Es handelt sich um eine Wissenschaft, die sich mit der Untersuchung der Größe, Form und Struktur von Tieren, Pflanzen und Mikroorganismen sowie der Beziehung und Anordnung der Teile, aus denen sie bestehen, befasst.

Was ist Morphologie in der Biologie: Definition

Typischerweise wird die Morphologie der Physiologie gegenübergestellt, die sich mit der Untersuchung der Funktionen von Organismen und ihren Teilen befasst. Funktionen und Strukturen sind so eng miteinander verbunden, dass ihre Trennung eher willkürlich ist. Was ist Morphologie in der Biologie? Ihr Forschungsgebiet war zunächst mit den Knochen, Muskeln, Blutgefäßen lebender Organismen sowie mit den Wurzeln, Stängeln, Blättern und Blüten höherer Pflanzen verbunden. Das Aufkommen des Lichtmikroskops ermöglichte jedoch die Untersuchung einiger struktureller Details einzelner Gewebe und Zellen.

Dank ultradünner Schnitttechniken wurde ein völlig neuer Aspekt der Morphologie geschaffen – die Zusammensetzung der Zellstruktur. Die Elektronenmikroskopie offenbart die erstaunliche Komplexität der Zusammensetzung von Pflanzen und Tieren. Daher ist Morphologie eine Wissenschaft, die sich mit der Untersuchung biologischer Strukturen in einem großen Größenbereich, von makroskopisch bis molekular, befasst. Ein tiefes Wissen über diesen Zweig der Biologie ist von grundlegender Bedeutung für einen Arzt, Tierarzt, Pathologen und alle, die sich mit den Arten und Ursachen struktureller Veränderungen befassen, die als Folge bestimmter Krankheiten auftreten.

Moderne Morphologie

Eine der Hauptrichtungen der modernen Morphologie ist die Aufklärung der molekularen Grundlagen der Zellstruktur. Dabei spielte eine Methode wie die Elektronenmikroskopie eine wichtige Rolle. Es wurden komplizierte Details der Zellstruktur enthüllt, die die Grundlage für die Korrelation biologischer Organellen mit spezifischen Zellfunktionen bilden.

Bei Pflanzen wurden interessante Fakten über so wichtige Strukturen wie Chloroplasten entdeckt, die Chlorophyll enthalten, ohne die der Prozess der Photosynthese unmöglich wäre. Auch die strukturellen Details von Bakterien und Blaualgen, die einander in vielerlei Hinsicht ähnlich sind, sich aber deutlich von höheren Pflanzen und Tieren unterscheiden, wurden auf einer höheren Ebene untersucht, um ihren Ursprung zu bestimmen.

Morphologie und Systematik

Was bedeutet Morphologie in der Biologie und in welchem ​​Zusammenhang steht sie mit anderen biologischen Disziplinen? Es ist von großer Bedeutung in der Taxonomie. Zur Identifizierung werden morphologische Merkmale verwendet, die für eine bestimmte Art charakteristisch sind. Ein Beispiel wären Merkmale, die eng verwandte Pflanzen- und Tierarten unterscheiden, wie etwa Farbe, Größe und Körperproportionen. Daher können morphologische Merkmale bei der Klassifizierung lebender Organismen sehr nützlich sein. Es gibt auch einen klaren Zusammenhang mit Anatomie, Embryologie und Physiologie.

Aspekte der Morphologie

Der bekannteste Aspekt der Morphologie ist die Untersuchung der Gesamtstruktur, der Organe und des Organismus als Ganzes. Eine gründliche Untersuchung des Anpassungsprozesses führte zu dem Schluss, dass die konsequente Anpassung an sich ändernde Bedingungen in direktem Zusammenhang mit der Evolutionsgeschichte verschiedener Tiere steht. Der nächste Aspekt sind Veränderungen in den Genen (Mutationen), die ständig auftreten und zu einer Verkleinerung und Änderung der Funktion des Organs führen können. Andererseits können Veränderungen in der Umwelt oder im Lebensstil einer Art dazu führen, dass ein Organ völlig überflüssig wird.

Ein wichtiger Teil der Biologie

Was ist Morphologie in der Biologie? Dies ist der Zweig, der sich mit der Erforschung der Form und äußeren Strukturen von Organismen befasst.

Zu den Hauptmethoden gehören die Beobachtung, Beschreibung und Analyse von Daten zu verschiedenen Arten sowie die Bewertung der Wichtigkeit und Signifikanz von Formvariationen innerhalb einer Art für taxonomische Studien sowie die Untersuchung von Artbildung und Anpassung.

EINFÜHRUNG

§ 1.BIOLOGISCHES WISSENSCHAFTSSYSTEM.VERHÄLTNIS DER BIOLOGISCHEN WISSENSCHAFTEN MIT ANDEREN WISSENSCHAFTEN

Biologie ist eine komplexe Wissenschaft über die belebte Natur. Sie wissen bereits, dass die Biologie verschiedene Erscheinungsformen des Lebens untersucht. Als eigenständige Naturwissenschaft entstand die Biologie vor unserer Zeitrechnung und ihr Name wurde 1802 unabhängig voneinander von dem französischen Wissenschaftler Jean-Baptiste Lamarck (1744-1829) und dem Deutschen Gottfried Reinhold Treviranus (1766-1837) vorgeschlagen.

In den vorangegangenen Schuljahren haben Sie sich bereits mit den Grundlagen der biologischen Wissenschaften wie Botanik, Mykologie, Zoologie, Anatomie und Physiologie des Menschen usw. vertraut gemacht. In den nächsten Jahren lernen Sie die Errungenschaften anderer biologischer Wissenschaften kennen: der Biochemie , Zytologie, Virologie, Biologie der individuellen Entwicklung, Genetik, Ökologie, Evolutionsstudien, Systematik, Paläontologie und dergleichen. Daten aus diesen und vielen anderen biologischen Wissenschaften ermöglichen die Untersuchung der Muster, die allen lebenden Organismen innewohnen. Sehen Sie sich Abbildung 1.1 an, um eine Zusammenfassung der grundlegenden biologischen Wissenschaften zu erhalten. (Überlegen Sie, welche der biologischen Wissenschaften im Diagramm Ihrer Meinung nach am meisten miteinander verwandt sind.)

Die Biologie gilt als die führende Wissenschaft des 21. Jahrhunderts. Ohne die Errungenschaften der Biologie sind Fortschritte in den Agrarwissenschaften, im Gesundheits- und Umweltbereich, in der Biotechnologie und dergleichen derzeit nicht möglich.

Beziehungen zwischen Biologie und anderen Wissenschaften. Die Biologie ist eng mit anderen Natur- und Geisteswissenschaften verbunden. Durch die Interaktion mit der Chemie entstand die Biochemie und mit der Physik die Biophysik. Die Biogeographie – eine komplexe Wissenschaft über die Verbreitung lebender Organismen auf der Erde – wurde durch die Bemühungen mehrerer Generationen von Wissenschaftlern entwickelt, die Flora, Fauna und Artengruppen in verschiedenen geografischen Teilen unseres Planeten untersuchten. Alle Zweige der Biologie verwenden mathematische Methoden zur Verarbeitung gesammelten Materials.

Reis. 1.1. Kurze Beschreibung der grundlegenden biologischen Wissenschaften

Als Ergebnis der Interaktion der Ökologie mit den Geisteswissenschaften entstand die Sozioökologie (untersucht die Interaktionsmuster zwischen der menschlichen Gesellschaft und der natürlichen Umwelt), und die Interaktion der Humanbiologie mit den Geisteswissenschaften bildete die Anthropologie – die Wissenschaft vom Ursprung und der Entwicklung des Menschen als besondere biosoziale Spezies, menschliche Rassen und dergleichen.

Die Philosophie der Biologie ist eine Wissenschaft, die als Ergebnis der Interaktion der klassischen Philosophie mit der Biologie entstanden ist. Sie untersucht Probleme der Weltanschauung im Lichte der Fortschritte in der Biologie.

Daten aus den Biowissenschaften über den Menschen (Anatomie, Physiologie, Humangenetik) dienen als theoretische Grundlage für die Medizin (Wissenschaft von der menschlichen Gesundheit und ihrer Erhaltung, Krankheiten, Methoden zu ihrer Diagnose und Behandlung).

In der zweiten Hälfte des zwanzigsten Jahrhunderts. Dank der Erfolge verschiedener Naturwissenschaften (Physik, Mathematik, Kybernetik, Chemie und andere) sind neue Bereiche der biologischen Forschung entstanden:

Weltraumbiologie - untersucht die Besonderheiten der Funktionsweise lebender Systeme unter den Bedingungen von Raumfahrzeugen und dem Universum;

Bionik – untersucht die strukturellen Merkmale und lebenswichtigen Funktionen von Organismen, um verschiedene technische Systeme und Geräte zu schaffen;

Die Strahlenbiologie ist die Wissenschaft vom Einfluss verschiedener Arten ionisierender Strahlung auf lebende Systeme;

Die Kryobiologie ist die Wissenschaft vom Einfluss niedriger Temperaturen auf lebende Materie.

Die moderne Gesellschaft steht häufig vor Problemen, die an der Schnittstelle zu anderen Wissenschaften entstehen. Um beispielsweise die Folgen anthropogener Einflüsse auf lebende Systeme (Strahlung, Chemikalien usw.) abzuschätzen, sind gemeinsame Anstrengungen von Biologen, Ärzten, Physikern, Chemikern usw. erforderlich Die Struktur und Funktion der Erbinformationssätze von Organismen ist ohne spezielle Computerprogramme nicht möglich. Die Erforschung erblicher Erkrankungen des Menschen ist auch eine Aufgabe vieler Wissenschaften (Genetik, Biochemie, Medizin und andere).

Schlüsselbegriffe und Konzepte. Biologie, System der biologischen Wissenschaften.

Kopotko über die Hauptsache

Die Biologie ist ein Wissenschaftskomplex, der verschiedene Erscheinungsformen des Lebens untersucht.

Der Name „Biologie“ wurde 1802 vom französischen Wissenschaftler J.-By vorgeschlagen. Lamarck und Deutsch - G. G. Treviranus.

Die Biologie ist sowohl mit anderen Naturwissenschaften als auch mit den Geisteswissenschaften eng verbunden. Aufgrund der Interaktion mit anderen Wissenschaften

Biochemie, Biophysik, Biogeographie, Radiobiologie und viele andere.

Der Mensch als integraler Bestandteil der Natur hat schon lange versucht, die ihn umgebenden Tiere und Pflanzen zu erforschen, denn davon hing sein Überleben ab. Die ersten Versuche, die gesammelten Daten über die Struktur von Tieren und Pflanzen, ihre Lebensprozesse und ihre Vielfalt zu organisieren, gehörten den Wissenschaftlern des antiken Griechenlands – Aristoteles (Abb. 1.2) und Theophrastus. Aristoteles schuf das erste wissenschaftliche System für etwa 500 damals bekannte Tierarten und legte den Grundstein für die vergleichende Anatomie (versuchen Sie, die Ziele dieser Wissenschaft zu definieren). Er glaubte, dass lebende Materie aus unbelebter Materie entstand. Theophrastus (372-287 n. Chr.) beschrieb verschiedene Pflanzenorgane und legte den Grundstein für die botanische Klassifizierung. Die lebenden Natursysteme dieser beiden Wissenschaftler wurden zur Grundlage für die Entwicklung der europäischen Biowissenschaften und veränderten sich bis zum 8. Jahrhundert nicht wesentlich. N. e.

Im Mittelalter (V. – XV. Jahrhundert n. Chr.) entwickelte sich die Biologie hauptsächlich als beschreibende Wissenschaft. Die damals gesammelten Fakten wurden oft verfälscht. So gibt es Beschreibungen verschiedener Fabelwesen, beispielsweise eines „Seemönchs“, der den Seeleuten vor einem Sturm zu erscheinen schien, oder eines Seesterns mit menschlichem Gesicht.

Während der Renaissance stellten die rasante Entwicklung der Industrie, der Landwirtschaft und herausragende geographische Entdeckungen die Wissenschaft vor neue Herausforderungen, die ihre Entwicklung stimulierten. Somit ist die Entwicklung der Zytologie mit der Erfindung des Lichtmikroskops verbunden. Zu Beginn des 17. Jahrhunderts erschien ein Lichtmikroskop mit Okular und Objektiv, dessen Erfinder jedoch nicht genau bekannt ist; Insbesondere der große italienische Wissenschaftler G. Galileo demonstrierte das von ihm 1609 erfundene Doppellinsen-Vergrößerungsgerät. Und 1665 untersuchte er mit seinem eigenen verbesserten Mikroskop dünne Schnitte von Holunderkorken, Karotten usw. Robert Hooke (Abb. 1.3) entdeckte die Zellstruktur pflanzlicher Gewebe und schlug den Begriff Zelle selbst vor. Etwa zur gleichen Zeit stellte der niederländische Naturforscher Antonie van Leeuwenhoek (Abb. 1.4) einzigartige Linsen mit 150-300-facher Vergrößerung her, durch die er erstmals einzellige Organismen (einzellige Tiere und Bakterien), Spermien, rote Blutkörperchen und dergleichen beobachtete Bewegung in Kapillaren.

Alle gesammelten wissenschaftlichen Fakten über die Vielfalt der Lebewesen wurden von einem herausragenden schwedischen Wissenschaftler des 18. Jahrhunderts zusammengefasst. Carl Linnaeus (Abb. 1.5). Er betonte, dass es in der Natur Gruppen von Individuen gibt, die einander hinsichtlich struktureller Merkmale und Umweltanforderungen ähneln, einen bestimmten Teil der Erdoberfläche bevölkern und in der Lage sind, sich untereinander zu kreuzen und fruchtbare Nachkommen hervorzubringen. Er betrachtete solche Gruppen, von denen jede bestimmte Unterschiede zu den anderen aufweist, als Arten. Linnaeus legte den Grundstein für die moderne Taxonomie und erstellte auch eine eigene Klassifizierung von Pflanzen und Tieren. Er führte lateinische wissenschaftliche Namen für Arten, Gattungen und andere systematische Kategorien ein und beschrieb mehr als 7.500 Pflanzenarten und etwa 4.000 Tierarten.

Reis. 1.2. Aristoteles (384-322 RR)

Reis. 1.3. Robert Hooke (1635-1703)

Reis. 1.4. Antonie van Leeuwenhoek (1632-1723)

Reis. 1.5. Carl Linnaeus (1707-1778)

Reis. 1.6. Theodor Schwann (1810-1882)

Reis. 1.7. Jean-Baptiste Lamarck (1744-1829)

Reis. 1.8. Charles Darwin (1809-1882)

Eine wichtige Etappe in der Entwicklung der Biologie ist mit der Schaffung der Zelltheorie und der Entwicklung evolutionärer Ideen verbunden. Insbesondere wurde ein Zellkern in einer Zelle entdeckt: Er wurde erstmals 1828 von dem englischen Botaniker Robert Brown (1773-1858) in einer Pflanzenzelle beobachtet, der später (1833) den Begriff „Kern“ vorschlug. Im Jahr 1830 beschrieb der tschechische Forscher Jan Purkine (1787-1869) den Kern eines Hühnereis. Basierend auf den Arbeiten dieser Wissenschaftler und des deutschen Botanikers Matthias Schleiden (1804-1881) formulierte der deutsche Zoologe Theodor Schwann (Abb. 1.6) 1838 die Grundprinzipien der Zelltheorie, die später vom deutschen Zytologen Rudolf Virchow (1821) ergänzt wurden -1902).

Zu Beginn des 19. Jahrhunderts. Jean-Baptiste Lamarck (Abb. 1.7) stellte die erste ganzheitliche Evolutionshypothese auf (1809) und machte auf die Rolle von Umweltfaktoren bei der Evolution von Lebewesen aufmerksam. Den bedeutendsten Beitrag zur späteren Entwicklung evolutionärer Ansichten leistete einer der herausragendsten Biologen der Welt – der englische Wissenschaftler Charles Darwin (Abb. 1.8). Seine Evolutionshypothese (1859) legte den Grundstein für die theoretische Biologie und beeinflusste maßgeblich die Entwicklung anderer Naturwissenschaften. Die Lehren Charles Darwins wurden später durch die Werke seiner Anhänger ergänzt und erweitert und bildeten schließlich zu Beginn des 20. Jahrhunderts ein vollständiges System von Ansichten namens „Darwinismus“. Die größte Rolle in der Entwicklung des Darwinismus dieser Zeit spielte der berühmte deutsche Wissenschaftler Ernst Haeckel (Abb. 1.9), der insbesondere 1866 den Namen der Wissenschaft vom Verhältnis von Organismen und ihren Gemeinschaften zu Umweltbedingungen vorschlug - Ökologie. Er versuchte, die Evolutionswege verschiedener systematischer Gruppen von Tieren und Pflanzen herauszufinden und schematisch darzustellen und legte damit den Grundstein für die Phylogenie.

Einen wichtigen Beitrag zur Entwicklung der Lehre von der höheren Nervenaktivität und der Physiologie der Verdauung bei Wirbeltieren und Menschen leisteten die russischen Wissenschaftler Iwan Michailowitsch Sechenow und Iwan Petrowitsch Pawlow (Abb. 1.10, 1.11), die Sie bereits aus der 9. Klasse kennen Biologiekurs.

Reis. 1.9. Ernst Haeckel (1834-1919)

Reis. 1.10. I. M. Sechenov (1829-1905)

Reis. 1.11. I. P. Pawlow (1849-1936)

Reis. 1.12. Gregor Mendel (1822-1884)

Reis. 1.13. Thomas Hunt Morgan (1866-1945)

Reis. 1.14. James Watson (1928) (1) und Francis Crick (1916-2004) (2)

Mitte des 19. Jahrhunderts. Der Grundstein für die Wissenschaft der Vererbungs- und Variabilitätsgesetze von Organismen – die Genetik – wurde gelegt. Als ihr Geburtsdatum gilt das Jahr 1900, als drei Wissenschaftler Experimente zur Pflanzenhybridisierung durchführten – der Niederländer Hugo de Vries (1848–1935) (er besaß den Begriff Mutation), der Deutsche Karl Erich Correns (1864–1933) und Der Österreicher Erich Tsermak (1871-1962) stieß unabhängig auf das vergessene Werk des tschechischen Forschers Gregor Mendel (Abb. 1.12) „Experimente an Pflanzenhybriden“ aus dem Jahr 1865. Diese Wissenschaftler waren erstaunt darüber, wie die Ergebnisse ihrer Experimente mit denen von G. Mendel übereinstimmten. Anschließend wurden die von G. Mendel aufgestellten Vererbungsgesetze von Wissenschaftlern aus verschiedenen Ländern akzeptiert und sorgfältige Untersuchungen zeigten ihre universelle Natur. Der Name „Genetik“ wurde 1907 vom englischen Wissenschaftler William Bateson (1861-1926) vorgeschlagen. Der amerikanische Wissenschaftler Thomas Hunt Morgan (Abb. 1.13) und seine Mitarbeiter leisteten einen großen Beitrag zur Entwicklung der Genetik. Das Ergebnis ihrer Forschung war die Schaffung der chromosomalen Vererbungstheorie, die die weitere Entwicklung nicht nur der Genetik, sondern der Biologie im Allgemeinen beeinflusste. Jetzt entwickelt sich die Genetik rasant und nimmt einen der zentralen Plätze in der Biologie ein.

Ende des 19. Jahrhunderts. (1892) Der russische Wissenschaftler Dmitri Iosifovich Ivanovsky (1864-1920) entdeckte nichtzelluläre Lebensformen – Viren. Dieser Name wurde bald vom niederländischen Forscher Martin Willem Beijerink (1851-1931) vorgeschlagen. Die Entwicklung der Virologie wurde jedoch erst mit der Erfindung des Elektronenmikroskops (30er Jahre des 20. Jahrhunderts) möglich, mit dem Forschungsobjekte zehn- und hunderttausendfach vergrößert werden konnten. Dank des Elektronenmikroskops konnten Menschen Zellmembranen, winzige Organellen und Einschlüsse im Detail untersuchen.

Im 20. Jahrhundert. Molekularbiologie, Gentechnik, Biotechnologie usw. entwickelten sich rasant. Der amerikanische Wissenschaftler - Biochemiker James Watson, der englische Biologe Francis Crick (Abb. 1.14) und der Biophysiker Morris Wilkins (1916-2004) entdeckten 1953 die Struktur der DNA dafür erhielten sie 1962 den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin) und entdeckten anschließend die Rolle von Nukleinsäuren bei der Erhaltung und Übertragung erblicher Informationen.

Reis. 1.15. A.A. Kovalevsky (1840-1901)

Reis. 1.16. I.I. Schmalhausen (1884-1963)

Reis. 1.17. I.I. Mechnikov (1845-1916)

Reis. 1.18. S.G. Navashin (1857-1930)

Zwei Biochemiker – der Spanier Severo Ochoa (1905–1993) und der Amerikaner Arthur Kornberg (1918–2001) wurden 1959 Preisträger des Nobelpreises für Physiologie oder Medizin „für die Entdeckung der Mechanismen der RNA- und DNA-Biosynthese“. Und im Jahr 1961- 1965, dank der Arbeit der Preisträger Der 1968 an die amerikanischen Biochemiker Marshall Nirenberg (1927-2010), Robert Holley (1922-1993) und den indischen Biochemiker Har Gobind Khorani (1922-2010) verliehene Nobelpreis für Physiologie oder Medizin entschlüsselte die Genetik Code und klärte seine Rolle bei der Proteinsynthese auf.

Bei der Entwicklung biotechnologischer Prozesse werden häufig gentechnische und zellulare Methoden eingesetzt. Die Gentechnik ist ein angewandter Zweig der Molekulargenetik und Biochemie, der Methoden zur Neuordnung des Erbguts von Organismen durch Entfernung oder Einführung einzelner Gene oder ihrer Gruppen entwickelt. Gene außerhalb des Körpers wurden erstmals 1969 von H.G. synthetisiert. Khorana. Im selben Jahr gelang es erstmals, die Gene des Bakteriums Escherichia coli in reiner Form zu isolieren. In den letzten Jahrzehnten haben Wissenschaftler die Struktur des Erbmaterials verschiedener Organismen (Fliege Drosophila, Mais usw.) und insbesondere des Menschen entschlüsselt. Dadurch ist es möglich, viele Probleme zu lösen, beispielsweise die Behandlung verschiedener Krankheiten, die Verlängerung der menschlichen Lebensspanne, die Versorgung der Menschheit mit Nahrungsmitteln usw.

Für ihre Forschungen auf dem Gebiet der Biochemie erhielten zwei Biochemiker deutscher Herkunft 1953 den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin – der Engländer Hans Adolf Krebs (1900–1981) und der Amerikaner Fritz Albert Lipman (1899–1986) für die Entdeckung von der Zyklus biochemischer Reaktionen während der Sauerstoffphase des Energiestoffwechsels (Krebszyklus genannt). Der amerikanische Chemiker Melvin Calvin (1911-1997) untersuchte die Schritte bei der Umwandlung von Kohlenstoff(II)-oxid in Kohlenhydrate während der Dunkelphase der Photosynthese (Kelvin-Zyklus), wofür er 1961 den Nobelpreis für Chemie erhielt. 1997 erhielt der amerikanische Biochemiker Stanley Prusiner (geb. 1942) den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin für seine Untersuchung von Prionen – infektiöse Proteinpartikel, die bei Menschen und Nutztieren tödliche Erkrankungen des Gehirns („Rinderwahnsinn“) verursachen können. usw. ).

Ukrainische Wissenschaftler leisteten einen wichtigen Beitrag zur Entwicklung der Biologie. Insbesondere die Studien von Alexander Onufrievich Kovalevsky (Abb. 1.15) und Ivan Ivanovich Shmalhausen (Abb. 1.16) spielten eine wichtige Rolle bei der Entwicklung vergleichender Tieranatomie, Phylogenie und evolutionärer Ansichten. Ilja Iljitsch Mechnikow (Abb. 1.17) entdeckte das Phänomen der Phagozytose und entwickelte die Theorie der zellulären Immunität, für die er 1908 den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin erhielt. Er stellte auch eine Hypothese über den Ursprung mehrzelliger Tiere auf. A.A. Kovalevsky und I.I. Mechnikov gilt zu Recht als Begründer der evolutionären Embryologie. Weltweite Berühmtheit erlangte die ukrainische Botanikschule durch Sergei Gavrilovich Navashin (Abb. 1.18), der 1898 den Prozess der Doppelbefruchtung bei Blütenpflanzen entdeckte.

Reis. 1.19. IN UND. Wernadski (1863-1945)

Die moderne Entwicklung der Ökologie ist ohne die Werke unseres herausragenden Landsmanns Wladimir Iwanowitsch Wernadski kaum vorstellbar (Abb. 1.19). Er schuf die Lehre von der Biosphäre – einem einzigen globalen Ökosystem des Planeten Erde, sowie der Noosphäre – einem neuen Zustand der Biosphäre, der durch menschliche geistige Aktivität verursacht wird. Wie so oft sind Ideen.I. Wernadski war seiner Zeit voraus. Erst jetzt gelten seine Prognosen über die Noosphäre als eine Art Programm zur Gewährleistung des harmonischen Zusammenlebens von Mensch und Natur, das auf der Ökologisierung aller Bereiche menschlichen Handelns basiert: Industrie, Verkehr, Vieh- und Pflanzenbau. IN UND. Wernadskij gründete eine neue Wissenschaft – die Biogeochemie, die die biochemische Aktivität lebender Organismen und die Transformation der geologischen Hüllen unseres Planeten untersucht.

Reis. 1,20. Inländische Biologen: A.V. Fomin (1869-1935) (1); N.G. Kalt (1882-1953) (2); EIN V. Palladin (1885-1972) (3); CM. Gershenzon (1906-1998) (4); O.A. Bogomolets (1881-1946) (5); D.K. Zabolotny (1866-1929) (6); P.G. Kostyuk (1924-2010) (7)

Der biologische Unterricht ist ein wesentlicher Bestandteil der allgemeinen naturwissenschaftlichen Ausbildung von Schülern. Die Bildung einer wissenschaftlichen Weltanschauung im Biologieunterricht basiert auf der Aneignung führender ideologischer Ideen durch die Studierenden: der materiellen Einheit der Welt und der dialektischen Muster ihrer Entwicklung, der universellen Verbindung von Phänomenen und Prozessen, der Erkennbarkeit der objektiven Welt und ihrer Reflexion im öffentlichen Bewusstsein, die Einheit von Theorie und Praxis. Die Aufgabe des biologischen Unterrichts in der Schule besteht darin, aufzudecken; wissenschaftliches Bild der Welt der belebten Natur, indem es die Studierenden mit den Grundprinzipien der dialektisch-materialistischen Methodik der Erkenntnis lebender Systeme (Systematik, Historismus etc.) vertraut macht.

Die Bildung einer korrekten dialektisch-materialistischen Sicht auf die Natur basiert auf dem Prinzip des naturwissenschaftlichen Unterrichts, das sich in den Inhalten des naturwissenschaftlichen Unterrichts widerspiegelt. Die Leitideen des Biologiestudiums sind die Ideen der Evolution der organischen Welt, der mehrstufigen Organisation der lebenden Natur, der Beziehung von Struktur und Funktion, der Beziehung biologischer Systeme zur natürlichen Umwelt, der Integrität und Selbstregulierung biologischer Systeme, die Verbindung von Theorie und Praxis – bestimmen den Inhalt, die Struktur des schulischen Biologieunterrichts, die Reihenfolge der Entwicklung grundlegender Konzepte. Kurse in Naturgeschichte, Biologie, Physik, Chemie, Geographie, die zusammen studiert werden, zeigen den Studierenden die Einheit und Entwicklung der materiellen Welt.

2.2.1 Interdisziplinäre Verbindungen zwischen Biologie und Physik

Der Kern des modernen naturwissenschaftlichen Weltbildes ist das physikalische Weltbild. Die Biologie ergänzt und verändert das physikalische Weltbild maßgeblich, indem sie verallgemeinertes Wissen über die Besonderheiten des Ablaufs physikalischer Prozesse in biologischen Systemen unterschiedlicher Komplexität (Zellen, Organismen, Biozönosen) einbringt. In der Welt um uns herum treten alle möglichen Veränderungen oder Phänomene auf. In der Physik werden mechanische, thermische, elektrische und Lichtphänomene untersucht. Alle diese Phänomene werden physikalisch genannt. In lebenden Organismen treten physikalische Prozesse und Phänomene auf. Entlang des Stängels steigt Feuchtigkeit vom Boden zur Pflanze auf, Blut fließt durch die Gefäße im Körper des Tieres und Nervenfasern übertragen Signale vom Gehirn an den Körper des Tieres. Mit Kenntnissen der Physik der Zoologie erklären sie, wie die Bewegung von Tieren an Land und Fischen im Wasser abläuft, wie verschiedene Tiere Geräusche erzeugen und wahrnehmen, wie ihre Sehorgane aufgebaut sind und vieles mehr.

2.2.2 Interdisziplinäre Verbindungen zwischen Biologie und Chemie

Chemie gehört zu den Naturwissenschaften. Sie untersucht die Zusammensetzung, Struktur, Eigenschaften und Umwandlungen von Stoffen sowie die diese Umwandlungen begleitenden Phänomene. Die Chemie ist eng mit der Physik und der Biologie verbunden. Zwischen Chemie und Biologie entstanden die Wissenschaften – Biochemie, bioanorganische und bioorganische Chemie. Chemische Prozesse, die Zusammensetzung von Stoffen und mehr werden in lebenden Organismen untersucht. Mithilfe von Kenntnissen über Säuren, Katalysatoren, alkalische und neutrale Medien werden Enzyme untersucht. Auf der Grundlage der Erkenntnisse zur Oxidation werden der Lungen- und Gewebegasaustausch sowie die Transportfunktion des Blutes untersucht.

2.2.3 Interdisziplinäre Verbindungen der Biologie mit anderen Fächern

Basierend auf Verbindungen zu den Sozial-, Technik- und Agrarwissenschaften zeigt die Biologie die Zusammenhänge „Natur – Mensch“, „Natur – Gesellschaft – Arbeit“ auf.

Interdisziplinäre Verbindungen im Biologieunterricht sollen interwissenschaftliche Verbindungen, Verbindungen zwischen Wissenschaft und anderen Formen des gesellschaftlichen Bewusstseins (Ideologie, Philosophie, Moral, Kunst) und Praxis widerspiegeln, die sich im Prozess des wissenschaftlichen, technischen und gesellschaftlichen Fortschritts entwickeln. Die Synthese der modernen Naturwissenschaften erfolgt in drei Hauptrichtungen: der interwissenschaftlichen Synthese, die zur Entstehung von Grenzwissenschaften (Biophysik, Biochemie, Biokybernetik usw.) und allgemeinen wissenschaftlichen Theorien (Systemtheorie, Informationstheorie, Kybernetik usw.) führte. ); methodische Synthese, Bereitstellung einer einheitlichen Methodik der Naturwissenschaften auf der Grundlage der Prinzipien der Systematik und Entwicklung der Natur; eine Synthese aus Wissenschaft und gesellschaftlicher Praxis, die auf die Lösung komplexer globaler Probleme unserer Zeit (Umweltschutz, Ernährungsprogramm, Gesundheitswesen etc.) abzielt. In der Biologie als System der Wissenschaften über die belebte Natur entwickeln sich synthetisierte Wissenschaften wie Zytologie, Ökologie, Selektion usw. intensiv.

Die Ergebnisse der wissenschaftlichen Wissenssynthese spiegeln sich zunehmend in den Inhalten der biologischen Ausbildung wider und machen die Notwendigkeit systematischer und konsistenter innerfachlicher und interfachlicher Verbindungen in Biologiestudiengängen deutlich. Basierend auf solchen Zusammenhängen formuliert und entwickelt der Biologielehrer allgemeine biologische Konzepte, die Folgendes widerspiegeln:

1) Entwicklung der belebten Natur – Evolution, Faktoren, Evolutionsrichtungen;

2) Ebenen der strukturellen Organisation der lebenden Natur – Zelle, Organismus, Art, Biozönose, Biosphäre;

3) Eigenschaften von Organismen und ihre Beziehung zur natürlichen Umwelt – Stoffwechsel, Variabilität, Vererbung, Anpassungsfähigkeit usw.

Besonders wichtig im Weltanschauungsplan sind interdisziplinäre Verbindungen zwischen Biologie und Sozialwissenschaften, die es den Studierenden ermöglichen, den Zusammenhang allgemeiner biologischer Konzepte mit philosophischen Kategorien (Materie, Bewegung, Bewegungsformen der Materie, Raum, Zeit usw.) und den Gesetzen aufzuzeigen der Dialektik (die Einheit und der Kampf der Gegensätze, der Übergang von quantitativen Veränderungen zu Qualität). Die dialektische Erkenntnismethode erfordert das Studium biologischer Objekte in Beziehungen und Entwicklung, in Einheit und im Kampf mit Widersprüchen.

Die moderne Biologie entwickelt sich dank einer Kombination systemisch-struktureller und historischer Methoden der wissenschaftlichen Kenntnis lebender Objekte intensiv weiter.

Bei der Untersuchung der Biogeozänose als Ökosystem geht es darum, die Wechselbeziehungen von Tieren, Pflanzen, Mikroorganismen, biotischen, abiotischen und anthropogenen Umweltfaktoren in einem bestimmten natürlichen Komplex aufzudecken. Gleichzeitig nutzt der Biologielehrer fachinterne und interfachliche Verbindungen (bei Lehrveranstaltungen in Physischer Geographie, Physik, Chemie, Naturgeschichte).

Das Prinzip der Intersubjektivität ist das Leitprinzip der Umweltbildung, unter Berücksichtigung der Logik der Entwicklung leitender Ideen und Konzepte von Fächern, mit einer konsequenten Vertiefung und Verallgemeinerung von Umweltideen und -konzepten.

Biologisches Wissen ist auch im sozialen und industriellen Bereich von großer Bedeutung.

Das Themenspektrum der interdisziplinären Vernetzung kann durch kreativ arbeitende Lehrkräfte erweitert werden.

Im Zusammenhang mit der Zunahme der Menge an Informationen, die während der Schulzeit aufgenommen werden müssen, und im Zusammenhang mit der Notwendigkeit, alle Schüler auf das Selbststudium vorzubereiten, ist die Untersuchung der Rolle interdisziplinärer Verbindungen bei der Steigerung der kognitiven Aktivität der Schüler von besonderer Bedeutung.

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Vorschau:

Städtische Haushaltsbildungseinrichtung

„Schugarowskaja-Sekundarschule“

Intersubjektbeziehungen der Biologie mit Fächern der Natur- und Geisteswissenschaften

Abgeschlossen von einem Biologie- und Chemielehrer

MBOU „Schugarowskaja-Sekundarschule“

Gushchina Lyubov Dmitrievna

SCHUGAROVO

2013

EINFÜHRUNG……………………………………………………………………………….3

Kapitel 1. Interdisziplinäre Verbindungen im Biologieunterricht, das Konzept interdisziplinärer Verbindungen……………………………………………………..5

§1.1. Funktionen interdisziplinärer Verbindungen……………………………………5

§1.2. Arten interdisziplinärer Verbindungen………………………………………...5

§1.3. Planung und Möglichkeiten zur Umsetzung interdisziplinärer Verbindungen im Biologieunterricht………………………………………………………….5

Kapitel 2. Interdisziplinäre Verbindungen im Biologiestudium……………………....8

FAZIT……………………………………………………………..12

LITERATUR…………………………………………………….13

EINFÜHRUNG

Sie sehen – hier ist der Thread. Eine einfache Sache

Nicht wahr? Hier ist ein regulärer Knoten.

Haben Sie diese schon einmal gesehen?

Und jetzt werden Sie und ich die Fäden verknoten.

Und Sie erhalten ein Netzwerk.

Damit können wir fischen oder einen Zaun bauen,

Machen Sie eine Hängematte oder lassen Sie sich etwas anderes einfallen.

Sehen Sie, was der Nutzen ist?

Dass nicht mehr jeder Thread für sich alleine steht?...

Sie unterstützen sich gegenseitig

sich zu etwas Ganzem, zu einem System entwickeln.

Anatoly Gin.

Eine der wichtigsten Aufgaben moderner Bildung besteht darin, Kindern die Einheit der Welt um sie herum zu zeigen. Um ein ganzheitliches Weltbild zu schaffen, empfiehlt es sich, im Unterricht interdisziplinäre Zusammenhänge zu nutzen, mit deren Hilfe Schüler lernen, ähnliche Gesetzmäßigkeiten und Muster in der Entwicklung bestimmter Prozesse und Phänomene zu erkennen.

Interdisziplinäre Verbindungen tragen dazu bei, einen personenzentrierten Ansatz in Lehre und Bildung umzusetzen. Der Lehrer hat die Möglichkeit, auf bestimmte Interessen und Hobbys der Schüler einzugehen. Dabei werden die Grundprinzipien des modernen Bildungsprozesses berücksichtigt (Prinzip der Variabilität des Lernens, Prinzip der Integration, Prinzip der Integrität der Bildungsinhalte, Prinzip der Systematik, Prinzip der Entwicklungspädagogik). , das Prinzip der Unabhängigkeit und schöpferischen Tätigkeit der Studierenden).

Die Umsetzung interdisziplinärer Verbindungen hilft den Studierenden, ein ganzheitliches Verständnis der Naturphänomene und der Beziehungen zwischen ihnen zu entwickeln und macht so das Wissen praktisch bedeutungsvoller und anwendbarer. Dies hilft den Studierenden, die Kenntnisse und Fähigkeiten, die sie im Studium einiger Fächer erworben haben, im Studium anderer Fächer zu nutzen ermöglicht die Anwendung in konkreten Situationen, bei der Betrachtung privater Themen, sowohl im akademischen als auch im außerschulischen Bereich, im zukünftigen industriellen, wissenschaftlichen und gesellschaftlichen Leben von Abiturienten.

Die Relevanz interdisziplinärer Verbindungen liegt darin, dass mit Hilfe multilateraler interdisziplinärer Verbindungen nicht nur die Aufgaben der Ausbildung, Entwicklung und Ausbildung der Studierenden auf einem qualitativ neuen Niveau gelöst werden, sondern auch der Grundstein für die berufliche Selbstbestimmung gelegt wird der Schüler an weiterführenden Schulen. Deshalb sind interdisziplinäre Verbindungen eine wichtige Voraussetzung und das Ergebnis eines integrierten Ansatzes in der Ausbildung und Bildung von Schülern.

Kapitel 1. Interdisziplinäre Verbindungen im Biologieunterricht.

§1.1. Funktionen interdisziplinärer Verbindungen

Interdisziplinäre Verbindungen erfüllen im Biologieunterricht eine Reihe von Funktionen.

Methodische Funktiondrückt sich darin aus, dass es den Studierenden nur auf ihrer Grundlage möglich ist, dialektisch-materialistische Ansichten über die Natur, moderne Vorstellungen von ihrer Integrität und Entwicklung zu entwickeln, da interdisziplinäre Verbindungen dazu beitragen, die sich entwickelnde Methodik der modernen Naturwissenschaften in der Lehre zu reflektieren entlang der Linie der Integration von Ideen und Methoden vom Standpunkt des systemischen Ansatzes zum Verständnis der Natur.

BildungsfunktionInterdisziplinäre Verbindungen bestehen darin, dass der Biologielehrer mit ihrer Hilfe Eigenschaften des Wissens der Schüler wie Konsistenz, Tiefe, Bewusstsein und Flexibilität formt. Interdisziplinäre Verbindungen dienen der Entwicklung biologischer Konzepte und tragen zur Angleichung der Zusammenhänge zwischen ihnen und allgemeinen naturwissenschaftlichen Konzepten bei.

Entwicklungsfunktioninterdisziplinäre Verbindungen werden durch ihre Rolle bei der Entwicklung des systematischen und kreativen Denkens der Studierenden, bei der Ausbildung ihrer kognitiven Aktivität, Unabhängigkeit und ihres Interesses am Lernen über die Natur bestimmt. Interdisziplinäre Verbindungen helfen, fachbezogene Denkträgheiten zu überwinden und den Horizont der Studierenden zu erweitern.

BildungsfunktionInterdisziplinäre Verbindungen äußern sich in der Unterstützung aller Bildungsbereiche von Schülern im Biologieunterricht. Der Biologielehrer setzt auf Verbindungen zu anderen Fächern und setzt einen integrierten Bildungsansatz um.

DesignfunktionInterdisziplinäre Verbindungen bestehen darin, dass der Biologielehrer mit ihrer Hilfe die Inhalte der Unterrichtsmaterialien, Methoden und Formen der Unterrichtsorganisation verbessert. Die Umsetzung interdisziplinärer Verbindungen erfordert die gemeinsame Planung komplexer Formen der pädagogischen und außerschulischen Arbeit durch Lehrkräfte naturwissenschaftlicher Fächer, die deren Kenntnis von Lehrbüchern und Programmen verwandter Fächer voraussetzen.

§1.2. Arten interdisziplinäre Zusammenhänge in den Inhalten des Biologieunterrichts

Der Funktionsumfang interdisziplinärer Verbindungen wird im Lernprozess verwirklicht, wenn der Biologielehrer die Vielfalt ihrer Typen umsetzt. Es gibt Verbindungen Intrazyklus (Verbindungen der Biologie mit Physik, Chemie) und Zwischenzyklus (Zusammenhänge der Biologie mit der Geschichte, Arbeitsausbildung). Arten interdisziplinärer Verbindungen werden anhand der Hauptkomponenten des Lernprozesses (Inhalte, Methoden, Organisationsformen) in Gruppen eingeteilt:inhaltlich-informativ und organisatorisch-methodisch.

Intersubjektzusammenhänge auf der Ebene der Fakten ( tatsächlich ) ist die Feststellung von Sachverhaltsähnlichkeiten, die Nutzung allgemeiner Sachverhalte, die in Lehrveranstaltungen der Physik, Chemie, Biologie erlernt werden, und deren umfassende Berücksichtigung, um Wissen über einzelne Phänomene, Prozesse und Objekte der Natur zu verallgemeinern. So können Lehrer im Biologie- und Chemieunterricht Daten über die chemische Zusammensetzung des menschlichen Körpers nutzen.

Konzeptionell interdisziplinäre Verbindungen sind die Erweiterung und Vertiefung der Merkmale von Fachbegriffen und die Bildung gemeinsamer Begriffe verwandter Fächer (allgemeines Fach). Zu den allgemeinen Fachbegriffen in naturwissenschaftlichen Studiengängen zählen Konzepte der Theorie des Stoffaufbaus – Körper, Substanz, Zusammensetzung, Molekül, Struktur, Eigenschaft, sowie allgemeine Begriffe – Phänomen, Prozess, Energie etc. Diese Konzepte werden häufig verwendet das Studium der Prozesse der Assimilation und Dissimilation. Gleichzeitig werden sie vertieft, auf biologisches Material konkretisiert und erhalten einen verallgemeinerten, allgemeinwissenschaftlichen Charakter.

Eine Reihe allgemeiner biologischer Konzepte spiegeln komplexe Prozesse der belebten Natur wider, die ohne den Einsatz physikalisch-chemischer Konzepte bereits im ersten Stadium ihrer Einführung nicht aufgedeckt werden können. So entwickelte sich das Konzept der Photosynthese in der Wissenschaft als Ergebnis der Untersuchung dieses Prozesses durch Pflanzenphysiologie und Grenzwissenschaften – Biophysik und Biochemie.

Theoretisch Unter interdisziplinären Zusammenhängen versteht man die Erarbeitung der Grundzüge allgemeiner wissenschaftlicher Theorien und Gesetzmäßigkeiten, die im Unterricht verwandter Fächer erlernt werden, mit dem Ziel der Beherrschung einer ganzheitlichen Theorie. Ein typisches Beispiel ist die Theorie vom Aufbau der Materie, die einen grundlegenden Zusammenhang zwischen Physik und Chemie darstellt und deren Konsequenzen zur Erklärung der biologischen Funktionen anorganischer und organischer Stoffe und ihrer Rolle im Leben lebender Organismen herangezogen werden.

§1.3. Planung und Möglichkeiten zur Umsetzung interdisziplinärer Verbindungen im Biologieunterricht

Die Nutzung interdisziplinärer Zusammenhänge gehört zu den schwierigsten methodischen Aufgaben eines Biologielehrers. Es erfordert Kenntnisse über den Inhalt von Programmen und Lehrbüchern in anderen Fächern. Die Umsetzung interdisziplinärer Verbindungen in der Unterrichtspraxis erfordert die Zusammenarbeit eines Biologielehrers mit Lehrern der Chemie, Physik und Geographie; Teilnahme am offenen Unterricht, gemeinsame Unterrichtsplanung etc. Ein Biologielehrer entwickelt unter Berücksichtigung des schulweiten Plans der pädagogischen und methodischen Arbeit einen individuellen Plan für die Umsetzung interdisziplinärer Verbindungen in biologischen Lehrveranstaltungen.

Die Methodik der kreativen Arbeit des Lehrers umfasst mehrere Phasen:

1) Studium des Abschnitts „Interdisziplinäre Verbindungen“ für jeden biologischen Studiengang und grundlegende Themen aus Programmen und Lehrbüchern anderer Fächer, Lektüre zusätzlicher wissenschaftlicher, populärwissenschaftlicher und methodischer Literatur;

2) Unterrichtsplanung interdisziplinärer Zusammenhänge anhand von Kurs- und Themenplänen;

3) Entwicklung von Werkzeugen und methodischen Techniken zur Umsetzung interdisziplinärer Verbindungen im konkreten Unterricht;

4) Entwicklung von Methoden zur Vorbereitung und Durchführung komplexer Formen der Schulungsorganisation;

5) Entwicklung von Methoden zur Überwachung und Bewertung der Ergebnisse interdisziplinärer Verbindungen in der Lehre.

Um interdisziplinäre Verbindungen im Biologieunterricht herzustellen, ist es daher notwendig, sich mit dem theoretischen Teil vertraut zu machen, sich mit den Funktionen und Arten interdisziplinärer Verbindungen vertraut zu machen und erst dann diese Methodik anzuwenden.

KAPITEL 2. ZWISCHENFACHVERBINDUNGEN IM BIOLOGIEKURS

Unter modernen Bedingungen besteht bei Schulkindern die Notwendigkeit, nicht spezifische, sondern allgemeine Fähigkeiten zu entwickeln, die die Eigenschaft einer breiten Übertragung haben. Solche Fähigkeiten, die während des Studiums eines Fachs erworben wurden, können von den Studierenden dann beim Studium anderer Fächer und bei praktischen Tätigkeiten frei genutzt werden.

Im Zusammenhang mit der Zunahme des Informationsvolumens, das während der Schulzeit aufgenommen werden muss, und im Zusammenhang mit der Notwendigkeit, alle Schüler auf das Selbststudium vorzubereiten, ist die Untersuchung der Rolle interdisziplinärer Verbindungen bei der Steigerung der kognitiven Aktivität der Schüler von besonderer Bedeutung. [6]

Versuchen wir, mehrere Unterrichtsthemen zu berücksichtigen, die sich auf Biologie, Literatur, Geographie, Kunst und Musik beziehen.

1. Unterrichtsstunde in der 6. Klasse zum Thema: „Zusammensetzung der Samen einkeimblättriger und zweikeimblättriger Pflanzen“

Zweck der Lektion: Untersuchung der chemischen Zusammensetzung von Samen einkeimblättriger und zweikeimblättriger Pflanzen.

Aufgaben:

a) Allgemeinbildung:

• eine Vorstellung vom Bedarf an mineralischen und organischen Stoffen für die Bildung und das Wachstum einer Pflanze geben;
• die Strukturmerkmale von Samen einkeimblättriger und zweikeimblättriger Pflanzen wiederholen;
• das Wissen über die chemische Zusammensetzung der Zelle vertiefen und erweitern;
• Prüfung der Kenntnisse der biologischen Terminologie;

b) Entwicklung:

Entwickeln Sie die Fähigkeit, mit natürlichen Objekten zu arbeiten und diese zu vergleichen;

• die Fähigkeit entwickeln, mit einem Lehrbuch zu arbeiten;
• in der Lage sein, erworbenes Wissen in der Praxis anzuwenden;
• die Fähigkeiten zum selbstständigen Arbeiten mit zusätzlicher Literatur vermitteln;
• die Entwicklung von Willen und Ausdauer beim Lernen fördern;
• die Fähigkeit entwickeln, zu verallgemeinern und Schlussfolgerungen zu ziehen;
• logisches Denken und kognitives Interesse am Thema entwickeln;

c) pädagogisch:

• die Bildung einer wissenschaftlichen Weltanschauung fortsetzen;
• Methoden der aktiven Kommunikation während der gemeinsamen Diskussion und Entscheidungsfindung lehren;
• Umwelt- und Umwelterziehung am Beispiel des Unterrichtsstoffs durchführen;
• eine Kommunikationskultur pflegen.

Sie können beginnen, neues Material mit Rätseln zu lernen:

1. In einer kleinen Hütte, in einem Schlafzimmer, schläft ein kleines Kind,
Es gibt Essen in der Speisekammer, wenn Sie aufwachen, werden Sie satt sein.

(Samen mit Embryo und Nährstoffen)

2. Die Blume ist ein Feuerfisch und die Frucht ist ein Schulterblatt
Die Frucht ist grün und jung. Aber süß wie Malz.

(Erbsen)

3. Selbst am Tag des Mähens ist der Busch niedriger als die Hirse,
Aber ein Samenkorn entspricht hundert Strohhalmen

(Bohnen)

4. Von den Pflanzen, deren Porträt auf der Münze eingeprägt ist?
Wessen Früchte werden auf dem Planeten Erde am dringendsten benötigt?

(Weizen)

Bei der Durchführung von Laborarbeiten, der Ermittlung der chemischen Zusammensetzung von Samen, bei einem Gespräch über Mineralsalze und Wasser ist es angebracht, über den Bodenschutz zu sprechen: Der Boden ist für Pflanzenwurzeln nur in Form von Lösungen zugänglich, daher ist es wichtig, ihn zu konservieren Feuchtigkeit im Boden.

"... Stoppen! Kommen Sie zur Besinnung!

Die Wälder flüstern dem Menschen zu.

Legen Sie den Boden nicht frei.

Verwandle es nicht in eine Wüste.

Erbarme dich! - hallt die Erde wider.

Wenn du Bäume fällst, entzieht es mir die Feuchtigkeit.

Ich versiege... Bald werde ich nichts mehr gebären können: weder ein Korn noch eine Blume.“

2. Eine Biologiestunde in der 6. Klasse zum Thema „Befruchtung und Bestäubung bei Angiospermen“ wird von Musik von N. A. Rimsky - Korsakov – „Der Hummelflug“ aus der Oper „Das Märchen vom Zaren Saltan“ begleitet.

Die süße Schöpfung der Natur,

Blume, Taldekoration,

Für einen geschätzten Moment im Frühling,

Du bist unbekannt und taub in der Steppe!

Sag mir: Warum bist du so rot,

Funkelnd vor Tau, du Flamme

Und du atmest etwas wie lebendig,

Duftend und heilig?

Für wen bist du in der weiten Steppe,

Für wen bist du weit weg von den Dörfern?...

(Alexey Koltsov)

Interdisziplinäre Verbindungen im Unterricht:

Geographie – Verbreitung von Pflanzen auf verschiedenen Kontinenten

Ökologie – Schutz blühender Pflanzen

Musik – Musik hören

Literatur – Gedichte über Blumen

3. Biologieunterricht in der 7. Klasse zum Thema: „Klasse Knochenfische“.

Während Sie Ihr Wissen auffrischen, können Sie einen Auszug aus einem Gedicht von F.I. Tyutchev lesen

„Andere haben es von der Natur bekommen

Instinkt prophetisch - blind -

Sie riechen es, hören das Wasser“

Es werden Auszüge aus Märchen von A.S. verwendet. Puschkin über Zar Saltan,über den Goldfisch, Gedicht von Valentin Berestov „Warum hat der Frosch keinen Schwanz“,Krylovs Fabel „Demyanovs Ohr“, Gemälde von Viktor Matorin „Fünf Brote und zwei Fische“, „Sieben Brote“, V. Perov „Fischer“, Gemälde von Henri Matisse „Rote Fische“.

Während des Unterrichts wird Musik aus dem Film „Amphibian Man“ gespielt,Und Camille Saint – Sansa-Musikwerk „Karneval der Tiere“ – Studie „Aquarium“.

4. Biologieunterricht in der 8. Klasse zum Thema: „Aufbau und Arbeit des Herzens“

Neues Material beginnt mit einem GedichtEduardas Mezhelaitis „Was ist das Herz?“
Was ist ein Herz? Ist der Stein hart?
Ein Apfel mit purpurroter Schale?
Vielleicht zwischen den Rippen und der Aorta
Gibt es auf der Erde einen schlagenden Ball, der wie ein Globus aussieht?
So oder so, alles Irdische
Passt in seine Grenzen
Weil er keine Ruhe hat
Er kümmert sich um alles.

Viele Werke sind dem „Herzen“ gewidmet, zum Beispiel: M. Gorky – „Old Woman Izergil“, das über das tapfere Herz von Danko spricht, Wilhem Hauff – „Frozen Heart“, Bulgakov „Heart of a Dog“.

Nicht nur Schriftsteller und Dichter, sondern auch Musiker widmeten ihre Werke dem „Herzen“. Musik kann nicht nur die Stimmung heben, beleben oder beruhigen, sie kann auch schwere Krankheiten behandeln. Zum Beispiel,

Mendelssohns Hochzeitsmarsch, Chopins Nocturne in d-Moll und Bachs Violinkonzert in d-Moll werden das Herz-Kreislauf-System normalisieren.

Als Zeichen der Treue und Liebe zum erstaunlichen Organ des menschlichen Herzens wurde ein Denkmal errichtet. Ein riesiges, vier Tonnen schweres Herz aus rotem Granit – ein Symbol des Lebens – schmückt den Innenhof des Herzinstituts in Dauerwelle. Die Eröffnung des ersten Denkmals für das menschliche Herz Russlands fand am 12. Juni 2001 statt. Die Granitskulptur ist eine anatomisch genaue Kopie des menschlichen Hauptorgans.

Interdisziplinarität ist somit ein modernes Lehrprinzip, das die Auswahl und Struktur von Lehrmaterialien für eine Reihe von Fächern beeinflusst, das systematische Wissen der Studierenden stärkt, Lehrmethoden aktiviert, auf den Einsatz komplexer Bildungsorganisationsformen orientiert und die Einheit der Bildungsprozess. Und die Umsetzung interdisziplinärer Verbindungen ist ein wichtiges Mittel zur Steigerung der Effektivität der kognitiven Aktivität von Schülern, da eine tiefe und vielseitige Offenlegung der Inhalte aller Studienfächer in Verbindung und Interdependenz dazu beiträgt:

1. Stabilere systemische Assimilation von Bildungsinformationen;

2.Ausbildung der Fähigkeiten der Studierenden, das Wissen verschiedener Disziplinen schnell zu nutzen, um sich neues Wissen anzueignen;

3. Entwicklung von Schlüsselkompetenzen bei Studierenden.

4. Breite Anwendung des erworbenen Wissens in der Praxis.

5. Vorbereitung auf die Abschlusszertifizierung.

ABSCHLUSS

Interdisziplinäre Verbindungen im Biologieunterricht werden als didaktisches Prinzip und als Bedingung betrachtet, die Ziele, Inhalte, Methoden, Mittel und Formen der Lehre verschiedener wissenschaftlicher Fächer erfassen.

Interdisziplinäre Verbindungen ermöglichen es, die wesentlichen Elemente der Bildungsinhalte zu isolieren, die Entwicklung systembildender Ideen, Konzepte, allgemeiner wissenschaftlicher Methoden pädagogischen Handelns und die Möglichkeit einer umfassenden Anwendung von Wissen aus verschiedenen Fächern in der Arbeit zu ermöglichen Aktivitäten der Studierenden.

Interdisziplinäre Verbindungen beeinflussen die Zusammensetzung und Struktur akademischer Fächer. Jedes akademische Fach ist eine Quelle bestimmter Arten interdisziplinärer Verbindungen. Dadurch ist es möglich, diejenigen Zusammenhänge zu identifizieren, die in den Inhalten der Biologie berücksichtigt werden, und umgekehrt diejenigen, die von der Biologie zu anderen akademischen Fächern führen.

Die Bildung eines allgemeinen Wissenssystems der Studierenden über die reale Welt, das die Wechselbeziehungen verschiedener Formen der Materiebewegung widerspiegelt, ist eine der wichtigsten pädagogischen Funktionen interdisziplinärer Verbindungen. Die Bildung eines ganzheitlichen wissenschaftlichen Weltbildes erfordert die zwingende Berücksichtigung interdisziplinärer Zusammenhänge. Ein integrierter Bildungsansatz hat die pädagogischen Funktionen interdisziplinärer Verbindungen im Biologiestudium gestärkt und so die Offenbarung der Einheit der Natur der Gesellschaft – des Menschen – gefördert.

Unter diesen Voraussetzungen werden die Verbindungen der Biologie sowohl zu naturwissenschaftlichen als auch zu geisteswissenschaftlichen Fächern gestärkt; Die Fähigkeiten zur Wissensvermittlung, deren Anwendung und zum umfassenden Verständnis werden verbessert.

Interdisziplinarität ist somit ein modernes Lehrprinzip, das die Auswahl und Struktur von Lehrmaterialien für eine Reihe von Fächern beeinflusst, das systematische Wissen der Studierenden stärkt, Lehrmethoden aktiviert, auf den Einsatz komplexer Bildungsorganisationsformen orientiert und die Einheit der Bildungsprozess.

LITERATUR

1. Vsesvyatsky B.V. Systematischer Ansatz für den biologischen Unterricht in der Sekundarschule. - M.: Bildung, 1985.

2. Zverev I. D., Myagkova A. N. Allgemeine Methoden des Biologieunterrichts. - M.: Bildung, 1985.

3. Ilchenko V. R. Kreuzung von Physik, Chemie und Biologie. - M.: Bildung, 1986.

4. Maksimova V. N., Gruzdeva N. V. Interdisziplinäre Verbindungen im Biologieunterricht. - M.: Bildung, 1987.

5. Maksimova V. N. Interdisziplinäre Verbindungen im Bildungsprozess der modernen Schule. -M.: Bildung, 1986.

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1. Definition der Biologie als Wissenschaft. Verbindung der Biologie mit anderen Wissenschaften. Die Bedeutung der Biologie für die Medizin. Definition des Begriffs „Leben“ im gegenwärtigen Stadium der Wissenschaft. Grundlegende Eigenschaften von Lebewesen.

Biologie(Griechisch bios – „Leben“; logos – Lehre) – die Wissenschaft vom Leben (Tierwelt), eine der Naturwissenschaften, deren Gegenstand Lebewesen und ihre Interaktion mit der Umwelt sind. Biologie ist das Studium aller Aspekte des Lebens, insbesondere der Struktur, Funktionsweise, des Wachstums, des Ursprungs, der Entwicklung und der Verbreitung lebender Organismen auf der Erde. Klassifiziert und beschreibt Lebewesen, den Ursprung ihrer Art und ihre Interaktionen untereinander und mit der Umwelt.

Beziehung zwischen Biologie und anderen Wissenschaften: Die Biologie ist eng mit anderen Wissenschaften verbunden und manchmal ist es sehr schwierig, die Grenze zwischen ihnen zu ziehen. Die Untersuchung der Zellaktivität umfasst die Untersuchung molekularer Prozesse, die innerhalb der Zelle ablaufen. Dieser Abschnitt wird als Molekularbiologie bezeichnet und bezieht sich manchmal auf Chemie und nicht auf Biologie. Im Körper ablaufende chemische Reaktionen werden von der Biochemie untersucht, einer Wissenschaft, die der Chemie deutlich näher steht als der Biologie. Viele Aspekte der physikalischen Funktionsweise lebender Organismen werden von der Biophysik untersucht, die sehr eng mit der Physik verwandt ist. Das Studium einer großen Anzahl biologischer Objekte ist untrennbar mit Wissenschaften wie der mathematischen Statistik verbunden. Manchmal wird die Ökologie als eigenständige Wissenschaft unterschieden – die Wissenschaft von der Interaktion lebender Organismen mit der Umwelt (lebende und unbelebte Natur). Die Wissenschaft, die die Gesundheit lebender Organismen untersucht, hat sich längst zu einem eigenständigen Wissensgebiet entwickelt. Dieser Bereich umfasst die Veterinärmedizin und eine sehr wichtige angewandte Wissenschaft – die Medizin, die für die menschliche Gesundheit verantwortlich ist.

Die Bedeutung der Biologie für die Medizin:

Die genetische Forschung hat es ermöglicht, Methoden zur Früherkennung, Behandlung und Prävention erblicher menschlicher Krankheiten zu entwickeln;

Die Auswahl von Mikroorganismen ermöglicht die Gewinnung von Enzymen, Vitaminen und Hormonen, die für die Behandlung einer Reihe von Krankheiten erforderlich sind.

Die Gentechnik ermöglicht die Herstellung biologisch aktiver Verbindungen und Medikamente;

Definition des Begriffs „Leben“ im gegenwärtigen Stadium der Wissenschaft. Grundlegende Eigenschaften von Lebewesen: Angesichts der großen Vielfalt seiner Erscheinungsformen ist es ziemlich schwierig, den Begriff des Lebens vollständig und eindeutig zu definieren. Die meisten Definitionen des Lebensbegriffs, die im Laufe der Jahrhunderte von vielen Wissenschaftlern und Denkern gegeben wurden, berücksichtigten die wichtigsten Eigenschaften, die das Lebende vom Nichtlebenden unterscheiden. Aristoteles sagte beispielsweise, dass das Leben die „Ernährung, das Wachstum und die Altersschwäche“ des Körpers sei; A. L. Lavoisier definierte Leben als „chemische Funktion“; G. R. Treviranus glaubte, dass das Leben „eine stabile Gleichmäßigkeit von Prozessen mit unterschiedlichen äußeren Einflüssen“ sei. Es ist klar, dass solche Definitionen Wissenschaftler nicht zufriedenstellen konnten, da sie nicht alle Eigenschaften lebender Materie widerspiegelten (und widerspiegeln konnten). Darüber hinaus deuten Beobachtungen darauf hin, dass die Eigenschaften der Lebenden nicht außergewöhnlich und einzigartig sind, wie es früher schien, sondern dass sie separat unter unbelebten Objekten zu finden sind. A. I. Oparin definierte das Leben als „eine besondere, sehr komplexe Form der Bewegung der Materie“. Diese Definition spiegelt die qualitative Einzigartigkeit des Lebens wider, die sich nicht auf einfache chemische oder physikalische Gesetze reduzieren lässt. Allerdings ist die Definition auch in diesem Fall allgemeiner Natur und lässt die spezifische Einzigartigkeit dieser Bewegung nicht erkennen.

F. Engels schrieb in „Dialektik der Natur“: „Leben ist eine Existenzweise von Proteinkörpern, deren wesentlicher Punkt der Austausch von Materie und Energie mit der Umwelt ist.“

Für die praktische Anwendung sind diejenigen Definitionen nützlich, die die grundlegenden Eigenschaften enthalten, die allen Lebewesen notwendigerweise innewohnen. Hier ist eine davon: Das Leben ist ein makromolekulares offenes System, das durch eine hierarchische Organisation, die Fähigkeit zur Selbstreproduktion, Selbsterhaltung und Selbstregulierung, Stoffwechsel und einen fein regulierten Energiefluss gekennzeichnet ist. Nach dieser Definition ist das Leben ein Kern der Ordnung, der sich in einem weniger geordneten Universum ausbreitet.

Leben existiert in Form offener Systeme. Das bedeutet, dass jedes Lebewesen nicht nur in sich selbst abgeschlossen ist, sondern ständig Materie, Energie und Informationen mit der Umwelt austauscht.

2. Evolutionär bedingte Ebenen der Lebensorganisation: Es gibt solche Ebenen der Organisation lebender Materie – Ebenen der biologischen Organisation: molekular, zellulär, Gewebe, Organ, Organismus, Populationsart und Ökosystem.
Molekulare Organisationsebene- Dies ist das Funktionsniveau biologischer Makromoleküle - Biopolymere: Nukleinsäuren, Proteine, Polysaccharide, Lipide, Steroide. Auf dieser Ebene beginnen die wichtigsten Lebensprozesse: Stoffwechsel, Energieumwandlung, Weitergabe von Erbinformationen. Diese Ebene wird studiert: Biochemie, Molekulargenetik, Molekularbiologie, Genetik, Biophysik.
Zellulare Ebene- Dies ist die Ebene der Zellen (Zellen von Bakterien, Cyanobakterien, einzelligen Tieren und Algen, einzelligen Pilzen, Zellen mehrzelliger Organismen). Eine Zelle ist eine strukturelle Einheit von Lebewesen, eine Funktionseinheit, eine Entwicklungseinheit. Dieses Niveau wird von Zytologie, Zytochemie, Zytogenetik und Mikrobiologie untersucht.
Gewebeebene der Organisation- Dies ist die Ebene, auf der die Struktur und Funktion von Geweben untersucht wird. Dieses Niveau wird von der Histologie und Histochemie untersucht.
Organebene der Organisation- Dies ist die Ebene der Organe vielzelliger Organismen. Anatomie, Physiologie und Embryologie studieren diese Ebene.
Organismische Organisationsebene- Dies ist die Ebene der einzelligen, kolonialen und mehrzelligen Organismen. Die Besonderheit der Organismenebene besteht darin, dass auf dieser Ebene die Entschlüsselung und Umsetzung genetischer Informationen erfolgt, die Bildung von Merkmalen, die den Individuen einer bestimmten Art innewohnen. Auf dieser Ebene werden Morphologie (Anatomie und Embryologie), Physiologie, Genetik und Paläontologie untersucht.
Populations-Arten-Ebene- Dies ist die Ebene der Aggregate von Individuen – Populationen und Arten. Auf dieser Ebene werden Systematik, Taxonomie, Ökologie, Biogeographie und Populationsgenetik untersucht. Auf dieser Ebene werden die genetischen und ökologischen Eigenschaften von Populationen, elementare Evolutionsfaktoren und ihr Einfluss auf den Genpool (Mikroevolution) sowie die Problematik des Artenschutzes untersucht.
Biogeozänotische Ebene der Lebensorganisation - repräsentiert durch eine Vielzahl natürlicher und kultureller Biogeozänosen in allen Lebensräumen . Komponenten- Populationen verschiedener Arten; Umweltfaktoren ; Nahrungsnetze, Stoff- und Energieflüsse ; Grundlegende Prozesse; Biochemischer Stoffkreislauf und Energiefluss, der das Leben unterstützt ; Flüssigkeitshaushalt zwischen lebenden Organismen und der abiotischen Umgebung (Homöostase) ; Bereitstellung von Lebensbedingungen und Ressourcen (Nahrung und Unterkunft) für lebende Organismen. Wissenschaften, die auf dieser Ebene forschen: Biogeographie, Biogeozenologie und Ökologie
Biosphärenebene der Lebensorganisation

Sie wird durch die höchste, globale Organisationsform von Biosystemen repräsentiert – die Biosphäre. Komponenten - Biogeozänosen; Anthropogener Einfluss; Grundlegende Prozesse; Aktive Interaktion lebender und unbelebter Materie des Planeten; Biologische globale Zirkulation von Materie und Energie;

Aktive biogeochemische Beteiligung des Menschen an allen Prozessen der Biosphäre, seinen wirtschaftlichen und ethnokulturellen Aktivitäten

Wissenschaften, die auf dieser Ebene forschen: Ökologie; Globale Ökologie; Weltraumökologie; Soziale Ökologie.

3. Der Mensch im System der Natur. Die Spezifität der Manifestation biologischer und sozialer Aspekte beim Menschen.

Der Mensch gehört zum Tierreich, da er zur Ernährung Fertigstoffe nutzt, also heterotroph ist. Seine Zellen haben keine Zellulosemembranen, es gibt keine Chloroplasten – das heißt, es besteht aus typischen tierischen Zellen.

Der Mensch gehört zu: - Einem Chorda-Stamm, da der Embryo über eine Sehne, Kiemenschlitze in der Rachenhöhle, ein dorsales (dorsales) hohles Neuralrohr und eine bilaterale Symmetrie des Körpers verfügt.

Es gehört zum Untertyp der Wirbeltiere, da es eine Wirbelsäule aus Wirbeln, ein Herz auf der Bauchseite des Körpers und zwei Gliedmaßenpaare entwickelt.

In der Klasse der Säugetiere sind, da sie warmblütig sind, Milchdrüsen entwickelt; aufgrund der Anwesenheit von Haaren auf der Körperoberfläche.

Zur Plazenta-Unterklasse: Entwicklung des Babys im Körper der Mutter, Ernährung des Fötus durch die Plazenta. Aus biologischer Sicht gehört der Mensch zu den Säugetierarten der Ordnung der Primaten, der Unterordnung der Schmalnasigen.

Natürlich und sozial im Menschen: In Übereinstimmung mit der Charakterisierung des Wesens des Menschen durch K. Marx als einer Reihe sozialer Beziehungen erscheint er als soziales Wesen. Gleichzeitig ist der Mensch ein Teil der Natur. Unter diesem Gesichtspunkt gehört der Mensch zu den höheren Säugetieren und bildet eine besondere Art des Homo sapiens, und daher erweist sich der Mensch als biologisches Wesen. Wie jede biologische Art zeichnet sich der Homo sapiens durch bestimmte Artenmerkmale aus. Jedes dieser Merkmale kann bei verschiedenen Vertretern der Art innerhalb ziemlich großer Grenzen variieren, was an sich normal ist. Statistische Methoden ermöglichen es, die wahrscheinlichsten und am weitesten verbreiteten Werte jedes Artenmerkmals zu ermitteln. Die Ausprägung vieler biologischer Parameter einer Art kann auch durch soziale Prozesse beeinflusst werden. Beispielsweise beträgt die durchschnittliche „normale“ Lebenserwartung eines Menschen laut moderner Wissenschaft 80-90 Jahre, wenn er nicht an Erbkrankheiten leidet und nicht Opfer von Todesursachen außerhalb seines Körpers wird, wie z Infektionskrankheiten oder Krankheiten, die durch anormale Umweltbedingungen, Unfälle usw. verursacht werden. Dabei handelt es sich um eine biologische Konstante der Art, die sich jedoch unter dem Einfluss sozialer Gesetze verändert. Infolgedessen stieg die tatsächliche (im Gegensatz zur „normalen“) durchschnittliche Lebenserwartung von 20 bis 22 Jahren in der Antike auf etwa 30 Jahre im 18. Jahrhundert, auf 56 Jahre in Westeuropa zu Beginn des 20. Jahrhunderts und auf 75-75 Jahre. 77 Jahre in den am weitesten entwickelten Ländern des 20. Jahrhunderts. Die Dauer der Kindheit, des Erwachsenenalters und des Alters eines Menschen ist biologisch bedingt; das Alter, in dem Frauen Kinder zur Welt bringen können, wird festgelegt (durchschnittlich 15–49 Jahre); das Verhältnis der Geburten eines Kindes, von Zwillingen usw. wird durch die Abfolge von Prozessen in der Entwicklung des menschlichen Körpers bestimmt, wie z. B. die Fähigkeit, verschiedene Arten von Nahrungsmitteln zu assimilieren, die Sprache in einem frühen Alter zu beherrschen und das Auftreten von Sekundärprodukten Geschlechtsmerkmale und vieles mehr ist biologisch programmiert. Einigen Daten zufolge ist die Begabung verschiedener Menschen in verschiedenen Aktivitäten (Musik, Mathematik usw.) vererbt, also biologisch bedingt. Wie andere biologische Arten gibt es auch bei der Art Homo sapiens stabile Variationen (Varietäten), die beim Menschen meist mit dem Begriff „Rasse“ bezeichnet werden. Die Rassendifferenzierung der Menschen beruht auf der Tatsache, dass Gruppen, die in verschiedenen Gebieten des Planeten leben, sich an die Besonderheiten ihrer Umwelt angepasst haben, was sich im Auftreten spezifischer anatomischer, physiologischer und biologischer Merkmale widerspiegelt. Da er jedoch zu einer einzigen biologischen Art, dem Homo sapiens, gehört, verfügt ein Vertreter jeder Rasse über für diese Art charakteristische biologische Parameter, die es ihm ermöglichen, erfolgreich an jedem Lebensbereich der menschlichen Gesellschaft teilzunehmen. Wenn wir über die menschliche Vorgeschichte sprechen, dann ist die Art Homo sapiens das letzte der heute bekannten Entwicklungsstadien der Gattung Homo. In der Vergangenheit waren unsere Vorgänger andere Arten dieser Gattung (wie Homo habilis – fähiger Mann; Homo erectus – erectus Mann usw.), die Wissenschaft liefert noch keine eindeutige Genealogie unserer Art. Biologisch gesehen ist jedes menschliche Individuum, das jemals gelebt hat oder derzeit lebt, einzigartig, einzigartig, weil der Satz an Genen, den es von seinen Eltern erhält, einzigartig ist (Ausnahme sind eineiige Zwillinge, die einen identischen Genotyp erben). Diese Einzigartigkeit wird durch das Zusammenspiel sozialer und biologischer Faktoren im Prozess der individuellen menschlichen Entwicklung verstärkt.

4. Präzelluläre Organisationsebene lebender Materie. Viren.

VIREN- nichtzelluläre Lebensformen. Viren sind 50-mal kleiner als Bakterien und bewegen sich an der Grenze zwischen Leben und Nichtleben. Aber wenn man sie als lebendig betrachtet, dann werden sie die zahlreichste Lebensform auf der Erde sein.

Viren unterscheiden sich von allen anderen Organismen:

2. Sie enthalten nur eine Art von Nukleinsäure – entweder RNA oder DNA.

3. Sie verfügen über eine sehr begrenzte Anzahl an Enzymen; sie nutzen den Stoffwechsel des Wirts, seine Enzyme und die aus dem Stoffwechsel in den Zellen des Wirts gewonnene Energie. Zu den Viruserkrankungen zählen Grippe, Enzephalitis, Masern, Mumps, Röteln, Hepatitis und AIDS.

Oft wird die Frage gestellt: „Leben Viren?“ Wenn wir eine Struktur als lebendig betrachten, die über genetisches Material (DNA oder RNA) verfügt und in der Lage ist, sich selbst zu reproduzieren, dann können wir sagen, dass Viren leben. Wenn wir eine Struktur mit einer Zellstruktur als lebendig betrachten, muss die Antwort negativ sein. Außerdem ist zu beachten, dass Viren nicht in der Lage sind, sich außerhalb der Wirtszelle zu vermehren. Sie befinden sich genau an der Grenze zwischen Leben und Nichtleben. Und dies erinnert uns einmal mehr daran, dass es ein kontinuierliches Spektrum immer größerer Komplexität gibt, das bei einfachen Molekülen beginnt und bei den komplexesten geschlossenen Zellsystemen endet.

Verhalten

Struktur

Viren sind sehr einfach. Sie bestehen aus einem Stück genetischem Material, entweder DNA oder RNA, das den Kern des Virus bildet, und dieser Kern ist von einer schützenden Proteinhülle namens Kapsid umgeben.

Das vollständig ausgebildete infektiöse Partikel wird Virion genannt. Einige Viren, wie zum Beispiel Herpes- oder Influenzaviren, verfügen zusätzlich über eine Lipoproteinhülle, die aus der Plasmamembran der Wirtszelle entsteht. Im Gegensatz zu allen anderen Organismen haben Viren keine zelluläre Struktur.

Die Hülle von Viren besteht oft aus identischen, sich wiederholenden Untereinheiten – Kapsomeren. Kapsomere bilden Strukturen mit hoher Symmetrie, die zur Kristallisation fähig sind. Dies ermöglicht es, Informationen über ihre Struktur sowohl mit kristallographischen Methoden, die auf der Verwendung von Röntgenstrahlen basieren, als auch mit Elektronenmikroskopie zu gewinnen. Sobald Virus-Untereinheiten in der Wirtszelle auftauchen, zeigen sie sofort die Fähigkeit, sich selbst zu einem ganzen Virus zusammenzufügen. Selbstorganisation ist auch für viele andere biologische Strukturen charakteristisch und für biologische Phänomene von grundlegender Bedeutung.

Spiralsymmetrie. Das beste Beispiel für die helikale Symmetrie ist das Tabakmosaikvirus (TMV), das RNA enthält. 2130 identische Proteinuntereinheiten bilden zusammen mit der RNA eine einzige integrale Struktur – das Nukleokapsid. Einige Viren, wie zum Beispiel Mumps- und Influenzaviren, haben eine Hülle, die das Nukleokapsid umgibt.

Bakteriophagen. Viren, die Bakterien angreifen, bilden eine Gruppe sogenannter Bakteriophagen. Einige Bakteriophagen haben einen ausgeprägten ikosaedrischen Kopf und einen Schwanz mit Spiralsymmetrie.

EVOLUTIONÄRER URSPRUNG VON VIREN:

5. Prokaryoten. Charakteristische Merkmale der Organisation.

Alle bekannten Organismen werden in Pro- und Eukaryoten unterteilt. Zu den Prokaryoten gehören Bakterien und Blaualgen; Zu den Eukaryoten zählen Grünpflanzen, Schleimpilze und Tiere.

Prokaryontische Zellen haben keinen gebildeten Zellkern, das heißt, das genetische Material befindet sich im Zytoplasma und ist nicht von Membranen umgeben. Eukaryoten haben einen echten Kern, d.h. Gen. Das Material ist von einer Doppelmembran umgeben.

Eukaryoten und Prokaryoten unterscheiden sich auch in einer Reihe weiterer Merkmale:

Zeichen	Prokaryoten	Eukaryoten
Größe	Durchmesser 0,5–5 Mikrometer.	Durchmesser bis zu 40 Mikrometer. Das Volumen ist 1000-10000-mal größer als das von Prokaryoten.
Formen	Einzellig, fadenförmig.	Einzellig, fadenförmig, wirklich vielzellig.
Organellen	Wenige. Keines hat eine Doppelmembran.	Viel. Erhältlich mit Doppel- und Einzelmembranen.
Kern	Nein	Essen
Atomhülle	Nein	Essen
DNA	In einem Ring geschlossen (konventionell als Bakterienchromosom bezeichnet).	Kern-DNA ist eine lineare Struktur und kommt in Chromosomen vor.
Chromosomen	Nein	Essen
Mitose	Nein	Essen
Meiose	Nein	Essen
Gameten	Nein	Essen
Mitochondrien	Nein	Essen
Plastiden bei Autotrophen	Nein	Essen
Methode der Nahrungsaufnahme	Adsorption durch die Zellmembran	Phagozytose und Pinozytose
Verdauungsvakuolen	Nein	Essen
Flagellen	Essen	Essen

Prokaryoten (lateinisch Procaryota, von griechisch προ „vor“ und κάρυον „Kern“), oder pränuklear – einzellige lebende Organismen, die (im Gegensatz zu Eukaryoten) keinen gebildeten Zellkern haben. Prokaryoten werden im Rang einer Domäne (Superreich) in zwei Taxa unterteilt: Bakterien und Archaeen.
Prokaryoten:

Vorhandensein von Flagellen, Plasmiden und Gasvakuolen

Strukturen, in denen Photosynthese stattfindet – Chloroplasten

Fortpflanzungsformen sind asexuell, es liegt ein pseudosexueller Prozess vor, bei dem nur genetische Informationen ausgetauscht werden, ohne dass sich die Zellzahl erhöht.

Prokaryontische Zellen zeichnen sich durch das Fehlen einer Kernmembran aus; die DNA wird ohne Beteiligung von Histonen verpackt. Art der Ernährung - osmotroph.

Das genetische Material von Prokaryoten wird durch ein ringförmig geschlossenes DNA-Molekül repräsentiert; es gibt nur ein Replikon. Die Zellen besitzen keine Organellen mit Membranstruktur.

Kann Stickstoff fixieren.

Haben: Kapsel(schützt Bakterien vor Beschädigung, Austrocknung, verhindert die Phagozytose von Bakterien) ; Zellwand, Plasmalemma, Zytoplasma, Ribosomen, getrunken(Oberflächenstrukturen, die in vielen Bakterienzellen vorkommen und gerade Proteinzylinder mit einer Länge von 1–1,5 Mikrometern und einem Durchmesser von 7–10 nm darstellen); Flagellen, Nukleotid(kernartig); Plasmide(zusätzliche Vererbungsfaktoren, die sich in Zellen außerhalb der Chromosomen befinden und kreisförmige (geschlossene) oder lineare DNA-Moleküle darstellen.)

6. Zelle ist eine elementare, genetische und strukturell-funktionale biologische Einheit. Prokaryotische und eukaryotische Zellen.

Zelle- eine elementare Einheit eines lebenden Systems. Sie kann als Elementareinheit bezeichnet werden, da es in der Natur keine kleineren Systeme gibt, die ausnahmslos alle Merkmale (Eigenschaften) von Lebewesen aufweisen würden. Es ist bekannt, dass Organismen einzellig (z. B. Bakterien, Protozoen, einige Algen) oder mehrzellig sein können.

Eine Zelle verfügt über alle Eigenschaften eines lebenden Systems: Sie tauscht Stoffe und Energie aus, wächst, reproduziert und vererbt ihre Eigenschaften, reagiert auf äußere Reize und ist bewegungsfähig. Es handelt sich um die unterste Organisationsebene, die alle diese Eigenschaften besitzt.

Spezifische Funktionen in einer Zelle sind auf Organellen verteilt, intrazelluläre Strukturen, die eine bestimmte Form haben, wie z. B. Zellkern, Mitochondrien usw. Mehrzellige Organismen haben unterschiedliche Zellen (z. B. Nerven-, Muskel-, Blutzellen bei Tieren oder Zellen von Stammzellen, Blätter, Wurzeln bei Pflanzen) erfüllen unterschiedliche Funktionen und unterscheiden sich daher im Aufbau. Trotz der Formenvielfalt weisen Zellen verschiedener Typen bemerkenswerte Ähnlichkeiten in ihren Hauptstrukturmerkmalen auf.

Alle Organismen mit Zellstruktur werden in zwei Gruppen eingeteilt: pränukleäre (Prokaryoten) und nukleare (Eukaryoten).

Die Zellen von Prokaryoten, zu denen auch Bakterien gehören, sind im Gegensatz zu Eukaryoten relativ einfach aufgebaut. Eine prokaryontische Zelle hat keinen organisierten Zellkern; sie enthält nur ein Chromosom, das nicht durch eine Membran vom Rest der Zelle getrennt ist, sondern direkt im Zytoplasma liegt. Es erfasst aber auch sämtliche Erbinformationen der Bakterienzelle.

Eine Pflanzenzelle zeichnet sich durch das Vorhandensein verschiedener Plastiden, einer großen zentralen Vakuole, die manchmal den Zellkern an die Peripherie drängt, sowie einer außerhalb der Plasmamembran befindlichen Zellwand aus Zellulose aus. In den Zellen höherer Pflanzen fehlt dem Zellzentrum ein Zentriol, das nur bei Algen vorkommt. Der Reservenährstoff Kohlenhydrat in Pflanzenzellen ist Stärke.

In den Zellen von Vertretern des Pilzreichs besteht die Zellwand meist aus Chitin, der Substanz, aus der das Exoskelett der Arthropoden aufgebaut ist. Es gibt eine zentrale Vakuole, keine Plastiden. Nur einige Pilze haben ein Zentriol in der Zellmitte. Das Speicherkohlenhydrat in Pilzzellen ist Glykogen.

Tierische Zellen haben keine dichte Zellwand und keine Plastiden. In einer tierischen Zelle gibt es keine zentrale Vakuole. Das Zentriol ist charakteristisch für das Zellzentrum tierischer Zellen. Glykogen ist auch ein Reservekohlenhydrat in tierischen Zellen.

7. Zelltheorie. Geschichte und aktueller Stand. Seine Bedeutung für Biologie und Medizin.

Grundprinzipien der Zelltheorie, ihre Bedeutung

Alle lebenden Organismen bestehen aus Zellen – entweder einer Zelle (einzellige Organismen) oder mehreren (mehrzellige Organismen). Die Zelle ist eines der wichtigsten Struktur-, Funktions- und Fortpflanzungselemente der lebenden Materie; es ist ein elementares lebendes System. Es gibt nichtzelluläre Organismen (Viren), die sich jedoch nur in Zellen vermehren können. Es gibt Organismen, die zum zweiten Mal ihre Zellstruktur verloren haben (einige Algen). Die Geschichte der Zellforschung ist mit den Namen einer Reihe von Wissenschaftlern verbunden. R. Hooke war der erste, der ein Mikroskop zur Untersuchung von Geweben einsetzte und auf einem Abschnitt des Korkens und des Kerns einer Holunderbeere Zellen sah, die er Zellen nannte. Antoni van Leeuwenhoek sah erstmals Zellen unter 270-facher Vergrößerung. M. Schleiden und T. Schwann waren die Schöpfer der Zelltheorie. Sie glaubten fälschlicherweise, dass die Zellen im Körper aus einer primären nichtzellulären Substanz entstehen. Später formulierte R. Virchow eine der wichtigsten Bestimmungen der Zelltheorie: „Jede Zelle kommt von einer anderen Zelle …“ Die Bedeutung der Zelltheorie für die Entwicklung der Wissenschaft ist groß. Es wurde deutlich, dass die Zelle der wichtigste Bestandteil aller lebenden Organismen ist. Es ist morphologisch ihr Hauptbestandteil; Die Zelle ist die embryonale Basis eines vielzelligen Organismus, weil die Entwicklung eines Organismus beginnt mit einer Zelle – einer Zygote; Die Zelle ist die Grundlage physiologischer und biochemischer Prozesse im Körper. Die Zelltheorie ermöglichte den Schluss, dass die chemische Zusammensetzung aller Zellen ähnlich ist, und bestätigte erneut die Einheit der gesamten organischen Welt.

Die moderne Zelltheorie umfasst folgende Bestimmungen:

Die Zelle ist die Grundeinheit der Struktur und Entwicklung aller lebenden Organismen, die kleinste Einheit eines Lebewesens;

Die Zellen aller einzelligen und mehrzelligen Organismen sind in ihrer Struktur, ihrer chemischen Zusammensetzung, ihren grundlegenden Erscheinungsformen der Lebenstätigkeit und ihrem Stoffwechsel ähnlich (homolog);

Die Zellreproduktion erfolgt durch Zellteilung, und jede neue Zelle entsteht durch Teilung der ursprünglichen (Mutter-)Zelle;

In komplexen mehrzelligen Organismen sind Zellen auf die Funktion spezialisiert, die sie erfüllen und die Gewebe bilden. Gewebe bestehen aus Organen, die eng miteinander verbunden und nervösen und humoralen Regulierungssystemen untergeordnet sind.
Die Bedeutung der Zelltheorie In der Entwicklung der Wissenschaft wurde dadurch klar, dass die Zelle der wichtigste Bestandteil aller lebenden Organismen ist. Sie ist ihr wichtigster „Baubestandteil“; die Zelle ist die embryonale Basis eines vielzelligen Organismus, denn Die Entwicklung eines Organismus beginnt mit einer Zelle – einer Zygote. Die Zelle ist die Grundlage physiologischer und biochemischer Prozesse im Körper, denn Letztlich laufen alle physiologischen und biochemischen Prozesse auf zellulärer Ebene ab. Die Zelltheorie ermöglichte den Schluss, dass die chemische Zusammensetzung aller Zellen ähnlich ist, und bestätigte erneut die Einheit der gesamten organischen Welt. Alle lebenden Organismen bestehen aus Zellen – einer Zelle (Protozoen) oder mehreren (mehrzellige Organismen). Die Zelle ist eines der wichtigsten Struktur-, Funktions- und Fortpflanzungselemente der lebenden Materie; es ist ein elementares lebendes System. Es gibt evolutionär nichtzelluläre Organismen (Viren), die sich jedoch nur in Zellen vermehren können. Verschiedene Zellen unterscheiden sich voneinander in der Struktur, in der Größe (Zellgrößen reichen von 1 Mikrometer bis zu mehreren Zentimetern – das sind die Eier von Fischen und Vögeln) und in der Form (sie können rund wie rote Blutkörperchen oder baumförmig wie Neuronen sein). ) und in biochemischen Eigenschaften ( zum Beispiel finden in Zellen, die Chlorophyll oder Bakteriochlorophyll enthalten, Photosyntheseprozesse statt, die ohne diese Pigmente nicht möglich sind) und nach Funktion (Geschlechtszellen werden unterschieden – Gameten und somatische Zellen – Körperzellen, die wiederum in viele verschiedene Typen unterteilt sind).
8. Hypothesen zur Entstehung eukaryotischer Zellen: symbiotisch, invaginativ, Klonen. Derzeit am beliebtesten Symbiotische Hypothese Der Ursprung eukaryotischer Zellen, wonach die Basis oder Wirtszelle bei der Entwicklung einer Zelle des eukaryotischen Typs ein anaerober Prokaryote war, der nur zur amöboiden Bewegung fähig war. Der Übergang zur aeroben Atmung ist mit dem Vorhandensein von Mitochondrien in der Zelle verbunden, was durch Veränderungen bei Symbionten erfolgte – aeroben Bakterien, die in die Wirtszelle eingedrungen sind und mit dieser koexistierten.

Ein ähnlicher Ursprung wird für Flagellen vermutet, deren Vorfahren symbionte Bakterien waren, die ein Flagellum besaßen und modernen Spirochäten ähnelten. Der Erwerb von Flagellen durch eine Zelle hatte zusammen mit der Entwicklung einer aktiven Bewegungsart eine wichtige allgemeine Konsequenz. Es wird angenommen, dass sich die Basalkörperchen, mit denen die Flagellen ausgestattet sind, während der Entstehung des mitotischen Mechanismus zu Zentriolen entwickeln könnten.

Die Fähigkeit grüner Pflanzen zur Photosynthese beruht auf dem Vorhandensein von Chloroplasten in ihren Zellen. Befürworter der Symbiosenhypothese glauben, dass die Symbionten der Wirtszelle, aus der Chloroplasten entstanden, prokaryotische Blaualgen waren.

Ein ernstzunehmendes Argument dafür symbiotisch Der Ursprung von Mitochondrien, Zentriolen und Chloroplasten liegt darin, dass diese Organellen über eine eigene DNA verfügen. Gleichzeitig weisen die Proteine ​​Bacillin und Tubulin, aus denen die Flagellen und Zilien moderner Prokaryoten bzw. Eukaryoten bestehen, unterschiedliche Strukturen auf.

Zentral und schwer zu beantworten ist die Frage nach der Herkunft des Kerns. Es wird angenommen, dass es auch aus einem prokaryotischen Symbionten entstanden sein könnte. Die Zunahme der Menge an Kern-DNA, die um ein Vielfaches höher ist als in einer modernen eukaryotischen Zelle, ihrer Menge in Mitochondrien oder Chloroplasten, erfolgte offenbar schrittweise durch die Verschiebung von Gengruppen aus den Genomen von Symbionten. Es kann jedoch nicht ausgeschlossen werden, dass das Kerngenom durch Erweiterung des Genoms der Wirtszelle (ohne Beteiligung von Symbionten) entstanden ist.

Entsprechend Invaginationshypothese, die Urform der eukaryotischen Zelle war ein aerober Prokaryote. In einer solchen Wirtszelle befanden sich gleichzeitig mehrere Genome, die zunächst an der Zellmembran befestigt waren. Organellen mit DNA sowie einem Kern entstanden durch Einstülpung und Entflechtung von Teilen der Schale, gefolgt von einer funktionellen Spezialisierung in den Kern, die Mitochondrien und die Chloroplasten. Im Laufe der weiteren Evolution wurde das Kerngenom komplexer und es entstand ein System zytoplasmatischer Membranen.

Invaginationshypothese erklärt gut das Vorhandensein eines Kerns, Mitochondrien, Chloroplasten und zweier Membranen in den Schalen. Sie kann jedoch nicht die Frage beantworten, warum die Proteinbiosynthese in Chloroplasten und Mitochondrien im Detail der in modernen prokaryotischen Zellen entspricht, sich aber von der Proteinbiosynthese im Zytoplasma einer eukaryotischen Zelle unterscheidet.

Klonen. In der Biologie eine Methode zur Erzeugung mehrerer identischer Organismen durch asexuelle (einschließlich vegetative) Fortpflanzung. Genau so vermehren sich viele Pflanzenarten und einige Tierarten in der Natur über Millionen von Jahren. Mittlerweile wird der Begriff „Klonen“ jedoch meist in einem engeren Sinne verwendet und meint das Kopieren von Zellen, Genen, Antikörpern und sogar mehrzelligen Organismen im Labor. Exemplare, die durch ungeschlechtliche Fortpflanzung entstehen, sind per Definition genetisch identisch, es kann jedoch bei ihnen eine erbliche Variabilität beobachtet werden, die durch zufällige Mutationen verursacht oder künstlich durch Labormethoden erzeugt wird. Der Begriff „Klon“ als solcher kommt vom griechischen Wort „klon“, was Zweig, Spross, Schnitt bedeutet und sich in erster Linie auf die vegetative Vermehrung bezieht. Das Klonen von Pflanzen aus Stecklingen, Knospen oder Knollen ist in der Landwirtschaft seit Jahrtausenden bekannt. Bei der vegetativen Vermehrung und beim Klonen werden Gene nicht wie bei der sexuellen Fortpflanzung auf die Nachkommen verteilt, sondern bleiben in ihrer Gesamtheit erhalten. Nur bei Tieren läuft alles anders ab. Wenn tierische Zellen wachsen, kommt es zu ihrer Spezialisierung, das heißt, die Zellen verlieren die Fähigkeit, alle im Zellkern verankerten genetischen Informationen über viele Generationen hinweg umzusetzen.

9. Die Zelle als offenes System. Organisation der Stoff- und Energieflüsse in einer Zelle. Spezialisierung und Integration von Zellen eines vielzelligen Organismus.

Zelle- ein offenes System, da seine Existenz nur unter Bedingungen eines ständigen Austauschs von Materie und Energie mit der Umwelt möglich ist. Die lebenswichtige Aktivität der Zelle wird durch Prozesse sichergestellt, die drei Flüsse bilden: Information, Stoffenergie.
Dank des vorhandenen Informationsflusses erhält die Zelle eine Struktur, die den Kriterien eines Lebewesens entspricht, behält diese über die Zeit bei und gibt sie über eine Reihe von Generationen weiter. Dieser Fluss umfasst den Zellkern, Makromoleküle, die Informationen in das Zytoplasma transportieren (mRNA), und den zytoplasmatischen Transkriptionsapparat (Ribosomen und Polysomen, tRNA, Aminosäureaktivierungsenzyme). Später nehmen auf Polysomen synthetisierte Polypeptide Tertiär- und Quartärstrukturen an und werden als Katalysatoren oder Strukturproteine ​​verwendet. Auch die Genome der Mitochondrien funktionieren, in grünen Pflanzen die der Chloroplasten.
Der Energiefluss wird durch E– Fermentation, Photo- oder Chemosynthese, Atmung – bereitgestellt. Der Atmungsstoffwechsel umfasst Reaktionen des Abbaus von kalorienarmem organischem „Brennstoff“ in Form von Glukose, Fettsäuren und Aminosäuren sowie die Nutzung der freigesetzten Energie zur Bildung von kalorienreichem zellulärem „Brennstoff“ in Form von Adenosintriphosphat ( ATP). Die Energie von ATP wird in verschiedenen Prozessen in die eine oder andere Art von Arbeit umgewandelt – chemische (Synthese), osmotische (Aufrechterhaltung von Konzentrationsunterschieden von Substanzen), elektrische, mechanische, regulatorische. Unter der anaeroben Glykolyse versteht man den Prozess des sauerstofffreien Abbaus von Glukose. Die Photosynthese ist ein Mechanismus zur Umwandlung der Energie des Sonnenlichts in die Energie chemischer Bindungen organischer Substanzen.

10. Zellzyklus, seine Periodisierung. Mitotischer Zyklus und seine Mechanismen. Probleme der Zellproliferation in der Medizin.

Der sich wiederholende Ablauf von Ereignissen, die die Teilung eukaryontischer Zellen sicherstellen, wird Zellzyklus genannt. Die Länge des Zellzyklus hängt von der Art der sich teilenden Zellen ab. Einige Zellen, wie zum Beispiel menschliche Neuronen, hören ganz auf, sich zu teilen, nachdem sie das Stadium der terminalen Differenzierung erreicht haben. Zellen der Lunge, der Niere oder der Leber eines erwachsenen Körpers beginnen sich erst zu teilen, wenn die entsprechenden Organe geschädigt werden. Darmepithelzellen teilen sich im Laufe des Lebens eines Menschen. Selbst bei sich schnell vermehrenden Zellen dauert die Vorbereitung zur Teilung etwa 24 Stunden. Der Zellzyklus ist in Phasen unterteilt: Mitose – M-Phase, Teilung des Zellkerns. Die G1-Phase ist der Zeitraum vor der DNA-Synthese. Die S-Phase ist der Zeitraum der Synthese (DNA-Replikation). Die G2-Phase ist der Zeitraum zwischen DNA-Synthese und Mitose. Interphase ist ein Zeitraum, der die Phasen G1, S und G2 umfasst. Zytokinese ist die Teilung des Zytoplasmas. Restriktionspunkt, R-Punkt – der Zeitpunkt im Zellzyklus, an dem der Fortschritt der Zelle in Richtung Teilung irreversibel wird. Die G0-Phase ist der Zustand von Zellen, die in der frühen G1-Phase eine Monoschicht erreicht haben oder denen ein Wachstumsfaktor entzogen ist. Der Zellteilung (Mitose oder Meiose) geht eine Chromosomenverdoppelung voraus, die in der S-Periode des Zellzyklus auftritt. Der Zeitraum wird durch den ersten Buchstaben des Wortes Synthese – DNA-Synthese – bezeichnet. Vom Ende der S-Periode bis zum Ende der Metaphase enthält der Kern viermal mehr DNA als der Kern eines Spermiums oder einer Eizelle, und jedes Chromosom besteht aus zwei identischen Schwesterchromatiden.

Während der Mitose verdichten sich die Chromosomen und werden am Ende der Prophase oder am Anfang der Metaphase unter dem Lichtmikroskop sichtbar. Für die zytogenetische Analyse werden üblicherweise Präparate von Metaphase-Chromosomen verwendet. Zu Beginn der Anaphase trennen sich die Zentromere homologer Chromosomen und die Chromatiden wandern zu entgegengesetzten Polen der mitotischen Spindel. Nachdem sich komplette Chromatidensätze zu den Polen bewegt haben (von nun an werden sie Chromosomen genannt), bildet sich um jeden von ihnen eine Kernhülle, die die Kerne von zwei Tochterzellen bildet (am Ende erfolgte die Zerstörung der Kernhülle der Mutterzelle). der Prophase). Tochterzellen treten in die G1-Periode ein und erst zur Vorbereitung auf die nächste Teilung treten sie in die S-Periode ein und in ihnen findet die DNA-Replikation statt. Zellen mit spezialisierten Funktionen, die längere Zeit nicht in die Mitose eintreten oder generell die Teilungsfähigkeit verloren haben, befinden sich in einem Zustand, der als G0-Periode bezeichnet wird. Die meisten Zellen im Körper sind diploid – das heißt, sie haben zwei haploide Chromosomensätze (der haploide Satz ist die Anzahl der Chromosomen in Gameten; beim Menschen sind es 23 Chromosomen und der diploide Chromosomensatz beträgt 46). In den Gonaden durchlaufen die Vorläufer der Keimzellen zunächst eine Reihe mitotischer Teilungen und treten dann in die Meiose ein, einen Prozess der Gametenbildung, der aus zwei aufeinanderfolgenden Teilungen besteht. Bei der Meiose kommt es zur Paarung homologer Chromosomen (väterliches 1. Chromosom mit mütterlichem 1. Chromosom usw.), danach kommt es beim sogenannten Crossing Over zur Rekombination, also zum Austausch von Abschnitten zwischen väterlichem und mütterlichem Chromosom. Dadurch verändert sich die genetische Zusammensetzung jedes Chromosoms qualitativ. In der ersten Teilung der Meiose trennen sich homologe Chromosomen (und nicht Schwesterchromatiden wie bei der Mitose), was zur Bildung von Zellen mit einem haploiden Chromosomensatz führt, von denen jeder 22 verdoppelte Autosomen und ein verdoppeltes Geschlechtschromosom enthält. Es gibt keine S-Periode zwischen der ersten und zweiten Teilung der Meiose, und Schwesterchromatiden trennen sich in der zweiten Teilung in Tochterzellen. Dadurch entstehen Zellen mit einem haploiden Chromosomensatz, in denen in der G1-Periode halb so viel DNA vorhanden ist wie in diploiden Körperzellen und am Ende der S-Periode viermal weniger als in Körperzellen , wird die Anzahl der Chromosomen und der DNA-Gehalt in der Zygote wie folgt gleich sein wie in einer somatischen Zelle in der G1-Periode. Die S-Periode in der Zygote öffnet den Weg für die regelmäßige Teilung, die für somatische Zellen charakteristisch ist.

Mitose(von griech. mitos – Faden) – Kernteilung nach Chromosomenreplikation, wodurch die Tochterkerne die gleiche Anzahl an Chromosomen enthalten wie die Elternkerne. Mitose hat einen komplexen Mechanismus, der mehrere Phasen umfasst, deren Notwendigkeit im Laufe der Evolution entstand, als Zellen mit einer stark erhöhten DNA-Menge auftraten, die in getrennten Chromosomen verpackt war. Der Prozess der Mitose besteht aus: Prophase, Prometaphase, Metaphase, Anaphase und Telophase.

Prophase. Zu Beginn der Prophase zerfallen zahlreiche zytoplasmatische Mikrotubuli, aus denen das Zytoskelett besteht. in diesem Fall wird ein großer Pool freier Tubulinmoleküle gebildet. Diese Moleküle werden wiederum zum Aufbau des Hauptbestandteils des Mitoseapparats – der Mitosespindel – verwendet. Jedes Paar Zentriolen wird Teil eines mitotischen Zentrums, von dem Mikrotubuli ausgehen (Sternform). Zunächst liegen beide Sterne nebeneinander in der Nähe der Kernmembran. In der späten Prophase verlängern sich die Bündel polarer Mikrotubuli, die miteinander interagieren (und im Lichtmikroskop als Polarfilamente sichtbar sind), und scheinen die beiden Mitosezentren entlang der Außenfläche des Zellkerns voneinander wegzudrücken. Auf diese Weise entsteht eine bipolare mitotische Spindel.

Das zweite Stadium der Mitose ist die Prometaphase beginnt mit dem schnellen Zerfall der Kernmembran in kleine Fragmente, die nicht von Fragmenten des zytoplasmatischen Retikulums zu unterscheiden sind. Diese Fragmente bleiben in der Nähe der Spindel sichtbar. In Säugetierzellen dauert die Prometaphase 10–20 Minuten. Die in der Nähe des Kerns befindliche mitotische Spindel kann nun in die Kernregion eindringen. In Chromosomen bilden sich auf jeder Seite des Zentromers spezielle Strukturen – Kinetochoren. Typischerweise ist jedem Chromosom ein Kinetochorstrang mit jedem Pol zugeordnet. Dadurch entstehen zwei entgegengesetzt gerichtete Kräfte, die das Chromosom in die Äquatorialebene treiben. Somit gewährleisten die zufälligen Prometaphase-Bewegungen der Chromosomen und ihre zufällige endgültige Ausrichtung die zufällige Trennung der Chromatiden zwischen Tochterzellen, die für die Meiose so wichtig ist.

Das dritte Stadium der Mitose ist die Metaphase hält oft lange an. Alle Chromosomen sind so angeordnet, dass ihre Zentromere in derselben Ebene (Metaphasenplatte) liegen. Metaphase-Chromosomen werden durch ausgeglichene polare Kräfte in einem täuschend statischen Zustand gehalten. Kinetochor-Filamente sind höchstwahrscheinlich für die Ausrichtung der Chromosomen senkrecht zur Achse der mitotischen Spindel und ihre Position in gleichen Abständen von beiden Polen der Spindel verantwortlich. Wahrscheinlich ist diese Anordnung der Chromosomen in der Metaphasenplatte auf die Methode zur Erzeugung einer Zugkraft in der mitotischen Spindel zurückzuführen: Bei dieser Methode ist die auf die Kinetochorfilamente wirkende Kraft umso schwächer, je näher die Kinetochoren am Pol liegen. siehe Metaphase 1 und 2. Jedes Chromosom wird in der Metaphasenplatte von einem Paar Kinetochoren und zwei Bündeln zugehöriger Filamente gehalten, die zu entgegengesetzten Polen der Spindel verlaufen. Die Metaphase endet abrupt mit der Trennung der beiden Kinetochoren jedes Chromosoms.

Das vierte Stadium der Mitose ist die Anaphase dauert meist nur wenige Minuten. Die Anaphase beginnt mit der plötzlichen Spaltung jedes Chromosoms, die durch die Trennung der Schwesterchromatiden an der Stelle ihrer Verbindung am Zentromer verursacht wird. Diese Spaltung, die Kinetochoren trennt, ist unabhängig von anderen mitotischen Ereignissen und tritt sogar in Chromosomen auf, die nicht an die mitotische Spindel gebunden sind; Dadurch können auf die Metaphasenplatte wirkende Spindelpolarkräfte beginnen, jedes Chromatid mit einer Geschwindigkeit in der Größenordnung von 1 µm/min in Richtung der entsprechenden Spindelpole zu bewegen. Während dieser Anaphase-Bewegung verkürzen sich die Kinetochorfilamente, wenn sich die Chromosomen den Polen nähern. Etwa zu diesem Zeitpunkt verlängern sich die mitotischen Spindelfilamente und die beiden Spindelpole bewegen sich weiter auseinander. Siehe weiter Mitose: Bewegung der Chromosomen in der Anaphase. Das zelluläre Stadium, in dem sich Chromosomen in Richtung der beiden Pole neuer Tochterzellen bewegen.

Im fünften und letzten Stadium der Mitose, der Telophase Getrennte Tochterchromatiden nähern sich den Polen, Kinetochorfilamente verschwinden. Nach der Verlängerung der Polarfilamente bildet sich um jede Gruppe von Tochterchromatiden eine neue Kernhülle. Das kondensierte Chromatin beginnt sich zu lösen, Nukleolen erscheinen und die Mitose endet.

Proliferation. Die Hauptteilungsweise von Gewebezellen ist die Mitose. Mit zunehmender Zellzahl entstehen Zellgruppen oder Populationen, die durch eine gemeinsame Lage innerhalb der Keimschichten (embryonale Rudimente) verbunden sind und über ähnliche histogenetische Potenzen verfügen. Der Zellzyklus wird durch zahlreiche extra- und intrazelluläre Mechanismen reguliert. Zu den extrazellulären Einflüssen auf die Zelle zählen Zytokine, Wachstumsfaktoren, hormonelle und neurogene Reize. Die Rolle intrazellulärer Regulatoren übernehmen spezifische zytoplasmatische Proteine. Während jedes Zellzyklus gibt es mehrere kritische Punkte, die dem Übergang der Zelle von einer Periode des Zyklus in eine andere entsprechen. Wenn das interne Kontrollsystem gestört ist, wird die Zelle unter dem Einfluss ihrer eigenen regulatorischen Faktoren durch Apoptose eliminiert oder verzögert sich für einige Zeit in einer der Perioden des Zyklus.