Novos conceitos teóricos e o avanço do conhecimento biológico sempre foram determinados e determinados pela criação e uso de novos métodos de pesquisa.Os principais métodos utilizados nas ciências biológicas são descritivos, comparativos, históricos e experimentais.O método descritivo é o mais antigo e consiste na coleta de material factual e sua descrição. Originado no início do conhecimento biológico, esse método permaneceu por muito tempo o único no estudo da estrutura e das propriedades dos organismos. Portanto, a biologia antiga estava associada a um simples reflexo do mundo vivo na forma de uma descrição de plantas e animais, ou seja, era, em essência, uma ciência descritiva. A utilização deste método permitiu lançar as bases do conhecimento biológico. Basta lembrar o sucesso desse método na sistemática dos organismos.O método descritivo ainda é amplamente utilizado hoje. O estudo das células por meio de microscópio de luz ou eletrônico e a descrição das características microscópicas ou submicroscópicas em sua estrutura reveladas neste caso é um dos exemplos do uso do método descritivo na atualidade. organismos estudados, suas estruturas e funções entre si, a fim de identificar semelhanças e diferenças. Este método foi estabelecido na biologia no século 18. e provou ser muito proveitoso na resolução de muitos dos maiores problemas. Com a ajuda deste método e em combinação com o método descritivo, obteve-se informação que permitiu no século XVIII. lançar as bases para a taxonomia de plantas e animais (K. Linnaeus), e no século 19. formular a teoria celular (M. Schleiden e T. Schwann) e a doutrina dos principais tipos de desenvolvimento (K. Baer). O método foi amplamente utilizado no século 19. na fundamentação da teoria da evolução, bem como na reestruturação de várias ciências biológicas com base nessa teoria. No entanto, o uso desse método não foi acompanhado pelo surgimento da biologia além dos limites da ciência descritiva.

O método comparativo é amplamente utilizado em várias ciências biológicas em nosso tempo. A comparação adquire um valor especial quando é impossível dar uma definição do conceito. Por exemplo, usando um microscópio eletrônico, muitas vezes são obtidas imagens, cujo conteúdo real não é conhecido antecipadamente. Somente sua comparação com imagens microscópicas de luz permite obter os dados desejados.Na segunda metade do século XIX. graças a C. Darwin, a biologia inclui o método histórico, que permitiu fundamentar cientificamente o estudo das leis do aparecimento e desenvolvimento dos organismos, a formação da estrutura e as funções dos organismos no tempo e no espaço. Com a introdução deste método na biologia, mudanças qualitativas significativas ocorreram imediatamente. O método histórico transformou a biologia de uma ciência puramente descritiva em uma ciência que explica como diversos sistemas vivos surgiram e como funcionam. Graças a este método, a biologia subiu vários degraus ao mesmo tempo. Atualmente, o método histórico foi essencialmente além do escopo do método de pesquisa. Tornou-se uma abordagem geral para o estudo dos fenômenos da vida em todas as ciências biológicas.O método experimental consiste no estudo ativo de um fenômeno particular através do experimento. Deve-se notar que a questão do estudo experimental da natureza como um novo princípio do conhecimento científico natural, ou seja, a questão do experimento como um dos fundamentos do conhecimento da natureza, foi levantada já no século XVII. Filósofo inglês F. Bacon (1561-1626). Sua introdução à biologia está associada ao trabalho de W. Harvey no século XVII. para o estudo da circulação sanguínea. No entanto, o método experimental foi amplamente introduzido na biologia apenas no início do século XIX, inclusive, através da fisiologia, em que um grande número de métodos instrumentais começou a ser utilizado, o que possibilitou registrar e caracterizar quantitativamente o confinamento de funções estruturar. Graças aos trabalhos de F. Magendie (1783-1855), G. Helmholtz (1821-1894), I.M. Sechenov (1829-1905), bem como os clássicos do experimento C. Bernard (1813-1878) e I.P. Pavlova (1849-1936), a fisiologia foi provavelmente a primeira das ciências biológicas a se tornar uma ciência experimental. Outra direção em que o método experimental entrou na biologia foi o estudo da hereditariedade e variabilidade dos organismos. Aqui o mérito principal pertence a G. Mendel, que, ao contrário de seus antecessores, utilizou o experimento não apenas para obter dados sobre os fenômenos em estudo, mas também para testar a hipótese formulada com base nos dados obtidos. O trabalho de G. Mendel foi um exemplo clássico da metodologia da ciência experimental. Na fundamentação do método experimental, foram de grande importância os trabalhos realizados em microbiologia por L. Pasteur (1822-1895), que primeiro introduziu um experimento para estudar fermentação e refutar a teoria da geração espontânea de microrganismos, e depois para o desenvolvimento da vacinação contra doenças infecciosas. Na segunda metade do século XIX. Seguindo L. Pasteur, R. Koch (1843-1910), D. Lister (1827-1912), I.I. Mechnikov (1845-1916), D.I. Ivanovsky (1864-1920), S.N. Vinogradsky (1856-1890), M. Beyernik (1851-1931) e outros, no século XIX. a biologia também foi enriquecida pela criação dos fundamentos metodológicos da modelagem, que é também a forma mais elevada de experimento. A invenção por L. Pasteur, R. Koch e outros microbiologistas de métodos para infectar animais de laboratório com microrganismos patogênicos e estudar a patogênese de doenças infecciosas neles é um exemplo clássico de modelagem que passou para o século XX. e complementado em nosso tempo pela modelagem não apenas de várias doenças, mas também de vários processos de vida, incluindo a origem da vida. A partir, por exemplo, dos anos 40. século 20 O método experimental em biologia passou por melhorias significativas com o aumento da resolução de muitas técnicas biológicas e o desenvolvimento de novas técnicas experimentais. Assim, a resolução da análise genética e uma série de métodos imunológicos foi aumentada. O cultivo de células somáticas, o isolamento de mutantes bioquímicos de microrganismos e células somáticas, etc., foram introduzidos na prática da pesquisa. apenas como métodos independentes, mas também em combinação com métodos biológicos. Por exemplo, a estrutura e o papel genético do DNA foram elucidados como resultado do uso combinado de métodos químicos para isolar o DNA, métodos químicos e físicos para determinar sua estrutura primária e secundária e métodos biológicos (transformação e análise genética de bactérias), comprovando seu papel como material genético. Atualmente, o método experimental é caracterizado por possibilidades excepcionais no estudo dos fenômenos da vida. Essas possibilidades são determinadas pelo uso de vários tipos de microscopia, incluindo microscopia eletrônica com a técnica de cortes ultrafinos, métodos bioquímicos, análise genética de alta resolução, métodos imunológicos, vários métodos de cultivo e observação in vivo em culturas de células, tecidos e órgãos , marcação de embriões, fertilização in vitro, método de átomos marcados, análise de difração de raios X, ultracentrifugação, espectrofotometria, cromatografia, eletroforese, sequenciamento, construção de moléculas de DNA recombinante biologicamente ativas, etc. A nova qualidade inerente ao método experimental causou mudanças qualitativas na modelagem também. A par da modelação ao nível dos órgãos, está actualmente a ser desenvolvida a modelação ao nível molecular e celular.Avaliando a metodologia para estudar a natureza nos séculos XV-XIX, F. Engels observou que “a decomposição da natureza nas suas partes, o divisão de vários processos e objetos da natureza em certas classes, o estudo da estrutura interna dos corpos orgânicos em suas diversas formas anatômicas - tudo isso foi a principal condição para aqueles gigantescos sucessos que foram alcançados no campo do conhecimento da natureza ao longo do tempo. últimos quatrocentos anos. A metodologia da "separação" passou para o século XX. No entanto, tem havido mudanças inegáveis ​​nas abordagens para o estudo da vida. A novidade inerente ao método experimental e seu equipamento técnico também determinaram novas abordagens ao estudo dos fenômenos da vida. Avanço das ciências biológicas no século XX. em grande parte determinado não só pelo método experimental, mas também pela abordagem sistema-estrutural para o estudo da organização e funções dos organismos vivos, a análise e síntese de dados sobre a estrutura e funções dos objetos em estudo. O método experimental em equipamentos modernos e em combinação com uma abordagem estrutural-sistêmica transformou radicalmente a biologia, expandiu suas capacidades cognitivas e a conectou ainda mais com a medicina e a produção.

Plano de aula:

1. A relevância do conhecimento biológico no mundo moderno. O lugar da biologia geral no sistema das ciências biológicas.

2. Métodos de estudo.

3. O conceito de "vida" e as propriedades dos vivos.

4. Níveis de organização dos vivos.

5. Valor prático da biologia.

1. A relevância do conhecimento biológico no mundo moderno.

BIOLOGIA é a ciência da vida em todas as suas manifestações e padrões que governam a natureza viva. Seu nome surgiu da combinação de duas palavras gregas: BIOS - vida, LOGOS - ensino. Esta ciência estuda todos os organismos vivos.

O termo "biologia" foi introduzido na circulação científica pelo cientista francês J. B. Lamarck em 1802. O assunto da biologia são os organismos vivos (plantas, animais, fungos, bactérias), sua estrutura, funções, desenvolvimento, origem, relação com o meio ambiente.

No mundo orgânico, distinguem-se 5 reinos: bactérias (grama), plantas, animais, fungos, vírus. Esses organismos vivos são estudados respectivamente pelas ciências: bacteriologia e microbiologia, botânica, zoologia, micologia, virologia. Cada uma dessas ciências é dividida em seções. Por exemplo, zoologia inclui entomologia, teriologia, ornitologia, ictiologia e outros. Cada grupo de animais é estudado de acordo com um plano: anatomia, morfologia, histologia, zoogeografia, etologia, etc. Além dessas seções, pode-se citar também: biofísica, bioquímica, biometria, citologia, histologia, genética, ecologistas, melhoramento, biologia espacial, engenharia genética e muitos outros.

Assim, a biologia moderna é um complexo de ciências que estudam os seres vivos.

Mas essa diferenciação levaria a ciência a um beco sem saída se não houvesse ciência integradora - biologia geral. Ele une todas as ciências biológicas nos níveis teórico e prático.

· O que a biologia geral estuda?

A biologia geral estuda os padrões de vida em todos os níveis de sua organização, os mecanismos dos processos e fenômenos biológicos, as formas de desenvolvimento do mundo orgânico e seu uso racional.

· O que pode unir todas as ciências biológicas?

A biologia geral desempenha um papel unificador no sistema de conhecimento sobre a vida selvagem, pois sistematiza fatos previamente estudados, cuja totalidade permite identificar os principais padrões do mundo orgânico.

· Qual é o propósito da biologia geral?

Implementação de uso razoável, proteção e reprodução da natureza.

2. Métodos para estudar biologia.

Os principais métodos da biologia são:

observação(permite descrever fenômenos biológicos),

comparação(torna possível encontrar padrões comuns na estrutura, vida de vários organismos),

experimentar ou experimentar (ajuda o pesquisador a estudar as propriedades de objetos biológicos),

modelagem(muitos processos são imitados que são inacessíveis para observação direta ou reprodução experimental),

método histórico (permite, com base em dados sobre o mundo orgânico moderno e seu passado, conhecer os processos de desenvolvimento da natureza viva).

A biologia geral usa os métodos de outras ciências e métodos complexos que permitem estudar e resolver as tarefas.

1. Método PALEONTOLÓGICO, ou método morfológico de estudo. A profunda semelhança interna dos organismos pode mostrar a relação das formas comparadas (homologia, analogia de órgãos, órgãos rudimentares e atavismos).

2. COMPARATIVO - EIBRIOLÓGICO - identificação de similaridade germinativa, obra de K. Baer, ​​o princípio da recapitulação.

3. COMPLEXO - método do paralelismo triplo.

4. BIOGEOGRAFICO - permite analisar o curso geral do processo evolutivo em uma variedade de escalas (comparação de floras e faunas, características da distribuição de formas intimamente relacionadas, estudo de formas relíquias).

5. POPULAÇÃO - permite capturar a direção da seleção natural alterando a distribuição de valores de características em populações em diferentes estágios de sua existência ou ao comparar diferentes populações.

6. IMUNOLÓGICO - permite com alto grau de precisão identificar a "relação de sangue" de diferentes grupos.

7. GENÉTICA - permite determinar a compatibilidade genética das formas comparadas e, portanto, determinar o grau de parentesco.

Não existe um único método "absoluto" ou perfeito. É aconselhável usá-los em combinação, pois são complementares.

3. O conceito de "vida" e as propriedades dos vivos.

O que é a vida?
Uma das definições há mais de 100 anos foi dada por F. Engels: “A vida é um modo de existência de corpos proteicos, uma condição indispensável para a vida é um metabolismo constante, com o término do qual a vida também pára”.

De acordo com os conceitos modernos, a vida é um modo de existência de sistemas coloidais abertos que possuem propriedades de autorregulação, reprodução e desenvolvimento baseados na interação geoquímica de proteínas, ácidos nucléicos e outros compostos devido à transformação de substâncias e energia do ambiente externo.

A vida surge e prossegue na forma de sistemas biológicos integrais altamente organizados. Biossistemas são os organismos, suas unidades estruturais (células, moléculas), espécies, populações, biogeocenoses e a biosfera.

Os sistemas vivos têm várias propriedades e características comuns que os distinguem da natureza inanimada.

1. Todos os biossistemas são caracterizados alta ordem, que só pode ser mantido graças aos processos que ocorrem neles. A composição de todos os biossistemas que estão acima do nível molecular inclui certos elementos (98% da composição química cai em 4 elementos: carbono, oxigênio, hidrogênio, nitrogênio e, na massa total de substâncias, a principal participação é a água - pelo menos 70 - 85%). A ordem da célula se manifesta no fato de ser caracterizada por um certo conjunto de componentes celulares, e a ordem da biogeocenose é que inclui certos grupos funcionais de organismos e o ambiente inanimado associado a eles.
2. Estrutura celular: Todos os organismos vivos têm uma estrutura celular, com exceção dos vírus.

3. Metabolismo. Todos os organismos vivos são capazes de trocar substâncias com o meio ambiente, absorvendo dele substâncias necessárias para nutrição e respiração e liberando resíduos. O significado dos ciclos bióticos é a transformação de moléculas que garantem a constância do ambiente interno do corpo e, assim, a continuidade de seu funcionamento em condições ambientais em constante mudança (manutenção da homeostase).
4. Reprodução ou autorreprodução, - a capacidade dos sistemas vivos de reproduzir sua própria espécie. Este processo é realizado em todos os níveis da organização da vida;
a) replicação do DNA - em nível molecular;
b) duplicação de plastídios, centríolos, mitocôndrias na célula - no nível subcelular;
c) divisão celular por mitose - no nível celular;
d) manter a constância da composição celular devido à reprodução de células individuais - no nível do tecido;
e) no nível organísmico, a reprodução se manifesta na forma de reprodução assexuada de indivíduos (aumento do número de descendentes e continuidade de gerações é realizada devido à divisão mitótica das células somáticas) ou reprodução sexuada (aumento da o número de descendentes e a continuidade das gerações são fornecidos pelas células germinativas - gametas).
5. Hereditariedadeé a capacidade dos organismos de transmitir suas características, propriedades e características de desenvolvimento de geração em geração. .
6. Variabilidade- esta é a capacidade dos organismos de adquirir novos sinais e propriedades; é baseado em mudanças nas matrizes biológicas - moléculas de DNA.
7. Crescimento e desenvolvimento. O crescimento é um processo que resulta em uma mudança no tamanho de um organismo (devido ao crescimento e divisão celular). O desenvolvimento é um processo que resulta em uma mudança qualitativa no organismo. Sob o desenvolvimento da natureza viva - a evolução é entendida como uma mudança irreversível, dirigida e regular nos objetos da natureza viva, que é acompanhada pela aquisição de adaptação (adaptações), o surgimento de novas espécies e a extinção de formas pré-existentes. O desenvolvimento da forma viva da existência da matéria é representado pelo desenvolvimento individual, ou ontogênese, e pelo desenvolvimento histórico, ou filogenia.
8. Ginástica. Esta é a correspondência entre as características dos biossistemas e as propriedades do ambiente com o qual eles interagem. A aptidão não pode ser alcançada de uma vez por todas, pois o ambiente está em constante mudança (inclusive devido ao impacto dos biossistemas e sua evolução). Portanto, todos os sistemas vivos são capazes de responder às mudanças ambientais e desenvolver adaptações a muitas delas. Adaptações de longo prazo dos biossistemas são realizadas devido à sua evolução. Adaptações de curto prazo de células e organismos são fornecidas devido à sua irritabilidade.
9 . Irritabilidade. A capacidade dos organismos vivos de responder seletivamente a influências externas ou internas. A reação de animais multicelulares à irritação é realizada através do sistema nervoso e é chamada de reflexo. Organismos que não possuem sistema nervoso também são privados de reflexos. Em tais organismos, a reação à irritação é realizada de diferentes formas:
a) os táxis são movimentos direcionados do corpo em direção ao estímulo (táxis positivos) ou para longe dele (negativos). Por exemplo, a fototaxia é o movimento em direção à luz. Há também quimiotaxia, termotaxia, etc.;
b) tropismos - o crescimento direcionado de partes do organismo vegetal em relação ao estímulo (geotropismo - o crescimento do sistema radicular da planta em direção ao centro do planeta; heliotropismo - o crescimento do sistema caulinar em direção ao Sol, contra gravidade);
c) nastia - o movimento das partes da planta em relação ao estímulo (o movimento das folhas durante o dia dependendo da posição do Sol no céu ou, por exemplo, a abertura e o fechamento da corola de uma flor).
10 . Discrição (divisão em partes). Um organismo separado ou outro sistema biológico (espécie, biocenose, etc.) As células consistem em organelas individuais, tecidos - de células, órgãos - de tecidos, etc. Esta propriedade permite a substituição de uma parte sem interromper o funcionamento de todo o sistema e a possibilidade de especializar diferentes partes para diferentes funções.
11. Autorregulação- a capacidade dos organismos vivos que vivem em condições ambientais em constante mudança para manter a constância de sua composição química e a intensidade do fluxo de processos fisiológicos - homeostase. A auto-regulação é assegurada pela atividade dos sistemas reguladores - nervoso, endócrino, imunológico, etc. Nos sistemas biológicos do nível supraorganismo, a auto-regulação é realizada com base nas relações interorganismos e interpopulacionais.
12 . Ritmo. Na biologia, o ritmo é entendido como mudanças periódicas na intensidade das funções fisiológicas e processos de modelagem com diferentes períodos de flutuações (de alguns segundos a um ano e um século).
O ritmo visa coordenar as funções do organismo com o ambiente, isto é, adaptar-se às condições de existência que mudam periodicamente.
13. Dependência energética. Corpos vivos são sistemas que estão "abertos" para a entrada de energia. Sob os sistemas "abertos" entendem-se sistemas dinâmicos, ou seja, não em estado de repouso, estáveis ​​apenas sob a condição de acesso contínuo a eles por energia e matéria de fora. Assim, os organismos vivos existem desde que recebam energia na forma de alimento do meio ambiente.

14. Integridade- a matéria viva é organizada de uma certa maneira, sujeita a uma série de leis específicas que a caracterizam.

4. Níveis de organização da matéria viva.

Em toda a diversidade da natureza viva, vários níveis de organização dos seres vivos podem ser distinguidos.Visualização do filme educativo "Níveis de organização da vida" e, com base nele, compilar um breve resumo de referência.

1. Molecular.Qualquer sistema vivo, por mais complexo que seja organizado, consiste em macromoléculas biológicas: ácidos nucléicos, proteínas, polissacarídeos, bem como outras substâncias orgânicas importantes. A partir deste nível, começam vários processos da atividade vital do corpo: metabolismo e conversão de energia, transmissão de informações hereditárias, etc.

2. Celular.Célula - unidade estrutural e funcional, bem como uma unidade de desenvolvimento de todos os organismos vivos que vivem na Terra. No nível celular, a transferência de informação e a transformação de substâncias e energia estão conjugadas.

5. Biogeocenótico. Biogeocenose - um conjunto de organismos de diferentes espécies e complexidade variável de organização com os fatores de seu habitat. No processo de desenvolvimento histórico conjunto de organismos de diferentes grupos sistemáticos, formam-se comunidades dinâmicas e estáveis.

6. Biosférico.Biosfera - totalidade de todos biogeocenoses, sistema que cobre todos os fenômenos da vida em nosso planeta. Nesse nível, há circulação de substâncias e transformação de energia associada à atividade vital de todos os organismos vivos.

5. Valor prático da biologia geral.

o Em BIOTECNOLOGIA - biossíntese de proteínas, síntese de antibióticos, vitaminas, hormônios.

o Na AGRICULTURA - seleção de raças de animais e variedades vegetais altamente produtivas.

o NA SELEÇÃO DE MICRORGANISMOS.

o Na PROTECÇÃO DA NATUREZA - desenvolvimento e implementação de métodos de gestão racional e prudente da natureza.

Perguntas do teste:

1. Defina biologia. Quem propôs este termo?

2. Por que a biologia moderna é considerada uma ciência complexa? Em que subdivisões consiste a biologia moderna?

3. Que ciências especiais podem ser distinguidas na biologia? Dê-lhes uma breve descrição.

4. Quais métodos de pesquisa são usados ​​em biologia?

5. Dê a definição de "vida".

6. Por que os organismos vivos são chamados de sistemas abertos?

7. Liste as principais propriedades dos seres vivos.

8. Como os organismos vivos diferem dos corpos inanimados?

9. Que níveis de organização são característicos da matéria viva?

• Biologia - a ciência da vida, suas formas e padrões de desenvolvimento.
• Método- este é o caminho de pesquisa que um cientista percorre.
• método científicoé um conjunto de técnicas e operações utilizadas na construção de um sistema de conhecimento científico.

Os métodos biológicos são divididos em:

1. empírico- permite estudar o fenômeno com a ajuda da experiência.
   • descritivo,
   • comparativo,
   • experimental,
   • histórico.
2. Teórico
   • estatística,
   • modelagem.

Os principais métodos (universais) em biologia incluem:

1. Método descritivo associada à observação e descrição de objetos ou fenômenos, a definição de suas propriedades.
2. Método comparativo. As semelhanças e diferenças de diferentes grupos sistemáticos, comunidades de organismos, sua estrutura, funções e componentes são estudados usando método comparativo. Este método é usado em sistemática, morfologia, anatomia, paleontologia, embriologia e outros ramos da ciência. Os princípios da comparação formaram a base da sistemática, a teoria celular. A lei biogenética, a lei das séries homólogas na variabilidade hereditária foram descobertas.
3. método histórico descobre os padrões de aparência e desenvolvimento dos organismos, a formação de sua estrutura e funções no curso da história geológica da Terra. Com sua ajuda, foi criada a doutrina do desenvolvimento evolutivo do mundo orgânico.
4. método experimental(experiência, prática) consiste em mudar as condições de existência do objeto da experiência, sua estrutura e observação pelo pesquisador a partir dos resultados das mudanças. Os experimentos são de campo e de laboratório. Este método permite um estudo muito mais profundo da essência do comportamento, estrutura e características dos organismos.

Os métodos de pesquisa biológica privada incluem métodos

1. método genealógico.É usado na compilação de pedigrees de pessoas, identificando a natureza da herança de certos traços.
2. método histórico. Permite descobrir padrões de origem e desenvolvimento dos seres vivos.
3. método paleontológico- permite descobrir a relação entre organismos antigos que estão na crosta terrestre, em diferentes camadas geológicas.
4. centrifugação- separação de misturas em partes principais sob a ação da força centrífuga.
5. Citológico, citogenético, microscopia- estudo da estrutura da célula, suas estruturas com a ajuda de microscópios.
6. Método bioquímico- o estudo dos processos químicos que ocorrem no corpo.

Métodos teóricos:

• Método Estatísticoé baseado no processamento estatístico de material quantitativo coletado como resultado de outros estudos (observações, experimentos, modelagem), o que permite analisar de forma abrangente e estabelecer certos padrões.
• Modelagem- permite estudar objetos e processos difíceis ou impossíveis de reproduzir experimentalmente ou observar diretamente.