Методическое пособие для самостоятельной работы студентов на уроках по предмету Биология


СВЯЗЬ БИОЛОГИИ С СОСЕДНИМИ НАУКАМИ



страница5/204
Дата24.10.2018
Размер5.43 Mb.
ТипМетодическое пособие
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   204

2. СВЯЗЬ БИОЛОГИИ С СОСЕДНИМИ НАУКАМИ

В самых разных областях биологии (в таксономии, морфологии, физиологии, генетике и др.) все возрастает значение пограничных дисциплин, связывающих биологию с соседними науками – биохимией и биофизикой.


А) Биохимия


Биологическая химия, или биохимия, называемая также физиологической химией, изучает химический состав организмов и химические превращения, происходящие в процессе жизнедеятельности человека, животных, растений и микроорганизмов. Совокупность этих превращений составляет биологический обмен веществ, лежащий в основе формы движения материи, называемой жизнью.

Уже со времен глубокой древности люди были знакомы со многими биохимическими процессами, лежащими в основе различных производств: хлебопечении, сыроварении, виноделии, выделке кож и т. д. Стремление повысить урожайность полей и использовать различные растения для изготовления пищи, лекарств, красок, тканей, пряностей приводило к необходимости изучать составные части растений и влияние различных веществ на их развитие и рост. Борьба с болезнями приводила к необходимости изучать процессы, происходящие в теле здорового и больного человека, а также влияние на него различных целебных средств.

В древности и Средневековье сведения о составе организмов и о происходящих в них процессах были весьма ограничены. В Средние века начинается применение химических методов к изучению растений, животных и человека. Со второй половины ХV в., с эпохи Возрождения, на основе развития экспериментальной химии начинается изучение химического состава организмов и происходящих в них превращений веществ. Открытие в 1748 г. М. В. Ломоносовым закона сохранения веществ и движения явилось началом новой эры в науке, началом внедрения точных количественных методов в естествознании вообще и в химии и физиологии в частности.

Дальнейшее внедрение химии в биологию привело в конце XIX в. к обособлению и развитию биологической химии как самостоятельной научной дисциплины. Она развивалась на основе успехов органической химии, расширения круга изучаемых ею природных веществ и усовершенствования методов синтеза органических соединений. Само название – биологическая, или физиологическая химия – отражает специфику этой науки. Поскольку в основе всех проявлений жизнедеятельности, всех функций организма лежит обмен веществ, биохимия – один из важнейших разделов науки о жизни – биологии. Как по своему историческому развитию, так и по существу своего содержания и применяемых методов, биологическая химия теснейшим образом связана с физиологией – наукой, изучающей закономерности явлений жизни.

Биохимия изучает отдельные этапы процессов обмена веществ, их взаимосвязь и взаимообусловленность, физиологическую роль отдельных веществ в жизни организмов, процесс биосинтеза сложного органического вещества из простейших веществ, а также биохимические превращения растительных и животных остатков (образование илов, торфа, минерализацию органических остатков).

Крупнейшей проблемой современной биохимии является вопрос о связи процессов обмена веществ с теми или иными физиологическими функциями организма. Исследование биохимических превращений в организме должно быть неразрывно связано с выяснением условий, при которых возникает и развивается та или иная физиологическая функция. Это направление в современной биохимии получило название функциональной биохимии.

Развитие органического мира, наследственность, изменчивость, образование новых видов – все эти основные проблемы биологической науки могут быть изучены и подчинены воле человека только на основе глубоких биохимических исследований, выяснения закономерностей обмена веществ и сдвигов, происходящих в нем под влиянием внутренних условий и условий внешней среды.

В процессе развития науки острая борьба развертывалась в свое время вокруг вопроса о возможности синтеза различных органических соединений чисто химическими методами. Идеалисты утверждали, что подобные соединения могут быть синтезированы только в организмах животных и растений. Однако вскоре химики синтезировали вне организма многие соединения, играющие важную роль в обмене веществ, такие, как сахара, мочевина, жиры и др. Основой для синтезов подобного рода послужила теория органических соединений, созданная великим русским химиком Бутлеровым. На этой основе было синтезировано множество самых разнообразных соединений, начиная с простейших спиртов, кислот, эфиров и т. п. и кончая такими, как углеводы, витамины, минеральные вещества и др.

Химики-органики и биохимики осуществили полный химический синтез одного из простейших белков – инсулина – гормона, выделяемого поджелудочной железой человека и животных, а также фермента рибонуклеоды и нуклеиновых кислот. Замечательные успехи были достигнуты за последние годы в расшифровке структуры нуклеиновых кислот и роли дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) как «вещества наследственности». Было установлено, что определенные участки молекулы ДНК содержат гены, в которых «записана» (закодирована) программа для синтеза в организме тех или иных белков и нуклеиновых кислот.

Вслед за американским химиком Г. Корана с сотрудниками, которые впервые синтезировали гены, кодирующие биосинтез некоторых рибонуклеиновых кислот, были осуществлены синтезы различных генов. Так, например, произведен химический синтез гена, кодирующего биосинтез такого важного белка, как интерферон, – белка, защищающего человека от вирусных инфекций и некоторых форм рака. В результате всех этих исследований открываются исключительные перспективы для расшифровки молекулярных механизмов наследственности и применения результатов фундаментальных исследований в медицине, сельском хозяйстве и различных отраслях промышленности.

Биохимия имеет большое практическое значение для медицины, сельского хозяйства и ряда отраслей промышленности. Исключительно важная роль биохимических процессов во многих отраслях промышленности, занимающихся переработкой сырья растительного или животного происхождения, необходимость научного обоснования и усовершенствования технологии привели к созданию технической биохимии, включающей биохимию зерна и хлебопечения, виноделия, чайного производства и т. д.

Биохимия растений, изучающая химический состав растительных организмов и протекающие в них биохимические процессы, имеет большое значение для растениеводства и ряда отраслей пищевой промышленности. Ее значение для растениеводства заключается прежде всего в том, что изучение процессов обмена веществ у растений позволяет управлять развитием растительных организмов. Установление в растениях закономерностей синтеза углеводов, белков, жиров, витаминов, алкалоидов и других соединений дает возможность создавать для соответствующих сельскохозяйственных культур условия, обеспечивающие получение наибольшего количества данного вещества. Направленное изменение биохимическими методами обмена веществ приводит к созданию новых форм растительных организмов, наиболее ценных в хозяйственном отношении.

Селекция новых сортов многих растений целиком основана на применении биохимических методов, с помощью которых определяют содержание в данном сорте того или иного вещества: белка, сахара, масла, крахмала, витаминов и т. д. При этом особое значение имеет разработка новых, быстрых и вместе с тем достаточно точных экспресс-методов количественного определения в растительном сырье того или иного вещества.

Сложной и ответственной задачей, стоящей перед биохимией растений, является глубокое изучение обмена веществ у растений и отдельных их органов – семян, клубней и т. д., а также влияние на него различных факторов внешней среды. Это имеет большое значение для понимания тех процессов обмена веществ в хранящемся растительном сырье (зерне, плодах или овощах), от которых зависят стойкость данного сырья во время хранения и величина потерь. Велика роль биохимии в усовершенствовании технологических процессов пищевой промышленности и создании новых схем и принципов переработки пищевого сырья растительного происхождения.

В каждой из отраслей пищевой промышленности ведется большая исследовательская работа, в которой существенную роль играют биохимики. Благодаря глубоким биохимическим исследованиям ученых удалось весьма существенно рационализировать многие технологические процессы, а некоторые отрасли промышленности создать совершенно заново. В табачной промышленности в течение длительного времени ферментация табака производилась лишь в строго определенное время года, когда температурные условия позволяли осуществить этот важный процесс сырьевой обработки табака. Профессор А. И. Смирнов на основе глубокого изучения биохимических процессов, протекающих во время ферментации, а также условий, способствующих осуществлению этих процессов, разработал совершенно новый метод внесезонной ферментации табака.

Внесезонная ферментация дала табачной промышленности чрезвычайно большую экономию. Примером важности биохимических исследований для усовершенствования технологических процессов в пищевой промышленности служат также работы в области биохимии чайного производства.

Была вскрыта сущность биохимических процессов, протекающих во время переработки чайного листа, и их влияние на качество готовой продукции. На основе этих исследований удалось усовершенствовать технологию чайного производства и внедрить на чайных фабриках систему биохимического контроля, дающую возможность получать чай более высокого качества. Не менее существенна роль биохимических процессов в таких отраслях пищевой промышленности, как мукомольная, хлебопекарная, витаминная, консервная, винодельческая, пивоваренная, спиртоводочная.

Витаминная промышленность – это отрасль, полностью основывающаяся на биохимии как в изыскании сырьевых ресурсов, так и в технологии, а также применении витаминов. В консервной промышленности весьма нежелательными являются некоторые биохимические процессы, приводящие к разрушению витаминов и ухудшению потребительских достоинств продукта. Ряд технологических приемов, применяемых при консервировании, направлен именно на предотвращение подобного рода процессов.

Чрезвычайно тесно связаны с биохимией все отрасли пищевой промышленности, основанные на использовании различных видов брожения. Весьма характерно, что ведущий цех современного завода шампанских вин носит название биохимического.

Следовательно, роль биохимии в ряде отраслей пищевой промышленности, занимающихся переработкой растительного сырья, весьма существенна.



Каталог: uploads -> doc
doc -> История урологии среднего урала
doc -> Общероссийское движение «трезвая россия» международная славянская академия союз борьбы за народную трезвость
doc -> Наркотики и здоровье
doc -> Проектная работа по физике «Магнитные бури: мифы и реальность»
doc -> Наука об отрезвлении общества
doc -> Тесты по теме «Класс Птицы»
doc -> Перечень лекарственных препаратов, отпускаемых населению в соответствии с перечнем групп населения и категорий заболеваний, при амбулаторном лечении которых лекарственные препараты и изделия медицинского назначения отпускаются по рецептам врачей


Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   204


База данных защищена авторским правом ©zodorov.ru 2017
обратиться к администрации

    Главная страница