Przedmiot badań biologii.

1. Biologia jest to nauka o życiu

Z greckiego :

bios - życie

logos - nauka

2. Główne kierunki badań biologicznych :

1. podział ze względu na przedmiot badań obejmuje :

• zoologię : naukę o zwierzętach,

• botanikę : naukę o roślinach,

• antropologia : biologia istot człowiekowatych i współczesnego człowieka,

• mykologię - naukę o grzybach,

• protistologie - naukę o organizmach jednokomórkowych, pochodzenia roślinnego i zwierzęcego,

• mikrobiologie - naukę o bakteriach,

• wirusologie - naukę badającą wirusy

2. podział według charakteru zjawisk i procesów zachodzących w organizmach żywych :

• morfologia: zajmuje się budową zewnętrzną i wewnętrzną na poziomie :

osobniczym to - Anatomia,

tkankowym to - Histologia i anatomia mikroskopowa,

komórkowym to - Cytologia,

molekularnym to - ultrastruktura komórek i tkanek,

• Biochemia i Biofizyka : funkcje na poziomie molekularnym,

• Embriologia : powstawanie i rozwój zarodka,

• Fizjologia : funkcje na poziomie osobniczym,

• Genetyka : dziedziczenie i zmienność,

• Parazytologia : pasożyty i pasożytnictwo,

• Paleontologia : budowa i fizjologia istot wymarłych,

• Ewolucjonizm : pochodzenie i zmiany,

• Ekologia : wzajemne powiązania między środowiskiem życia a istotami żywymi

• Etologia : nauka o zachowaniu zwierząt i człowieka

• Auksologia :

• Gerontologia :

3. Czym jest życie ?

Jest to zespół procesów fizykochemicznych przebiegających w organizmach żywych (przemiana materii, wzrost, rozmnażanie się, pobudliwość, zdolność przystosowania się do warunków środowiskowych itp.)

1. życie widziane w aspekcie biologicznym to całokształt procesów biologicznych jakie zachodzą w rozwijającym się organizmie z wyłączeniem sfery psychicznej (Jopkiewicz i Suliga 1998),

2. życie widziane w aspekcie fizykochemicznym to zespół fizycznych i chemicznych procesów przebiegających w organizmach żywych na różnym poziomie organizacji

3. życie w aspekcie funkcjonalnym to badanie procesów związanych z wzajemnym oddziaływaniem na siebie komórek, tkanek, organizmów itp. (Kuśka 1997)

4. W ramach przedmiocie „Biologiczne podstawy rozwoju człowieka” będziemy się zajmować opisywaniem życia człowieka w aspekcie biologicznym rozumianym jako rozwój fizyczny (rozwój aparatu ruchu - mięśnie, kości itp. , oraz rozwój motoryczny)

1. cechy rozwoju jest stały postęp uniemożliwiający cofanie się i powrót do stanu pierwotnego. Zmiany te mają charakter progresywny czyli przechodzenia od prostych poziomów organizacji do coraz bardziej złożonych wyniku czego powstaje wyższa jakość,

3. rozwój możemy rozpatrywać jako :

• filogeneza : ewolucyjne zmiany w długo trwających procesach międzypokoleniowych

• ontogenezę : rozwój osobniczy organizmu od momentu zapłodnienia do śmierci

5. Rozwój fizyczny organizmu można rozpatrywać pod względem jakościowym i wyodrębniamy tutaj (Jopkiewicz i Suliga 1998) :

1. wzrastanie - powiększanie się ciała,

• rozrost (powiększa się wielkość i masa komórek i tkanek oraz zwiększa się ilość substancji międzykomórkowej),

• rozplem ( zwiększa się liczba komórek przez podział komórkowy).

4. różnicowanie - doskonalenie budowy organizmu ludzkiego (Wolańska 1975)

• przebudowa struktury komórek i tkanek (cytogeneza i histogeneza),

• grupowanie tkanek w określone układy i narządy (organogeneza),

• dostrajanie się poszczególnych układów i narządów do pozostałych i formowanie się ogólnych kształtów i proporcji organizmu (typogeneza)

5. dojrzewanie - doskonalenie funkcji organizmu ludzkiego

• narządy i układy ulegają doskonaleniu w zakresie pełnionych funkcji (specjalizacja),

• narządy i układy dostrajają się do funkcji innych układów w ramach całego ustroju (integracja)

6. postęp - doskonalenie całego organizmu

6. Rozwój fizyczny organizmu można rozpatrywać pod względem ilościowym i wyodrębniamy tutaj (Jopkiewicz i Suliga 1998) :

1. kinetykę rozwoju : poziom na jakim rozwój człowieka przebiega np.: dzieci w tym samym wieku różnią się wielkościom, jedno jest duże a drugie małe,

7. dynamikę rozwoju czyli dynamika wzrastania w funkcji czasu np.: badamy masę ciała dzieci w systemie kwartalnym, roczny,

8. rozmach : porównujemy tutaj wielkość rozwoju osobniczego do stanu wyjściowego lub maksymalnej wartości cechy,

9. rytmiczność rozwoju czyli różne tempo rozwoju w poszczególnych etapach ontogenezy np.: różne tempo zmiany wysokości ciała człowieka.

7. Rozwój fizyczny organizmu można rozpatrywać pod względem energetycznym - informacyjnym (Jopkiewicz i Suliga 1998) :

1. energetyka - wykorzystanie źródeł energii w procesach rozwojowych organizmu ludzkiego

2. PRZEMIANA MATERII, metabolizm,

• całokształt zachodzących w komórkach żywego organizmu przemian biochemicznych i związanych z nimi przemian energii, stanowiący podłoże wszelkich zjawisk biologicznych,

• koniecznym warunkiem przemiany materii jest wymiana materii i energii między organizmem a otoczeniem.

• pierwotnymi źródłami energii są: promieniowanie słoneczne i związki chemiczne nieorganiczne wykorzystywane przez organizmy samożywne (autotrofizm) do fotosyntezy i chemosyntezy związków chemicznych organicznych (przekształcanie w składniki własnego organizmu,

• z kolei związki te stanowią (pokarm) wtórne źródło energii dla wszystkich organizmów, a szczególnie dla cudzożywnych — jedyne źródło pokarmu.

• skład jakościowy i ilościowy pobieranej materii jest u różnych gat. organizmów odmienny, zależny od ich potrzeb pokarmowych (asymilacja, pokarm, odżywianie); zatem warunkiem prawidłowej przemiany materii jest pobieranie przez dany organizm wszystkich niezbędnych mu substancji w odpowiednim stosunku ilościowym oraz pokrycie jego energetycznego zapotrzebowania.

• przemianami pobranej materii i energii w żywych organizmach, czyli tzw. pośrednią przemianą materii, zajmuje się biochemia.

• na pośrednią przemianę materii składają się procesy biosyntezy związków chem. org. — anabolizm (wymagające energii), oraz procesy ich rozkładu — katabolizm, prowadzące do powstania tzw. końcowych produktów przemiany materii, zbędnych dla organizmu (wydalanie);

• w tych procesach katabolicznych, które stanowią podstawę oddychania komórkowego (gł. rozkład sacharydów i tłuszczów) wyzwala się energia chem. niezbędna do biosyntezy, a także wykonania pracy mechanicznej., osmotycznej, aktywnego transportu i innych.,

• każdy z nieustannych procesów przemiany materii jest ciągiem następujących po sobie w określonej kolejności reakcji chemicznych katalizowanych przez enzymy, a więc pozostających pod kontrolą genetyczna (biosynteza białka).

• przemiana materii jest jednym z istotnych kryteriów odróżniających świat żywy od przyrody nieożywionej.

10. metabolizm procesów rozwojowych

• anabolizm : przekształcanie pobranego pokarmu w substancje możliwe do przyswojenia przez organizm oraz magazynowanie substancji zapasowych,

• prowadzą do wytworzenia złożonych związków chemicznych z prostych cząsteczek,

• przykładem może być translacja : wytworzenie białek z aminokwasów, wytworzenie cukrów złożonych (glikoza, sacharoza) z cukrów prostych (glukoza),

• reakcje te zużywają energię zmagazynowaną w ATP (związek energetyczny adynozynotrifosforowy)

• katabolizm : zużywanie składników chemicznych organizmu na procesy energetyczne ustroju

• prowadzą do rozkładu złożonych związków chemicznych do prostych cząsteczek,

• przykładem jest glikoliza, cykl kwasu cytrynowego, beta-oksydacja kwasów tłuszczowych

• reakcje te prowadzą do wytwarzania energii, która jest magazynowana w ATP

8. Cechy rozwoju osobniczego (cechy organizmu które ulęgają rozwojowi) :

1. cechy jakościowe : są zdeterminowane genetycznie i są one stałe i niezmienne. (nie mają na nie wpływ czynniki paragenetyczne i środowiskowe) np.: grupa krwi liczba palców, kolor tęczówki itp.,

2. cechy ilościowe : są częściowo zdeterminowane przez słabo działające geny (poligeniczne), w trakcie rozwoju ulegają przemianą i mają na nie wpływ czynniki środowiskowe np.: wysokość ciała, ciężar ciała, inteligencja itp.

uwaga - rozwinąć zagadnienie wysokość ciała i ciężar ciała

9. Samoregulacja procesu ontogenezy (organizmy żywe posiadają zdolność samoregulacji rozwoju osobniczego, determinowanego przez geny:

1. homeostaza ontogenetyczna (homeoreza) polega na utrzymaniu równowagi dynamicznej między czynnikami wewnętrznymi organizmu a czynnikami środowiska zewnętrznego, czynniki sterujące procesami samoregulacji ontogenezy

• rozwój organizmu zgodnie z informacją genetyczną,

• rozwój zależny od środowiska zewnętrznego,

• regulacja rozwoju (korygowanie odchyleń)

10. Czynniki rozwoju osobniczego człowieka czynniki endogenne genetycznie :

• wiąże się z właściwościami poszczególnych genów, które posiada osobnik,

• są to determinanty, które w sposób jednoznaczny i nieodwracalny określają przebieg rozwoju człowieka już w chwili zapłodnienia.

• czynniki endogenne paragenetyczne (wiążą się z czynnikami rozwojowymi jakim podlega zarodek i płód),

• rozwój zarodka i płodu zależy od genów matki,

• od wieku matki i ojca,

• kolejności ciąży matki,

• od właściwości organizmu matki w czasie rozwoju zarodka i płodu (metaboliczne właściwości środowiska śródmacicznego),

• czynniki egzogenne,

• są to czynniki istniejące na zewnątrz organizmu, które wpływają i kształtują jego rozwój,

11. tryb i styl życia

• czynnik ten wiąże się np.: rozkład zajęć, odpoczynkiem, snem, posiłkami itp.

12. Wpływ różnych czynników na rozwój osobniczy człowieka (wg. J.Bauera)

13. Rozwój osbniczy człowieka jest determinowany przez geny. Tak więc genotyp każdego człowieka oraz warunki środowiska zewnetrznego w którym żyje człowiek decydują o rozwoju cech osobniczych człowieka (Fenotyp).

• Genotyp : zespól wszystkich genów danego organizmu lub układu alleli jednego locus,

• Fenotyp : zespół cech osobnika (morfologicznych, anatomicznych, fizjologicznych itp.) stanowiący wynik współdziałania genotypu i warunków środowiskowych

14. Genotyp modyfikuje cechy jakościowe (grupa krwi liczba palców, kolor tęczówki itp.,)

15. Czynniki środowiskowe modyfikują cechy ilościowe osobnika, które stanowią wypadkową oddziaływań cech endogenych i egzogennych.

16. Epigeneza : to kształtowanie fenotypu jednostki na podstawie genotypu (rozwój organizmu w określonym kanale genetycznym)

• następuje dostrajanie funkcjonowania zespołu genów,

• następuje interakcja między genotypem osobnika a środowiskiem (Malinowski 1980).

Uwaga 1 : poszczególne geny działają : w różnym czasie jeśli chodzi o czas działania i mogą uaktywniać się czasowo inaczej u różnych osobników.

Uwaga 2 : z tego względu zakodowany zakres możliwości rozwojowych danego kanału nie zawsze może być zrealizowany do końca w ciągu życia osobnika. Determinują go np.: warunki środowiskowe wywołują fenotypowo efekt podobny do dziedziczenia genetycznego (fenokopia)

17. Organizm człowieka nie reaguje w sposób jednoznaczny na działanie czynników zewnętrznych. Występuje zjawisko rezystencja : jest opór stawiany przez rozwijający się organizm w stosunku do czynników środowiskowych działających modyfikująco na struktury biologiczne organizmu osobnika.

18. Walońska uściśliła te pojęcia w „Teoria limitowanego ukierunkowanego rozwoju” (Wolańska 1975)

• rozwój osobnika przebiega według własnego szlaku rozwojowego w określonym genetycznie kanale rozwojowym,

• tory rozwojowe przebiegają więc w różny sposób i dla tego wartości końcowe cech u różnych osobników są inne, gdyż uzależnione są od kodu genetycznego, tempa rozwoju oraz czasu wyhamowania tempa rozwoju (Cieśliński i wsp. !985)

7

---