BIOLOOGIA SISSEJUHATUS. “Mis on bioloogia” Kaasaegne bioloogia on kompleksne teadus, mida iseloomustab erinevate bioloogiliste distsipliinide, aga ka.

Teema esitlus: "BIOLOOGIA SISSEJUHATUS. “Mis on bioloogia” Kaasaegne bioloogia on kompleksne teadus, mida iseloomustab erinevate bioloogiliste distsipliinide, aga ka."— Esitluse väljavõte:

1 BIOLOOGIA SISSEJUHATUS

2 “Mis on bioloogia”

3 Kaasaegne bioloogia on kompleksne teadus, mida iseloomustab erinevate bioloogiliste distsipliinide, aga ka teiste teaduste – füüsika, keemia ja matemaatika – ideede ja meetodite läbipõimumine. Kaasaegse bioloogia peamised arengusuunad: Klassikaline bioloogiaEvolutsioonibioloogiaFüüsikalis-keemiline bioloogia

4 Mõiste "bioloogia" elusorganisme käsitleva teaduse nimetusena võeti kasutusele 19. sajandi algul. Varasemaid bioloogilisi uuringud tehti üldise loodusteaduste, filosoofia või meditsiini raames. Vanaaja bioloogilised teadmised ja uuringud olid peamiselt kirjeldavat laadi, ehkki pakuti ka välja (tänapäeva mõistes naiivseid) seletusi eluprotsesside põhjuste kohta. Olulisemaid kirjutisi on teada Theophrastoselt, Hippokrateselt, Aristoteleselt, Plinius Vanemalt, Galenoselt.

5 Keskaeg tõi bioloogiasse vähe uut. Kvalitatiivne areng algas taas renessansiajal koos üldise huvi kasvuga loodusteaduste vastu. Väga oluliseks sammuks oli mikroskoobi leiutamine 17. sajandil, mis võimaldas vaadelda väiksemaid eluvorme ja avastada organismide rakulise ehituse. Esimene mikroskoop konstrueeriti 1590. aastal Middelburgis Hollandis. Nimetuse "mikroskoop" pakkus esimesena välja 17. sajandi esimesel poolel Giovanni Faber. Esimeste tuntud mikroskopistide seas olid Antoni van Leeuwenhoek ja Robert Hooke.

6 Leeuwenhoeki ühe läätsega mikroskoop Hooke'i mikroskoop. Illustratsioon raamatust "Micrographia" (1665). Korgitamme rakud ja mimoosilehed mikroskoobi all. Illustratsioon Robert Hooke'i raamatust "Micrographia" (1665). Kirp mikroskoobi all. Illustratsioon raamatust "Micrographia" (1665).

7 18. sajandil jätkus maailma bioloogilise mitmekesisuse kirjeldamine ning arvelevõtmine, mis viis organismide teadusliku süstemaatika väljatöötamiseni, millele vahest suurima panuse andis Carl von Linné välja töötatud binaarne nomenklatuur (oli rootsi loodusteadlane ja arst, nüüdisaegse elusorganismide süstemaatika ja taksonoomia rajaja.

8 19. sajandist pärineb mitu pöördelise tähtsusega saavutust:  evolutsiooniteooria väljatöötamine (Charles Darwin)  rakuõpetuse teke (Rudolf Wirchow jt)  embrüoloogia teke (Georges Cuvier, Karl Ernst von Baer)  mikrobioloogia teke (Robert Koch, Louis Pasteur)  biokeemia teke (Emil Fischer, Otto Warburg jt) Sajandivahetusel hakkasid välja kujunema ka geneetika (Gregor Mendel, Thomas Hunt Morgan) ja ökoloogia.

9 Uued suuremad läbimurded järgnesid 20. sajandi teisel poolel pärilikkuse mehhanismide selgitamisega (James Watson, Francis Crick, Jacques Monod, Edward Lawrie Tatum, Rosalind Franklin jpt). Molekulaarbioloogia kiire areng tõi kaasa arengu ka teistes bioloogia harudes:  ilmusid uued vaated evolutsioonile (Motoo Kimura, Ernst Mayr, Richard Dawkins jt)  biosüstemaatikale (Lynn Margulis, Carl Woese jt)  arengubioloogiale (Christiane Nüsslein-Volhard, Edward B. Lewis jt) 20. sajandi lõpu tähtsaimaks saavutuseks võib pidada mitmete organismide (kaasa arvatud inimese) genoomide täielike järjestuste kindlakstegemist.

10 BIOLOOGIA Mõiste bioloogia koosneb kahest kreekakeelsetest sõnast:  bios ’elu’ ja logos ’mõiste, käsitlus’. BIOLOOGIA on teadus elus­loo­du­sest ja elust selle kõigis avaldumisvormides.

11 BIOLOOGIA UURIMISOBJEKTID on kõik Maal elavad organismid ehk elusolendid (bakterid ja teised mikroorganismid, loomad, taimed, seened) ning nende kooslused. Uuritakse organismide päritolu, evolutsiooni ehk ajaloolist arengut, ehitust, kasvu, paljunemist, levikut, ainevahetust ja paljut muud. Bioloogia jaguneb paljudeks eri harudeks. Teadlast, kes tegeleb bioloogiliste probleemide uuri­misega, nimetatakse bioloogiks. Bioloogi täpsemaks uurimis­alaks võib olla mõni kindel organismide rühm (näiteks seened, samblikud, taimed, roomajad, linnud, imetajad), mitmesugused kooslused (näiteks järv, mets), aga ka globaalprobleemid või loomade käitumine.

12 Bioloogia tähtsamad meetodid on vaatlus, kirjeldus, võrdlus ja eksperiment. VAATLUS on tähelepanekute tegemine füüsilisest maailmast meeltetaju abil. Kitsamas mõttes mõeldakse vaatluste all protsesside jälgimist niisugusel kujul, nagu nad eest leitakse. KIRJELDUS on kõige üldisemas mõttes millegi kujutamine. Enamasti kirjeldatakse asju sellega, et neile omistatakse omadusi. VÕRDLUS on kirjanduses kõnekujund, milles kõrvutatakse kaht objekti või nähtust mingi ühistunnuse alusel. EKSPERIMENT EHK KATSE on uurimismeetod, mille käigus kontrollitakse püstitatud hüpoteesi, seejuures tingimusi kontrolli all hoides.

13 Teadusliku uurimismeetodi etapid, mis läbitakse enamasti alljärgnevas järjestuses, kuid mitte alati:

14 Bioloogia uurimisvaldkonnad Bioloogia haruteaduste uurimisobjektid lähtuvad elu organiseerituse tasemetest. Vastavalt uurimisobjekti süstemaatilisele kuuluvusele eristatakse bioloogia uurimisvaldkondi järgnevalt: UURIMISOBJEKTUURIMISVALDKONNA NIMetus TAIMED, s.h:BOTAANIKA VetikadAlgoloogia SambladBrüoloogia SõnajalgtaimedPteridoloogia Paljasseemnetaimed (okaspuud) Dendroloogia (teadus puudest ja põõsastest) Katteseemnetaimed ehk õistaimed Floristika

15 UURIMISOBJEKTUURIMISVALDKONNA NIMETUS LOOMAD s.h.selgrootud ja selgroogsed ZOOLOOGIA UssidHelmintoloogia (teadus parasiitsetest ussidest) LimusedEntomoloogia ÄmblikudArahnoloogia KaladIhtüoloogia Kahepaiksed (amfiibid)Batrahholoogia ehk amfiboloogia Roomajad (reptiilid)Reptiloloogia Imetajad (mammaalid) Terioloogia ehk mammaloloogia ehk mammali oloogia LinnudOrnitoloogia SEENEDMÜKOLOOGIA Samblikud (jägalad)Lihheneloogia BAKTERID JA ARHEDBAKTERIOLOOGIA/MIKROBIOLOOGIA

16 HARJUTUSÜLESANNE 1 RAKUTEOORIA SÜND

17 Elu organiseerituse tasemed

18 ELU on aine olemasolu aktiivne vorm, raku füüsikaliste ja keemiliste protsesside kogum, mis viib läbi ainevahetuse ja jagunemise. ELUSAINE ORGANISEERITUSE TASE on teatud bioloogilise süsteemi (raku, organismi, populatsiooni jne) kvantitatiivsete ja kvalitatiivsete parameetrite kogum, mis määravad selle olemasolu tingimused ja piirid.

19 ELUSLOODUSE ORGANISEERITUSE TASEMED Molekulaarne Rakuline Kudude Organite Organismi Populatsiooni Biosfääri Ökosüsteemne Elu oma mitmekesisuse ulatusega on raskesti hoomatav ja uuritav ning seetõttu on elu ilmingud jaotatud keerukuse tasemete alusel järgmistesse kategooriatesse, mis võimaldavad kitsendada ja piiritleda uurimisvaldkondi:

20 ORGANISEERITUSE TASE ISELOOMUSTUSUURIV TEADUSHARU MOLEKULID pole elus, kuid on nn. biomolekulid (sahhariidid, lipiidid, valgud, nukleiinhapped), mida leidub vaid elusorganismides, eluslooduse esmane organiseerituse tase molekulaarbioloogia ORGANELLID raku koostisosad – tuum, mitokondrid, ribosoomid, rakumembraan jne. rakuõpetus ehk tsütoloogia RAKUD eluslooduse esmane kõigi elu tunnustega tase

21 ORGANISEERITUSE TASE ISELOOMUSTUSUURIV TEADUSHARU KOED sarnase päritoluga, ehitusega ja ülesandega rakud koos rakuvaheainega histoloogia ORGANIDkindla ülesandega kudede kogum anatoomia, füsioloogia, geneetika ja ökoloogia erinevad harud ORGANSÜSTEEMID EHK ELUNDKONNAD kindla ülesandega organite kogum ORGANISMID üherakulised või hulkraksed

22 ORGANISEERITUSE TASE ISELOOMUSTUSUURIV TEADUSHARU POPULATSIOONIDühe liiki isendid teatud maa-alal teatud ajal LIIGID sarnase ehituse, geneetikaga ja talitlusega organismid ÖKOSÜSTEEM elusorganismid koos eluta looduse komponentidega ühel alal ökoloogia harud BIOSFÄÄR kõige kõrgem eluslooduse organiseerituse tase. Maad ümbritsev elu sisaldav kiht.

23 HARJUTUSÜLESANNE 1 MÕISTEKAART Interneti abil täitke mõistekaardi „Eluslooduse organiseerituse tasemed“

24 ELU TUNNUSED

25 1.Vaadake video looduse ilust ja mitmekesisusest. 2. Kirjutage samal ajal paberile või vihikusse märksõnu selle kohta, mida te näete. https://www.youtube.com/watch?v=E0hnI4_egl8

26 BIOLOOGIA UURIMISOBJEKTIKS on elu, mida ei olegi nii lihtne defineerida, sest esmapilgul jäävad olulised elu tunnused silmale nähtamatuks, nt DNA kui elusorganismide ülesehitamiseks vajalik info, elu kui süsiniku keemial põhinev ja vett vajav süsteem jne. ELUS JA ELUTA objektide eristamiseks saab tugineda elu tunnustele, mida on kirjeldatud järgmises tabelis.

27 ELU TUNNUSKIRJELDUS RAKULINE EHITUS Rakk on kõikide organismide väikseim ehituslik ja talitluslik osa, mis on võimeline ümbritseva elukeskkonnaga suheldes iseseisvalt elama. Organismid on kas ÜHERAKULISED (nt bakterid ja seened) või HULRAKSED (nt taimed ja loomad). KEERULINE ORGANISEERITUS Organismide ning nende osade keeruline ehitus, talitlus ja regulatsioon.

28 AINE- JA ENERGIAVAHETUS Toitumine, hingamine ja eritamine tagavad aine- energiavahetuse väliskeskkonna ja organismi vahel. STABIILNE SISEKESKKOND – HOMÖOSTAAS Organismi normaalseks elutegevuseks on vajalik püsiv keemiline koostis, püsiv pH (happesus) ning püsisoojastel püsiv temperatuur, mis tagatakse ainevahetuse regulatsiooni kaudu. PALJUNEMINE Organismid paljunevad kas suguliselt või mittesuguliselt.

29 KASVAMINE JA ARENEMINE Organismid muutuvad oma elu jooksul. Kasvamisel toimuvad kvantitatiivsed ja arenemisel kvalitatiivsed muutused organismis. Kujunevad uued sise- ja välistunnused, toimub kohanemine keskkonnaga. REAGEERIMINE KESKKONNALE Vastavalt keskkonnast saadud infole organismid reageerivad sellele, et paremini kohaneda elutingimustega. AINURAKSED võtavad infot vastu spetsiaalsete RETSEPTORMOLEKULIDEGA ning HULKRAKSETEl loomorganismidel on RETSEPTORRAKUD VÕI MEELEORGANID. (nt häbelik mimoos tõmbab oma lehed puudutamisel kokku).

30 PÄRILIKKUS JA MUUUTLIKKUS Pärilikkus väljendub geenide edasikandumises vanematelt järglastele, mis tagab, et vanemate tunnused kantakse üle järglastele. Muutlikkus on organismide võime muutuda ja üksteisest erineda liigi piires, mis tagab, et järglased on vanematest erinevad. EVOLUTSIONEERUMISE VÕIME Liikide päritavad tunnused muutuvad tänu olelusvõitlusele ja looduslikule valikule pöördumatult ajas. Lihtsamatest organismidest arenevad järk-järgult keerukamad organismid. SURM Surm on elu eelduseks nii aineringe kui elu lõpu kontekstis, sest elusorganismi elu lõpeb alati surmaga, mis sõltub organismist ja keskkonnast.

31 https://www.youtube.com/watch?v=nkRlq_CsMmg ELU TUNNUSED JA AVALDUMINE ERI ORGANISMIRÜHAMADEL

32 Alljärgnevas tabelis on ühes veerus esitatud elu tunnused ja teises neid iseloomustavad laused (vales järjestuses). Ühenda iga elu tunnus õige seletusega. HARJUTUSÜLESANNE 1

33 KAS TAMME KOHTA TULEKS ÖELDA „KES“ VÕI „MIS“? PÕHJENDA! HARJUTUSÜLESANNE 2

34 KÕIK ELUSOLENDID koosnevad rakkudest ja rakud omakorda molekulidest. Molekulid koosnevad aatomitest. RAKUD ON ELUS, kuid nende tegevus põhineb elutute aatomite ja molekulide koostööl.

35 HARJUTUSÜLESANNE 3 LEIA PILDILT VÕIMALIKULT PALJU NÄITEID ELU TUNNUSTE KOHTA.

36 TÄNAN TÄHELEPANU EEST!