Merupakan ilmu yang mempelajari tentang ukuran, bentuk dan struktur hewan, tumbuhan dan mikroorganisme, serta hubungan dan susunan bagian-bagian penyusunnya.
Apa itu morfologi dalam biologi: definisi
Biasanya, morfologi dikontraskan dengan fisiologi, yang merupakan studi tentang fungsi organisme dan bagian-bagiannya. Fungsi dan struktur sangat erat kaitannya sehingga pemisahannya agak sewenang-wenang. Apa yang dimaksud dengan morfologi dalam biologi? Bidang kajiannya pada mulanya berkaitan dengan tulang, otot, pembuluh darah organisme hidup, serta akar, batang, daun, dan bunga tumbuhan tingkat tinggi. Namun, munculnya mikroskop cahaya memungkinkan untuk mempelajari beberapa detail struktural jaringan dan sel individu.
Berkat teknik pemotongan ultra tipis, aspek morfologi yang benar-benar baru telah tercipta - komposisi struktur sel. Mikroskop elektron mengungkap kompleksitas komposisi tumbuhan dan hewan yang menakjubkan. Dengan demikian, morfologi adalah ilmu yang mempelajari struktur biologis dalam berbagai ukuran, dari makroskopis hingga molekuler. Pengetahuan mendalam tentang cabang biologi ini sangat penting bagi seorang dokter, dokter hewan, ahli patologi, dan semua pihak yang terlibat dalam jenis dan penyebab perubahan struktural yang timbul akibat penyakit tertentu.
Morfologi modern
Salah satu arah utama morfologi modern adalah penjelasan dasar molekuler struktur seluler. Metode seperti mikroskop elektron memainkan peran penting dalam hal ini. Rincian rumit struktur seluler terungkap, memberikan dasar untuk menghubungkan organel biologis dengan fungsi seluler tertentu.
Sedangkan pada tumbuhan, ditemukan fakta menarik tentang struktur penting seperti kloroplas yang mengandung klorofil, yang tanpanya proses fotosintesis tidak mungkin terjadi. Detail struktur bakteri dan ganggang biru-hijau, yang dalam banyak hal mirip satu sama lain tetapi sangat berbeda dari tumbuhan dan hewan tingkat tinggi, juga telah dipelajari pada tingkat yang lebih tinggi untuk menentukan asal usulnya.
Morfologi dan sistematika
Apa yang dimaksud dengan morfologi dalam biologi dan bagaimana kaitannya dengan disiplin ilmu biologi lainnya? Ini sangat penting dalam taksonomi. Ciri-ciri morfologi yang menjadi ciri suatu spesies tertentu digunakan untuk mengidentifikasinya. Contohnya adalah ciri-ciri yang membedakan spesies tumbuhan dan hewan yang berkerabat dekat, seperti warna, ukuran dan proporsi tubuh. Dengan demikian, ciri-ciri morfologi bisa sangat berguna dalam mengklasifikasikan organisme hidup. Ada juga hubungan yang jelas dengan anatomi, embriologi dan fisiologi.
Aspek morfologi
Aspek morfologi yang paling terkenal adalah studi tentang keseluruhan struktur, organ, dan organisme secara keseluruhan. Sebuah studi menyeluruh tentang proses adaptasi mengarah pada kesimpulan bahwa adaptasi yang konsisten terhadap perubahan kondisi berhubungan langsung dengan sejarah evolusi berbagai hewan. Aspek selanjutnya adalah perubahan gen (mutasi) yang terjadi terus-menerus dan dapat mengakibatkan penurunan ukuran dan perubahan fungsi organ. Di sisi lain, perubahan lingkungan atau gaya hidup suatu spesies mungkin membuat suatu organ tidak diperlukan sama sekali.
Bagian penting dari biologi
Apa yang dimaksud dengan morfologi dalam biologi? Ini adalah cabang yang mempelajari studi tentang bentuk dan struktur eksternal organisme.
Metode utama meliputi observasi, deskripsi dan analisis data berbagai spesies, sambil menilai pentingnya dan pentingnya variasi bentuk dalam suatu spesies untuk studi taksonomi, serta studi tentang spesiasi dan adaptasi.
PERKENALAN
§ 1.SISTEM ILMU BIOLOGIS.HUBUNGAN ILMU BIOLOGIS DENGAN ILMU PENGETAHUAN LAINNYA
Biologi adalah ilmu yang kompleks tentang alam yang hidup. Anda sudah tahu bahwa biologi mempelajari berbagai manifestasi kehidupan. Sebagai ilmu alam yang independen, biologi sudah ada sebelum zaman kita, dan namanya diusulkan pada tahun 1802 secara independen oleh ilmuwan Perancis Jean-Baptiste Lamarck (1744-1829) dan Gottfried Reinhold Treviranus dari Jerman (1766-1837).
Pada tahun-tahun sebelumnya di sekolah, Anda sudah mengenal dasar-dasar ilmu biologi seperti botani, mikologi, zoologi, anatomi dan fisiologi manusia, dll. Pada tahun-tahun berikutnya, Anda akan belajar tentang pencapaian ilmu biologi lainnya: biokimia , sitologi, virologi, biologi perkembangan individu, genetika, ekologi, studi evolusi, sistematika, paleontologi dan sejenisnya. Data dari ilmu ini dan banyak ilmu biologi lainnya memungkinkan untuk mempelajari pola yang melekat pada semua organisme hidup. Tinjau Gambar 1.1 untuk ringkasan ilmu biologi dasar. (Pikirkan ilmu biologi mana dalam diagram yang menurut Anda paling terkait satu sama lain)
Biologi disebut sebagai ilmu terkemuka abad ke-21. Tanpa pencapaian di bidang biologi, kemajuan dalam ilmu pertanian, kesehatan dan lingkungan, bioteknologi, dan sejenisnya saat ini tidak mungkin terjadi.
Hubungan antara biologi dan ilmu-ilmu lainnya. Biologi berkaitan erat dengan ilmu-ilmu alam dan manusia lainnya. Akibat interaksi dengan kimia, muncullah biokimia, dan dengan fisika, muncullah biofisika. Biogeografi - ilmu kompleks tentang persebaran organisme hidup di Bumi - dikembangkan melalui upaya beberapa generasi ilmuwan yang mempelajari kelompok flora, fauna, dan spesies di berbagai wilayah geografis planet kita. Semua cabang biologi menggunakan metode matematika untuk mengolah materi yang dikumpulkan.
Beras. 1.1. Deskripsi singkat tentang ilmu-ilmu dasar biologi
Sebagai hasil interaksi ekologi dengan humaniora, muncullah sosioekologi (mempelajari pola interaksi antara masyarakat manusia dan lingkungan alam), dan interaksi biologi manusia dengan humaniora membentuk antropologi - ilmu tentang asal usul dan evolusi manusia. sebagai spesies biososial khusus, ras manusia, dan sejenisnya.
Filsafat biologi merupakan ilmu yang muncul sebagai hasil interaksi filsafat klasik dengan biologi. Dia mempelajari masalah pandangan dunia berdasarkan kemajuan biologi.
Data dari ilmu-ilmu biologi tentang manusia (anatomi, fisiologi, genetika manusia) menjadi landasan teori kedokteran (ilmu kesehatan manusia dan pelestariannya, penyakit, metode diagnosis dan pengobatannya).
Pada paruh kedua abad kedua puluh. Berkat keberhasilan berbagai ilmu pengetahuan alam (fisika, matematika, sibernetika, kimia dan lain-lain), muncullah bidang penelitian biologi baru:
Biologi luar angkasa - mempelajari kekhasan fungsi sistem kehidupan dalam kondisi pesawat ruang angkasa dan Alam Semesta;
Bionics - mempelajari fitur struktural dan fungsi vital organisme untuk menciptakan berbagai sistem dan perangkat teknis;
Radiobiologi adalah ilmu tentang pengaruh berbagai jenis radiasi pengion pada sistem kehidupan;
Kriobiologi adalah ilmu tentang pengaruh suhu rendah terhadap makhluk hidup.
Masyarakat modern seringkali menghadapi persoalan-persoalan yang muncul bersinggungan dengan ilmu-ilmu lain. Misalnya, untuk menilai konsekuensi dampak antropogenik terhadap sistem kehidupan (radiasi, bahan kimia, dll.), diperlukan upaya bersama dari ahli biologi, dokter, fisikawan, ahli kimia, dll. Penciptaan teknologi bioinformasi (misalnya, untuk mempelajari struktur dan fungsi kumpulan informasi herediter organisme) tidak mungkin dilakukan tanpa program komputer khusus. Studi tentang penyakit keturunan pada manusia juga merupakan tugas banyak ilmu pengetahuan (genetika, biokimia, kedokteran dan lain-lain).
Istilah dan konsep kunci. Biologi, sistem ilmu biologi.
Kopotko tentang hal utama
Biologi merupakan ilmu kompleks yang mempelajari berbagai manifestasi kehidupan.
Nama "biologi" diusulkan pada tahun 1802 oleh ilmuwan Perancis J.-By. Lamarck dan Jerman - G.G. Treviranus.
Biologi memiliki hubungan erat baik dengan ilmu-ilmu alam lainnya maupun dengan humaniora. Karena interaksi dengan ilmu-ilmu lain,
biokimia, biofisika, biogeografi, radiobiologi dan banyak lainnya.
Manusia, sebagai bagian integral dari alam, telah lama berupaya mempelajari hewan dan tumbuhan yang mengelilinginya, karena kelangsungan hidupnya bergantung padanya. Upaya pertama untuk mengatur akumulasi data tentang struktur hewan dan tumbuhan, proses kehidupan dan keanekaragamannya dilakukan oleh para ilmuwan Yunani Kuno - Aristoteles (Gbr. 1.2) dan Theophrastus. Aristoteles menciptakan sistem ilmiah pertama untuk sekitar 500 spesies hewan yang dikenal pada waktu itu dan meletakkan dasar bagi anatomi komparatif (coba jelaskan tujuan ilmu ini). Ia percaya bahwa benda hidup muncul dari benda tak hidup. Theophrastus (372-287 M) mendeskripsikan berbagai organ tumbuhan dan meletakkan dasar klasifikasi botani. Sistem alam hidup kedua ilmuwan ini menjadi dasar perkembangan ilmu biologi Eropa dan tidak mengalami perubahan signifikan hingga abad ke-8. N. e.
Pada Abad Pertengahan (abad V - XV M), biologi berkembang terutama sebagai ilmu deskriptif. Akumulasi fakta pada masa itu seringkali diputarbalikkan. Misalnya, ada gambaran tentang berbagai makhluk mitos, misalnya “biksu laut” yang tampak di hadapan pelaut sebelum badai, atau bintang laut berwajah manusia.
Selama Renaisans, pesatnya perkembangan industri, pertanian, dan penemuan geografis yang luar biasa menimbulkan tantangan baru bagi ilmu pengetahuan, yang mendorong perkembangannya. Dengan demikian, perkembangan sitologi dikaitkan dengan penemuan mikroskop cahaya. Mikroskop cahaya dengan lensa mata dan lensa muncul pada awal abad ke-17, namun penemunya tidak diketahui secara pasti; khususnya, ilmuwan besar Italia G. Galileo mendemonstrasikan alat pembesar lensa ganda yang ia temukan pada tahun 1609. Dan pada tahun 1665, dengan menggunakan mikroskop miliknya yang lebih baik, mempelajari bagian tipis gabus elderberry, wortel, dll. Robert Hooke (Gbr. 1.3) menemukan struktur seluler jaringan tumbuhan dan mengusulkan istilah sel itu sendiri. Sekitar waktu yang sama, naturalis Belanda Antonie van Leeuwenhoek (Gbr. 1.4) memproduksi lensa unik dengan perbesaran 150-300x, yang melaluinya ia pertama kali mengamati organisme bersel tunggal (hewan dan bakteri bersel tunggal), sperma, sel darah merah, dan sel-selnya. pergerakan di kapiler.
Semua akumulasi fakta ilmiah tentang keanekaragaman makhluk hidup dirangkum oleh seorang ilmuwan Swedia terkemuka abad ke-18. Carl Linnaeus (Gbr. 1.5). Ia menekankan bahwa di alam terdapat kelompok individu yang mirip satu sama lain dalam hal ciri struktural dan persyaratan lingkungan, menghuni bagian tertentu dari permukaan bumi, dan mampu kawin silang satu sama lain serta menghasilkan keturunan yang subur. Ia menganggap kelompok-kelompok tersebut, yang masing-masing memiliki perbedaan tertentu satu sama lain, sebagai spesies. Linnaeus meletakkan dasar bagi taksonomi modern dan juga menciptakan klasifikasi tumbuhan dan hewannya sendiri. Dia memperkenalkan nama ilmiah Latin untuk spesies, genera dan kategori sistematis lainnya, mendeskripsikan lebih dari 7.500 spesies tumbuhan dan sekitar 4.000 spesies hewan.
Beras. 1.2. Aristoteles (384-322 RR M)
Beras. 1.3. Robert Hooke (1635-1703)
Beras. 1.4. Antonie van Leeuwenhoek (1632-1723)
Beras. 1.5. Carl Linnaeus(1707-1778)
Beras. 1.6. Theodor Schwann (1810-1882)
Beras. 1.7. Jean-Baptiste Lamarck (1744-1829)
Beras. 1.8. Charles Darwin (1809-1882)
Tahap penting dalam perkembangan biologi dikaitkan dengan penciptaan teori sel dan pengembangan gagasan evolusi. Secara khusus, nukleus ditemukan di dalam sel: pertama kali diamati di sel tumbuhan pada tahun 1828 oleh ahli botani Inggris Robert Brown (1773-1858), yang kemudian (1833) mengusulkan istilah “inti”. Pada tahun 1830, inti telur ayam dideskripsikan oleh peneliti Ceko Jan Purkine (1787-1869). Berdasarkan karya para ilmuwan ini dan ahli botani Jerman Matthias Schleiden (1804-1881), ahli zoologi Jerman Theodor Schwann (Gbr. 1.6) pada tahun 1838 merumuskan prinsip-prinsip dasar teori sel, yang kemudian dilengkapi oleh ahli sitologi Jerman Rudolf Virchow (1821 -1902).
Pada awal abad ke-19. Jean-Baptiste Lamarck (Gbr. 1.7) mengajukan hipotesis evolusi holistik pertama (1809) dan menarik perhatian pada peran faktor lingkungan dalam evolusi makhluk hidup. Kontribusi paling signifikan terhadap perkembangan pandangan evolusi selanjutnya dibuat oleh salah satu ahli biologi paling terkemuka di dunia - ilmuwan Inggris Charles Darwin (Gbr. 1.8). Hipotesis evolusionernya (1859) meletakkan dasar bagi biologi teoretis dan secara signifikan mempengaruhi perkembangan ilmu-ilmu alam lainnya. Ajaran Charles Darwin kemudian ditambah dan diperluas oleh karya-karya para pengikutnya, dan sebagai suatu sistem pandangan lengkap yang disebut “Darwinisme” akhirnya terbentuk pada awal abad ke-20. Peran terbesar dalam perkembangan Darwinisme pada waktu itu dimainkan oleh ilmuwan terkenal Jerman Ernst Haeckel (Gbr. 1.9), yang, khususnya, pada tahun 1866 mengusulkan nama ilmu tentang hubungan organisme dan komunitasnya dengan kondisi lingkungan. - ekologi. Dia mencoba memahami dan menggambarkan secara skematis jalur evolusi berbagai kelompok sistematis hewan dan tumbuhan, meletakkan dasar filogeni.
Kontribusi penting terhadap pengembangan doktrin aktivitas saraf yang lebih tinggi dan fisiologi pencernaan pada vertebrata dan manusia dibuat oleh ilmuwan Rusia Ivan Mikhailovich Sechenov dan Ivan Petrovich Pavlov (Gbr. 1.10, 1.11), yang sudah Anda ketahui sejak kelas 9 kursus biologi.
Beras. 1.9. Ernst Haeckel (1834-1919)
Beras. 1.10. I.M.Sechenov (1829-1905)
Beras. 1.11. I.P.Pavlov (1849-1936)
Beras. 1.12. Gregor Mendel (1822-1884)
Beras. 1.13. Thomas Hunt Morgan (1866-1945)
Beras. 1.14. James Watson (1928) (1) dan Francis Crick (1916-2004) (2)
Di pertengahan abad ke-19. Fondasi ilmu tentang hukum hereditas dan variabilitas organisme - genetika - diletakkan. Tanggal lahirnya dianggap tahun 1900, ketika tiga ilmuwan yang melakukan percobaan hibridisasi tanaman - orang Belanda Hugo de Vries (1848-1935) (dia memiliki istilah mutasi), orang Jerman Karl Erich Correns (1864-1933) dan Erich Tsermak dari Austria (1871-1962) secara independen menemukan karya peneliti Ceko Gregor Mendel yang terlupakan (Gbr. 1.12) “Eksperimen pada tanaman hibrida,” yang diterbitkan pada tahun 1865. Para ilmuwan ini takjub melihat hasil eksperimen mereka sama dengan hasil yang diperoleh G. Mendel. Selanjutnya, hukum hereditas yang ditetapkan oleh G. Mendel diterima oleh para ilmuwan dari berbagai negara, dan penelitian yang cermat menunjukkan sifat universalnya. Nama “genetika” diusulkan pada tahun 1907 oleh ilmuwan Inggris William Bateson (1861-1926). Ilmuwan Amerika Thomas Hunt Morgan (Gbr. 1.13) dan kolaboratornya memberikan kontribusi besar terhadap perkembangan genetika. Hasil penelitian mereka adalah terciptanya teori hereditas kromosom, yang mempengaruhi perkembangan lebih lanjut tidak hanya genetika, tetapi juga biologi secara umum. Sekarang genetika berkembang pesat dan menempati salah satu tempat sentral dalam biologi.
Pada akhir abad ke-19. (1892) Ilmuwan Rusia Dmitry Iosifovich Ivanovsky (1864-1920) menemukan bentuk kehidupan non-seluler - virus. Nama ini segera diusulkan oleh peneliti Belanda Martin Willem Beijerink (1851-1931). Namun, perkembangan virologi hanya menjadi mungkin dengan ditemukannya mikroskop elektron (30-an abad ke-20), yang mampu memperbesar objek penelitian puluhan dan ratusan ribu kali lipat. Berkat mikroskop elektron, orang dapat mempelajari membran sel, organel kecil, dan inklusi secara mendetail.
Pada abad ke-20. biologi molekuler, rekayasa genetika, bioteknologi, dll. berkembang pesat. Ilmuwan Amerika - ahli biokimia James Watson, ahli biologi Inggris Francis Crick (Gbr. 1.14) dan ahli biofisika Morris Wilkins (1916-2004) menemukan struktur DNA pada tahun 1953 (untuk ini mereka terima pada tahun 1962, dianugerahi Hadiah Nobel dalam bidang Fisiologi atau Kedokteran), dan kemudian menemukan peran asam nukleat dalam pelestarian dan transmisi informasi keturunan.
Beras. 1.15. A A. Kovalevsky (1840-1901)
Beras. 1.16. aku. Schmalhausen (1884-1963)
Beras. 1.17. aku. Mechnikov (1845-1916)
Beras. 1.18. S.G. Navashin (1857-1930)
Dua ahli biokimia - Severo Ochoa dari Spanyol (1905-1993) dan Arthur Kornberg dari Amerika (1918-2001) menjadi penerima Hadiah Nobel Fisiologi atau Kedokteran tahun 1959 "untuk penemuan mekanisme biosintesis RNA dan DNA. Dan selama tahun 1961- 1965, berkat karya para pemenang Hadiah Nobel Fisiologi atau Kedokteran tahun 1968 yang dianugerahkan kepada ahli biokimia Amerika Marshall Nirenberg (1927-2010), Robert Holley (1922-1993) dan ahli biokimia India Har Gobind Khorani (1922-2010) menguraikan genetika kode dan menjelaskan perannya dalam sintesis protein.
Metode rekayasa genetika dan seluler sering digunakan dalam pengembangan proses bioteknologi. Rekayasa genetika adalah cabang terapan dari genetika molekuler dan biokimia yang mengembangkan metode untuk menata ulang materi keturunan suatu organisme dengan menghilangkan atau memasukkan gen individu atau kelompoknya. Gen di luar tubuh pertama kali disintesis pada tahun 1969 oleh H.G. Khorana. Pada tahun yang sama, untuk pertama kalinya, gen bakteri Escherichia coli dapat diisolasi dalam bentuk murni. Selama beberapa dekade terakhir, para ilmuwan telah menguraikan struktur materi keturunan berbagai organisme (Lalat Drosophila, jagung, dll), dan manusia pada khususnya. Hal ini memungkinkan untuk memecahkan banyak masalah, misalnya, mengobati berbagai penyakit, meningkatkan umur manusia, menyediakan makanan bagi umat manusia, dll.
Untuk penelitian mereka di bidang biokimia, dua ahli biokimia asal Jerman menerima Hadiah Nobel dalam Fisiologi atau Kedokteran pada tahun 1953 - Hans Adolf Krebs dari Inggris (1900-1981) dan Fritz Albert Lipman dari Amerika (1899-1986) untuk penemuannya. siklus reaksi biokimia selama tahap oksigen dalam metabolisme energi (disebut siklus Krebs). Ahli kimia Amerika Melvin Calvin (1911-1997) mempelajari langkah-langkah konversi karbon(II) oksida menjadi karbohidrat selama fase gelap fotosintesis (siklus Kelvin), dan ia menerima Hadiah Nobel Kimia pada tahun 1961. Pada tahun 1997, ahli biokimia Amerika Stanley Prusiner (lahir 1942) dianugerahi Hadiah Nobel dalam Fisiologi atau Kedokteran untuk studinya tentang prion - partikel protein menular yang dapat menyebabkan penyakit mematikan pada otak manusia dan hewan ternak (penyakit sapi gila, dll. ).
Ilmuwan Ukraina memberikan kontribusi penting bagi perkembangan biologi. Secara khusus, penelitian Alexander Onufrievich Kovalevsky (Gbr. 1.15) dan Ivan Ivanovich Shmalhausen (Gbr. 1.16) memainkan peran penting dalam pengembangan perbandingan anatomi hewan, filogeni, dan pandangan evolusi. Ilya Ilyich Mechnikov (Gbr. 1.17) menemukan fenomena fagositosis dan mengembangkan teori imunitas seluler, sehingga ia dianugerahi Hadiah Nobel dalam Fisiologi atau Kedokteran pada tahun 1908. Ia juga mengajukan hipotesis tentang asal usul hewan multiseluler. A A. Kovalevsky dan I.I. Mechnikov dianggap sebagai pendiri embriologi evolusioner. Sekolah botani Ukraina memperoleh ketenaran di seluruh dunia dari Sergei Gavrilovich Navashin (Gbr. 1.18), yang pada tahun 1898 menemukan proses pembuahan ganda pada tanaman berbunga.
Beras. 1.19. DALAM DAN. Vernadsky (1863-1945)
Sulit membayangkan perkembangan ekologi modern tanpa karya rekan senegara kita yang luar biasa - Vladimir Ivanovich Vernadsky (Gbr. 1.19). Dia menciptakan doktrin biosfer - ekosistem global tunggal di planet Bumi, serta noosfer - keadaan biosfer baru yang disebabkan oleh aktivitas mental manusia. Seperti yang sering terjadi, ide.I. Vernadsky lebih maju dari zamannya. Hanya sekarang ramalannya tentang noosfer dianggap sebagai semacam program yang dirancang untuk menjamin hidup berdampingan secara harmonis antara manusia dan lingkungan alam, yang didasarkan pada penghijauan di semua bidang aktivitas manusia: industri, transportasi, peternakan, dan pertanian. DALAM DAN. Vernadsky mendirikan ilmu baru - biogeokimia, yang mempelajari aktivitas biokimia organisme hidup dan transformasi cangkang geologis planet kita.
Beras. 1.20. Ahli biologi dalam negeri: A.V. Fomin (1869-1935) (1); N.G. Dingin (1882-1953) (2); A.V. Palladin (1885-1972) (3); CM. Gershenzon (1906-1998) (4); O.A. Bogomolet (1881-1946) (5); D.K. Zabolotny (1866-1929) (6); hal. Kostyuk (1924-2010) (7)
Pendidikan biologi merupakan bagian penting dari pendidikan ilmu alam umum anak sekolah. Pembentukan pandangan dunia ilmiah dalam pengajaran biologi didasarkan pada asimilasi siswa terhadap ide-ide ideologis terkemuka: kesatuan material dunia dan pola dialektis perkembangannya, hubungan universal fenomena dan proses, kemampuan mengetahui dunia objektif dan dunianya. refleksi dalam kesadaran masyarakat, kesatuan teori dan praktek. Tugas pendidikan biologi di sekolah adalah mengungkap; gambaran ilmiah tentang dunia satwa liar, dalam membiasakan siswa dengan prinsip-prinsip dasar metodologi dialektis-materialistis dalam kognisi sistem kehidupan (sistematisitas, historisisme, dll).
Terbentuknya pandangan dialektis-materialistis yang benar tentang alam didasarkan pada prinsip pengajaran ilmiah yang tercermin dalam muatan pendidikan ilmu pengetahuan alam. Ide-ide utama mata kuliah biologi - ide-ide tentang evolusi dunia organik, organisasi multi-level satwa liar, hubungan struktur dan fungsi, hubungan sistem biologis dengan lingkungan alam, integritas dan pengaturan diri sistem biologi, hubungan antara teori dan praktek - menentukan isi, struktur mata kuliah biologi sekolah, urutan pengembangan konsep dasar . Kursus sejarah alam, biologi, fisika, kimia, geografi, dipelajari bersama-sama, menunjukkan kepada siswa kesatuan dan perkembangan dunia material.
2.2.1 Hubungan interdisipliner antara biologi dan fisika
Inti dari gambaran ilmu pengetahuan alam modern tentang dunia adalah gambaran fisik dunia. Biologi secara signifikan melengkapi dan mengubah gambaran fisik dunia, memasukkan ke dalamnya pengetahuan umum tentang kekhasan terjadinya proses fisik dalam sistem biologis dengan tingkat kompleksitas yang berbeda (sel, organisme, biocenosis). Segala macam perubahan atau fenomena terjadi di dunia sekitar kita. Dalam fisika, fenomena mekanik, termal, listrik, dan cahaya dipelajari. Semua fenomena ini disebut fisik. Proses dan fenomena fisik terjadi pada organisme hidup. Kelembaban naik dari tanah ke tumbuhan sepanjang batang, darah mengalir melalui pembuluh di tubuh hewan, dan serabut saraf mengirimkan sinyal dari otak ke tubuh hewan. Dengan menggunakan pengetahuan fisika dalam zoologi, mereka menjelaskan bagaimana pergerakan hewan di darat dan ikan di air terjadi, bagaimana berbagai hewan mengeluarkan dan merasakan suara, bagaimana struktur organ penglihatan mereka, dan banyak lagi.
2.2.2 Hubungan interdisipliner antara biologi dan kimia
Kimia termasuk dalam ilmu alam. Ia mempelajari komposisi, struktur, sifat dan transformasi zat, serta fenomena yang menyertai transformasi tersebut. Kimia erat kaitannya dengan fisika dan biologi. Antara kimia dan biologi, ilmu-ilmu terbentuk - biokimia, kimia bioanorganik dan bioorganik. Proses kimia, komposisi zat, dan banyak lagi dipelajari pada organisme hidup. Dengan menggunakan pengetahuan tentang asam, katalis, media basa dan netral, enzim dipelajari. Pertukaran gas paru dan jaringan serta fungsi transportasi darah dipelajari berdasarkan pengetahuan tentang oksidasi.
2.2.3 Keterhubungan antar mata pelajaran biologi dengan mata pelajaran lain
Berdasarkan hubungannya dengan ilmu-ilmu sosial, teknik dan pertanian, biologi mengungkapkan hubungan “alam - manusia”, “alam - masyarakat - pekerjaan”.
Hubungan interdisipliner dalam pengajaran biologi dirancang untuk mencerminkan hubungan antar ilmu, hubungan antara ilmu pengetahuan dan bentuk kesadaran sosial lainnya (ideologi, filsafat, moralitas, seni) dan praktik yang berkembang dalam proses kemajuan ilmu pengetahuan, teknis dan sosial. Sintesis ilmu pengetahuan alam modern dilakukan dalam tiga arah utama: sintesis antarilmiah, yang menyebabkan munculnya ilmu-ilmu perbatasan (biofisika, biokimia, biosibernetika, dll) dan teori-teori ilmiah umum (teori sistem, teori informasi, sibernetika, dll. ); sintesis metodologis, menyediakan metodologi terpadu ilmu pengetahuan alam berdasarkan prinsip sistematisitas dan perkembangan alam; sintesis ilmu pengetahuan dan praktik sosial, yang bertujuan untuk memecahkan masalah global yang kompleks di zaman kita (perlindungan lingkungan, Program Pangan, perawatan kesehatan, dll.). Dalam biologi sebagai suatu sistem ilmu-ilmu tentang alam yang hidup, ilmu-ilmu yang disintesis, seperti sitologi, ekologi, seleksi, dan lain-lain, berkembang secara intensif.
Hasil sintesis ilmu pengetahuan semakin tercermin dalam muatan pendidikan biologi, sehingga menentukan perlunya keterhubungan intra mata pelajaran dan antar mata pelajaran yang sistematis dan konsisten dalam mata kuliah biologi. Berdasarkan hubungan tersebut, guru biologi membentuk dan mengembangkan konsep umum biologi yang mencerminkan:
1) perkembangan satwa liar - evolusi, faktor, arah evolusi;
2) tingkat organisasi struktural satwa liar - sel, organisme, spesies, biocenosis, biosfer;
3) sifat-sifat organisme dan hubungannya dengan lingkungan alam - metabolisme, variabilitas, keturunan, kemampuan beradaptasi, dll.
Yang sangat penting dalam rencana pandangan dunia adalah hubungan interdisipliner antara biologi dan ilmu sosial, yang memungkinkan siswa untuk menunjukkan hubungan konsep biologi umum dengan kategori filosofis (materi, gerak, bentuk gerak materi, ruang, waktu, dll.) dan hukum. dialektika (persatuan dan perjuangan yang berlawanan, transisi perubahan kuantitatif menuju kualitas). Metode kognisi dialektis memerlukan studi tentang objek biologis dalam hubungan dan perkembangan, dalam kesatuan dan perjuangan kontradiksi.
Biologi modern berkembang secara intensif berkat kombinasi metode sistemik-struktural dan historis dalam pengetahuan ilmiah tentang benda hidup.
Kajian biogeocenosis sebagai suatu ekosistem melibatkan pengungkapan keterkaitan faktor lingkungan hewan, tumbuhan, mikroorganisme, biotik, abiotik dan antropogenik dalam suatu kompleks alam tertentu. Pada saat yang sama, guru biologi menggunakan koneksi intra mata pelajaran dan antar mata pelajaran (dengan kursus geografi fisik, fisika, kimia, sejarah alam).
Asas intersubjektivitas merupakan asas utama pendidikan lingkungan hidup, dengan memperhatikan logika pengembangan gagasan dan konsep unggulan mata pelajaran, dengan pendalaman dan generalisasi gagasan dan konsep lingkungan hidup secara konsisten.
Pengetahuan biologi juga sangat penting dalam bidang sosial dan industri.
Cakupan masalah yang berkaitan dengan membangun hubungan interdisipliner dapat diperluas melalui kerja kreatif guru.
Sehubungan dengan peningkatan jumlah informasi yang harus diserap selama bersekolah, dan sehubungan dengan kebutuhan untuk mempersiapkan semua siswa untuk pendidikan mandiri, mempelajari peran hubungan interdisipliner dalam meningkatkan aktivitas kognitif siswa menjadi sangat penting.
Unduh:
Pratinjau:
Lembaga pendidikan anggaran kota
"Sekolah menengah Shugarovsky"
HUBUNGAN ANTAR MATA PELAJARAN BIOLOGI DENGAN MATA PELAJARAN ILMU PENGETAHUAN ALAM DAN KEMANUSIAAN
Diselesaikan oleh guru biologi dan kimia
MBOU "Sekolah Menengah Shugarovsky"
Gushchina Lyubov Dmitrievna
SHUGAROVO
2013
PENDAHULUAN.................................................................................................................3
Bab 1. Hubungan interdisipliner dalam pengajaran biologi, konsep hubungan interdisipliner………………………………………………..5
§1.1. Fungsi hubungan interdisipliner……………………………………5
§1.2. Jenis koneksi interdisipliner………………………………………...5
§1.3. Perencanaan dan cara menerapkan hubungan interdisipliner dalam pengajaran biologi………………………………………………………….5
Bab 2. Hubungan Interdisipliner dalam Mata Kuliah Biologi………………....8
KESIMPULAN……………………………………………………………..12
SASTRA.................................................................................13
PERKENALAN
Anda lihat - ini utasnya. Suatu hal yang sederhana
Bukankah begitu? Ini simpul biasa.
Anda pernah melihat ini sebelumnya, bukan?
Dan sekarang Anda dan saya akan mengikat benang itu menjadi simpul.
Dan Anda mendapatkan jaringan.
Dengannya kita bisa memancing atau membuat pagar,
Buatlah tempat tidur gantung atau buatlah sesuatu yang lain.
Apakah Anda melihat apa manfaatnya
Bahwa setiap thread tidak lagi berdiri sendiri-sendiri?...
Mereka saling mendukung
berkembang menjadi sesuatu yang utuh, menjadi suatu sistem.
Anatoly Gin.
Salah satu tugas terpenting pendidikan modern adalah menunjukkan kepada anak-anak kesatuan dunia sekitar mereka. Untuk membentuk gambaran holistik dunia, disarankan untuk menggunakan koneksi interdisipliner dalam pelajaran, dengan bantuan anak sekolah belajar melihat hukum dan pola serupa dalam perkembangan proses dan fenomena tertentu.
Koneksi interdisipliner membantu menerapkan pendekatan yang berpusat pada individu dalam pengajaran dan pendidikan. Guru mempunyai kesempatan untuk mengandalkan minat dan hobi siswa tertentu. Pada saat yang sama, prinsip-prinsip dasar proses pendidikan modern diperhitungkan (prinsip variabilitas pembelajaran, prinsip integrasi, prinsip keutuhan isi pendidikan, prinsip sistematika, prinsip pendidikan perkembangan). , prinsip kemandirian dan aktivitas kreatif siswa).
Penerapan hubungan interdisipliner membantu siswa mengembangkan pemahaman holistik tentang fenomena alam dan hubungan di antara mereka dan oleh karena itu menjadikan pengetahuan secara praktis lebih bermakna dan dapat diterapkan, hal ini membantu siswa menggunakan pengetahuan dan keterampilan yang mereka peroleh selama mempelajari beberapa mata pelajaran ketika mempelajari mata pelajaran lain, dan memungkinkan menerapkannya dalam situasi tertentu, ketika mempertimbangkan masalah-masalah tertentu, baik dalam kegiatan akademik maupun ekstrakurikuler, dalam kehidupan industri, ilmu pengetahuan dan sosial lulusan sekolah menengah di masa depan.
Relevansi koneksi interdisipliner terletak pada kenyataan bahwa dengan bantuan koneksi interdisipliner multilateral, tidak hanya tugas pelatihan, pengembangan dan pendidikan siswa diselesaikan pada tingkat yang baru secara kualitatif, tetapi landasan untuk penentuan nasib sendiri profesional juga diletakkan. jumlah siswa di sekolah menengah. Oleh karena itu hubungan interdisipliner merupakan syarat penting dan hasil pendekatan terpadu dalam pendidikan dan pendidikan anak sekolah.
Bab 1. Hubungan interdisipliner dalam pengajaran biologi.
§1.1. Fungsi hubungan interdisipliner
Koneksi interdisipliner menjalankan sejumlah fungsi dalam pengajaran biologi.
Fungsi metodologisdiungkapkan dalam kenyataan bahwa hanya atas dasar mereka siswa dapat mengembangkan pandangan dialektis-materialistis tentang alam, gagasan modern tentang integritas dan perkembangannya, karena hubungan interdisipliner berkontribusi pada refleksi dalam pengajaran metodologi ilmu pengetahuan alam modern, yang berkembang sejalan dengan integrasi ide dan metode dari sudut pandang pendekatan sistemik hingga pemahaman alam.
Fungsi pendidikanhubungan interdisipliner adalah bahwa dengan bantuan mereka guru biologi membentuk kualitas pengetahuan siswa seperti konsistensi, kedalaman, kesadaran, fleksibilitas. Koneksi interdisipliner bertindak sebagai sarana untuk mengembangkan konsep biologi dan berkontribusi pada asimilasi hubungan antara konsep tersebut dan konsep ilmu alam umum.
Fungsi perkembanganhubungan interdisipliner ditentukan oleh perannya dalam pengembangan pemikiran sistematis dan kreatif siswa, dalam pembentukan aktivitas kognitif, kemandirian dan minat belajar tentang alam. Koneksi interdisipliner membantu mengatasi kelembaman berpikir terkait mata pelajaran dan memperluas wawasan siswa.
Fungsi pendidikanhubungan interdisipliner dinyatakan dalam bantuannya kepada semua bidang pendidikan anak sekolah dalam pengajaran biologi. Guru biologi, dengan mengandalkan hubungan dengan mata pelajaran lain, menerapkan pendekatan pendidikan yang terpadu.
Fungsi desainhubungan interdisipliner adalah dengan bantuannya guru biologi meningkatkan isi materi pendidikan, metode dan bentuk organisasi pengajaran. Penyelenggaraan hubungan interdisipliner memerlukan perencanaan bersama oleh guru mata pelajaran IPA tentang bentuk pendidikan dan ekstrakurikuler yang kompleks, yang mengandaikan pengetahuan mereka tentang buku teks dan program mata pelajaran terkait.
§1.2. Jenis hubungan interdisipliner dalam muatan pendidikan biologi
Himpunan fungsi hubungan interdisipliner diwujudkan dalam proses pembelajaran ketika guru biologi melaksanakan segala macam jenisnya. Ada koneksi intracycle (hubungan biologi dengan fisika, kimia) dan antar siklus (hubungan biologi dengan sejarah, pelatihan tenaga kerja). Jenis hubungan interdisipliner dibagi menjadi beberapa kelompok berdasarkan komponen utama proses pembelajaran (isi, metode, bentuk organisasi):konten-informasional dan organisasi-metodologis.
Koneksi antar subjek pada tingkat fakta ( sebenarnya ) adalah penetapan persamaan fakta, penggunaan fakta umum yang dipelajari dalam mata kuliah fisika, kimia, biologi, dan pertimbangannya yang komprehensif untuk menggeneralisasi pengetahuan tentang fenomena individu, proses dan objek alam. Dengan demikian, dalam pengajaran biologi dan kimia, guru dapat menggunakan data komposisi kimia tubuh manusia.
Konseptual hubungan interdisipliner adalah perluasan dan pendalaman ciri-ciri konsep mata pelajaran dan pembentukan konsep-konsep umum pada mata pelajaran terkait (mata pelajaran umum). Konsep mata pelajaran umum pada mata kuliah IPA meliputi konsep teori struktur zat – benda, zat, komposisi, molekul, struktur, sifat, serta konsep umum – fenomena, proses, energi, dan lain-lain. studi tentang proses asimilasi dan disimilasi. Pada saat yang sama, mereka diperdalam, dikonkretkan pada materi biologis dan memperoleh karakter ilmiah yang umum dan umum.
Sejumlah konsep biologi umum mencerminkan proses kompleks kehidupan di alam yang tidak dapat diungkapkan bahkan pada tahap pertama pengenalannya tanpa keterlibatan konsep fisikokimia. Dengan demikian, konsep fotosintesis berkembang dalam sains sebagai hasil studi proses ini oleh fisiologi tumbuhan dan ilmu perbatasan - biofisika dan biokimia.
Teoretis hubungan interdisipliner merupakan pengembangan dari ketentuan-ketentuan dasar teori-teori dan hukum-hukum ilmu pengetahuan umum yang dipelajari dalam pembelajaran mata pelajaran terkait, dengan tujuan agar siswa menguasai teori secara holistik. Contoh tipikalnya adalah teori struktur materi, yang mewakili hubungan mendasar antara fisika dan kimia, dan konsekuensinya digunakan untuk menjelaskan fungsi biologis zat anorganik dan organik serta perannya dalam kehidupan organisme hidup.
§1.3. Perencanaan dan cara menerapkan hubungan interdisipliner dalam pengajaran biologi
Penggunaan koneksi interdisipliner adalah salah satu tugas metodologis yang paling sulit bagi seorang guru biologi. Hal ini membutuhkan pengetahuan tentang isi program dan buku teks dalam mata pelajaran lain. Penerapan hubungan interdisipliner dalam praktik mengajar melibatkan kerjasama guru biologi dengan guru kimia, fisika, dan geografi; menghadiri pembelajaran terbuka, perencanaan pembelajaran bersama, dll. Seorang guru biologi, dengan mempertimbangkan rencana kerja pendidikan dan metodologis seluruh sekolah, mengembangkan rencana individu untuk penerapan hubungan interdisipliner dalam kursus biologi.
Metodologi kerja kreatif guru meliputi beberapa tahapan:
1) mempelajari bagian "Hubungan interdisipliner" untuk setiap kursus biologi dan topik dasar dari program dan buku teks mata pelajaran lain, membaca literatur ilmiah, sains populer, dan metodologi tambahan;
2) perencanaan pembelajaran hubungan interdisipliner dengan menggunakan mata kuliah dan rencana tematik;
3) pengembangan alat dan teknik metodologis untuk menerapkan hubungan interdisipliner dalam pembelajaran tertentu;
4) pengembangan metode untuk mempersiapkan dan melaksanakan bentuk-bentuk pengorganisasian pelatihan yang kompleks;
5) pengembangan metode pemantauan dan evaluasi hasil hubungan interdisipliner dalam pengajaran.
Oleh karena itu, untuk membentuk hubungan interdisipliner dalam pengajaran biologi, perlu menguasai bagian teoritis, menguasai fungsi dan jenis hubungan interdisipliner, dan baru kemudian menggunakan metodologi tersebut.
BAB 2. HUBUNGAN ANTAR MATA PELAJARAN PADA KULIAH BIOLOGI
Dalam kondisi modern, ada kebutuhan untuk mengembangkan pada anak-anak sekolah bukan keterampilan khusus, tetapi keterampilan umum yang bersifat transfer luas. Keterampilan tersebut, yang terbentuk dalam proses mempelajari suatu mata pelajaran, kemudian digunakan secara bebas oleh siswa ketika mempelajari mata pelajaran lain dan dalam kegiatan praktek.
Sehubungan dengan peningkatan jumlah informasi yang harus diasimilasi selama sekolah, dan sehubungan dengan kebutuhan untuk mempersiapkan semua siswa untuk pendidikan mandiri, mempelajari peran hubungan interdisipliner dalam meningkatkan aktivitas kognitif siswa menjadi sangat penting. [6]
Mari kita coba simak beberapa topik pelajaran yang berkaitan dengan biologi, sastra, geografi, seni, dan musik.
1. Pembelajaran kelas 6 dengan topik: “Susunan biji tumbuhan monokotil dan dikotil”
Tujuan pembelajaran: mempelajari komposisi kimia biji tumbuhan monokotil dan dikotil.
Tugas:
a) pendidikan umum:
- memberikan gambaran tentang kebutuhan mineral dan zat organik untuk pembentukan dan pertumbuhan suatu tanaman;
- mengulangi ciri-ciri struktur benih tumbuhan monokotil dan dikotil;
- memperdalam dan memperluas pengetahuan materi tentang komposisi kimia sel;
- menguji pengetahuan tentang terminologi biologis;
b) berkembang:
Mengembangkan kemampuan bekerja dengan benda-benda alam dan membandingkannya;
- mengembangkan kemampuan untuk bekerja dengan buku teks;
- mampu menerapkan pengetahuan yang diperoleh dalam praktik;
- menanamkan keterampilan kerja mandiri dengan literatur tambahan;
- mempromosikan pengembangan kemauan dan ketekunan dalam belajar;
- mengembangkan kemampuan menggeneralisasi dan menarik kesimpulan;
- mengembangkan pemikiran logis, minat kognitif pada subjek;
c) pendidikan:
- melanjutkan pembentukan pandangan dunia ilmiah;
- mengajarkan metode komunikasi aktif selama diskusi kolektif dan pengambilan keputusan;
- Melaksanakan pendidikan lingkungan hidup dan lingkungan hidup dengan menggunakan bahan pelajaran sebagai contoh;
- menumbuhkan budaya komunikasi.
Anda bisa mulai mempelajari materi baru dengan teka-teki:
1. Di gubuk kecil, di kamar tidur, seorang anak kecil sedang tidur,
Ada makanan di pantry, kalau bangun sudah kenyang.
(benih dengan embrio dan nutrisi)
2. Bunganya adalah lionfish, dan buahnya adalah tulang belikat
Buahnya berwarna hijau dan muda. Tapi manis seperti malt.
(kacang polong)
3. Bahkan pada hari pemotongan, semak lebih rendah dari millet,
Tapi satu biji sama dengan seratus sedotan
(kacang polong)
4. Dari tumbuhan yang potretnya dicap pada uang logam?
Buah manakah yang lebih dibutuhkan di planet bumi?
(gandum)
Saat melakukan pekerjaan laboratorium, untuk mengetahui komposisi kimia benih, ketika berbicara tentang garam mineral dan air, sangatlah tepat untuk berbicara tentang perlindungan tanah: tanah dapat diakses oleh akar tanaman hanya dalam bentuk larutan, oleh karena itu penting untuk melestarikannya. kelembaban di dalam tanah.
"... Berhenti! Sadarlah!
Hutan berbisik kepada manusia.
Jangan memaparkan tanah.
Jangan mengubahnya menjadi gurun.
Mengasihani! - menggemakan bumi.
Anda menebang pohon, itu membuat saya kehilangan kelembapan.
Aku mengering... Sebentar lagi aku tidak akan bisa melahirkan apa pun: baik biji-bijian maupun bunga.”
2. Pelajaran biologi di kelas 6 dengan topik: “Pemupukan dan penyerbukan pada angiospermae” disertai dengan musik oleh N. A. Rimsky - Korsakov - “The Flight of the Bumblebee” dari opera “The Tale of Tsar Saltan.”
Ciptaan alam yang manis,
Bunga, dekorasi lembah,
Untuk sesaat disayangi di musim semi,
Anda tidak dikenal dan tuli di padang rumput!
Katakan padaku: kenapa kamu begitu merah,
Berkilau karena embun, kamu menyala
Dan Anda menghirup sesuatu seolah-olah hidup,
Harum dan suci?
Untuk siapa kamu berada di padang rumput yang luas,
Untuk siapa kamu jauh dari desa?...
(Alexei Koltsov)
Koneksi interdisipliner dalam pelajaran:
Geografi - sebaran tumbuhan di berbagai benua
Ekologi – perlindungan tanaman berbunga
Musik – mendengarkan musik
Sastra – puisi tentang bunga
3. Pelajaran biologi kelas 7 dengan topik: “Kelas Ikan Bertulang”.
Sambil memperbarui pengetahuan Anda, Anda dapat membaca kutipan puisi F.I
“Yang lain mendapatkannya dari alam
Naluri secara kenabian - buta -
Mereka menciumnya, mendengar airnya"
Kutipan dari dongeng karya A.S. Pushkin tentang Tsar Saltan,tentang Ikan Mas, puisi karya Valentin Berestov “Mengapa katak tidak memiliki ekor”,Fabel Krylov “Demyanov’s Ear”, lukisan karya Viktor Matorin “Five Loaves and Two Fishes”, “Seven Loaves”, V. Perov “Fisherman”, lukisan karya Henri Matisse “Red Fishes”.
Selama pelajaran, musik dari film “Amphibian Man” diputar,Dan Camille Saint - karya musik Sansa "Karnaval Hewan" - pelajari "Akuarium".
4. Pelajaran biologi kelas 8 dengan topik: “Struktur dan kerja hati”
Materi baru dimulai dengan puisiEduardas Mezhelaitis “Apakah hati itu?”
Apa itu hati? Apakah batunya keras?
Sebuah apel dengan kulit ungu-merah?
Mungkin di antara tulang rusuk dan aorta
Apakah ada bola pemukul yang bentuknya seperti bola bumi di Bumi?
Dengan satu atau lain cara, segala sesuatunya bersifat duniawi
Sesuai dengan batasannya
Karena dia tidak memiliki kedamaian
Dia peduli tentang segalanya.
Banyak karya yang didedikasikan untuk "hati", misalnya: M. Gorky - "Wanita Tua Izergil", yang menceritakan tentang hati pemberani Danko, Wilhelm Hauff - "Hati Beku", Bulgakov "Hati Anjing".
Tidak hanya penulis dan penyair, musisi juga mendedikasikan karyanya untuk “hati”. Musik tidak hanya dapat membangkitkan semangat, menyegarkan atau menenangkan Anda, tetapi juga dapat mengobati penyakit serius. Misalnya,
Wedding March Mendelssohn, Nocturne karya Chopin di D Minor dan Violin Concerto karya Bach di D Minor akan menormalkan sistem kardiovaskular.
Sebagai tanda kesetiaan dan kecintaan terhadap organ hati manusia yang menakjubkan, didirikanlah sebuah monumen. Hati besar yang terbuat dari granit merah seberat empat ton - simbol kehidupan - menghiasi halaman Institut Jantung Perm. Pembukaan monumen hati manusia pertama di Rusia berlangsung pada 12 Juni 2001. Patung granit adalah salinan organ utama manusia yang akurat secara anatomis.
Dengan demikian, interdisipliner adalah prinsip pengajaran modern yang mempengaruhi pemilihan dan struktur materi pendidikan untuk sejumlah mata pelajaran, memperkuat pengetahuan sistematis siswa, mengaktifkan metode pengajaran, berorientasi pada penggunaan bentuk-bentuk organisasi pendidikan yang kompleks, menjamin kesatuan mata pelajaran. proses pendidikan. Dan penerapan koneksi interdisipliner merupakan sarana penting untuk meningkatkan efektivitas aktivitas kognitif anak sekolah, karena pengungkapan konten semua mata pelajaran akademik secara mendalam dan serbaguna dalam interkoneksi dan saling ketergantungan berkontribusi pada:
1. Asimilasi informasi pendidikan yang sistemik lebih stabil;
2. Terbentuknya kemampuan siswa untuk cepat menggunakan ilmu berbagai disiplin ilmu dalam menguasai ilmu baru;
3. Pengembangan kompetensi utama siswa.
4. Penerapan luas pengetahuan yang diperoleh dalam praktik.
5.Persiapan sertifikasi akhir.
KESIMPULAN
Keterkaitan interdisipliner dalam pengajaran biologi dianggap sebagai prinsip didaktik dan sebagai syarat yang memuat maksud dan tujuan, isi, metode, sarana dan bentuk pengajaran berbagai mata pelajaran akademik.
Keterkaitan interdisipliner memungkinkan untuk mengisolasi unsur-unsur utama isi pendidikan, menyediakan pengembangan ide-ide pembentuk sistem, konsep, metode ilmiah umum kegiatan pendidikan, dan kemungkinan penerapan pengetahuan secara komprehensif dari berbagai mata pelajaran dalam pekerjaan. kegiatan siswa.
Koneksi interdisipliner mempengaruhi komposisi dan struktur mata pelajaran akademik. Setiap mata pelajaran akademik merupakan sumber dari jenis hubungan interdisipliner tertentu. Oleh karena itu, kita dapat mengidentifikasi hubungan-hubungan yang diperhitungkan dalam muatan biologi, dan sebaliknya, hubungan-hubungan yang berpindah dari biologi ke mata pelajaran akademik lainnya.
Terbentuknya sistem umum pengetahuan siswa tentang dunia nyata, yang mencerminkan keterkaitan berbagai bentuk pergerakan materi, merupakan salah satu fungsi pendidikan utama dari hubungan interdisipliner. Pembentukan pandangan dunia ilmiah yang holistik memerlukan pertimbangan wajib hubungan interdisipliner. Pendekatan terpadu terhadap pendidikan telah memperkuat fungsi pendidikan hubungan interdisipliner dalam mata kuliah biologi, sehingga mendorong terungkapnya kesatuan hakikat masyarakat – manusia.
Dalam kondisi seperti ini, keterkaitan biologi dengan mata pelajaran ilmu pengetahuan alam dan humaniora diperkuat; keterampilan dalam mentransfer pengetahuan, penerapannya dan pemahaman komprehensif ditingkatkan.
Dengan demikian, interdisipliner adalah prinsip pengajaran modern yang mempengaruhi pemilihan dan struktur materi pendidikan untuk sejumlah mata pelajaran, memperkuat pengetahuan sistematis siswa, mengaktifkan metode pengajaran, berorientasi pada penggunaan bentuk-bentuk organisasi pendidikan yang kompleks, menjamin kesatuan mata pelajaran. proses pendidikan.
LITERATUR
1. Vsesvyatsky B.V. Pendekatan sistematis terhadap pendidikan biologi di sekolah menengah. - M.: Pendidikan, 1985.
2. Zverev I. D., Myagkova A. N. Metode umum pengajaran biologi. - M.: Pendidikan, 1985.
3. Ilchenko V. R. Persimpangan fisika, kimia dan biologi. - M.: Pendidikan, 1986.
4. Maksimova V. N., Gruzdeva N. V. Koneksi interdisipliner dalam pengajaran biologi. - M.: Pendidikan, 1987.
5. Maksimova V. N. Hubungan interdisipliner dalam proses pendidikan sekolah modern. -M.: Pendidikan, 1986.
Tampilkan semua file tertaut
1. Pengertian biologi sebagai ilmu. Keterkaitan biologi dengan ilmu-ilmu lain. Pentingnya biologi untuk kedokteran. Definisi konsep “kehidupan” pada tahap ilmu pengetahuan saat ini. Sifat dasar makhluk hidup.
Biologi(Yunani bios - "kehidupan"; logos - pengajaran) - ilmu kehidupan (satwa liar), salah satu ilmu alam, yang pokok bahasannya adalah makhluk hidup dan interaksinya dengan lingkungan. Biologi adalah ilmu yang mempelajari semua aspek kehidupan, khususnya struktur, fungsi, pertumbuhan, asal usul, evolusi dan distribusi organisme hidup di Bumi. Mengklasifikasikan dan mendeskripsikan makhluk hidup, asal usul spesiesnya, dan interaksinya satu sama lain dan dengan lingkungan.
Hubungan antara biologi dan ilmu-ilmu lainnya: Biologi berkaitan erat dengan ilmu-ilmu lain dan terkadang sangat sulit untuk menarik garis batas di antara keduanya. Studi tentang aktivitas sel mencakup studi tentang proses molekuler yang terjadi di dalam sel; bagian ini disebut biologi molekuler dan terkadang mengacu pada kimia dan bukan biologi. Reaksi kimia yang terjadi di dalam tubuh dipelajari oleh biokimia, suatu ilmu yang lebih dekat dengan kimia daripada biologi. Banyak aspek fungsi fisik organisme hidup yang dipelajari oleh biofisika, yang sangat erat kaitannya dengan fisika. Studi tentang sejumlah besar objek biologis terkait erat dengan ilmu-ilmu seperti statistik matematika. Terkadang ekologi dibedakan sebagai ilmu yang berdiri sendiri – ilmu tentang interaksi makhluk hidup dengan lingkungannya (alam hidup dan mati). Ilmu yang mempelajari kesehatan organisme hidup telah lama muncul sebagai bidang ilmu tersendiri. Bidang ini mencakup kedokteran hewan dan ilmu terapan yang sangat penting - kedokteran, yang bertanggung jawab atas kesehatan manusia.
Pentingnya biologi bagi kedokteran:
Penelitian genetik telah memungkinkan untuk mengembangkan metode diagnosis dini, pengobatan dan pencegahan penyakit keturunan pada manusia;
Pemilihan mikroorganisme memungkinkan memperoleh enzim, vitamin, hormon yang diperlukan untuk pengobatan sejumlah penyakit;
Rekayasa genetika memungkinkan produksi senyawa dan obat yang aktif secara biologis;
Definisi konsep “kehidupan” pada tahap ilmu pengetahuan saat ini. Sifat dasar makhluk hidup: Agak sulit untuk memberikan definisi yang lengkap dan jelas tentang konsep kehidupan, mengingat beragamnya manifestasinya. Sebagian besar definisi konsep kehidupan, yang diberikan oleh banyak ilmuwan dan pemikir selama berabad-abad, memperhitungkan kualitas-kualitas utama yang membedakan makhluk hidup dari benda mati. Misalnya, Aristoteles mengatakan bahwa hidup adalah “nutrisi, pertumbuhan dan kemerosotan” tubuh; A. L. Lavoisier mendefinisikan kehidupan sebagai “fungsi kimiawi”; G. R. Treviranus percaya bahwa kehidupan adalah “suatu keseragaman proses yang stabil dengan perbedaan pengaruh eksternal.” Jelas bahwa definisi tersebut tidak dapat memuaskan para ilmuwan, karena definisi tersebut tidak (dan tidak dapat mencerminkan) semua sifat makhluk hidup. Selain itu, pengamatan menunjukkan bahwa sifat-sifat makhluk hidup tidaklah luar biasa dan unik, seperti yang terlihat sebelumnya; sifat-sifat tersebut ditemukan secara terpisah di antara benda-benda mati. A.I. Oparin mendefinisikan kehidupan sebagai “bentuk pergerakan materi yang khusus dan sangat kompleks”. Definisi ini mencerminkan keunikan kualitatif kehidupan, yang tidak dapat direduksi menjadi hukum kimia atau fisika sederhana. Namun demikian, definisinya pun bersifat umum dan tidak mengungkap keunikan khusus gerakan ini.
F. Engels menulis dalam “Dialectics of Nature”: “Hidup adalah cara keberadaan tubuh protein, yang inti utamanya adalah pertukaran materi dan energi dengan lingkungan.”
Untuk penerapan praktis, definisi-definisi yang memuat sifat-sifat dasar yang melekat pada semua bentuk kehidupan akan berguna. Inilah salah satunya: kehidupan adalah sistem makromolekul terbuka, yang dicirikan oleh organisasi hierarkis, kemampuan untuk mereproduksi dirinya sendiri, pelestarian diri dan pengaturan diri, metabolisme, dan aliran energi yang diatur dengan baik. Berdasarkan definisi ini, kehidupan adalah inti keteraturan yang menyebar melalui alam semesta yang kurang teratur.
Kehidupan ada dalam bentuk sistem terbuka. Artinya, setiap bentuk kehidupan tidak hanya tertutup pada dirinya sendiri, tetapi terus-menerus bertukar materi, energi, dan informasi dengan lingkungannya.
2. Tingkat organisasi kehidupan yang ditentukan secara evolusi: Ada beberapa tingkatan pengorganisasian makhluk hidup - tingkatan organisasi biologis: molekuler, seluler, jaringan, organ, organisme, populasi-spesies dan ekosistem.
Tingkat organisasi molekuler- ini adalah tingkat fungsi makromolekul biologis - biopolimer: asam nukleat, protein, polisakarida, lipid, steroid. Proses kehidupan yang paling penting dimulai dari tingkat ini: metabolisme, konversi energi, transmisi informasi turun-temurun. Tingkat ini dipelajari: biokimia, genetika molekuler, biologi molekuler, genetika, biofisika.
Tingkat seluler- ini adalah tingkat sel (sel bakteri, cyanobacteria, hewan uniseluler dan alga, jamur uniseluler, sel organisme multiseluler). Sel adalah satuan struktural makhluk hidup, satuan fungsional, satuan perkembangan. Tingkat ini dipelajari oleh sitologi, sitokimia, sitogenetika, dan mikrobiologi.
Tingkat organisasi jaringan- ini adalah tingkat di mana struktur dan fungsi jaringan dipelajari. Tingkat ini dipelajari oleh histologi dan histokimia.
Tingkat organ organisasi- Ini adalah tingkat organ organisme multiseluler. Anatomi, fisiologi, dan embriologi mempelajari tingkat ini.
Tingkat organisasi organisme- Ini adalah tingkat organisme uniseluler, kolonial dan multiseluler. Kekhasan tingkat organisme adalah pada tingkat ini terjadi penguraian dan implementasi informasi genetik, pembentukan ciri-ciri yang melekat pada individu suatu spesies tertentu. Tingkatan ini dipelajari secara morfologi (anatomi dan embriologi), fisiologi, genetika, dan paleontologi.
Tingkat populasi-spesies- ini adalah tingkat agregat individu - populasi dan spesies. Tingkatan ini dipelajari oleh sistematika, taksonomi, ekologi, biogeografi, dan genetika populasi. Pada tingkat ini dipelajari karakteristik genetik dan ekologi populasi, faktor dasar evolusi dan pengaruhnya terhadap kumpulan gen (evolusi mikro), dan masalah konservasi spesies.
Tingkat organisasi kehidupan biogeocenotic - diwakili oleh berbagai biogeocenosis alam dan budaya di semua lingkungan hidup . Komponen- Populasi berbagai spesies; Faktor lingkungan ;
Jaring makanan, aliran materi dan energi ;
Proses dasar; Siklus biokimia zat dan aliran energi yang mendukung kehidupan ;
Keseimbangan cairan antara organisme hidup dan lingkungan abiotik (homeostasis) ;
Menyediakan organisme hidup dengan kondisi dan sumber daya hidup (makanan dan tempat berlindung). Ilmu-ilmu yang melakukan penelitian pada tingkat ini: Biogeografi, Ekologi Biogeocenology
Organisasi kehidupan tingkat biosfer
Ini diwakili oleh bentuk organisasi biosistem global tertinggi - biosfer. Komponen - Biogeocenosis; Dampak antropogenik; Proses dasar; Interaksi aktif materi hidup dan tak hidup di planet ini; Sirkulasi materi dan energi global secara biologis;
Partisipasi aktif biogeokimia manusia dalam semua proses biosfer, kegiatan ekonomi dan etnokulturalnya
Ilmu-ilmu yang melakukan penelitian pada tingkat ini: Ekologi; Ekologi global; Ekologi luar angkasa; Ekologi sosial.
3. Manusia dalam sistem alam. Kekhasan manifestasi biologis dan sosial pada manusia.
Manusia termasuk dalam dunia hewan, karena ia menggunakan zat-zat yang sudah jadi untuk nutrisi, yaitu ia heterotrofik. Sel-selnya tidak memiliki membran selulosa, tidak ada kloroplas - yaitu terdiri dari sel-sel hewan yang khas.
Manusia termasuk dalam: -Filum chordate sejak embrio memiliki akord, celah insang di rongga faring, tabung saraf berongga dorsal (dorsal) dan tubuh simetri bilateral.
Ia termasuk dalam subtipe vertebrata karena ia mengembangkan tulang belakang, jantung di sisi perut tubuh, dan dua pasang anggota badan.
Ke dalam kelas mamalia, karena berdarah panas, kelenjar susu berkembang; karena adanya rambut di permukaan tubuh.
Subkelas plasenta: perkembangan bayi di dalam tubuh ibu, nutrisi janin melalui plasenta. Dari sudut pandang biologis, manusia merupakan salah satu spesies mamalia yang termasuk dalam ordo primata, subordo berhidung sempit.
Alam dan sosial dalam diri manusia: Sesuai dengan penokohan K. Marx tentang hakikat manusia sebagai seperangkat hubungan sosial, ia tampil sebagai makhluk sosial. Pada saat yang sama, manusia adalah bagian dari alam. Dari sudut pandang ini, manusia termasuk mamalia tingkat tinggi, yang merupakan spesies khusus Homo sapiens, dan oleh karena itu, manusia ternyata adalah makhluk biologis. Seperti spesies biologis lainnya, Homo sapiens dicirikan oleh serangkaian karakteristik spesies tertentu. Masing-masing karakteristik perwakilan spesies yang berbeda dapat bervariasi dalam batas yang cukup besar, dan hal ini normal. Metode statistik memungkinkan untuk mengidentifikasi nilai yang paling mungkin dan tersebar luas dari setiap sifat spesies. Manifestasi berbagai parameter biologis suatu spesies juga dapat dipengaruhi oleh proses sosial. Misalnya, rata-rata harapan hidup “normal” seseorang menurut ilmu pengetahuan modern adalah 80-90 tahun, jika ia tidak menderita penyakit keturunan dan tidak menjadi korban penyebab kematian di luar tubuhnya, seperti penyakit. penyakit menular atau penyakit yang disebabkan oleh kondisi lingkungan yang tidak normal, kecelakaan, dll. Ini adalah konstanta biologis suatu spesies, yang, bagaimanapun, berubah di bawah pengaruh hukum sosial. Akibatnya, angka harapan hidup rata-rata nyata (berlawanan dengan “normal”) meningkat dari 20-22 tahun pada zaman kuno menjadi sekitar 30 tahun pada abad ke-18, 56 tahun di Eropa Barat pada awal abad ke-20, dan 75 tahun di Eropa Barat pada awal abad ke-20. 77 tahun di negara-negara paling maju pada abad ke-20. Durasi masa kanak-kanak, dewasa dan usia tua seseorang ditentukan secara biologis; usia perempuan dapat melahirkan anak telah ditetapkan (rata-rata 15-49 tahun); ditentukan perbandingan kelahiran satu anak, kembar, dsb. Urutan proses perkembangan tubuh manusia, seperti kemampuan mengasimilasi berbagai jenis makanan, penguasaan bahasa pada usia dini, penampilan anak sekunder. karakteristik seksual, dan banyak lagi, diprogram secara biologis. Menurut beberapa data, bakat orang yang berbeda dalam berbagai kegiatan (musik, matematika, dll) diwariskan, yaitu ditentukan secara biologis. Seperti spesies biologis lainnya, spesies Homo sapiens memiliki variasi (varietas) yang stabil, yang, jika menyangkut manusia, paling sering ditunjukkan dengan konsep ras. Diferensiasi ras manusia disebabkan oleh fakta bahwa kelompok-kelompok yang mendiami wilayah berbeda di planet ini telah beradaptasi dengan ciri-ciri khusus lingkungannya, dan hal ini tercermin dalam munculnya ciri-ciri anatomi, fisiologis, dan biologis tertentu. Namun, karena termasuk dalam satu spesies biologis, Homo sapiens, perwakilan ras mana pun memiliki karakteristik parameter biologis dari spesies ini yang memungkinkannya untuk berhasil berpartisipasi dalam bidang kehidupan apa pun dalam masyarakat manusia. Jika kita berbicara tentang prasejarah manusia, maka spesies Homo sapiens merupakan tahap terakhir perkembangan genus Homo yang dikenal saat ini. Di masa lalu, pendahulu kita adalah spesies lain dari genus ini (seperti Homo habilis - manusia berkemampuan; Homo erectus - manusia erectus, dll.), ilmu pengetahuan belum memberikan silsilah yang jelas tentang spesies kita. Secara biologis, setiap individu manusia yang pernah hidup atau sedang hidup adalah unik, unik, karena himpunan gen yang diterimanya dari orang tuanya adalah unik (kecuali kembar identik yang mewarisi genotipe identik). Keunikan ini diperkuat oleh interaksi faktor sosial dan biologis dalam proses perkembangan individu manusia.
4. Tingkat organisasi makhluk hidup praseluler. Virus.
VIRUS- bentuk kehidupan non-seluler. Virus berukuran 50 kali lebih kecil dari bakteri dan berada di perbatasan antara makhluk hidup dan benda mati. Namun jika mereka dianggap hidup, maka mereka akan menjadi bentuk kehidupan yang paling banyak jumlahnya di Bumi.
Virus berbeda dari semua organisme lain:
2. Mereka hanya mengandung satu jenis asam nukleat - baik RNA atau DNA.
3. Mereka memiliki jumlah enzim yang sangat terbatas; mereka menggunakan metabolisme inang, enzimnya, dan energi yang diperoleh dari metabolisme sel inang. Penyakit virus termasuk influenza, ensefalitis, campak, gondok, rubella, hepatitis, dan AIDS.
Pertanyaan yang sering diajukan: “Apakah virus itu hidup?” Jika kita menganggap hidup suatu struktur yang memiliki materi genetik (DNA atau RNA) dan mampu bereproduksi sendiri, maka kita dapat mengatakan bahwa virus itu hidup. Jika kita menganggap suatu struktur yang memiliki struktur seluler sebagai makhluk hidup, maka jawabannya pasti negatif. Perlu diketahui pula bahwa virus tidak mampu memperbanyak diri di luar sel inangnya. Mereka berada di perbatasan antara hidup dan mati. Dan hal ini sekali lagi mengingatkan kita bahwa terdapat spektrum yang terus menerus dengan kompleksitas yang semakin meningkat, yang dimulai dengan molekul sederhana dan diakhiri dengan sistem sel tertutup yang paling kompleks.
Perilaku
Struktur
Virus itu sangat sederhana. Mereka terdiri dari sepotong materi genetik, baik DNA atau RNA, yang membentuk inti virus, dan di sekeliling inti ini terdapat cangkang protein pelindung yang disebut kapsid.
Partikel menular yang terbentuk sempurna disebut virion. Beberapa virus, seperti virus herpes atau influenza, juga memiliki selubung lipoprotein tambahan yang muncul dari membran plasma sel inang. Berbeda dengan organisme lain, virus tidak memiliki struktur seluler.
Cangkang virus sering kali dibuat dari subunit berulang yang identik - kapsomer. Kapsomer membentuk struktur dengan tingkat simetri tinggi yang mampu mengkristal. Hal ini memungkinkan untuk memperoleh informasi tentang strukturnya menggunakan metode kristalografi berdasarkan penggunaan sinar-X dan mikroskop elektron. Begitu subunit virus muncul di sel inang, subunit tersebut segera menunjukkan kemampuan untuk merakit diri menjadi virus utuh. Perakitan mandiri juga merupakan karakteristik dari banyak struktur biologis lainnya dan merupakan hal yang sangat penting dalam fenomena biologis.
Simetri spiral. Ilustrasi terbaik tentang simetri heliks adalah virus mosaik tembakau (TMV), yang mengandung RNA. 2130 subunit protein identik, bersama dengan RNA, membentuk struktur integral tunggal - nukleokapsid. Beberapa virus, seperti virus gondong dan influenza, memiliki selubung yang mengelilingi nukleokapsid.
Bakteriofag. Virus yang menyerang bakteri membentuk kelompok yang disebut bakteriofag. Beberapa bakteriofag memiliki kepala ikosahedral yang berbeda dan ekor dengan simetri spiral.
ASAL USUL EVOLUSI VIRUS:
5. Prokariota. Ciri-ciri karakteristik organisasi.
Semua organisme yang diketahui dibagi menjadi pro dan eukariota. Prokariota termasuk bakteri dan ganggang biru-hijau; eukariota termasuk tumbuhan hijau, jamur lendir, dan hewan.
Sel prokariotik tidak mempunyai inti yang terbentuk, yaitu materi genetik terletak di sitoplasma dan tidak dikelilingi oleh membran apapun. Eukariota memiliki inti yang nyata, yaitu. gen. bahan tersebut dikelilingi oleh membran ganda.
Eukariota dan prokariota juga berbeda dalam sejumlah karakteristik lain:
| Tanda | Prokariota | Eukariota |
| Ukuran | Diameter 0,5-5 mikron. | Diameter hingga 40 mikron. Volumenya 1000-10000 kali lebih besar dibandingkan prokariota. |
| Formulir | Uniseluler, berserabut. | Uniseluler, berserabut, benar-benar multiseluler. |
| Organel | Sedikit. Tidak ada yang memiliki membran ganda. | Banyak. Tersedia dengan membran ganda dan tunggal. |
| Inti | TIDAK | Makan |
| Amplop nuklir | TIDAK | Makan |
| DNA | Tertutup dalam sebuah cincin (biasanya disebut kromosom bakteri). | DNA inti adalah struktur linier dan ditemukan dalam kromosom. |
| Kromosom | TIDAK | Makan |
| Mitosis | TIDAK | Makan |
| Meiosis | TIDAK | Makan |
| Gamet | TIDAK | Makan |
| Mitokondria | TIDAK | Makan |
| Plastida pada autotrof | TIDAK | Makan |
| Metode penyerapan makanan | Adsorpsi melalui membran sel | Fagositosis dan pinositosis |
| Vakuola pencernaan | TIDAK | Makan |
| Flagela | Makan | Makan |
Prokariota (Latin Procaryota, dari bahasa Yunani προ "sebelum" dan κάρυον "inti"), atau pranuklir - organisme hidup bersel tunggal yang (tidak seperti eukariota) tidak memiliki inti sel yang terbentuk. Prokariota dibagi menjadi dua taksa berdasarkan peringkat domain (superkingdom): Bakteri dan Archaea.
Prokariota:
Kehadiran flagela, plasmid dan vakuola gas
Struktur tempat terjadinya fotosintesis adalah kloroplas
Bentuk reproduksinya aseksual, terdapat proses pseudoseksual, sehingga hanya terjadi pertukaran informasi genetik, tanpa menambah jumlah sel.
Sel prokariotik dicirikan oleh tidak adanya membran inti; DNA dikemas tanpa partisipasi histon. Jenis nutrisi - osmotrofik.
Materi genetik prokariota diwakili oleh satu molekul DNA yang tertutup cincin; hanya ada satu replikan. Sel tidak memiliki organel dengan struktur membran.
Mampu memfiksasi nitrogen.
Memiliki: kapsul(melindungi bakteri dari kerusakan, kekeringan, mencegah fagositosis bakteri) ; dinding sel, plasmalemma, sitoplasma, ribosom, minum(struktur permukaan terdapat pada banyak sel bakteri dan mewakili silinder protein lurus dengan panjang 1-1,5 mikron dan diameter 7-10 nm); flagela, nukleotida(seperti kernel); plasmid(faktor keturunan tambahan yang terletak di sel di luar kromosom dan mewakili molekul DNA melingkar (tertutup) atau linier.)
6. Sel adalah unit biologis dasar, genetik dan struktural-fungsional. Sel prokariotik dan eukariotik.
Sel- unit dasar dari sistem kehidupan. Dapat disebut satuan dasar karena di alam tidak ada sistem yang lebih kecil yang mempunyai semua tanda (sifat) makhluk hidup tanpa kecuali. Diketahui bahwa organisme dapat bersifat uniseluler (misalnya bakteri, protozoa, beberapa alga) atau multiseluler.
Sel memiliki semua sifat sistem kehidupan: ia bertukar zat dan energi, tumbuh, berkembang biak dan mewarisi karakteristiknya, bereaksi terhadap rangsangan eksternal, dan mampu bergerak. Ini adalah tingkat organisasi terendah, yang memiliki semua sifat ini.
Fungsi khusus dalam sel didistribusikan antara organel, struktur intraseluler yang mempunyai bentuk tertentu, seperti inti sel, mitokondria, dll. Organisme multiseluler memiliki sel yang berbeda-beda (misalnya saraf, otot, sel darah pada hewan atau sel batang, daun, akar pada tumbuhan ) menjalankan fungsi yang berbeda dan oleh karena itu strukturnya berbeda. Meskipun bentuknya beragam, sel-sel dari berbagai jenis memiliki kesamaan yang mencolok dalam ciri-ciri struktural utamanya.
Semua organisme dengan struktur seluler dibagi menjadi dua kelompok: pranuklir (prokariota) dan nuklir (eukariota).
Sel-sel prokariota, termasuk bakteri, tidak seperti eukariota, memiliki struktur yang relatif sederhana. Sel prokariotik tidak memiliki inti yang terorganisir; ia hanya mengandung satu kromosom, yang tidak dipisahkan dari sel lainnya oleh membran, tetapi terletak langsung di sitoplasma. Namun, ia juga mencatat semua informasi keturunan sel bakteri.
Sel tumbuhan dicirikan oleh adanya berbagai plastida, vakuola sentral yang besar, yang terkadang mendorong nukleus ke pinggiran, serta dinding sel yang terletak di luar membran plasma, terdiri dari selulosa. Dalam sel tumbuhan tingkat tinggi, pusat sel tidak memiliki sentriol, yang hanya ditemukan pada alga. Karbohidrat nutrisi cadangan dalam sel tumbuhan adalah pati.
Dalam sel perwakilan kerajaan jamur, dinding sel biasanya terdiri dari kitin, zat yang membentuk kerangka luar artropoda. Ada vakuola sentral, tidak ada plastida. Hanya beberapa jamur yang memiliki sentriol di pusat selnya. Karbohidrat penyimpan pada sel jamur adalah glikogen.
Sel hewan tidak memiliki dinding sel yang padat dan tidak memiliki plastida. Tidak ada vakuola sentral dalam sel hewan. Sentriol merupakan ciri pusat seluler sel hewan. Glikogen juga merupakan karbohidrat cadangan pada sel hewan.
7. Teori sel. Sejarah dan keadaan saat ini. Pentingnya bagi biologi dan kedokteran.
Prinsip dasar teori sel, signifikansinya
Semua organisme hidup terdiri dari sel - baik satu sel (organisme uniseluler) atau banyak (organisme multiseluler). Sel adalah salah satu elemen struktural, fungsional, dan reproduksi utama makhluk hidup; ini adalah sistem kehidupan dasar. Ada organisme non-seluler (virus), tetapi mereka hanya dapat berkembang biak di dalam sel. Ada organisme yang kehilangan struktur selulernya untuk kedua kalinya (beberapa alga). Sejarah kajian sel dikaitkan dengan nama sejumlah ilmuwan. R. Hooke adalah orang pertama yang menggunakan mikroskop untuk mempelajari jaringan dan pada bagian gabus dan inti buah elderberry ia melihat sel, yang ia sebut sel. Antoni van Leeuwenhoek pertama kali melihat sel dengan pembesaran 270x. M. Schleiden dan T. Schwann adalah pencipta teori sel. Mereka secara keliru percaya bahwa sel-sel dalam tubuh muncul dari zat primer non-seluler. Belakangan, R. Virchow merumuskan salah satu ketentuan terpenting teori sel: “Setiap sel berasal dari sel lain…” Pentingnya teori sel dalam perkembangan ilmu pengetahuan sangatlah besar. Jelas terlihat bahwa sel merupakan komponen terpenting dari semua organisme hidup. Ini adalah komponen utama mereka secara morfologis; sel adalah dasar embrio dari organisme multiseluler, karena perkembangan suatu organisme dimulai dengan satu sel - zigot; Sel adalah dasar dari proses fisiologis dan biokimia dalam tubuh. Teori seluler memungkinkan kita sampai pada kesimpulan bahwa komposisi kimia semua sel adalah serupa dan sekali lagi menegaskan kesatuan seluruh dunia organik.
Teori sel modern mencakup ketentuan sebagai berikut:
Sel adalah satuan dasar struktur dan perkembangan seluruh makhluk hidup, satuan terkecil suatu makhluk hidup;
Sel-sel semua organisme uniseluler dan multiseluler serupa (homolog) dalam struktur, komposisi kimia, manifestasi dasar aktivitas kehidupan dan metabolisme;
Reproduksi sel terjadi melalui pembelahan sel, dan setiap sel baru terbentuk sebagai hasil pembelahan sel asli (induk);
Dalam organisme multiseluler yang kompleks, sel terspesialisasi dalam fungsinya dan membentuk jaringan; jaringan terdiri dari organ-organ yang saling berhubungan erat dan berada di bawah sistem pengaturan saraf dan humoral.
Pentingnya teori sel dalam perkembangan ilmu pengetahuan, berkat itu menjadi jelas bahwa sel merupakan komponen terpenting dari semua organisme hidup. Ini adalah komponen “pembangun” utama mereka; sel adalah dasar embrio dari organisme multiseluler, karena Perkembangan suatu organisme dimulai dengan satu sel - zigot. Sel merupakan dasar dari proses fisiologis dan biokimia dalam tubuh, karena Pada akhirnya, semua proses fisiologis dan biokimia terjadi pada tingkat sel. Teori seluler memungkinkan kita sampai pada kesimpulan bahwa komposisi kimia semua sel adalah serupa dan sekali lagi menegaskan kesatuan seluruh dunia organik. Semua organisme hidup terdiri dari sel—satu sel (protozoa) atau banyak (organisme multiseluler). Sel adalah salah satu elemen struktural, fungsional, dan reproduksi utama makhluk hidup; ini adalah sistem kehidupan dasar. Ada organisme non-seluler (virus) yang berevolusi, tetapi mereka hanya dapat berkembang biak di dalam sel. Sel yang berbeda berbeda satu sama lain dalam struktur, ukuran (ukuran sel berkisar dari 1 mikron hingga beberapa sentimeter - ini adalah telur ikan dan burung), dan bentuknya (bisa bulat seperti sel darah merah, berbentuk pohon seperti neuron. ), dan berdasarkan karakteristik biokimia ( misalnya, dalam sel yang mengandung klorofil atau bakterioklorofil, terjadi proses fotosintesis, yang tidak mungkin terjadi tanpa adanya pigmen ini), dan berdasarkan fungsinya (sel germinal dibedakan - gamet dan sel somatik - sel tubuh, yang pada gilirannya dibagi menjadi berbagai jenis).
8. Hipotesis asal usul sel eukariotik: simbiosis, invaginatif, kloning. Paling populer saat ini hipotesis simbiosis asal usul sel eukariotik, yang menurutnya dasar, atau sel inang, dalam evolusi sel tipe eukariotik adalah prokariota anaerobik, yang hanya mampu melakukan pergerakan amoeboid. Transisi ke respirasi aerobik dikaitkan dengan keberadaan mitokondria di dalam sel, yang terjadi melalui perubahan simbion - bakteri aerobik yang menembus sel inang dan hidup berdampingan dengannya.
Asal usul yang serupa juga dikemukakan untuk flagela, nenek moyangnya adalah bakteri simbion yang memiliki flagel dan menyerupai spirochetes modern. Akuisisi flagela oleh sel, seiring dengan perkembangan mode pergerakan aktif, memiliki konsekuensi umum yang penting. Diasumsikan bahwa badan basal yang dilengkapi flagela dapat berevolusi menjadi sentriol selama munculnya mekanisme mitosis.
Kemampuan tumbuhan hijau untuk berfotosintesis disebabkan oleh adanya kloroplas di dalam selnya. Para pendukung hipotesis simbiosis percaya bahwa simbion sel inang yang menghasilkan kloroplas adalah alga biru-hijau prokariotik.
Argumen serius yang mendukung simbiotik Asal usul mitokondria, sentriol, dan kloroplas adalah organel-organel ini memiliki DNA sendiri. Pada saat yang sama, protein bacillin dan tubulin, yang masing-masing membentuk flagela dan silia prokariota dan eukariota, memiliki struktur yang berbeda.
Pertanyaan sentral dan sulit dijawab adalah pertanyaan tentang asal usul inti atom. Dipercaya juga bisa terbentuk dari simbion prokariotik. Peningkatan jumlah DNA inti, berkali-kali lipat lebih tinggi dibandingkan sel eukariotik modern, jumlahnya di mitokondria atau kloroplas, tampaknya terjadi secara bertahap melalui perpindahan kelompok gen dari genom simbion. Namun tidak dapat dikesampingkan bahwa genom inti dibentuk dengan memperluas genom sel inang (tanpa partisipasi simbion).
Berdasarkan hipotesis intususepsi, bentuk nenek moyang sel eukariotik adalah prokariota aerobik. Di dalam sel inang tersebut terdapat beberapa genom secara bersamaan, yang awalnya melekat pada membran sel. Organel dengan DNA, serta nukleus, muncul melalui invaginasi dan pelepasan bagian-bagian cangkang, diikuti dengan spesialisasi fungsional ke dalam nukleus, mitokondria, dan kloroplas. Dalam proses evolusi lebih lanjut, genom inti menjadi lebih kompleks dan sistem membran sitoplasma muncul.
Hipotesis intususepsi menjelaskan dengan baik keberadaan nukleus, mitokondria, kloroplas, dan dua membran di cangkang. Namun, hal ini tidak dapat menjawab pertanyaan mengapa biosintesis protein di kloroplas dan mitokondria berhubungan secara rinci dengan sel prokariotik modern, tetapi berbeda dengan biosintesis protein di sitoplasma sel eukariotik.
Kloning. Dalam biologi, metode menghasilkan beberapa organisme identik melalui reproduksi aseksual (termasuk vegetatif). Ini adalah jumlah spesies tumbuhan dan beberapa hewan yang berkembang biak di alam selama jutaan tahun. Namun, kini istilah "kloning" biasanya digunakan dalam arti yang lebih sempit dan berarti menyalin sel, gen, antibodi, dan bahkan organisme multiseluler di laboratorium. Spesimen yang muncul sebagai hasil reproduksi aseksual, menurut definisi, identik secara genetik, namun variabilitas herediter dapat diamati di dalamnya, yang disebabkan oleh mutasi acak atau dibuat secara artifisial dengan metode laboratorium. Istilah “klon” berasal dari kata Yunani “klon”, yang berarti ranting, pucuk, pemotongan, dan terutama berkaitan dengan perbanyakan vegetatif. Kloning tanaman dari stek, tunas atau umbi-umbian di bidang pertanian telah dikenal selama ribuan tahun. Selama perbanyakan vegetatif dan kloning, gen tidak didistribusikan di antara keturunannya, seperti dalam kasus reproduksi seksual, tetapi disimpan secara keseluruhan. Hanya pada hewan semuanya terjadi secara berbeda. Ketika sel-sel hewan tumbuh, spesialisasi mereka terjadi, yaitu sel-sel kehilangan kemampuan untuk menyadari semua informasi genetik yang tertanam dalam inti selama beberapa generasi.
9. Sel sebagai sistem terbuka. Organisasi aliran materi dan energi dalam sel. Spesialisasi dan integrasi sel-sel organisme multiseluler.
Sel- sistem terbuka, karena keberadaannya hanya mungkin terjadi dalam kondisi pertukaran materi dan energi yang konstan dengan lingkungan. Aktivitas vital sel dipastikan melalui proses yang membentuk tiga aliran: informasi, energi zat.
Berkat adanya aliran informasi, sel memperoleh struktur yang memenuhi kriteria makhluk hidup, memeliharanya dari waktu ke waktu, dan mewariskannya selama beberapa generasi. Aliran ini melibatkan nukleus, makromolekul yang membawa informasi ke dalam sitoplasma (mRNA), dan alat transkripsi sitoplasma (ribosom dan polisom, tRNA, enzim aktivasi asam amino). Kemudian, polipeptida yang disintesis pada polisom memperoleh struktur tersier dan kuaterner dan digunakan sebagai katalis atau protein struktural. Genom mitokondria juga berfungsi, dan pada tumbuhan hijau, kloroplas.
Aliran energi disediakan oleh mekanisme penyediaan energi - fermentasi, foto - atau kemosintesis, respirasi. Metabolisme pernafasan meliputi reaksi pemecahan “bahan bakar” organik berkalori rendah dalam bentuk glukosa, asam lemak, asam amino, dan penggunaan energi yang dilepaskan untuk pembentukan “bahan bakar” seluler berkalori tinggi dalam bentuk adenosin trifosfat ( ATP). Energi ATP dalam berbagai proses diubah menjadi satu atau beberapa jenis kerja - kimia (sintesis), osmotik (mempertahankan perbedaan konsentrasi zat), listrik, mekanik, pengaturan. Glikolisis anaerobik adalah proses pemecahan glukosa bebas oksigen. Fotosintesis merupakan mekanisme pengubahan energi sinar matahari menjadi energi ikatan kimia zat organik.
10. Siklus sel, periodisasinya. Siklus mitosis dan mekanismenya. Masalah proliferasi sel dalam kedokteran.
Rangkaian peristiwa berulang yang memastikan pembelahan sel eukariotik disebut siklus sel. Lamanya siklus sel tergantung pada jenis sel yang membelah. Beberapa sel, seperti neuron manusia, berhenti membelah sama sekali setelah mencapai tahap diferensiasi terminal. Sel-sel paru-paru, ginjal atau hati pada tubuh orang dewasa mulai membelah hanya sebagai respons terhadap kerusakan pada organ terkait. Sel epitel usus membelah sepanjang hidup seseorang. Bahkan pada sel yang berkembang biak dengan cepat, persiapan pembelahan memakan waktu sekitar 24 jam. Siklus sel dibagi menjadi beberapa tahap: Mitosis - fase M, pembelahan inti sel. Fase G1 adalah periode sebelum sintesis DNA. Fase S adalah periode sintesis (replikasi DNA). Fase G2 adalah periode antara sintesis DNA dan mitosis. Interfase adalah periode yang meliputi fase G1, S dan G2. Sitokinesis adalah pembelahan sitoplasma. Titik pembatas, titik R - waktu dalam siklus sel ketika kemajuan sel menuju pembelahan menjadi tidak dapat diubah. Fase G0 adalah keadaan sel yang telah mencapai monolayer atau kekurangan faktor pertumbuhan pada awal fase G1. Pembelahan sel (mitosis atau meiosis) diawali dengan penggandaan kromosom, yang terjadi pada periode S siklus sel. Periode ditunjukkan dengan huruf pertama dari kata sintesis - sintesis DNA. Dari akhir periode S hingga akhir metafase, nukleus mengandung DNA empat kali lebih banyak daripada nukleus sperma atau sel telur, dan setiap kromosom terdiri dari dua kromatid saudara yang identik.
Selama mitosis, kromosom memadat dan pada akhir profase atau awal metafase, kromosom menjadi terlihat di bawah mikroskop optik. Untuk analisis sitogenetik, preparat kromosom metafase biasanya digunakan. Pada awal anafase, sentromer kromosom homolog terpisah, dan kromatid berpindah ke kutub berlawanan dari gelendong mitosis. Setelah set lengkap kromatid berpindah ke kutub (selanjutnya disebut kromosom), selubung inti terbentuk di sekitar masing-masing kromatid, membentuk inti dua sel anak (penghancuran selubung inti sel induk terjadi pada akhirnya. dari profase). Sel anak memasuki periode G1, dan hanya sebagai persiapan untuk pembelahan berikutnya mereka memasuki periode S dan terjadi replikasi DNA di dalamnya. Sel dengan fungsi khusus yang tidak melakukan mitosis dalam waktu lama atau umumnya kehilangan kemampuan membelah berada dalam keadaan yang disebut periode G0. Sebagian besar sel dalam tubuh bersifat diploid - yaitu, mereka memiliki dua set kromosom haploid (kumpulan haploid adalah jumlah kromosom dalam gamet; pada manusia adalah 23 kromosom, dan set kromosom diploid adalah 46). Di dalam gonad, prekursor sel germinal terlebih dahulu menjalani serangkaian pembelahan mitosis dan kemudian memasuki meiosis, suatu proses pembentukan gamet yang terdiri dari dua pembelahan berturut-turut. Dalam meiosis, kromosom homolog berpasangan (kromosom pertama ayah dengan kromosom pertama ibu, dll.), setelah itu, selama apa yang disebut pindah silang, terjadi rekombinasi, yaitu pertukaran bagian antara kromosom ayah dan ibu. Akibatnya komposisi genetik setiap kromosom berubah secara kualitatif. Pada pembelahan pertama meiosis, kromosom homolog terpisah (dan bukan kromatid saudara, seperti pada mitosis), menghasilkan pembentukan sel dengan satu set kromosom haploid, yang masing-masing berisi 22 autosom ganda dan satu kromosom seks ganda. Tidak ada periode S antara pembelahan meiosis pertama dan kedua, dan kromatid saudara terpisah menjadi sel anak pada pembelahan kedua. Akibatnya, sel-sel dengan set kromosom haploid terbentuk, di mana terdapat setengah jumlah DNA pada sel somatik diploid pada periode G1, dan 4 kali lebih sedikit dibandingkan sel somatik pada akhir periode S. Selama pembuahan , jumlah kromosom dan kandungan DNA pada zigot menjadi sama seperti pada sel somatik pada periode G1. Periode S pada zigot membuka jalan menuju pembelahan teratur, karakteristik sel somatik.
Mitosis(dari bahasa Yunani mitos - benang) - pembelahan inti setelah replikasi kromosom, sebagai akibatnya inti anak mengandung jumlah kromosom yang sama dengan inti induknya. Mitosis memiliki mekanisme yang kompleks, termasuk beberapa fase, kebutuhan yang muncul dalam proses evolusi ketika sel-sel muncul dengan jumlah DNA yang meningkat tajam yang dikemas dalam kromosom terpisah. Proses mitosis terdiri dari: profase, prometafase, metafase, anafase dan telofase.
Profase. Pada awal profase, banyak mikrotubulus sitoplasma yang membentuk sitoskeleton hancur; dalam hal ini, kumpulan besar molekul tubulin bebas terbentuk. Molekul-molekul ini kembali digunakan untuk membangun komponen utama alat mitosis - gelendong mitosis. Setiap pasang sentriol menjadi bagian dari pusat mitosis, tempat mikrotubulus memancar (berbentuk bintang). Awalnya, kedua bintang terletak berdampingan di dekat membran inti. Pada profase akhir, kumpulan mikrotubulus polar yang berinteraksi satu sama lain (dan terlihat di mikroskop cahaya sebagai filamen polar) memanjang dan tampaknya mendorong kedua pusat mitosis menjauhi satu sama lain di sepanjang permukaan luar nukleus. Dengan cara ini, gelendong mitosis bipolar terbentuk.
Tahap kedua mitosis adalah prometafase dimulai dengan disintegrasi cepat membran inti menjadi fragmen-fragmen kecil yang tidak dapat dibedakan dari fragmen retikulum sitoplasma. Fragmen-fragmen ini tetap terlihat di dekat spindel. Pada sel mamalia, prometafase membutuhkan waktu 10-20 menit. Spindel mitosis yang terletak di dekat nukleus kini dapat menembus ke wilayah nuklir. Dalam kromosom, struktur khusus terbentuk di setiap sisi sentromer - kinetokor. Biasanya, setiap kromosom memiliki satu untai kinetokor yang berhubungan dengan setiap kutub. Akibatnya, timbul dua gaya yang berlawanan arah, yang mendorong kromosom ke bidang ekuator. Dengan demikian, pergerakan acak prometafase kromosom dan orientasi akhir acaknya memastikan pemisahan acak kromatid antara sel anak, yang sangat penting dalam meiosis.
Tahap ketiga mitosis adalah metafase sering kali berlangsung dalam jangka waktu yang lama. Semua kromosom tersusun sedemikian rupa sehingga sentromernya terletak pada bidang yang sama (pelat metafase). Kromosom metafase ditahan dalam keadaan statis oleh gaya kutub yang seimbang. Filamen kinetokor kemungkinan besar bertanggung jawab atas orientasi kromosom tegak lurus terhadap sumbu gelendong mitosis dan lokasinya pada jarak yang sama dari kedua kutub gelendong. Mungkin, susunan kromosom pada pelat metafase ini disebabkan oleh metode menciptakan gaya tarik pada gelendong mitosis: metode ini sedemikian rupa sehingga gaya yang bekerja pada filamen kinetokor semakin lemah, semakin dekat kinetokor ke kutub. lihat metafase 1 dan 2. Setiap kromosom ditahan di pelat metafase oleh sepasang kinetokor dan dua bundel filamen terkait yang berjalan ke kutub berlawanan dari gelendong. Metafase berakhir secara tiba-tiba dengan pemisahan dua kinetokor setiap kromosom.
Tahap keempat mitosis adalah anafase biasanya hanya berlangsung beberapa menit. Anafase dimulai dengan pembelahan mendadak setiap kromosom, yang disebabkan oleh terpisahnya kromatid saudara pada titik persimpangannya di sentromer. Pembelahan yang memisahkan kinetokor ini tidak bergantung pada peristiwa mitosis lainnya dan terjadi bahkan pada kromosom yang tidak melekat pada gelendong mitosis; hal ini memungkinkan gaya kutub gelendong yang bekerja pada pelat metafase untuk mulai menggerakkan setiap kromatid menuju kutub gelendong yang sesuai dengan kecepatan sekitar 1 µm/menit. Selama pergerakan anafase ini, filamen kinetokor memendek saat kromosom bergerak mendekati kutub. Sekitar waktu ini, filamen gelendong mitosis memanjang dan kedua kutub gelendong semakin menjauh. Lihat lebih lanjut Mitosis: pergerakan kromosom dalam anafase Tahap seluler di mana kromosom bergerak menuju dua kutub sel anak baru.
Pada tahap mitosis kelima dan terakhir, telofase kromatid anak yang terpisah mendekati kutub, filamen kinetokor menghilang. Setelah pemanjangan filamen polar, selubung inti baru terbentuk di sekitar setiap kelompok kromatid anak. Kromatin yang terkondensasi mulai mengendur, nukleolus muncul, dan mitosis berakhir.
Proliferasi. Cara utama sel jaringan membelah adalah mitosis. Ketika jumlah sel meningkat, kelompok atau populasi sel muncul, disatukan oleh lokalisasi yang sama di dalam lapisan germinal (primordia embrio) dan memiliki potensi histogenetik yang serupa. Siklus sel diatur oleh berbagai mekanisme ekstra dan intraseluler. Pengaruh ekstraseluler pada sel termasuk sitokin, faktor pertumbuhan, rangsangan hormonal dan neurogenik. Peran regulator intraseluler dimainkan oleh protein sitoplasma spesifik. Selama setiap siklus sel, ada beberapa titik kritis yang berhubungan dengan transisi sel dari satu periode siklus ke periode siklus lainnya. Jika sistem pengendalian internal terganggu, sel, di bawah pengaruh faktor pengaturnya sendiri, dihilangkan melalui apoptosis, atau tertunda selama beberapa waktu dalam salah satu periode siklus.
