Биология. Введение

Методы исследований в биологии

Методы исследования в биологии

Методы исследования в биологии

Методы исследования в биологии

Методы исследования в биологии

Нанотехноло́гия — междисциплинарная область фундаментальной и прикладной науки и техники, имеющая дело с совокупностью теоретического обоснования, практических методов исследования, анализа и синтеза, а также методов производства и применения продуктов с заданной атомной структурой путём контролируемого манипулирования отдельными атомами и молекулами.
Мысль о применении микроскопических устройств в медицине впервые была высказана в 1959 году знаменитым американским физиком Ричардом Фейнманом в нашумевшей лекции «Там, внизу, много места». Он описал микроробота, который сможет проникать через сосуд в сердце и выполнять там операцию по исправлению клапана.
История нанотехнологий насчитывает более 20 лет.
Ученые смогут создавать:
- наноматериалы с заданными свойствами – наночастицы (фуллерены и дендримеры)
- микро- и нанокапсулы (например, с лекарствами внутри)
нанотехнологические сенсоры и анализаторы –
наноинструменты и наноманипуляторы
- автоматические наноустройства (помимо все тех же нанороботов).

Фуллерен – это пятая (кроме алмаза, графита, карбина и угля) форма углерода, которую сначала предсказали теоретически, а потом открыли в природе. По виду молекула фуллерена (С60) похожа на футбольный мяч, сшитый из пятиугольников и шестиугольников. Медицине же фуллерены интересны тем, что могут пролезать в молекулу ДНК, искривлять и даже «расплетать» ее.
Дендримеры – это древовидные полимеры (длинные молекулы, состоящие из повторяющихся одинаковых элементов). Они способны доставлять прицепленные к ним лекарства прямо в клетки, например, раковые.

Чип – это маленькая пластинка, на поверхности которой размещены рецепторы к различным веществам – белкам, токсинам, аминокислотам и т.п. Достаточно капнуть на чип крошечную каплю плазмы, крови или другой биологической жидкости, как «родственные» молекулы прикрепятся к рецепторам. А потом прибор-анализатор считает информацию.
Биочипы, созданные в Институте молекулярной биологии им. Энгельгардта РАН под руководством академика Андрея Мирзабекова, уже умеют практически мгновенно выявлять возбудителей туберкулеза, ВИЧ, особо опасных инфекций, многие яды, антитела к раку и т.п.

Биология - быстроразвивающаяся наука.
Сегодня она имеет совершенно иной облик.
По уровню биологических исследований ныне можно судить о материально – техническом развитии общества.
В связи с возросшим интересом к биологии в целом, она становится все более дифференцированной и интегрированной.

Сущность жизни и свойства живого
Жизнь – активная форма существования материи, совокупность физических и химических процессов клетки, осуществляющей обмен веществ и деление.
Биологическая система – живая структура существующая в определенной для нее среде обитания, обладающая способностью обмена веществ и энергии, а также защитой обмена и копирования информации, которая определяет её функции и возможности.

Признаки живых систем
Клеточное строение (исключение вирусы)
Наследственность – способность организмов передавать свои признаки из поколения в поколение
Изменчивость – способность организмов приобретать новые признаки
Раздражимость – избирательная реакция на внешнее воздействие
Рост - увеличение массы, обусловленное репродукцией

Признаки живых систем
Общность химического состава – все живые организмы на 98 % состоят из 4 –х элементов: C, N, O, H
Обмен веществ и энергии – совокупность процессов поступления веществ в организм и использования их для выработки энергии, а также выделение конечных продуктов в окружающую среду
Самовоспроизведение (репродукция) – способность к воспроизведению себе подобных

Признаки живых систем
Саморегуляция –постоянство структурной организации и химического состава внутренней среды
Развитие – приобретение новых индивидуальных свойств организма
Открытость системы – способность существовать при условии постоянного обмена веществ и энергии с окружающей средой
Дискретность – любая система состоит из отдельных, но взаимодействующих между собой частей, образующих функциональное единство

Уровни организации жизни

Молекулярный
Структурный элемент: химические вещества (нуклеиновые кислоты, белки, углеводы, липиды)
Процессы уровня: реализация и передача наследственной информации, биосинтез, физико-химические реакции

Клеточный
Структурный элемент: клетка с органеллами
Процессы уровня: воспроизведение, обмен веществ и энергии, регуляция химических реакций

Организменный
Структурный элемент: одноклеточный или многоклеточный организм
Процессы уровня: питание, дыхание, раздражимость, выделение, размножение, рост и др.

Популяционно-видовой
Структурный элемент: родственные особи, объединенные в популяцию, вид
Процессы уровня: действие движущих сил эволюции, изменение генофонда популяции, видообразование, образование надвидовых систематических групп

Биогеоценотический
Структурный элемент: популяции и виды, взаимодействующие между собой в определенной среде, - экосистема
Процессы уровня: саморегуляция, самовоспроизводство и саморазвитие биогеоценозов