Биология клетки — Департамент физической культуры и спорта
ПечатьDOCPDF
В. Н. Селуянов, В. А. Рыбаков, М. П. Шестаков
Глава 1. Модели систем организма
1.1.1. Биология клетки
Клетка — основная структурная единица всех живых организмов, элементарная живая целостная система, которая обладает рядом свойств: воспроизведение, синтез (анаболизм), катаболизм, производство энергии, поглощение, выделение, специфические функции.
Она представляет собой протоплазму, окруженную мембраной. В протоплазме расположено ядро, в котором содержится гены (наследственная информация) в виде молекул ДНК. В протоплазме имеются следующие структурные образования, их еще называют органеллами или органоидами:
— рибосомы (полирибосомы) — с помощью РНК производится строительство белка, иными словами, разворачиваются анаболические процессы;
— митохондрии — энергетические станции клетки, в них с помощью кислорода идет превращение жиров или глюкозы в углекислый газ (СО2), воду и энергию, заключенную в молекулах АТФ;
— эндоплазматическая сеть — или саркоплазматический ретикулум является органеллой, состоящей из мембран и ферментативных систем, прикрепленных к ней;
— комплекс Гольджи — система мембран, образующих совокупность мешочков и пузырьков, служит для синтеза и выделения веществ из клетки;
— лизосомы — органеллы в форме пузырьков, содержат ферменты, разрушающие белки до простейших составляющих аминокислот, эти органеллы еще называют пищеварительным аппаратом клетки;
— глобулы гликогена — источник углеводов в клетке;
— капельки жира — источник жиров в клетке;
— специализированные органеллы — структурные компоненты клетки, присущие определенным видам клеток, например, миофибриллы мышечным волокнам.
В клетке разрешается главное противоречие — основа жизнедеятельности, динамическое равновесие между процессами анаболизма и катаболизма. Анаболизм связан с функционированием наследственного аппарата клетки, который управляет синтезем новых органелл, а лизосомы отвечают за катаболизм — разрушение органелл клетки, который существенно усиливается при повышении концентрации ионов водорода в цитоплазме.
Важно заметить, что все процессы анаболизма предопределяются стероидными гормонами. Они соединяются с рецепторами на мембранах клетки, образуют ансамбль «гормон-рецептор», который проникает в ядро и вызывает транскрипцию (расшифровку и считывание) наследственной информации. Так происходит управление анаболизмом. Катаболизм в клетке связан с активностью лизосом, лизосомы усиливают активность с ростом концентрации ионов водорода. В ходе физических упражнений образуется молочная кислота, именно она является ускорителем катаболизма в клетках.
| Введение | 1. 1 | 1.1.1 | 1.1.2 | 1.1.3 | 1.1.5 | 1.1.6 | Оглавление |
© 2001-2022 Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)
Противодействие коррупции | Сведения о доходах
Антитеррористическая безопасность
Политика обработки персональных данных МФТИ
Техподдержка сайта | API
Использование новостных материалов сайта возможно только при наличии активной ссылки на https://mipt.ru
МФТИ в социальных сетях
404 Cтраница не найдена
Размер:
AAA
Цвет: C C
Изображения
Обычная версия сайта
- Главная
К сожалению запрашиваемая страница не найдена.
Но вы можете воспользоваться поиском или картой сайта ниже
|
|
А. И. Герцена (Профсоюзный комитет)
А. И. Герцена
Императрицы Марии Федоровны
А. И. Герцена
А. И. Герцена
А. И. Герцена5 основных тем биологии
Обновлено 24 апреля 2018 г.
Хо-Диеп Дин
От амеб до бабуинов у всех живых существ есть несколько общих черт. Пять центральных тем биологии отличают живое от неживого. Возьмем вирусы: они кажутся живыми, но многие биологи не считают их таковыми, поскольку у них отсутствует одна или несколько из этих объединяющих характеристик. Вот факторы, которые помогают отличить живое от не очень живого.
TL;DR (слишком длинный; не читал) 9.
Структура и функции клеток
Все формы жизни состоят как минимум из одной клетки. В 17 веке ученые Роберт Гук и Антон фон Левенгук наблюдали за клетками и отмечали их характеристики под микроскопом. Эти и последующие наблюдения привели к формированию клеточной теории, утверждающей, что клетки составляют всю жизнь, осуществляют все биологические процессы и могут происходить только от других клеток. Все клетки содержат генетический материал и другие структуры, плавающие в желеобразной матрице, получают энергию из своего окружения и защищены от внешней среды.
Взаимодействие между организмами
Организмы не существуют в вакууме. Каждое живое существо уникальным образом приспособилось к определенной среде обитания и установило определенные отношения с другими организмами в той же области.
В экосистемах растения используют световую энергию солнца для производства своей пищи, которая становится источником энергии для других организмов, потребляющих растения. Другие существа поедают эти растительноядные организмы и получают энергию. Когда растения и животные умирают, поток их энергии не прекращается; вместо этого энергия передается в почву и обратно в окружающую среду благодаря падальщикам и разлагателям, которые разрушают мертвые организмы.
Существуют различные связи между формами жизни. Хищники поедают добычу, паразиты находят питательные вещества и укрытие за счет других, а некоторые организмы формируют взаимовыгодные отношения друг с другом. В результате изменения, затрагивающие один вид, влияют на выживание других в экосистеме.
Гомеостаз поддерживает жизнь живых существ
У многоклеточных существ все системы органов работают вместе, чтобы сбалансировать такие вещества, как:
- жидкости
- ионы
- кислотность
- газы
- отходы
Каждый вид может переносить только определенные условия окружающей среды в пределах своего диапазона переносимости. За пределами этого диапазона лежит зона нетерпимости, где умирают все представители вида. Когда внешняя среда меняется, люди должны поддерживать постоянную внутреннюю среду посредством постоянной адаптации. В противном случае они погибают.
Репродукция и генетика
Все организмы размножаются и передают характеристики своему потомству. При бесполом размножении потомки являются точными копиями своих родителей. Более сложные формы жизни склонны к половому размножению, когда две особи вместе производят потомство.
В этом случае потомство показывает характеристики каждого родителя.
В середине 1800-х годов австрийский монах по имени Грегор Мендель провел серию известных экспериментов, изучая взаимосвязь между половым размножением и наследственностью. Мендель понял, что единицы, называемые генами, определяют наследственность и могут передаваться от родителей к потомству.
Эволюция и естественный отбор
В начале 1800-х годов французский биолог Жан Батист де Ламарк предположил, что использование определенных признаков укрепит их существование, а неиспользование приведет к их исчезновению в последующих поколениях. По словам Ламарка, это могло бы объяснить, как змеи произошли от ящериц, когда их ноги не использовались, и как шеи жирафов удлинялись при растяжении.
Чарльз Дарвин построил свою собственную теорию эволюции, названную естественным отбором. Поработав натуралистом на корабле HMS Beagle, Дарвин сформулировал теорию, согласно которой все люди обладают различиями, которые позволяют им выживать в определенной среде, размножаться и передавать свои гены потомкам.
Люди, которые плохо адаптируются к окружающей среде, будут иметь меньше возможностей для спаривания и передачи своих генов. В конце концов, гены более сильных особей станут более заметными в последующих популяциях. Теория Дарвина стала наиболее принятой теорией эволюции.
Темы и концепции биологии
Цели обучения
К концу этого раздела вы сможете:
- Определять и описывать свойства жизни
- Опишите уровни организации живых существ
- Перечислите примеры различных дисциплин биологии
Биология наука, изучающая жизнь. Что такое жизнь? Это может показаться глупым вопросом с очевидным ответом, но дать определение жизни непросто. Например, раздел биологии, называемый вирусологией, изучает вирусы, которые обладают некоторыми характеристиками живых существ, но лишены других. Оказывается, хотя вирусы могут атаковать живые организмы, вызывать болезни и даже размножаться, они не соответствуют критериям, которые биологи используют для определения жизни.
С самого начала биология боролась с четырьмя вопросами: какие общие свойства делают что-то «живым»? Как функционируют эти разнообразные живые существа? Столкнувшись с удивительным разнообразием жизни, как мы организуем различные виды организмов, чтобы лучше понять их? И, наконец, — что в конечном счете стремятся понять биологи — как возникло это разнообразие и как оно сохраняется? Поскольку каждый день открываются новые организмы, биологи продолжают искать ответы на эти и другие вопросы.
Свойства жизни
Все группы живых организмов имеют несколько общих ключевых характеристик или функций: порядок, чувствительность или реакция на стимулы, размножение, адаптация, рост и развитие, регуляция, гомеостаз и переработка энергии. Если рассматривать эти восемь характеристик вместе, они определяют жизнь.
Заказать
Рис. 1. Жаба представляет собой высокоорганизованную структуру, состоящую из клеток, тканей, органов и систем органов. (кредит: «Ивенго(РУС)»/Wikimedia Commons)
Организмы — это высокоорганизованные структуры, состоящие из одной или нескольких клеток.
Даже очень простые одноклеточные организмы удивительно сложны. Внутри каждой клетки атомы составляют молекулы. Они, в свою очередь, составляют клеточные компоненты или органеллы. Многоклеточные организмы, которые могут состоять из миллионов отдельных клеток, имеют преимущество перед одноклеточными организмами в том, что их клетки могут быть специализированы для выполнения определенных функций и даже приноситься в определенных ситуациях в жертву на благо организма в целом. Как эти специализированные клетки собираются вместе, чтобы сформировать такие органы, как сердце, легкие или кожа у таких организмов, как жаба, показанная на Рисунке 1 , мы обсудим позже.
Чувствительность или реакция на раздражители
Организмы реагируют на различные раздражители. Например, растения могут расти к источнику света или реагировать на прикосновение (рис. 2). Даже крошечные бактерии могут двигаться к химическим веществам или от них (процесс, называемый хемотаксис) или свету (фототаксис). Движение к раздражителю считается положительной реакцией, а движение в сторону от раздражителя считается отрицательной реакцией.
Рисунок 2. Листья этого чувствительного растения (Mimosa pudica) мгновенно свисают и складываются при прикосновении. Через несколько минут растение возвращается в нормальное состояние. (кредит: Алекс Ломас)
Концепция в действии
Посмотрите это короткое 13-секундное видео, чтобы увидеть, как чувствительное растение реагирует на прикосновение.
Размножение
Одноклеточные организмы размножаются, сначала дублируя свою ДНК, которая является генетическим материалом, а затем делят ее поровну, когда клетка готовится к делению с образованием двух новых клеток. Многие многоклеточные организмы (состоящие из более чем одной клетки) производят специализированные репродуктивные клетки, из которых формируются новые особи. Когда происходит размножение, ДНК, содержащая гены, передается потомству организма. Эти гены являются причиной того, что потомство будет принадлежать к тому же виду и будет иметь характеристики, сходные с родителем, такие как цвет меха и группа крови.
Адаптация
Все живые организмы «адаптируются» к окружающей среде. Биологи называют это соответствие адаптацией, и оно является следствием эволюции путем естественного отбора, который действует в каждой линии воспроизводящихся организмов. Примеры адаптации столь же разнообразны, как и уникальные термостойкие археи, живущие в кипящих горячих источниках, до длины языка мотылька, питающегося нектаром, который соответствует размеру цветка, которым он питается. Все приспособления повышают репродуктивный потенциал особи, проявляющей их, включая их способность выживать и размножаться. Адаптации не постоянны. По мере изменения окружающей среды естественный отбор заставляет характеристики особей в популяции отслеживать эти изменения.
Рост и развитие
Рисунок 3. Хотя нет двух одинаковых котят, эти котята унаследовали гены от обоих родителей и имеют много общих характеристик. (кредит: Питер и Рене Лансер)
Все организмы растут и развиваются в соответствии со специфическими инструкциями, закодированными их генами.
Эти гены предоставляют инструкции, которые будут направлять клеточный рост и развитие, гарантируя, что детеныши вида (рис. 3) вырастут и будут проявлять многие из тех же характеристик, что и их родители.
Регламент
Даже самые маленькие организмы имеют сложную структуру и требуют множественных регуляторных механизмов для координации внутренних функций, таких как транспортировка питательных веществ, реакция на раздражители и преодоление стрессов окружающей среды. Например, системы органов, такие как пищеварительная или кровеносная системы, выполняют определенные функции, такие как перенос кислорода по всему телу, удаление отходов, доставка питательных веществ к каждой клетке и охлаждение тела.
Гомеостаз
Рис. 4. Белые медведи и другие млекопитающие, обитающие в покрытых льдом регионах, поддерживают температуру своего тела за счет выработки тепла и сокращения потерь тепла через густую шерсть и плотный слой жира под кожей. (кредит: «longhorndave»/Flickr)
Для нормального функционирования клеткам требуются соответствующие условия, такие как правильная температура, pH и концентрация различных химических веществ.
Однако эти условия могут меняться от одного момента к другому. Организмы способны почти постоянно поддерживать внутренние условия в узком диапазоне, несмотря на изменения окружающей среды, благодаря процессу, называемому гомеостазом или «устойчивым состоянием» — способностью организма поддерживать постоянные внутренние условия. Например, многие организмы регулируют температуру своего тела в процессе, известном как терморегуляция. Организмы, живущие в холодном климате, такие как белый медведь (рис. 4), имеют структуру тела, которая помогает им выдерживать низкие температуры и сохранять тепло тела. В жарком климате у организмов есть методы (например, потоотделение у людей или тяжелое дыхание у собак), которые помогают им сбрасывать избыточное тепло тела.
Переработка энергии
Все организмы (например, калифорнийский кондор, показанный на рис. 5) используют источник энергии для своей метаболической деятельности. Некоторые организмы улавливают энергию Солнца и превращают ее в химическую энергию в пище; другие используют химическую энергию молекул, которые они поглощают.
Рисунок 5. Калифорнийскому кондору требуется много энергии для полета. Химическая энергия, получаемая из пищи, используется для обеспечения полета. Калифорнийские кондоры находятся под угрозой исчезновения; ученые стремились разместить бирку на каждой птице, чтобы помочь им идентифицировать и определить местонахождение каждой отдельной птицы. (кредит: Тихоокеанский юго-западный регион США, Рыба и дикая природа)
Уровни организации живых существ
Живые существа высокоорганизованы и структурированы, следуя иерархии в масштабе от малого до большого. атом является наименьшей и самой фундаментальной единицей материи. Он состоит из ядра, окруженного электронами. Атомы образуют молекулы. Молекула представляет собой химическую структуру, состоящую как минимум из двух атомов, соединенных вместе химической связью. Многие биологически важные молекулы состоят из макромолекул , большие молекулы, которые обычно образуются путем объединения более мелких звеньев, называемых мономерами.
Примером макромолекулы является дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) (рис. 6), которая содержит инструкции по функционированию содержащего ее организма. Концепция в действии
Концепция в действии
Посмотрите на эту анимацию вращающейся ДНК. молекула.
Рисунок 6. Молекула, подобная этой большой молекуле ДНК, состоит из атомов. (кредит: «Brian0918»/Wikimedia Commons)
Некоторые клетки содержат агрегаты макромолекул, окруженные мембранами; они называются органеллами . Органеллы — это небольшие структуры, которые существуют внутри клеток и выполняют специализированные функции. Все живые существа состоят из клеток; сама клетка является наименьшей фундаментальной единицей структуры и функции в живых организмах. (Вот почему вирусы не считаются живыми: они не состоят из клеток. Чтобы создать новые вирусы, они должны вторгнуться и захватить живую клетку; только тогда они могут получить материалы, необходимые им для размножения.) Некоторые организмы состоят из одноклеточные, а другие многоклеточные.
Клетки классифицируются как прокариотические или эукариотические. Прокариоты — одноклеточные организмы, у которых отсутствуют органеллы, окруженные мембраной, и ядра, окруженные ядерными мембранами; напротив, клетки эукариот действительно имеют связанные с мембраной органеллы и ядра.
В большинстве многоклеточных организмов клетки объединяются в ткани , представляющие собой группы сходных клеток, выполняющих одну и ту же функцию. Органы представляют собой совокупность тканей, сгруппированных вместе на основе общей функции. Органы есть не только у животных, но и у растений. система органов представляет собой более высокий уровень организации, состоящий из функционально связанных органов. Например, позвоночные животные имеют много систем органов, таких как система кровообращения, которая переносит кровь по всему телу, а также в легкие и обратно; он включает такие органы, как сердце и кровеносные сосуды. Организмы — это отдельные живые существа.
Например, каждое дерево в лесу — это организм. Одноклеточные прокариоты и одноклеточные эукариоты также считаются организмами и обычно называются микроорганизмами.
Art Connection
Рис. 7. От атома до всей Земли биология исследует все аспекты жизни. (кредит «молекула»: модификация работы Джейн Уитни; кредит «органеллы»: модификация работы Луизы Ховард; кредит «клетки»: модификация работы Брюса Ветцеля, Гарри Шефера, Национальный институт рака; кредит «ткань»: модификация работы «Kilbad»/Wikimedia Commons; кредит «органы»: модификация работы Марианы Руис Вильярреал, Хоаким Алвес Гаспар; кредит «организмы»: модификация работы Питера Даттона; кредит «экосистема»: модификация работы «gigi479».1″/Flickr; кредит «биосфера»: модификация работы НАСА)
Какое из следующих утверждений неверно?
- Ткани существуют внутри органов, которые существуют внутри систем органов.
- Сообщества существуют внутри популяций, которые существуют внутри экосистем.
- Органеллы существуют внутри клеток, которые существуют в тканях.
- Сообщества существуют в экосистемах, существующих в биосфере.
Все особи вида, обитающие на определенной территории, в совокупности называются населения . Например, в лесу может быть много белых сосен. Все эти сосны представляют собой популяцию белых сосен в этом лесу. На одной и той же конкретной территории могут проживать разные популяции. Например, лес с соснами включает в себя популяции цветковых растений, а также популяции насекомых и микробов. Сообщество — это совокупность популяций, населяющих определенную территорию. Например, все деревья, цветы, насекомые и другие популяции в лесу образуют лесное сообщество. Лес сам по себе является экосистемой. 9Экосистема 0083 состоит из всех живых существ в определенной области вместе с абиотическими или неживыми частями этой среды, такими как азот в почве или дождевая вода. На самом высоком уровне организации (рис.
7) биосфера представляет собой совокупность всех экосистем и представляет собой зоны жизни на Земле. Он включает землю, воду и части атмосферы.
Разнообразие жизни
Область применения биологии очень широка, потому что на Земле существует огромное разнообразие жизни. Источником этого разнообразия является эволюция , процесс постепенного изменения, в ходе которого новые виды возникают из более старых видов. Биологи-эволюционисты изучают эволюцию живых существ во всем, от микроскопического мира до экосистем.
В восемнадцатом веке ученый по имени Карл Линней впервые предложил организовать известные виды организмов в иерархическую таксономию. В этой системе виды, наиболее похожие друг на друга, объединяются в группу, известную как род. Более того, сходные роды (множественное число от рода) объединяются в семейство. Эта группировка продолжается до тех пор, пока все организмы не будут собраны вместе в группы на самом высоком уровне. Нынешняя таксономическая система теперь имеет восемь уровней в своей иерархии, от низшего к высшему, а именно: вид, род, семейство, отряд, класс, тип, царство, область.
Таким образом, виды группируются внутри родов, роды группируются внутри семейств, семейства группируются внутри отрядов и т. д. (рис. 8).
Рисунок 8. На этой диаграмме показаны уровни таксономической иерархии собак, от самой широкой категории — домена — до самого конкретного — вида.
Верхний уровень, домен, является относительно новым дополнением к системе с 1990-х годов. В настоящее время ученые выделяют три домена жизни: эукариоты, археи и бактерии. Домен Eukarya содержит организмы, имеющие клетки с ядрами. В него входят царства грибов, растений, животных и несколько царств простейших. Археи представляют собой одноклеточные организмы без ядра и включают в себя множество экстремофилов, которые живут в суровых условиях, например, в горячих источниках. Бактерии — это еще одна совершенно другая группа одноклеточных организмов без ядер (рис. 9).). И археи, и бактерии — прокариоты, неофициальное название клеток без ядра. Признание в 1990-х годах того, что определенные «бактерии», известные сейчас как археи, генетически и биохимически отличаются от других бактериальных клеток так же, как и от эукариот, побудило к рекомендации разделить жизнь на три домена.
Это резкое изменение в наших знаниях о древе жизни демонстрирует, что классификации не являются постоянными и будут меняться по мере поступления новой информации.
В дополнение к иерархической таксономической системе, Линней был первым, кто назвал организмы, используя два уникальных имени, теперь называемых биномиальной системой именования. До Линнея использование общих названий для обозначения организмов вызывало путаницу, поскольку в этих общих названиях существовали региональные различия. Биномиальные имена состоят из названия рода (с большой буквы) и названия вида (все строчные). Оба имени выделяются курсивом при печати. Каждому виду дается уникальный бином, признанный во всем мире, так что ученый в любом месте может знать, о каком организме идет речь. Например, североамериканская голубая сойка известна как 9.0221 Цианоцита кристата . Наш вид — Homo sapiens .
Рис. 9. Эти изображения представляют разные домены. Сканирующая электронная микрофотография показывает, что (а) бактериальные клетки принадлежат к домену Bacteria, а (b) экстремофилы, которые все вместе видны как цветные маты в этом горячем источнике, принадлежат к домену Archaea.
И подсолнух (c), и лев (d) являются частью домена Eukarya. (кредит a: модификация работы Rocky Mountain Laboratories, NIAID, NIH; кредит b: модификация работы Стива Джурветсона; кредит c: модификация работы Майкла Арриги; кредит d: модификация работы Фрэнка Вассена)
Эволюция в действии
Карл Вёзе и филогенетическое древо
Эволюционные взаимоотношения различных форм жизни на Земле можно обобщить в филогенетическом древе. Филогенетическое дерево представляет собой диаграмму, показывающую эволюционные отношения между биологическими видами, основанные на сходствах и различиях в генетических или физических признаках или в том и другом. Филогенетическое дерево состоит из точек ветвления или узлов и ветвей. Внутренние узлы представляют предков и являются точками эволюции, когда, основываясь на научных данных, считается, что предок разошелся, образовав два новых вида. Длину каждой ветви можно рассматривать как оценку относительного времени.
В прошлом биологи делили живые организмы на пять царств: животные, растения, грибы, простейшие и бактерии.
Однако новаторская работа американского микробиолога Карла Вёзе в начале 1970-х годов показала, что жизнь на Земле развивалась по трем линиям, которые теперь называются доменами — бактерии, археи и эукариоты. Везе предложил этот домен в качестве нового таксономического уровня, а Archaea в качестве нового домена, чтобы отразить новое филогенетическое дерево (рис. 10). Многие организмы, принадлежащие к домену Archaea, живут в экстремальных условиях и называются экстремофилами. Чтобы построить свое дерево, Везе использовал генетические отношения, а не сходство, основанное на морфологии (форме). В филогенетических исследованиях использовались различные гены. Дерево Вёза было построено на основе сравнительного секвенирования генов, которые широко распространены, обнаруживаются в слегка измененной форме в каждом организме, законсервированы (это означает, что эти гены лишь слегка изменились на протяжении эволюции) и имеют соответствующую длину.
Рисунок 10. Это филогенетическое дерево было построено микробиологом Карлом Вёзе с использованием генетических взаимосвязей.
Дерево показывает разделение живых организмов на три домена: бактерии, археи и эукариоты. Бактерии и археи представляют собой организмы без ядра или других органелл, окруженных мембраной, и, следовательно, являются прокариотами. (кредит: модификация работы Эрика Габа)
Разделы биологических исследований
Сфера применения биологии широка и поэтому содержит множество разделов и поддисциплин. Биологи могут заниматься одной из этих поддисциплин и работать в более узкой области. Например, молекулярная биология изучает биологические процессы на молекулярном уровне, включая взаимодействия между молекулами, такими как ДНК, РНК и белки, а также то, как они регулируются. Микробиология изучает строение и функции микроорганизмов. Это довольно широкая отрасль, и, в зависимости от предмета изучения, среди прочих есть микробные физиологи, экологи и генетики.
Другая область биологических исследований, нейробиология, изучает биологию нервной системы, и, хотя она считается отраслью биологии, она также признана междисциплинарной областью исследований, известной как неврология.
Из-за своего междисциплинарного характера эта субдисциплина изучает различные функции нервной системы с использованием молекулярных, клеточных, эволюционных, медицинских и вычислительных подходов.
Рис. 11. Исследователи работают над раскопками окаменелостей динозавров на участке в Кастельоне, Испания. (кредит: Марио Модесто)
Палеонтология, еще одна отрасль биологии, использует окаменелости для изучения истории жизни (рис. 11). Зоология и ботаника изучают животных и растения соответственно. Биологи также могут специализироваться в качестве биотехнологов, экологов или физиологов, и это лишь некоторые из областей. Биотехнологи применяют знания биологии для создания полезных продуктов. Экологи изучают взаимодействие организмов в окружающей их среде. Физиологи изучают работу клеток, тканей и органов. Это всего лишь небольшая выборка из многих областей, которыми могут заниматься биологи. От наших собственных тел до мира, в котором мы живем, открытия в биологии могут влиять на нас самым непосредственным и важным образом.
Мы зависим от этих открытий для нашего здоровья, наших источников пищи и преимуществ, предоставляемых нашей экосистемой. Из-за этого знание биологии может помочь нам в принятии решений в нашей повседневной жизни.
Развитие технологий в двадцатом веке, которое продолжается и по сей день, особенно технологии для описания и обработки генетического материала, ДНК, изменило биологию. Эта трансформация позволит биологам продолжать более подробно понимать историю жизни, то, как работает человеческое тело, наше человеческое происхождение и то, как люди могут выживать как вид на этой планете, несмотря на стрессы, вызванные нашим растущим числом. Биологи продолжают разгадывать огромные тайны жизни, предполагая, что мы только начали понимать жизнь на планете, ее историю и наше отношение к ней. По этой и другим причинам знания по биологии, полученные с помощью этого учебника и других печатных и электронных средств, должны быть преимуществом в любой области, в которой вы работаете.
Карьера в действии
Судебно-медицинский эксперт
Рис.
12. Этот судебно-медицинский эксперт работает в комнате извлечения ДНК в Лаборатории уголовных расследований армии США. (кредит: Командование CID армии США по связям с общественностью)
Судебно-медицинская экспертиза — это применение науки для ответа на вопросы, связанные с законом. Биологи, а также химики и биохимики могут быть судебными экспертами. Судебно-медицинские эксперты предоставляют научные доказательства для использования в судах, и их работа включает в себя изучение следов, связанных с преступлениями. За последние несколько лет интерес к криминалистике возрос, возможно, из-за популярных телевизионных шоу, в которых участвуют судебно-медицинские эксперты. Кроме того, развитие молекулярных методов и создание баз данных ДНК обновили виды работы, которую могут выполнять судебно-медицинские эксперты. Их служебная деятельность в основном связана с преступлениями против людей, такими как убийства, изнасилования и нападения. Их работа включает анализ образцов, таких как волосы, кровь и другие биологические жидкости, а также обработку ДНК (рис.
12), обнаруженной во многих различных средах и материалах. Судмедэксперты также анализируют другие биологические доказательства, оставленные на месте преступления, такие как части насекомых или пыльцевые зерна. Студенты, которые хотят продолжить карьеру в области криминалистики, скорее всего, должны будут пройти курсы химии и биологии, а также некоторые интенсивные курсы математики.
Резюме раздела
Биология — это наука о жизни. Все живые организмы имеют несколько общих ключевых свойств, таких как порядок, чувствительность или реакция на раздражители, размножение, адаптация, рост и развитие, регуляция, гомеостаз и переработка энергии. Живые существа высоко организованы в соответствии с иерархией, которая включает атомы, молекулы, органеллы, клетки, ткани, органы и системы органов. Организмы, в свою очередь, группируются как популяции, сообщества, экосистемы и биосфера. Эволюция является источником огромного биологического разнообразия на Земле сегодня. Диаграмма, называемая филогенетическим деревом, может использоваться для отображения эволюционных отношений между организмами.