стало общаться друг с другом. Менялась мода: платья становились изысканнее, утонченнее, а также удобные в использовании.

Студенты различаются по многим параметрам, которые могут повлиять на эффективность экзамена. Мы предположили, что на экзаменационные результаты будут влиять пол и этническая принадлежность, и поэтому они включали эти термины в наши анализы. Кроме того, в том числе ковариата, который отражает некоторые аспекты академической подготовленности в наших моделях, позволяет более точно проверить влияние наших переменных, представляющих интерес, на нашу переменную результатов.

Многоуровневые модели во многом отличаются от традиционных моделей линейной регрессии. Первые многоуровневые модели представляют собой модель смешанных эффектов, которая включает фиксированные и случайные эффекты. Фиксированные эффекты обычно представляют собой переменные, представляющие интерес, и в линейных регрессиях предполагается, что все переменные фиксированы. В моделях с смешанными эффектами некоторые переменные могут быть случайными. Случайными эффектами являются случайные эффекты, которые, как можно видеть, набираются случайным образом из популяции.

«ЕГЭ по биологии 2009» - Анализ составлен на основании отчёта председателя экзаменационной комиссии ЕГЭ по биологии Воронина Л.В. Средний балл по россии 52,3 по ярославской области 54,3 по городу ярославлю 54,0. Наиболее трудные задания части С. Общие недостатки в ответах части С. Результаты егэ по биологии 2009. 100 баллов набрали 2 человека в Ярославской области , в том числе Берсенева Татьяна из гимназии №3 г. Ярославля Средний балл более 70 – школы № 80 и № 33.

Например, учащиеся, участвующие в конкретном классе, могут считаться случайным эффектом, если подмножество классов, используемых в исследовании, можно рассматривать как выбранное наугад из большего пула возможных классов. Эти предварительные результаты показывают, что размер гендерного разрыва не является уникальной особенностью конкретной комбинации структуры курса, формата экзамена или инструктора.

В этом исследовании единственным фактором класса, который мы смогли выделить, была гендерная идентичность преподавателя. Чтобы определить, какие переменные фиксированного эффекта лучше всего объясняют шаблоны в оценках экзаменов студентов, мы использовали мощную технологию мультимодальных выводов с использованием информационного критерия Акаика. Этот статистический метод обычно используется в областях экологии, эволюции и поведения, когда данные поступают из наблюдательные исследования с большим количеством возможных объясняющих переменных.

33.35 Кб

Достижения биологии в современных вариантах систематики жизни

В этот анализ были включены только студенты с полным набором этих переменных. Комбинации этих переменных дали в общей сложности 26 потенциальных моделей для описания наших данных. Общее количество тестируемых моделей было значительно ниже нашего числа наблюдений, что оправдывало полное изучение этого набора моделей. Таким образом, мы систематически изучали возможные модели наших данных и в конечном итоге выбирали модель, которая наилучшим образом соответствует данным в соответствии с статистикой выбора модели.

Результаты исследования 1: есть ли разрыв в достижении гендерного успеха во вводной биологии?

Мы также вычислили усредненные по коэффициенту регрессии коэффициенты для фиксированных эффектов в нашей модели. Наша первоначальная полная модель была следующей. Большинство из двух моделей имели большую поддержку. Лучшая модель включала три из шести возможных фиксированных эффектов. Вторая лучшая модель включала в себя две переменные инструктора.

Живая природа устроила себя гениально просто и мудро. У нее есть единственная самовоспроизводящая молекула ДНК, на которой записана программа жизни, а конкретнее, весь процесс синтеза, структура и функция белков как основных элементов жизни. Кроме сохранения программы жизни молекула ДНК выполняет еще одну важнейшую функцию – ее самовоспроизведение, копирование создают преемственность между поколениями, непрерывность нити жизни. Единожды возникнув, жизнь самовоспроизводится в огромном разнообразии, которое обеспечивает ее устойчивость, приспособленность к разнообразным условиям среды и эволюцию.

Переменная идентичности студента была относительной переменной важности 1 и присутствовала во всех шести лучших моделях , что подразумевало, что гендерные аспекты оказывают последовательное и надежное воздействие. В наших анализах был подтвержден основной эффект гонки на экзаменационных пунктах. Он также присутствует только в пятой наиболее хорошо поддерживаемой модели, и эта модель не имеет большой поддержки по сравнению с лучшей моделью.

Используя модельные средние коэффициенты, которые включают эту неопределенность в отношении взаимосвязи между гендерной идентичностью преподавателя и успеваемостью учащихся, мы обнаруживаем, что только взаимодействие между гендерной идентичностью учащихся и женщинами исключительно обучает этот класс, что оказывает значительное положительное влияние на производительность экзамена студента. Это будет означать, что гендерный разрыв в классе с двумя женщинами-инструкторами будет уменьшен с 11 пунктов до 7 баллов.

Современные биотехнологии

Современная биология – область стремительных и фантастических преобразований в биотехнологии.

Биотехнологии основаны на использовании живых организмов и биологических процессов в промышленном производстве. На их базе освоено массовое производство искусственных белков, питательных и многих других веществ, по многим свойствам превосходящих продукты естественного происхождения. Успешно развивается микробиологический синтез ферментов, витаминов, аминокислот, антибиотиков и т.п. С применением генных технологий и естественных биоорганических материалов синтезируются биологически активные вещества - гормональные препараты и соединения, стимулирующие иммунитет.

Исследование 2: Существуют ли гендерные пробелы в участии во взаимодействии студентов и преподавателей всего класса. В течение 2-летнего периода 26 инструкторов преподавали вводную серию биологии. Хотя многие преподаватели преподавали курсы более одного раза в течение этого 2-летнего периода, данные об участии собирались только из одной четверти для каждого из 26 инструкторов. Мы наблюдали отдельные занятия в классе для определения коэффициентов участия. обнаружил, что два обученных человека, каждый из которых наблюдает за одной 45-минутной сессией класса учителя, имеют оценку достоверности 67 баллов, и это парное наблюдение за одной сессией так же надежно, как и независимые наблюдения за четырьмя сеансами. быть консервативным и увеличивать количество отобранных студентов-учителей, мы случайно выбрали три занятия класса для каждого инструктора.

Современная биотехнология позволяет превратить отходы древесины, соломы и другое растительное сырье в ценные питательные белки. Она включает процесс гидролизации промежуточного продукта - целлюлозы - и нейтрализацию образующейся глюкозы с введением солей. Полученный раствор глюкозы представляет собой питательный субстрат микроорганизмов – дрожжевых грибков. В результате жизнедеятельности микроорганизмов образуется светло-коричневый порошок – высококачественный пищевой продукт, содержащий около 50% белка-сырца и различные витамины. Питательной средой для дрожжевых грибков могут служить и такие содержащие сахар растворы, как паточная барда и сульфитный щелок, образующийся при производстве целлюлозы.

В этом исследовании мы сосредоточились исключительно на словесных взаимодействиях учащихся, которые произошли в контексте всего класса. Хотя есть и другие способы для того, чтобы студенты могли взаимодействовать в классе, нам не удалось проанализировать эти разговоры с помощью всех видеозаписей всего класса.

Событие было закодировано как спонтанный студенческий вопрос, когда студент задал инструктору неуправляемый вопрос или был вызван только в целом: «У кого-нибудь есть вопрос?» Ответы добровольцев характеризовались учащимися, поднимающими руки или выкрикивающими ответы по собственному желанию в ответ на вопросы инструктора. В этих ответах добровольцев участвовали только те ученики, которые решили участвовать. Случайный вызов имеет определенную структуру, похожую на холодную, с инструктором, призывающим студентов по имени отвечать на вопросы, которые слышен весь класс.

Некоторые виды грибков превращают нефть, мазут и природный газ в пищевую биомассу, богатую белками. Так, из 100 т неочищенного мазута можно получить 10 т дрожжевой биомассы, содержащей 5 т чистого белка и 90 т дизельного топлива. Столько же дрожжей производится из 50 т сухой древесины или 30 тыс. м3 природного газа. Для производства данного количества белка потребовалось бы стадо коров из 10 000 голов, а для их содержания нужны огромные площади пахотных земель. Промышленное производство белков полностью автоматизировано, и дрожжевые культуры растут в тысячи раз быстрее, чем крупный рогатый скот. Одна тонна пищевых дрожжей позволяет получить около 800 кг свинины, 1,5-2,5 т птицы или 15-30 тыс. яиц и сэкономить при этом до 5 т зерна.

Однако случайный вызов отличается от холодного вызова тем, что инструктор не принимает решения о том, кого он или она вызовет. Вместо этого инструктор приходит в класс с рандомизированным списком классов и вызывает имена учеников в порядке, в котором имена отображаются в этом списке. Наблюдатели смогли отличить случайный звонок от ответов добровольцев в видео, наблюдая за поведением инструктора. При случайном вызове инструктор вызывает имена студентов и фамилий, не дожидаясь добровольцев, и их часто можно увидеть, ссылаясь на список, прежде чем произнести имя студента.

Практическое применение достижений современной биологии уже в настоящее время позволяет получать промышленным путем значительные количества биологически активных веществ.

Биотехнология, по-видимому, уже в ближайшие десятилетия займет лидирующее положение и, возможно, определит лицо цивилизации XXI века.

Генные технологии

Генетика – важнейшая область современной биологии.

На основе генной инженерии родилась современная биотехнология. В мире сейчас колоссальное количество фирм, занимающихся бизнесом в этой области. Они делают все: от лекарств, антител, гормонов, пищевых белков до технических вещей – сверхчувствительных датчиков (биосенсоров), компьютерных микросхем, хитиновых диффузоров для хороших акустических систем. Генно-инженерная продукция завоевывает мир, она безопасна в экологическом отношении.

На начальной стадии развития генных технологий был получен ряд биологически активных соединений - инсулин, интерферон и др. Современные генные технологии объединяют химию нуклеиновых кислот и белков, микробиологию, генетику, биохимию и открывают новые пути решения многих проблем биотехнологии, медицины и сельского хозяйства.

Генные технологии основаны на методах молекулярной биологии и генетики, связанных с целенаправленным конструированием новых, не существующих в природе сочетаний генов. Основная операция генной технологии заключается в извлечении из клеток организма гена, кодирующего нужный продукт, или группы генов и соединение их с молекулами ДНК, способными размножаться в клетках другого организма.

ДНК, хранящаяся и работающая в клеточном ядре, воспроизводит не только саму себя. В нужный момент определенные участки ДНК – гены – воспроизводят свои копии в виде химически подобного полимера – РНК, рибонуклеиновой кислоты, которые в свою очередь служат матрицами для производства множества необходимых организму белков. Именно белки определяют все признаки живых организмов. Основная цепь событий на молекулярном уровне:

ДНК -> РНК -> белок

В этой строчке заключена так называемая центральная догма молекулярной биологии.

Генные технологии привели к разработке современных методов анализа генов и геномов, а они, в свою очередь, - к синтезу, т.е. к конструированию новых, генетически модифицированных микроорганизмов. К настоящему времени установлены нуклеотидные последовательности разных микроорганизмов, включая промышленные штаммы, и те, которые нужны для исследования принципов организации геномов и для понимания механизмов эволюции микробов. Промышленные микробиологи, в свою очередь, убеждены, что знание нуклеотидных последовательностей геномов промышленных штаммов позволит «программировать» их на то, чтобы они приносили большой доход.

Клонирование эукариотных (ядерных) генов в микробах и есть тот принципиальный метод, который привел к бурному развитию микробиологии. Фрагменты геномов животных и растений для их анализа клонируют именно в микроорганизмах. Для этого в качестве молекулярных векторов, переносчиков генов, используют искусственно созданные плазмиды, а также множество других молекулярных образований для выделения и клонирования.

С помощью молекулярных проб (фрагментов ДНК с определенной последовательностью нуклеотидов) можно определять, скажем, заражена ли донорская кровь вирусом СПИДа. А генные технологии для идентификации некоторых микробов позволяют следить за их распространением, например, внутри больницы или при эпидемиях.

Генные технологии производства вакцин развиваются в двух основных направлениях. Первое - улучшение уже существующих вакцин и создание комбинированной вакцины, т.е. состоящей из нескольких вакцин. Второе направление - получение вакцин против болезней: СПИДа, малярии, язвенной болезни желудка и др.

За последние годы генные технологии значительно улучшили эффективность традиционных штаммов-продуцентов. Например, у грибного штамма-продуцента антибиотика цефалоспорина увеличили число генов, кодирующих экспандазу, активность, которой задает скорость синтеза цефалоспорина. В итоге выработка антибиотика возросла на 15-40%.

Проводится целенаправленная работа по генетической модификации свойств микробов, используемых в производстве хлеба, сыроварении, молочной промышленности, пивоварении и виноделии, чтобы увеличить устойчивость производственных штаммов, повысить их конкурентоспособность по отношению к вредным бактериям и улучшить качество конечного продукта.

Генетически модифицированные микробы приносят пользу в борьбе с вредными вирусами и микробами и насекомыми. Например:

Устойчивость растений к гербицидам, что важно для борьбы с сорняками, засоряющими поля и снижающими урожай культивируемых растений. Получены и используются гербицидоустойчивые сорта хлопчатника, кукурузы, рапса, сои, сахарной свеклы, пшеницы и других растений.

Устойчивость растений к насекомым-вредителям. Разработка белка дельта-эндотоксину, продуцируемого разными штаммами бактерии Bacillus turingensis. Этот белок токсичен для многих видов насекомых и безопасен для млекопитающих, в том числе для человека.

Устойчивость растений к вирусным заболеваниям. Для этого в геном растительной клетки вводятся гены, блокирующие размножения вирусных частиц в растениях, например интерферон, нуклеазы. Получены трансгенные растения табака, томатов и люцерны с геном бета-интерферона.

Кроме генов в клетках живых организмов, в природе существуют также независимые гены. Они называются вирусами, если могут вызвать инфекцию. Оказалось, что вирус – это не что иное, как упакованный в белковую оболочку генетический материал. Оболочка – чисто механическое приспособление, как бы шприц, для того, чтобы упаковать, а затем впрыснуть гены, и только гены, в клетку-хозяина и отвалиться. Затем вирусные гены в клетке начинают репродуцировать на себе свои РНК и свои белки. Все это переполняет клетку, она лопается, гибнет, а вирус в тысячах копий освобождается и заражает другие клетки.

Болезнь, а иногда даже смерть вызывают чужеродные, вирусные белки. Если вирус «хороший», человек не умирает, но может болеть всю жизнь. Классический пример – герпес, вирус которого присутствует в организме 90% людей. Это самый приспособленный вирус, обычно заражающий человека в детском возрасте и живущий в нем постоянно.

Таким образом, вирусы – это, в сущности, изобретенное эволюцией биологическое оружие: шприц, наполненный генетическим материалом.

Теперь пример уже из современной биотехнологии, пример операции с зародышевыми клетками высших животных ради благородных целей. Человечество испытывает трудности с интерфероном – важным белком, обладающим противораковой и противовирусной активностью. Интерферон вырабатывается животным организмом, в том числе и человеческим. Чужой, не человеческий, интерферон для лечения людей брать нельзя, он отторгается организмом или малоэффективен. Человек же вырабатывает слишком мало интерферона для его выделения с фармакологическими целями. Поэтому было сделано следующее. Ген человеческого интерферона был введен в бактерию, которая затем размножалась и в больших количествах нарабатывала человеческий интерферон в соответствии с сидящим в ней человеческим геном. Сейчас эта, уже стандартная техника применяется во всем мире. Точно так же, и уже довольно давно, производится генно-инженерный инсулин. С бактериями, однако, возникает много сложностей при очистке нужного белка от бактериальных примесей. Поэтому начинают от них отказываться, разрабатывая методы введения нужных генов в высшие организмы. Это труднее, но дает колоссальные преимущества. Сейчас, в частности, уже широко распространено молочное производство нужных белков с использованием свиней и коз. Принцип здесь, очень коротко и упрощенно, таков. Из животного извлекают яйцеклетки и вставляют в их генетический аппарат , под контроль генов белков молока животного, чужеродные гены, определяющие выработку нужных белков: интерферона, или необходимых человеку антител, или специальных пищевых белков. Потом яйцеклетки оплодотворяют и возвращают в организм. Часть потомства начинает давать молоко, содержащее необходимый белок, а из молока выделить его уже достаточно просто. Получается значительно дешевле, безопаснее и чище.

Таким же путем были выведены коровы, дающие «женское» молоко (коровье молоко с необходимыми человеческими белками), пригодное для искусственного вскармливания человеческих младенцев. А это сейчас довольно серьезная проблема.

В целом можно сказать, что в практическом плане человечество достигло довольно опасного рубежа. Научились воздействовать на генетический аппарат, в том числе и высших организмов. Научились направленному, избирательному генному воздействию, продуцированию так называемых трансгенных организмов – организмов, несущих любые чужеродные гены. ДНК – это вещество, с которым можно манипулировать. В последние два-три десятилетия возникли методы, с помощью которых можно разрезать ДНК в нужных местах и склеивать с любым другим кусочком ДНК. Более того, могут вырезать и вставлять не только определенные готовые гены, но и рекомбинанты – комбинации разных, в том числе и искусственно созданных генов. Это направление получило название генной инженерии. Человек стал генным инженером. В его руках, в руках не столь уже совершенного в интеллектуальном отношении существа, появились безграничные, гигантские возможности - как у Господа Бога.

Современная цитология

Новые методы, особенно электронная микроскопия, применение радиоактивных изотопов и высокоскоростного центрифугирования, позволяют достичь огромных успехов в изучении строения клетки. В разработке единой концепции физико-химических аспектов жизни цитология все больше сближается с другими биологическими дисциплинами. При этом ее классические методы , основанные на фиксации, окрашивании и изучении клеток под микроскопом, по-прежнему сохраняют практическое значение.

Цитологические методы используются, в частности, в селекции растений для определения хромосомного состава растительных клеток. Такие исследования оказывают большую помощь в планировании экспериментальных скрещиваний и оценке полученных результатов. Аналогичный цитологический анализ проводится и на клетках человека: он позволяет выявить некоторые наследственные заболевания, связанные с изменением числа и формы хромосом. Такой анализ в сочетании с биохимическими тестами используют, например, при амниоцентезе для диагностики наследственных дефектов плода.

Однако самое важное применение цитологических методов в медицине – это диагностика злокачественных новообразований. В раковых клетках , особенно в их ядрах, возникают специфические изменения. Злокачественные образования – это не что иное, как отклонения в нормальном процессе развития вследствие выхода из-под контроля управляющих развитием систем, в первую очередь генетических. Цитология является достаточно простым и высокоинформативным методом скрининговой диагностики различных проявлений папилломавируса. Это исследование проводится как у мужчин, так и у женщин.

Описание работы

На основании последних научных достижений современной биологической науки дано следующее определение жизни: «Жизнь – это открытые саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы совокупностей живых организмов, построенные из сложных биологических полимеров – белков и нуклеиновых кислот» (И. И. Мечников).
Достижения биологии последнего времени привели к возникновению принципиально новых направлений в науке. Раскрытие молекулярного строения структурных единиц наследственности (генов) послужило основой для создания генной инженерии. С помощью ее методов создают организмы с новыми, в том числе и не встречающимися в природе, комбинациями наследственных признаков и свойств. Она открывает возможности выведения новых сортов культурных растений и высокопродуктивных пород животных, создания эффективных лекарственных препаратов и т.д.