Sinh học (phần II ) doc

Sinh học phần II Cân bằng nội môi homeostasis: cơ chế thích nghi với sự thay đổi Bài chi tiết: Cân bằng nội môi Cân bằng nội môi homeostasis là một đặc tính của một hệ thống mở để điề

Sinh học (phần II )

Cân bằng nội môi (homeostasis): cơ chế thích nghi với sự thay đổi

Bài chi tiết: Cân bằng nội môi

Cân bằng nội môi (homeostasis) là một đặc tính của một hệ thống mở để điều khiển môi trường bên trong nhằm duy trì trạng thái cân bằng, thông qua việc điều chỉnh các cơ chế điều hòa cân bằng động (dynamic

equilibrium) khác nhau Tất cả các sinh vật (organism) sống bao gồm cả

đơn bào hay đa bào đều duy trì cân bằng nội mô Cân bằng này có thể là cân bằng pH nội bào ở mức độ tế bào; hay cân bằng nhiệt độ cơ thể ở động vật máu nóng; hay cũng chính là tỷ phần khí cacbornic trong khí quyển ở mức độ hệ sinh thái Các mô và cơ quan trong các cơ thể đa bào cũng duy trì các mối cân bằng này

Các mối quan hệ: các nhóm sinh vật và môi trường

Quan hệ cộng sinh không bắt buộc giữa cá hề (thuộc Chi Amphiprion) với hải quỳ Cá hề và hải quỳ thường bảo vệ lẫn nhau khỏi các loài thiên địch

Mọi sinh vật sống đều có mối quan hệ với các sinh vật khác và môi

trường của chúng Một trong những nguyên nhân dẫn tới sự phức tạp khi nghiên cứu các hệ thống sinh học là do mối tương tác phức tạp này Một

vi khuẩn khi phản ứng với sự thay đổi nồng độ đường trong môi trường nuôi cấy cũng phức tạp như một chú sư tử châu Phi đi kiếm mồi trên thảo nguyên Đối với từng loài cụ thể mối quan hệ hữu cơ (giữa các sinh vật với nhau) có thể là quan hệ hợp tác (co-operation), cộng sinh (symbiosis), vật ăn thịt - con mồi (aggression) hay vật chủ - vật ký sinh (parasite) Các vấn đề sẽ trở nên phức tạp hơn nữa khi có nhiều loài sinh vật chịu tác động qua lại lẫn nhau trong một hệ sinh thái

Đối tượng của sinh học

Bài chi tiết: Các ngành trong sinh học

Sinh học ngày nay đã trở thành một lĩnh vực nghiên cứu lớn, phức tạp bao gồm nhiều chuyên ngành hẹp Ở đây, chúng tôi muốn đề cập đến 4 nhóm ngành chính trong Sinh học

1 các ngành nghiên cứu cấu trúc cơ bản của hệ thống sống: như tế bào, gene v.v.;

2 nhóm ngành nghiên cứu sự vận hành, hoạt động của các cấu trúc này ở cấp độ mô, cơ quan (organ) và cơ thể (body);

3 nhóm quan tâm đến sinh vật và lịch sử phát triển của các sinh vật;

4 nhóm ngành xem xét các mối quan hệ, tương tác giữa các hệ thống sống

Tuy nhiên, các ranh giới và phân chia chuyên ngành trên chỉ có tính ước

lệ Trong thực tế, các ranh giới này là không rõ ràng và thường xuyên có

sự vay mượn về kỹ thuật, thuật ngữ, nguyên lý chung giữa các chuyên ngành

Cấu trúc của sự sống

Bài chi tiết: Sinh học phân tử, Tế bào học, Di truyền học, và Sinh học phát triển

Mô hình một tế bào động vật điển hình với rất nhiều các bào quan

(organelle) và cấu trúc khác nhau

Sinh học phân tử là một môn khoa học nghiên cứu giới sinh vật ở mức độ phân tử Phạm vị nghiên cứu của môn này có phần trùng lặp với các ngành khác trong Sinh học đặc biệt là di truyền học và hoá sinh Sinh học phân tử chủ yếu tập trung nghiên cứu mối tương tác giữa các hệ thống cấu trúc khác nhau trong tế bào, bao gồm mối quan hệ qua lại giữa quá trình tổng hợp của DNA, RNA và protein và tìm hiểu cách thức điều hòa các mối tương tác này

Tế bào học nghiên cứu các đặc tính sinh lý của tế bào, cũng như các phản ứng, tương tác mà môi trường của chúng ở cả cấp độ hiển vi lẫn cấp độ phân tử Tế bào học quan tâm đến cả những sinh vật đơn bào (như vi khuẩn) và đa bào (như con người)

Thành phần cấu tạo nên tế bào và cách thức tế bào vận hành là một trong những hướng nghiên cứu chính của khoa học sự sống Sự giống nhau và khác nhau giữa các loại tế bào cũng được nghiên cứu trong sinh học phân

tử và tế bào học Những sự giống và khác nhau cơ bản tạo nên một bộ khung kiến thức chung mà người ta có thể áp dụng cho các loài tế bào khác cũng như quy nạp cho tất cả các loại tế bào

Di truyền học là khoa học về gene, tính di truyền và biến dị (variation) của sinh vật

Trong các nghiên cứu hiện đại, di truyền học cũng cấp các phương pháp nghiên cứu các chức năng của một gene nhất định Mọi sinh vật đều lưu giữ thông tin di truyền của mình dưới dạng trình tự các nucleotide của phân tử DNA hoặc RNA

Gene cấu trúc mã hóa thông tin cần thiết cho quá trình tổng hợp các protein Protein là nhóm phân tử đóng vai trò quan trọng (nhưng không phải là hoàn toàn) quy định kiểu hình của sinh vật

Sinh học phát triển nghiên cứu quá trình sinh vật sinh trưởng (growth) và phát triển (development) Có nguồn gốc từ bộ môn phôi học, sinh học phát triển ngày nay nghiên cứu sự điều khiển về mặt di truyền các quá trình sinh trưởng tế bào (cell growth), biệt hóa tế bào (cellular

differentiation) và tạo hình (morphogenesis) Sinh vật mô hình dùng

trong sinh học phát triển bao gồm giun tròn Caenorhabditis elegans, ruồi giấm Drosophila melanogaster, cá ngựa Brachydanio rerio, chuột Mus

musculus và cây Arabidopsis thaliana

Cấu trúc, chức năng của cơ thể sống

Bài chi tiết: Giải phẫu học và Sinh lý học

Giải phẫu học là một bộ môn quan trọng của hình thái học và quan tâm đến cấu trúc và tổ chức của các hệ cơ quan trong cơ thể động vật Đó là

hệ thần kinh, hệ miễn dịch, hệ nội tiết, hệ hô hấp và hệ tuần hoàn

Sinh lý học nghiên cứu các quá trình cơ học, vật lý và hoá sinh xảy ra trong cơ thể các sinh vật sống bằng cách xem xét hoạt động của tất cả các cấu trúc, bộ phận trong sinh vật hoạt động như thế nào Sinh lý học được

phân chia thành 2 bộ môn nhỏ là sinh lý học thực vật và sinh lý học động vật nhưng các nguyên lý về sinh lý học mang tính tổng quát đối với tất cả các loài sinh vật Ví dụ, nhưng kiến thức về sinh lý tế bào nấm cũng có thể áp dụng đối với các tế bào người Lĩnh vực sinh lý học động vật sử dụng các công cụ và phương pháp cho cả sinh lý học người cũng như các động vật khác Sinh lý học thực vật cũng sử dụng một số kỹ thuật nghiên cứu của các bộ môn trên

Sự đa dạng và tiến hóa của sinh vật

Bài chi tiết: Sinh học tiến hoá, Thực vật học, và Động vật học

Trong di truyền học quần thể, sự phát triển số lượng của một quần thể sinh vật lúc tăng lúc giảm như trên đường đồi núi Những mũi tên chỉ hướng phát triển ưu tiên của quần thể, các điểm A, B và C là các điểm cực thịnh Quả cầu đỏ miêu tả quần thể đang phát triển từ một điểm thấp lên đến đỉnh cực đại của một peak

Sinh học tiến hóa nghiên cứu nguồn gốc và tổ tiên của các loài, cũng như các thay đổi của chúng theo thời gian

Sinh học tiến hóa là một lĩnh vực sinh học đa ngành vì rằng nó bao gồm các nhà khoa học từ nhiều chuyên môn khác nhau theo định hướng phân loại học Ví dụ, thông thường mỗi nhà phân loại học thường chuyên về một nhóm sinh vật nhất định như là động vật có vú, chim (ornithology), hoặc bò sát (herpetology) Mặc dù nghiên cứu trên các đối tượng khác nhau nhưng các nhà phân loại học vẫn cùng giải quyết những vấn đề chung trong tiến hóa

Sinh học tiến hóa cũng bao hàm cả lĩnh vực cổ sinh vật học Các nhà cổ sinh vật học thường sử dụng các mẫu vật để lý giải về mô hình và hiện trạng của sự tiến hóa, cũng như các thuyết tiến hóa hoặc thuyết về di truyền quần thể

Vào thập niên 1990, sinh học phát triển cũng trở thành một phần của sinh học tiến hóa để phát triển thành một ngành có tên là sinh học phát triển trong tiến hóa (evolutionary developmental biology)

Ngoài ra, một số ngành liên quan đến sinh học tiến hóa là phân loại di truyền (phylogenetics), hệ thống học và phân loại học

Trong phân loại học, người ta thường chia thành hai bộ môn lớn là thực vật học và động vật học Thực vật học là môn học về cây cối Thực vật học bao hàm nhiều lĩnh vực nghiên cứu về thực vật như quá trình sinh trưởng, sinh sản, trao đổi chất, phát sinh hình thái (morphogenesis

development), bệnh học thực vật và tiến hóa

Động vật học là ngành học liên quan đến các loài động vật, bao gồm sinh

lý học, giải phẫu học và phôi học Các cơ chế phát triển và di truyền chung của cả động vật và thực vật được nghiên cứu trong sinh học phân

tử, di truyền phân tử và sinh học phát triển Sinh thái học về động vật được nghiên cứu bởi sinh thái học tập tính (behavioral ecology) và các ngành khác

Phân loại học

Phân loại Linnaean hiện là hệ thống phân loại chính, bao gồm các cấp bậc phân loại và danh pháp 2 phần Tên của một loài sinh vật được thống nhát thông qua các Hệ thống mã danh pháp quốc tế cho thực vật (International

Code of Botanical Nomenclature, ICBN), Hệ thống mã danh pháp quốc tế

cho động vật (International Code of Zoological Nomenclature, ICZN) và

Hệ thống mã danh pháp quốc tế cho vi khuẩn (International Code of

Nomenclature of Bacteria, ICNB) Hiện nay, người ta đang cố gắng chuẩn

hóa 3 chuẩn quốc tế trên trong BioCode Tuy nhiên hệ thống mã phân loại và danh pháp của virus (International Code of Virus Classification

and Nomenclature, ICVCN) vẫn nằm ngoài BioCode

Các mối quan hệ hữu sinh

Bài chi tiết: Sinh thái học, Phong tục học, và Tập tính học

Một lưới thức ăn là hệ thống các chuỗi thức ăn đan xen với nhau thông qua một số mắt xích chung, miêu tả mối quan hệ phức tạp giữa các sinh vật trong một hệ sinh thái

Sinh thái học nghiên cứu sự phân bố và sinh sống của các sinh vật sống,

và mối quan hệ qua lại giữa các sinh vật với nhau và với môi trường sống Môi trường sống của một sinh vật bao gồm các yếu tố vô sinh như khí hậu và địa chất cũng như các yếu tố hữu sinh là các sinh vật sống trong cùng một ổ sinh thái Các hệ sinh thái thường được nghiên cứu ở

nhiều cấp độ khác nhau từ cá thể (individual) và các quần thể cho đến các

hệ sinh thái và sinh quyển Sinh thái học là môn khoa học đa ngành, nghĩa là dựa trên nhiều ngành khoa học khác nhau

Tập tính học nghiên cứu các hành vi của động vật (đặc biệt trong xã hội của loài vật như ở khỉ và chó sói, do đó đôi khi bộ môn này được coi là một nhánh của động vật học Các nhà tập tính học nghiên cứu chủ yếu quá trình tiến hóa của hành vi và kiến thức về tập tính học tuân theo thuyết chọn lọc tự nhiên Một trong những người đặt nền móng cho tập tính học hiện đại là nhà tập tính học Charles Darwin với cuốn sách mang tựa đề "Sự bộc lộ cảm xúc ở động vật và người"