Определение биологии как науки. Предмет и методы биологии. Значение достижений фундаментальной биологии - геномики, протеомики, метаболомики для медицины на современном этапе.
Основными частными методами в биологии являются:
Наблюдение
Описательный (заключается в сборе и описании фактов);
Экспериментальный (изучение явления природы в заданных условиях);
Моделирование (позволяет описывать сложные природные явления с помощью относительно простых моделей);
Исторический (изучает ход развития исследуемого объекта);
Сравнительный (основан на анализе сходств и различий изучаемых объектов).
Геномика — раздел молекулярной генетики, посвящённый изучению генома и генов живых организмов. Геномика человека является основой молекулярной медицины и имеет важнейшее значение для разработки методов диагностики, лечения и профилактики наследственных и ненаследственных болезней. Для медицины первостепенное значение имеют исследования в области геномики патогенных микроорганизмов, поскольку они проливают свет на природу инфекционного процесса и создание лекарств, направленных на специфические мишени бактерий.
Протеомика — наука, основным предметом изучения которой являются белки, их функции и взаимодействия в живых организмах, в том числе — в человеческом.
Основная задача протеомики — количественный анализ экспрессии белков в клетках в зависимости от их типа, состояния или влияния внешних условий. Сравнение протеомов здорового и больного пациентов позволяет выявить конкретные белки, потенциально вовлеченные в развитие болезни, которые в дальнейшем могут стать мишенями для новых лекарственных препаратов. Кроме того, если такие белки уже известны, анализ протеома может использоваться как метод ранней диагностики. Анализ протеома дает больше информации, чем сравнение уровня экспресии по мРНК, так как учитывает еще и
посттрансляционные модификации и альтернативный сплайсинг.
Метаболомика - это научное изучение химических процессов, в которые вовлечены метаболиты. Каждый процесс, протекающий в клетках живых организмов, требует энергии. Эта энергия высвобождается из питательных веществ и тратится на синтез новых, механическую работу, процессы терморегуляции и т.д. в процессах метаболизма. Биохимия часто подразумевает расшифровку метаболических путей, по которым питательные вещества и энергия перемещаются в клетках организма. Традиционно такой анализ осуществляли путем измерения активности отдельных ферментов или уровней отдельных химических соединений (метаболитов) в биологическом образце. Данный подход обеспечил ряд наиболее серьезных достижений в биологии, однако он требует очень больших временных затрат и имеет свои ограничения. Метаболомика, напротив, позволяет нам одновременно измерять уровни сотен или тысяч химических соединений, что обеспечивает получение гораздо более подробной картины обмена веществ. Этот потенциал и универсальность открывают перед метаболомикой широкий спектр возможных областей применения.
Определение жизни. Фундаментальные свойства живого. Эволюционно-обусловленные уровни организации живого.
Уровень организации живого |
Элементарная единица |
Элементарное явление |
Молекулярно-генетический |
ген |
Способность гена к ковариантной редупликации (всегда появляется новое: при кроссинговере, половом размножении, мутациях) |
Клеточный |
клетка |
Поток веществ ( белки, энергия АТФ, информация в виде ДНК) |
Тканевой |
Ткань |
Взаимодействие между различными типами клеток |
Онтогенетический |
особь |
Клеточная дифференциация |
Популяционно-видовой |
популяция |
Изменение генофондов |
Экосистемный(Биогеоцено тический) |
биогеоценоз(экосистема) |
Круговорот вещества и энергии |
Биосферный |
биосфера |
Глобальный круговорот вещества и энергии |