Основные методы биологических исследований

Каждая из биологических наук использует свои методы исследования.

Наиболее общими методами в биологии являются:

Описательный. Проводят наблюдения и описывают объекты или явления, определяют их свойства.

Сравнительный. Путем сравнения изучают общие закономерности и отличия в строении и жизнедеятельности различных организмов и их частей.

Эксперимент (опыт). При изучении биологических объектов исследователь активно влияет на них в нужном для него направлении. Этот метод дает возможность более глубоко в сравнении с другими методами изучить сущность биологического объекта или процесса.

В современных биологических исследованиях используют методы световой и электронной микроскопии, цито- и гистохимии, дифференциального (раздельного) центрифугирования, рентгеноструктурного анализа, авторадиографии, ДНК-анализа, кинофотосъемки клеточных культур, микрохирургии и др.

Моделирование. Метод исследования и демонстрации структур, функций, процессов путем их упрощенного воспроизведения. Этот метод позволяет изучать процессы, которые невозможно непосредственно наблюдать или воспроизвести в эксперименте. Например, процессы в биогеоценозах, биосфере.

Исторический. На основании данных о современном органическом мире и его прошлом познаются процессии развития живой природы.

Мониторинг. Это постоянное наблюдение за состоянием определенных биологических объектов, протеканием определенных процессов в конкретных биогеоценозах и биосфере.

С прогрессом биологических исследований связано решение таких актуальных проблем медицины, как:

• Разработка методов ранней диагностики, в частности ДНК – диагностики, лечения и профилактики наследственных болезней человека;

• Получение штаммов микроорганизмов, способных в большом количестве синтезировать ферменты, витамины, гормоны, необходимые для лечения ряда заболеваний;

• Развитие генной инженерии для производства биологически активных и лекарственных веществ (инсулина, гормона роста, интерферона и др.);

• Раскрытие механизмов онкологических болезней;

• Пересадка и стимулирование органов;

• Клонирование с целью получения тканей и органов для трансплантации;

• Мониторинг и охрана окружающей среды, как залог сохранения здоровья людей.

Глава 1 общая характеристика жизни

1. Основные признаки и критерии живого

По современным представлениям, жизнь – это особая форма существования (движения) материи в виде сложных биологических систем нуклеиновых кислот, белков и фосфорорганических соединений, обладающих свойствами саморегуляции, воспроизведения и развития вследствие преобразования веществ и энергии из внешней среды.

Одной из главных особенностей живых систем является способность синтезировать белки на основе программы, закодированной в нуклеиновых кислотах, и синтезировать нуклииновые кислоты с помощью белков. Помимо этого живые организмы имеют и целий ряд других характерных признаков и свойств, отличающих их от неживой природи:

1. Единый принцип структурной организации. Все живые организмы имеют клеточное строение. Клетка представляет собой структурно-функциональную единицу и является основой роста и развития организма.

2. Единство химического состава. В состав живых организмов входят те же химические элементы, что и в обьекты неживой природы, но соотнощение элементов разные. В живых организмах 98% состава приходится на углерод, кислород, азот и водород.

3. Обмен веществ и энергии (метаболизм). Живые организмы – открытые системы; они постоянно получают необходимые вещества из внешней среды и виделяют в неё продукты жизнедеятельности. Обмен веществ обеспечивает постоянство химического состава всех частей организма и другии проявления (признаки) жизни, а именно: рост, развитие, раздражимость, движение, размножение, изменчивость, наследственность, старость и, наконец, смерть.

4. Рост и развитие - это тесно связанные процессы. Рост – это увеличение массы, линейных размеров индивидуума (особи) и отдельных органов. Он всегда сопровождаеться развитием – качественными изменениями организма. Закономерные изменение организма от момента зарождения и до смерти носят названия индивидуального развития, или онтогенеза.

5. Раздражимость. Способность живых клеток, тканей или целого организма реагировать на внешние или внутренние воздействия; лежит в основе приспособления к изменяющимся условиям среды.

Любое изменение окружающей среды является раздражителем, а реакция организма – проявлением раздражимости.

Формы раздражимости различны у растений и животных.

Реакция многоклеточных организмов на раздражение, которое осуществляется при помощи нервной системы, называется рефлексом.

6. Наследственность заключается в способности организмов передавать свои признаки, свойства и особенности развития из поколения в поколение в неизмененённом виде. В основе наследственности лежит относительное постоянство стоения молекул ДНК.

7. Изменчивость – это способность организмов приобетать новые признаки, отличающие их от родительских форм. Она представляет материал для естественного отбора, т. е. отбора наиболее приспособленных особей к конкретным условиям существования, что в конечном итоге приводит к появлению новых форм жизнм, прогрессивному развитию живого на Земле.

8. Дисктретность (от лат.“discretus” - прерывистый, раздельный) – это означает, что любая биологическая система ( клетка, организм, популяция, биоценоз) состоит из отдельных взаимодействующих частей, образующих структурно-фунциональное единство. Например, любой вид организмов включает отдельные особи. Тело высокоорганизованной особи состоит из органов, в свою очередь органы состоят из клеток.

9. Саморегуляция (авторегуляция). Это способность живых организмов поддерживать постоянство своего химического состава и интенсивность течения физиологических процессов (гомеостаз) в непрерывно меняющихся условиях среды. Данная способность осуществляется с помощью регуляторных систем, в основе деятельности которых лежит принцип обратной связи. Сигналом для включения или выключения той или иной регулирующей системы может быть концетрация какого-либо вещества или состояние какого-либо биохимического или физиологического процесса.

Например, понижение концетрации АТФ в клетке служит сигналом запускающим её синтез. После того как содержание АТФ в клетке нормализуется, интенсивность её синтеза уменьшается.

10. Адаптация (от лат. “adaptatio”- приспособление) - приспособление организма к условиям окружающей среды. Возникают в процессе естественного отбора и выражаются в особенностях строения, функций и поведения особей данного вида, способствующих их успеху в борьбе за существование.

Основные свойства и стратегия жизни:

• способность к передаче и реализации генетической информации;

• адаптация к условиям окружающей среды;

• поступательное прогрессивное развитие.