Utilizarea microscopului în medicină. O scurtă istorie a dezvoltării biologiei Descoperiri interesante în biologie cu ajutorul unui microscop

MICROSCOP

RAPORT de Biologie a unui elev de clasa a VI-a

Multă vreme, o persoană a trăit înconjurată de creaturi invizibile, și-a folosit deșeurile (de exemplu, atunci când coace pâine din aluat acru, face vin și oțet), suferea atunci când aceste creaturi provocau boli sau stricau proviziile alimentare, dar nu bănuiau prezenta . Nu am bănuit pentru că nu am văzut, dar nu am văzut pentru că mărimea acestor micro creaturi se afla mult sub limita vizibilității de care este capabil ochiul uman. Se știe că o persoană cu vedere normală la distanța optimă (25–30 cm) poate distinge un obiect cu dimensiunea de 0,07–0,08 mm sub forma unui punct. Obiectele mai mici nu pot fi văzute. Acest lucru este determinat de trăsăturile structurale ale organului său vizual.

Aproximativ în aceeași perioadă în care a început explorarea spațiului cu ajutorul telescoapelor, s-au făcut primele încercări de a dezvălui, cu ajutorul lentilelor, secretele microlumii. Deci, în timpul săpăturilor arheologice din Babilonul Antic, au fost găsite lentile biconvexe - cele mai simple dispozitive optice. Lentilele au fost realizate din munte lustruit cristal. Se poate considera că prin invenția lor omul a făcut primul pas pe drumul către microlume.

Cel mai simplu mod de a mări o imagine a unui obiect mic este să o observi cu o lupă. O lupă este o lentilă convergentă cu o distanță focală mică (de obicei nu mai mult de 10 cm) introdusă în mâner.

producator de telescoape Galileoîn 1610 În 1993, el a descoperit că, atunci când este larg depărtat, luneta lui face posibilă mărirea considerabil a obiectelor mici. Poate fi considerat inventatorul microscopului constând din lentile pozitive și negative.
Un instrument mai avansat pentru observarea obiectelor microscopice este microscop simplu. Când au apărut aceste dispozitive, nu se știe exact. La începutul secolului al XVII-lea, mai multe astfel de microscoape au fost realizate de un meșter de ochelari Zaharia Jansen din Middelburg.

În eseu A. Kircher, lansat în 1646 an, conține o descriere cel mai simplu microscop numit de el "sticlă de purici". Constata dintr-o lupa inglobata intr-o baza de cupru, pe care era fixata o masa cu obiecte, care servea la amplasarea obiectului in cauza; în partea de jos era o oglindă plată sau concavă, care reflecta razele soarelui asupra unui obiect și îl luminează astfel de jos. Lupa a fost mutată cu ajutorul unui șurub pe masa obiectelor până când imaginea a devenit distinctă și clară.

Primele mari descoperiri tocmai au fost făcute folosind un microscop simplu. La mijlocul secolului al XVII-lea, naturalistul olandez a obținut un succes strălucit Anthony Van Leeuwenhoek. De-a lungul anilor, Leeuwenhoek s-a perfecționat în fabricarea de lentile minuscule (uneori mai mici de 1 mm în diametru) biconvexe, pe care le-a realizat dintr-o bilă mică de sticlă, care la rândul său a fost obținută prin topirea unei baghete de sticlă într-o flacără. Apoi această bilă de sticlă a fost măcinată pe o mașină de șlefuit primitivă. În timpul vieții sale, Leeuwenhoek a realizat cel puțin 400 de astfel de microscoape. Unul dintre ele, păstrat în Muzeul Universității din Utrecht, oferă o mărire de peste 300x, ceea ce a fost un succes uriaș pentru secolul al XVII-lea.

La începutul secolului al XVII-lea, existau microscoape compuse compus din două lentile. Inventatorul unui astfel de microscop complex nu este cunoscut cu exactitate, dar multe fapte indică faptul că a fost olandez. Cornelius Drebel, care locuia la Londra și era în slujba regelui englez James I. În microscopul compus, era doua pahare: unul - lentila - cu fața la obiect, celălalt - ocularul - cu fața la ochiul observatorului. La primele microscoape, un sticla biconvex a servit ca obiectiv, care a dat o imagine reala, marita, dar inversa. Această imagine a fost examinată cu ajutorul unui ocular, care a jucat astfel rolul de lupă, dar numai această lupă a servit la mărirea nu a obiectului în sine, ci a imaginii acestuia.

ÎN 1663 microscop Drebel a fost îmbunătățită fizician englez Robert Hooke, care a introdus în el o a treia lentilă, numită colectiv. Acest tip de microscop a câștigat o mare popularitate, iar majoritatea microscoapelor de la sfârșitul secolului al XVII-lea - prima jumătate a secolului al VIII-lea au fost construite conform schemei sale.

Dispozitiv de microscop

Un microscop este un instrument optic conceput pentru a studia imaginile mărite ale micro-obiectelor care sunt invizibile cu ochiul liber.

Părțile principale ale unui microscop cu lumină (Fig. 1) sunt un obiectiv și un ocular închis într-un corp cilindric - un tub. Majoritatea modelelor concepute pentru cercetarea biologică vin cu trei lentile cu distanțe focale diferite și un mecanism rotativ conceput pentru schimbare rapidă - o turelă, numită adesea turelă. Tubul este situat pe partea de sus a unui suport masiv, inclusiv suportul pentru tub. Puțin sub obiectiv (sau turelă cu mai multe obiective) se află o etapă de obiecte, pe care sunt așezate diapozitive cu mostre de testare. Claritatea este reglată folosind un șurub de reglare grosier și fin, care vă permite să schimbați poziția scenei în raport cu obiectivul.

Pentru ca proba studiată să aibă suficientă luminozitate pentru o observare confortabilă, microscoapele sunt echipate cu încă două unități optice (Fig. 2) - un iluminator și un condensator. Iluminatorul creează un flux de lumină care luminează pregătirea pentru test. În microscoapele ușoare clasice, proiectarea iluminatorului (încorporat sau extern) implică o lampă de joasă tensiune cu un filament gros, o lentilă convergentă și o diafragmă care modifică diametrul punctului de lumină de pe probă. Condensatorul, care este o lentilă convergentă, este proiectat pentru a focaliza fasciculele de iluminare asupra eșantionului. Condensatorul are și o diafragmă iris (câmp și deschidere), care controlează intensitatea iluminării.

Când lucrați cu obiecte care transmit lumină (lichide, secțiuni subțiri de plante etc.), acestea sunt iluminate de lumină transmisă - iluminatorul și condensatorul sunt situate sub masa obiectelor. Probele opace trebuie iluminate din față. Pentru a face acest lucru, iluminatorul este plasat deasupra scenei obiectului, iar fasciculele sale sunt îndreptate către obiect prin lentilă folosind o oglindă translucidă.

Iluminatorul poate fi pasiv, activ (lampa) sau ambele. Cele mai simple microscoape nu au lămpi pentru iluminarea probelor. Sub masă au o oglindă cu două fețe, în care o parte este plată, iar cealaltă este concavă. În timpul zilei, dacă microscopul este lângă o fereastră, puteți obține o iluminare destul de bună folosind o oglindă concavă. Dacă microscopul se află într-o cameră întunecată, pentru iluminare se utilizează o oglindă plată și un iluminator extern.

Mărirea unui microscop este egală cu produsul dintre mărirea obiectivului și a ocularului. Cu o mărire a ocularului de 10 și o mărire a obiectivului de 40, factorul de mărire total este de 400. De obicei, obiectivele cu o mărire de la 4 la 100 sunt incluse într-un kit de microscop de cercetare. Un set de obiective tipic de microscop pentru cercetare amatori și educațională (x4 , x10 și x40), oferă o creștere de la 40 la 400.

Rezoluția este o altă caracteristică importantă a unui microscop, care determină calitatea acestuia și claritatea imaginii pe care o formează. Cu cât rezoluția este mai mare, cu atât detaliile mai fine pot fi văzute la mărire mare. În legătură cu rezoluția, se vorbește de mărire „utilă” și „inutilă”. „Util” este mărirea maximă la care sunt furnizate detaliile maxime ale imaginii. Mărirea suplimentară („inutilă”) nu este susținută de rezoluția microscopului și nu dezvăluie noi detalii, dar poate afecta negativ claritatea și contrastul imaginii. Astfel, limita de mărire utilă a unui microscop cu lumină nu este limitată de factorul de mărire global al obiectivului și al ocularului - poate fi făcută arbitrar de mare dacă se dorește - ci de calitatea componentelor optice ale microscopului, adică rezolutia.

Microscopul include trei părți funcționale principale:

1. Partea de iluminat
Este conceput pentru a crea un flux de lumină care vă permite să iluminați obiectul în așa fel încât părțile ulterioare ale microscopului să își îndeplinească funcțiile cu cea mai mare acuratețe. Partea iluminatoare a unui microscop cu lumină transmisă este situată în spatele obiectului sub obiectiv în microscoapele directe și în fața obiectului deasupra obiectivului în cele inversate.
Partea de iluminare include o sursă de lumină (o lampă și o sursă de alimentare electrică) și un sistem optic-mecanic (colector, condensator, câmp și diafragmă reglabile / diafragme iris).

2. Partea de redare
Conceput pentru a reproduce un obiect în planul imaginii cu calitatea și mărirea imaginii necesare cercetării (adică, pentru a construi o astfel de imagine care să reproducă obiectul cât mai exact posibil și în toate detaliile cu rezoluția, mărirea, contrastul și reproducerea culorilor corespunzătoare optica microscopului).
Partea de reproducere asigură prima etapă de mărire și este situată după obiect în planul imaginii microscopului. Partea de reproducere include o lentilă și un sistem optic intermediar.
Microscoapele moderne de ultimă generație se bazează pe sisteme optice de lentile corectate pentru infinit.
Acest lucru necesită în plus utilizarea așa-numitelor sisteme cu tuburi, care „colectează” fascicule paralele de lumină care ies din obiectiv în planul imaginii al microscopului.

3. Partea de vizualizare
Conceput pentru a obține o imagine reală a unui obiect pe retină, film sau placă, pe ecranul unui televizor sau monitor de computer cu mărire suplimentară (a doua etapă de mărire).

Partea de imagistică este situată între planul de imagine al lentilei și ochii observatorului (cameră, cameră).
Partea imagistică include un atașament vizual monocular, binocular sau trinocular cu un sistem de observare (oculare care funcționează ca o lupă).
În plus, această parte include sisteme de mărire suplimentară (sisteme ale unui angrosist / schimbare de mărire); duze de proiecție, inclusiv duze de discuție pentru doi sau mai mulți observatori; dispozitive de desen; sisteme de analiză și documentare a imaginilor cu elemente de potrivire corespunzătoare (canal foto).

În zilele noastre, tehnologiile moderne sunt utilizate activ în multe domenii ale activității umane. De exemplu, în medicină există deja multe dispozitive care ajută la punerea unei persoane pe picioare. Dar totuși, în ciuda marelui salt în dezvoltarea tehnologiei, în medicină există multe instrumente care nu au analogi și care nu pot fi înlocuite cu altceva.

Un astfel de instrument este microscopul biologic de cercetare, care este utilizat activ atât în ​​practica clinică, cât și în laboratorul microbiologic. Nici măcar dispozitivele moderne nu au funcțiile și capacitățile pe care le are un microscop, de exemplu, în cercetarea microbiologică sau analiza celulelor sanguine.

Până în prezent, microscoapele biomedicale sunt cel mai popular tip de echipament optic. Aceste instrumente pot fi folosite în orice cercetare care are legătură cu studiul obiectelor de origine naturală. Microscoapele de acest tip sunt împărțite în două tipuri: laboratoare de cercetare și biologice. Și, de asemenea, pentru rutină și muncitori. Microscopul biologic este utilizat în principal în diverse centre de cercetare, instituții științifice sau spitale.

Aș vrea să vorbesc și despre microscoapele binoculare, care reprezintă o nouă etapă în evoluția acestor instrumente. Aceste dispozitive au două oculare, ceea ce face mult mai ușor de lucrat, iar lucrul devine mai confortabil.

Astăzi este pur și simplu de neînlocuit în spitale sau laboratoare științifice. Aceste microscoape vor fi o achiziție bună pentru studenții instituțiilor de învățământ superior care pur și simplu trebuie să practice în diferite locuri de muncă academice pentru a câștiga experiență.

Cu ajutorul a două oculare, va fi foarte ușor să examinezi obiectul experimental, în plus, calitatea obiectului luat în considerare, datorită ocularelor, va crește de câteva ori. Unul dintre principalele avantaje ale acestui aparat este că la el se pot atașa camere sau camere moderne și, ca urmare, se pot obține imagini ale obiectului sau fotografie microscopică.

Atunci când alegeți singur acest dispozitiv, în primul rând, acordați atenție următoarelor detalii, parametri și caracteristici: un revolver cu lentile multiple, opțiuni de iluminare, modalități de a muta scena. În plus, microscopul poate fi echipat cu accesorii suplimentare precum lămpi, obiective, oculare etc.

Soluție detaliată paragraful 1 în biologie pentru elevii de clasa a 10-a, autori Sivoglazov V.I., Agafonova I.B., Zakharova E.T. 2014

Tine minte!

Ce realizări ale biologiei moderne cunoașteți?

radiologie

aparate cu ultrasunete, EMRI

stabilirea structurii moleculare a ADN-ului

descifrarea genomului uman și al altor organisme

Inginerie genetică

Bioimprimante 3D

Microscoape electronice cu scanare

fertilizarea in vitro etc.

Ce biologi cunoști?

Linnaeus, Lamarck, Darwin, Mendel, Morgan, Pavlov, Pasteur, Hooke, Leeuwenhoek, Brown, Purninier, Baer, ​​​​Mechnikov, Michurin, Vernadsky, Ivanovsky, Fleming, Tensley, Sukachev, Chetverikov, Lyle, Oparin, Schwann, Schleiden, Chagraff, Navashin, Timiryazev, Malpighi, Golgi și alții.

Revizuiți întrebările și temele

1. Povestește-ne despre contribuția la dezvoltarea biologiei a filosofilor și doctorilor greci și romani antici.

Primul om de știință care a creat o școală științifică de medicină a fost medicul grec antic Hipocrate (c. 460 - c. 370 î.Hr.). El credea că fiecare boală are cauze naturale și pot fi recunoscute studiind structura și activitatea vitală a corpului uman. Din cele mai vechi timpuri și până în zilele noastre, medicii pronunță solemn jurământul lui Hipocrat, promițând să păstreze secretele medicale și în niciun caz să nu lase pacientul fără îngrijiri medicale. Marele encicloped al antichității Aristotel (384-322 î.Hr.). A devenit unul dintre fondatorii biologiei ca știință, generalizând pentru prima dată cunoștințele biologice acumulate de omenire înaintea sa. El a dezvoltat o taxonomie a animalelor, definind în ea un loc pentru o persoană, pe care a numit-o „un animal social înzestrat cu rațiune”. Multe dintre lucrările lui Aristotel au fost dedicate originii vieții. Omul de știință și medicul antic roman Claudius Galen (c. 130 - c. 200), studiind structura mamiferelor, a pus bazele anatomiei umane. Pentru următoarele cincisprezece secole, scrierile sale au fost principala sursă de cunoștințe despre anatomie.

2. Descrieți trăsăturile vederilor asupra vieții sălbatice în Evul Mediu, Renaștere.

Interesul pentru biologie a crescut brusc în epoca Marilor Descoperiri Geografice (secolul al XV-lea). Descoperirea de noi pământuri, stabilirea relațiilor comerciale între state au extins informațiile despre animale și plante. Botaniștii și zoologii au descris multe specii noi de organisme, necunoscute anterior, aparținând diferitelor regate ale vieții sălbatice. Unul dintre oamenii marcanți ai acestei epoci - Leonardo da Vinci (1452-1519) - a descris multe plante, a studiat structura corpului uman, activitatea inimii și funcția vizuală. După ridicarea interdicției bisericii de a deschide corpul uman, anatomia umană a obținut un succes strălucit, care s-a reflectat în lucrarea clasică a lui Andreas Vesalius (1514-1564) „Structura corpului uman” (Fig. 1). Cea mai mare realizare științifică - descoperirea circulației sângelui - a fost făcută în secolul al XVII-lea. medic și biolog englez William Harvey (1578-1657).

3. Folosind cunoștințele acumulate în lecțiile de istorie, explicați de ce în Evul Mediu în Europa a existat o perioadă de stagnare în toate domeniile cunoașterii.

După căderea Imperiului Roman de Apus în Europa, a existat o stagnare în dezvoltarea științelor și meșteșugurilor. Acest lucru a fost facilitat de ordinea feudală stabilită în toate țările europene, războaiele constante între domnii feudali, invaziile popoarelor semi-sălbatice din est, epidemiile în masă și, cel mai important, înrobirea ideologică a minții maselor largi de oameni de către biserica romano-catolică. În această perioadă, Biserica Romano-Catolică, în ciuda multor eșecuri în lupta pentru dominația politică, și-a răspândit influența în toată Europa de Vest. Cu o armată uriașă de clerici de diferite ranguri, papalitatea a atins de fapt dominația completă a ideologiei creștine romano-catolice în rândul tuturor popoarelor vest-europene. În timp ce predica smerenia și smerenia, justificând ordinea feudală existentă, clerul romano-catolic a persecutat în același timp cu cruzime tot ce este nou și progresist. Științele naturii și, în general, așa-numita educație laică, au fost complet suprimate.

4. Ce invenție a secolului XVII. a făcut posibilă deschiderea și descrierea celulei?

O nouă eră în dezvoltarea biologiei a fost marcată de invenția de la sfârșitul secolului al XVI-lea. microscop. Deja la mijlocul secolului al XVII-lea. a fost descoperită celula, iar mai târziu a fost descoperită lumea creaturilor microscopice - protozoare și bacterii, s-a studiat dezvoltarea insectelor și structura fundamentală a spermatozoizilor.

5. Care este semnificația lucrărilor lui L. Pasteur și I. I. Mechnikov pentru știința biologică?

Lucrările lui Louis Pasteur (1822-1895) și Ilya Ilici Mechnikov (1845-1916) au determinat apariția imunologiei. În 1876, Pasteur s-a dedicat în întregime imunologiei, stabilind în cele din urmă specificitatea agenților patogeni ai antraxului, holerei, rabiei, holerei de pui și a altor boli, a dezvoltat idei despre imunitatea artificială și a propus o metodă de vaccinare protectoare, în special împotriva antraxului, rabiei. . Prima vaccinare împotriva rabiei a fost făcută de Pasteur la 6 iulie 1885. În 1888, Pasteur a creat și a condus Institutul de Cercetare în Microbiologie (Institutul Pasteur), în care lucrau mulți oameni de știință celebri.

Mechnikov, după ce a descoperit fenomenul de fagocitoză în 1882, a dezvoltat pe baza acesteia o patologie comparativă a inflamației, iar mai târziu - teoria fagocitară a imunității, pentru care a primit Premiul Nobel în 1908 împreună cu P. Ehrlich. Numeroasele lucrări ale lui Mechnikov despre bacteriologie sunt dedicate epidemiologiei holerei, febrei tifoide, tuberculozei și altor boli infecțioase. Mechnikov a creat prima școală rusă de microbiologi, imunologi și patologi; a participat activ la crearea instituțiilor de cercetare care dezvoltă diverse forme de combatere a bolilor infecțioase.

6. Enumeraţi principalele descoperiri făcute în biologie în secolul al XX-lea.

La mijlocul secolului XX. metodele și ideile altor științe ale naturii au început să pătrundă activ în biologie. Realizările biologiei moderne deschid perspective largi pentru crearea de substanțe biologic active și de noi medicamente, pentru tratamentul bolilor ereditare și selecția la nivel celular. În prezent, biologia a devenit o adevărată forță productivă, a cărei dezvoltare poate fi folosită pentru a judeca nivelul general de dezvoltare al societății umane.

– Descoperirea vitaminelor

– Deschiderea legăturilor peptidice în moleculele proteice

– Studiul naturii chimice a clorofilei

– Descrieți principalele țesuturi ale plantelor

– Descoperirea structurii ADN-ului

– Studiul fotosintezei

– Descoperirea unei etape cheie în respirația celulară – ciclul acidului tricarboxilic sau ciclul Krebs

– Studiul fiziologiei digestiei

- Observarea structurii celulare a tesuturilor

– Organisme unicelulare observate, celule animale (eritrocite)

– Deschiderea nucleului în celulă

– Descoperirea aparatului Golgi - un organoid celular, o metodă de preparare a preparatelor microscopice ale țesutului nervos, un studiu al structurii sistemului nervos

- A stabilit că unele părți ale embrionului au o influență asupra dezvoltării celorlalte părți ale acestuia

- A formulat teoria mutației

– Crearea teoriei cromozomiale a eredității

– A formulat legea serielor omoloage în variabilitatea ereditară

– S-a constatat o creștere a procesului de mutație sub influența radiațiilor radioactive

– A descoperit structura complexă a genei

– A descoperit semnificația procesului de mutație în procesele care au loc în populații pentru evoluția speciei

- A stabilit seria filogenetică a cailor ca o serie tip de schimbări evolutive treptate la speciile înrudite

– A dezvoltat teoria straturilor germinale pentru vertebrate

- El a prezentat teoria originii organismelor multicelulare dintr-un strămoș comun - organismul ipotetic al phagocytella

- Susține prezența în trecut a strămoșului multicelular - phagocytella și propune să îl considere un model viu al unui animal multicelular - trichoplax

– A fundamentat legea biologică „Ontogeneza este o scurtă repetare a filogeniei”

– A afirmat că multe organe sunt multifuncționale; în noile condiții de mediu, una dintre funcțiile secundare poate deveni mai importantă și poate înlocui fosta funcție principală a organului

– El a înaintat ipoteza apariției simetriei bilaterale a organismelor vii

7. Numiți științele naturii cunoscute de dvs. care alcătuiesc biologia. Care dintre ele a apărut la sfârșitul secolului al XX-lea?

La granițele disciplinelor conexe, au apărut noi domenii biologice: virologie, biochimie, biofizică, biogeografie, biologie moleculară, biologie spațială și multe altele. Introducerea pe scară largă a matematicii în biologie a determinat nașterea biometriei. Progresele în ecologie, precum și problemele din ce în ce mai urgente ale conservării naturii, au contribuit la dezvoltarea unei abordări ecologice în majoritatea ramurilor biologiei. La cumpăna dintre secolele XX și XXI. biotehnologia a început să se dezvolte cu mare viteză - direcție căreia, fără îndoială, îi aparține viitorul.

Gândi! Tine minte!

1. Analizați schimbările care au avut loc în știință în secolele XVII-XVIII. Ce oportunități au deschis pentru oamenii de știință?

O nouă eră în dezvoltarea biologiei a fost marcată de invenția de la sfârșitul secolului al XVI-lea. microscop. Deja la mijlocul secolului al XVII-lea. a fost descoperită celula, iar mai târziu a fost descoperită lumea creaturilor microscopice - protozoare și bacterii, s-a studiat dezvoltarea insectelor și structura fundamentală a spermatozoizilor. În secolul al XVIII-lea. Naturalistul suedez Carl Linnaeus (1707-1778) a propus un sistem de clasificare pentru fauna sălbatică și a introdus o nomenclatură binară (dublă) pentru denumirea speciilor. Karl Ernst Baer (Karl Maksimovici Baer) (1792-1876), profesor la Academia de Medicină și Chirurgie din Sankt Petersburg, care studia dezvoltarea intrauterină, a descoperit că embrionii tuturor animalelor sunt similari în stadiile incipiente de dezvoltare, a formulat legea embrionară. asemănarea și a intrat în istoria științei ca fondator al embriologiei. Primul biolog care a încercat să creeze o teorie coerentă și holistică a evoluției lumii vii a fost omul de știință francez Jean Baptiste Lamarck (1774-1829). Paleontologia, știința animalelor și plantelor fosile, a fost creată de zoologul francez Georges Cuvier (1769-1832). Un rol uriaș în înțelegerea unității lumii organice l-au jucat teoria celulară a zoologului Theodor Schwann (1810-1882) și a botanistului Matthias Jakob Schleiden (1804-1881).

2. Cum înțelegeți expresia „biologie aplicată”?

4. Analizați materialul paragrafului. Faceți o cronologie a progreselor majore în biologie. Ce țări în ce perioade de timp au fost principalii „furnizori” de idei și descoperiri noi? Faceți o concluzie despre relația dintre dezvoltarea științei și alte caracteristici ale statului și ale societății.

Țările în care au avut loc principalele descoperiri biologice aparțin țărilor dezvoltate și în curs de dezvoltare.

5. Dați exemple de discipline moderne care au apărut la intersecția dintre biologie și alte științe, nemenționate în paragraf. Care este subiectul studiului lor? Încercați să ghiciți ce ramuri ale biologiei pot apărea în viitor.

Exemple de discipline moderne care au apărut la intersecția dintre biologie și alte științe: paleobiologie, biomedicină, sociobiologie, psihobiologie, bionica, fiziologia muncii, radiobiologie.

În viitor pot apărea ramuri ale biologiei: bioprogramare, medicină IT, bioetică, bioinformatică, biotehnologie.

6. Rezumați informații despre sistemul științelor biologice și prezentați-le sub forma unei diagrame ierarhice complexe. Comparați diagrama creată de dvs. cu rezultatele obținute de colegii dvs. de clasă. Sunt modelele tale aceleași? Dacă nu, vă rugăm să explicați care sunt principalele diferențe dintre ele.

1) Omenirea nu poate exista fără natură vie. Prin urmare, este vital să-l păstrați

2) Biologia a apărut în legătură cu rezolvarea unor probleme foarte importante pentru oameni.

3) Una dintre ele a fost întotdeauna o înțelegere mai profundă a proceselor din fauna sălbatică asociate cu obținerea de produse alimentare, i.e. cunoașterea caracteristicilor vieții plantelor și animalelor, schimbarea acestora sub influența omului, modalități de obținere a unei recolte sigure și din ce în ce mai bogate.

4) Omul este un produs al dezvoltării naturii vii. Toate procesele activității noastre de viață sunt similare cu cele care au loc în natură. Și astfel, o înțelegere profundă a proceselor biologice este fundamentul științific al medicinei.

5) Apariția conștiinței, care înseamnă un pas uriaș înainte în cunoașterea de sine a materiei, nu poate fi, de asemenea, înțeleasă fără studii profunde ale vieții sălbatice, cel puțin în 2 direcții - apariția și dezvoltarea creierului ca organ al gândirii ( până acum, misterul gândirii rămâne nerezolvată) și apariția socialității, un mod de viață social.

6) Fauna sălbatică este o sursă de multe materiale și produse necesare umanității. Trebuie să le cunoști proprietățile pentru a le folosi corect, să știi unde să le cauți în natură, cum să le obții.

7) Apa pe care o bem, mai exact, puritatea acestei ape, calitatea ei este determinată în primul rând de natura vie. Instalațiile noastre de tratare nu fac decât să finalizeze acel proces uriaș care se desfășoară invizibil pentru noi în natură: apa din sol sau din rezervor trece în mod repetat prin corpurile nenumăratelor nevertebrate, este filtrată de acestea și, eliberată de reziduurile organice și anorganice, devine ceea ce știm. este în râuri, lacuri și izvoare.

8) Problema calității aerului și apei este una dintre problemele de mediu, iar ecologia este o disciplină biologică, deși ecologia modernă a încetat de mult să fie una singură și cuprinde multe secțiuni independente, aparținând adesea unor discipline științifice diferite.

9) Ca urmare a explorării umane a întregii suprafețe a planetei, a dezvoltării agriculturii, industriei, defrișărilor, poluării continentelor și oceanelor, un număr tot mai mare de specii de plante, ciuperci și animale dispar de pe fața Pământ. O specie dispărută nu poate fi restaurată. Este produsul a milioane de ani de evoluție și are un bazin genetic unic.

10) În prezent, biologia moleculară, biotehnologia și genetica se dezvoltă deosebit de rapid.

8. Proiect organizatoric. Selectați un eveniment important din istoria biologiei a cărui aniversare este în anul curent sau anul viitor. Elaborați un program pentru seara (concurs, test) dedicată acestui eveniment.

Test:

– Împărțirea în grupuri

– Cuvânt de deschidere – descrierea evenimentului, contextul istoric al evenimentului, om de știință

– Vino cu numele echipelor (pe tema testului)

- Runda 1 - simplu: de exemplu, completați propoziția: Reacția de protecție a plantelor la o modificare a duratei orelor de lumină (căderea frunzelor).

- Runda 2 - dublu: de exemplu, găsiți o pereche.

- Runda 3 - dificil: de exemplu, desenați o diagramă de proces, desenați un fenomen.

Astăzi, microscopul este unul dintre cele mai importante instrumente care este folosit în multe ramuri ale științei.

Microscop - (din grecescul mikros - mic și skopeo - mă uit), un dispozitiv optic pentru obținerea unei imagini mărite a obiectelor mici și a detaliilor acestora, invizibile cu ochiul liber.

Este greu de numit primul care a inventat microscopul, deoarece aceste dispozitive au început să apară în secolul al XVI-lea în diferite țări și orașe.

Microscopul și aplicarea acestuia

În 1595 de Zacharius Jansen. Jansen a fost cel care a conectat două lentile convexe în interiorul tubului. Mărirea acelui microscop a fost de la 3 la 10 ori. Tot în 1590, un microscop a apărut la John Lippershey, care a construit anterior un telescop simplu. În 1624, Galileo Galilei și-a prezentat telescopul (și-a numit dispozitivul (occhiolino, italiană - ochi mic).

În Olanda, în secolul al XVII-lea, Anthony van Leeuwenhoek a creat prototipul de bază al microscopului modern. Cel mai interesant lucru este că Leeuwenhoek nu era om de știință. Un autodidact talentat a lucrat ca negustor de manufactură. Primul lucru la care s-a uitat prin dispozitivul creat de el a fost o picătură de apă, în care a văzut multe organisme mici, pe care le-a numit animalculus (lat. „animale mici”). Dar el nu s-a oprit aici. La urma urmei, Van Leeuwenhoek a fost cel care a descoperit structura celulară a țesutului viu, uitându-se la felii de legume, fructe și carne.

Pentru descoperirea și realizările sale, în 1680 Leeuwenhoek a fost ales membru cu drepturi depline al Societății Regale, iar puțin mai târziu a devenit academician al Academiei Franceze de Științe.

Știința care studiază obiectele cu ajutorul unui microscop se numește microscopie (lat. mic, mic și vezi).

În funcție de funcțiile îndeplinite, microscoapele sunt împărțite în:

Microscoape optice (printre altele, au apărut primele)
- microscoape electronice;
- microscoape cu scanare;
- microscoape cu raze X;
- microscoape cu raze X cu laser;
- microscoape diferențiale;

Microscoapele sunt utilizate în următoarele domenii:

biologic (utilizat în cercetarea biologică și medicală);
- metalografică (utilizată în laboratoarele industriale și științifice unde sunt examinate obiecte opace);
- stereoscopic (folosit în laboratoare și industrii pentru a mări obiectele în timpul operațiunilor de lucru);
- polarizante (utilizate in laboratoarele de cercetare pentru cercetarea in lumina polarizata);

Acum puteți cumpăra un microscop optic fără probleme.

Toată lumea știe că biologia este știința vieții. În prezent, reprezintă totalitatea științelor naturii vii. Biologia studiază toate manifestările vieții: structura, funcțiile, dezvoltarea și originea organismelor vii, relațiile acestora în comunitățile naturale cu mediul și cu alte organisme vii.
De când omul a început să-și dea seama de diferența sa față de lumea animală, a început să studieze lumea din jurul lui. La început, viața lui depindea de asta. Oamenii primitivi trebuiau să știe ce organisme vii pot fi mâncate, folosite ca medicamente, pentru a face haine și locuințe și care dintre ele sunt otrăvitoare sau periculoase.
Odată cu dezvoltarea civilizației, o persoană și-ar putea permite un astfel de lux ca să facă știință în scopuri educaționale.
Studiile asupra culturii popoarelor antice au arătat că acestea aveau cunoștințe extinse despre plante și animale și le foloseau pe scară largă în viața de zi cu zi.

Biologia modernă este o știință complexă, care se caracterizează prin întrepătrunderea ideilor și metodelor diverselor discipline biologice, precum și a altor științe, în primul rând fizica, chimia și matematica.

Principalele direcții de dezvoltare ale biologiei moderne. În prezent, trei direcții în biologie pot fi distinse condiționat.
În primul rând, este biologia clasică. Este reprezentat de oameni de știință naturală care studiază diversitatea vieții sălbatice. Ei observă și analizează în mod obiectiv tot ceea ce se întâmplă în viața sălbatică, studiază organismele vii și le clasifică. Este greșit să credem că în biologia clasică toate descoperirile au fost deja făcute. În a doua jumătate a secolului XX. nu numai că au fost descrise multe specii noi, dar s-au descoperit și taxoni mari, până la regate (Pogonophores) și chiar superregate (Archaebacteria, sau Archaea). Aceste descoperiri i-au forțat pe oamenii de știință să arunce o privire nouă asupra întregii istorii a dezvoltării faunei sălbatice.Pentru adevărații oameni de știință natura, natura este o valoare în sine. Fiecare colț al planetei noastre este unic pentru ei. De aceea, ei se numără întotdeauna printre cei care simt acut pericolul pentru natura din jurul nostru și pledează activ pentru acesta.
A doua direcție este biologia evolutivă. În secolul al XIX-lea, autorul teoriei selecției naturale, Charles Darwin, a început ca un naturalist obișnuit: a adunat, a observat, a descris, a călătorit, dezvăluind secretele vieții sălbatice. Cu toate acestea, principalul rezultat al muncii sale, care l-a făcut un om de știință celebru, a fost o teorie care explică diversitatea organică.

În prezent, studiul evoluției organismelor vii continuă în mod activ. Sinteza geneticii și a teoriei evoluționiste a dus la crearea așa-numitei teorii sintetice a evoluției. Dar chiar și acum există încă multe întrebări nerezolvate la care oamenii de știință evoluționist caută răspunsuri.

Creat la începutul secolului al XX-lea. de remarcabilul nostru biolog Alexander Ivanovici Oparin, prima teorie științifică a originii vieții a fost pur teoretică. În prezent, se desfășoară în mod activ studii experimentale ale acestei probleme și, datorită utilizării unor metode fizico-chimice avansate, au fost deja făcute descoperiri importante și se pot aștepta noi rezultate interesante.
Noile descoperiri au făcut posibilă completarea teoriei antropogenezei. Dar tranziția de la lumea animală la om rămâne încă unul dintre cele mai mari mistere ale biologiei.
A treia direcție este biologia fizico-chimică, care studiază structura obiectelor vii folosind metode fizice și chimice moderne. Aceasta este o zonă în dezvoltare rapidă a biologiei, importantă atât în ​​termeni teoretici, cât și practici. Putem spune cu încredere că ne așteaptă noi descoperiri în biologia fizică și chimică, care ne vor permite să rezolvăm multe probleme cu care se confruntă omenirea,

Dezvoltarea biologiei ca știință. Biologia modernă își are rădăcinile în antichitate și este asociată cu dezvoltarea civilizației în țările mediteraneene. Cunoaștem numele multor oameni de știință remarcabili care au contribuit la dezvoltarea biologiei. Să numim doar câteva dintre ele.

Hipocrate (460 - c. 370 î.Hr.) a dat prima descriere relativ detaliată a structurii omului și animalelor, a subliniat rolul mediului și al eredității în apariția bolilor. Este considerat fondatorul medicinei.
Aristotel (384-322 î.Hr.) a împărțit lumea înconjurătoare în patru regate: lumea neînsuflețită a pământului, apei și aerului; lumea plantelor; lumea animală și lumea umană. El a descris multe animale, a pus bazele taxonomiei. Cele patru tratate de biologie scrise de el conțineau aproape toate informațiile despre animale cunoscute până la acea vreme. Meritele lui Aristotel sunt atât de mari încât este considerat fondatorul zoologiei.
Teofrast (372-287 î.Hr.) a studiat plantele. El a descris peste 500 de specii de plante, a oferit informații despre structura și reproducerea multora dintre ele, a introdus mulți termeni botanici. Este considerat fondatorul botanicii.
Gaius Pliniu cel Bătrân (23-79) a colectat informații despre organismele vii cunoscute până atunci și a scris 37 de volume ale enciclopediei Istorie naturală. Aproape până în Evul Mediu, această enciclopedie a fost principala sursă de cunoștințe despre natură.

Claudius Galen a folosit pe scară largă disecțiile de mamifere în cercetările sale științifice. El a fost primul care a făcut comparativ

descrierea anatomică a omului și a maimuței. Studierea sistemului nervos central și periferic. Istoricii științei îl consideră ultimul mare biolog al antichității.
În Evul Mediu, religia era ideologia dominantă. Ca și alte științe, biologia în această perioadă nu a apărut încă ca un domeniu independent și a existat în curentul general al concepțiilor religioase și filozofice. Și deși acumularea de cunoștințe despre organismele vii a continuat, se poate vorbi despre biologie ca știință la acea vreme doar condiționat.
Renașterea este o perioadă de tranziție de la cultura Evului Mediu la cultura timpurilor moderne. Transformările socio-economice fundamentale ale acelei vremuri au fost însoțite de noi descoperiri în știință.
Cel mai cunoscut om de știință al acestei epoci, Leonardo da Vinci (1452-1519), a adus o anumită contribuție la dezvoltarea biologiei.

El a studiat zborul păsărilor, a descris multe plante, modalități de conectare a oaselor în articulații, activitatea inimii și funcția vizuală a ochiului, asemănarea oaselor umane și animale.

În a doua jumătate a secolului al XV-lea. științele naturii încep să se dezvolte rapid. Acest lucru a fost facilitat de descoperirile geografice, care au făcut posibilă extinderea semnificativă a informațiilor despre animale și plante. Acumularea rapidă de cunoștințe științifice despre organismele vii
a dus la împărțirea biologiei în științe separate.
În secolele XVI-XVII. Botanica și zoologia au început să se dezvolte rapid.
Invenția microscopului (începutul secolului al XVII-lea) a făcut posibilă studierea structurii microscopice a plantelor și animalelor. Au fost descoperite microscopice organisme vii mici, bacterii și protozoare, invizibile cu ochiul liber.
O mare contribuție la dezvoltarea biologiei a avut-o Carl Linnaeus, care a propus un sistem de clasificare pentru animale și plante.
Karl Maksimovici Baer (1792-1876) a formulat în lucrările sale principalele prevederi ale teoriei organelor omoloage și ale legii asemănării germinale, care au pus bazele științifice ale embriologiei.

În 1808, în lucrarea sa „Filosofia zoologiei”, Jean-Baptiste Lamarck a pus problema cauzelor și mecanismelor transformărilor evolutive și a conturat prima teorie a evoluției în timp.

Teoria celulară a jucat un rol imens în dezvoltarea biologiei, care a confirmat științific unitatea lumii vii și a servit drept una dintre premisele apariției teoriei evoluției lui Charles Darwin. Zoologul Theodor Schwann (1818-1882) și botanistul Matthias Jakob Schleiden (1804-1881) sunt considerați autorii teoriei celulare.

Pe baza numeroaselor observații, Charles Darwin a publicat în 1859 lucrarea sa principală „Despre originea speciilor prin selecție naturală sau conservarea raselor favorizate în lupta pentru viață”. În ea, el a formulat principalele prevederi ale teoriei evoluției, a propus mecanismele evoluției și căile transformărilor evolutive ale organismelor.

Secolul XX a început cu redescoperirea legilor lui Gregor Mendel, care au marcat începutul dezvoltării geneticii ca știință.
În anii 40-50 ai secolului XX. ideile și metodele de fizică, chimie, matematică, cibernetică și alte științe au început să fie utilizate pe scară largă în biologie, iar microorganismele au fost folosite ca obiecte de studiu. Ca urmare, biofizica, biochimia, biologia moleculară, biologia radiațiilor, bionica etc. au apărut și s-au dezvoltat rapid ca științe independente.Explorarea spațiului a contribuit la nașterea și dezvoltarea biologiei spațiale.

În secolul XX. a apărut o direcţie de cercetare aplicată – biotehnologia. Această tendință se va dezvolta fără îndoială rapid în secolul 21. Veți afla mai multe despre această direcție în dezvoltarea biologiei atunci când studiați capitolul „Fundamentals of Breeding and Biotehnology”.

În prezent, cunoștințele biologice sunt utilizate în toate sferele activității umane: în industrie și agricultură, medicină și energie.
Cercetarea ecologică este extrem de importantă. Am început în sfârșit să ne dăm seama că echilibrul fragil care există pe mica noastră planetă este ușor de distrus. Omenirea s-a confruntat cu o sarcină descurajantă - conservarea biosferei pentru a menține condițiile de existență și dezvoltare a civilizației. Este imposibil să o rezolvi fără cunoștințe biologice și studii speciale. Astfel, în prezent, biologia a devenit o adevărată forță productivă și o bază științifică rațională pentru relația dintre om și natură.