Биологиядағы аспаптық әдіс. Биологияны зерттеу әдістері. Биологиядағы жалпы зерттеу әдістері

Ғылыми таным процесі әдетте екі кезеңге бөлінеді: эмпирикалық және теориялық.

Эмпирикалық кезеңде Келесі әдістер қолданылады.

Сипаттамалық және салыстырмалы әдістер , олар бақылауға негізделген. Бақылау - табиғи жағдайда тірі табиғат объектілерін зерттеу.Бұл жануарлар мен өсімдіктердің табиғатта мінез-құлқын, қоныстануын, көбеюін тікелей бақылау (сөзбе-сөз), организмдердің, олардың жасушаларының, мүшелері мен тіндерінің сипаттамаларын көзбен немесе аспаптық жолмен анықтау. Осы мақсаттар үшін қазіргі биология далалық зерттеудің дәстүрлі құралдарын да – дүрбіден бастап терең теңіз суасты аппараттарына дейін, сондай-ақ күрделі зертханалық жабдықтар – микроскоптар, спектрофотометрлер, ультрацентрифугалар және т.б.

Эксперименттік әдіс бойынша негізделген қоршаған орта факторларының экстремалды әсерінен тірі объектілерді зерттеу- температураның, жарықтың немесе ылғалдылықтың өзгеруі, жүктеменің жоғарылауы, уыттылық немесе радиоактивтілік, даму орнының өзгеруі (гендерді, жасушаларды, мүшелерді алып тастау немесе трансплантациялау, ғарыштық ұшулар және т.б.). Эксперименттік әдіс тірі жүйелердің жасырын қасиеттерін, бейімделу мүмкіндіктерінің шегін, олардың икемділік, сенімділік және өзгергіштік дәрежесін анықтауға мүмкіндік береді.

Тарихи әдіс биологиялық объектілердің даму тарихын, олардың шығу тегін ашады.Күрделілігі әртүрлі организмдердің анатомиялық құрылысын, химиялық құрамын, гендік құрылымын және басқа да сипаттамаларын салыстыру. Бұл жағдайда тек тірі организмдер ғана зерттелмейді, сонымен бірге тасқа айналған қалдықтар түрінде ұзақ уақыт жойылып кеткендер де зерттеледі.

Салыстырмалы түрде жаңа әдіс - модельдеу биологиялық процестер , организмдер, жасушалар немесе биомолекулалар деңгейінде де, және Және математикалық модельдеу. Мысалы, бір, екі немесе одан да көп параметрлер өзгерген кезде (температура, тұз концентрациясы, жыртқыштардың болуы және т.б.) белгілі бір уақыттан кейін су қоймасындағы тіршілік жағдайын болжауға және модель құруға болады.

Жүйелік әдіс (тәсіл) да жаңа . Тірі объектілер ретінде қарастырылады жүйелер , яғни белгілі бір қатынастары бар элементтер жиынтығы.Әрбір объект бір уақытта жүйе ретінде де, жоғары ретті жүйенің элементі ретінде де қарастырылады.

Қосулы теориялық кезең таным үшін келесі әдістер қолданылады: жалпылау жинақталған фактілер , жылжыту жаңа гипотезалар , олардың эмпирикалық қайта сынау (жаңа бақылаулар, тәжірибелер, салыстырулар, модельдеу). Расталған гипотезалар айналады заңдар , олардан тұрады теориялар . Заңдар да, теориялар да салыстырмалы сипатта және ерте ме, кеш пе қайта қаралатыны анық.

3. Биологияның негізгі түсініктері

Тұжырымдама - бұл табиғаттың қандай да бір іргелі құбылысын немесе қасиетін түсіндіретін ұғымдардың, гипотезалардың, теориялардың өзара байланысты тобы. Негізгібиологиялық ұғымдар құбылысы мен қасиеттерін түсіндіруөмір .

1. Тіршілікті жүйелі көп деңгейлі ұйымдастыру түсінігі : барлық тірі объектілер жүйелеркүрделіліктің әртүрлі деңгейлері, олар құрылымдық және функционалдық ұйымдастыру деңгейлерінің үздіксіз иерархиясын құрайды.

2. Тіршіліктің материалдық мәні туралы түсінік : тіршілік – материалдық, оның физикалық және химиялық негізі – зат алмасу және энергия. Философиялық мағынада бұл материяның біріншілігін және сананың екіншілік сипатын (материализм) білдіреді.

Материя – материя мен өрістің қосындысы. Заттың тыныштық массасы бар, бірақ өріс жоқ. Тірі материяны білдіредіерекше күрделі зат және күрделі көп факторлы өріс. ДәлКүрделілік деңгейі материяны тірі етеді, бірақ оның ішінде қарапайым физикалық және химиялық заңдар әрекет етеді.

3. Биологиялық ақпарат және тіршіліктің өздігінен көбеюі туралы түсінік : Тірі организмдер сыртқы (эпигенетикалық) ақпаратпен әрекеттесіп, өзінің (генетикалық) ақпаратына сүйеніп көбейеді. Бұл өзара әрекеттесу нәтижесі организмдердің жеке дамуы (онтогенез) болып табылады.

4. Тірі жүйелердің өзін-өзі реттеу түсінігі : тірі жүйелер өздерінің ішкі байланыстары мен жұмыс жағдайларының (гомеостаз) салыстырмалы тұрақтылығын тікелей оң және кері теріс байланыстардың тіркесімі негізінде сақтайды.

5. Өзін-өзі ұйымдастыру және биологиялық эволюция түсінігі : тірі дүние жансыз химиялық жүйелерден өзін-өзі ұйымдастыру нәтижесінде пайда болды және өзгермелі қоршаған орта жағдайларына жақсы бейімделген организмдердің тұқым қуалайтын өзгергіштігі мен табиғи сұрыпталуына негізделген қайтымсыз тарихи дамудан (филогенезден) өтеді.

№1 практикалық сабақ

Тақырыбы: «Биологиядағы зерттеу әдістері»

Мақсаты: биологияда қолданылатын негізгі зерттеу әдістерін оқып үйрену; нақты есептерді шешу үшін алған білімдерін пайдалана білуге ​​үйрету

Теориялық ережелер

Биология тірі жүйелерді әртүрлі әдістер арқылы зерттейді.Негізгілері – бақылау және эксперимент; маңыздыларына сипаттамалық, салыстырмалы және тарихи әдістер жатады; Қазіргі уақытта статистикалық әдістер мен модельдеу әдістері биологияда маңызды рөл атқаруда.

Бақылау- кез келген жаратылыстану зерттеулерінің бастапқы нүктесі. Биологияда бұл әсіресе байқалады, өйткені оның зерттеу объектісі адам және оны қоршап тұрған тірі табиғат болып табылады. Ақпаратты жинау әдісі ретінде бақылау хронологиялық тұрғыдан биология арсеналында, дәлірек айтсақ, оның алдындағы, табиғи тарихта пайда болған ең алғашқы зерттеу әдісі болып табылады. Және бұл таңқаларлық емес, өйткені бақылау адамның сенсорлық қабілеттеріне (сезім, қабылдау, бейнелеу) негізделген.

Бақылаулар тікелей немесе жанама болуы мүмкін, олар техникалық құрылғылармен немесе онсыз жүргізілуі мүмкін. Осылайша, орнитолог құсты дүрбі арқылы көреді және оны ести алады немесе құрылғымен адам құлағы естілетін диапазоннан тыс дыбыстарды жаза алады; гистолог микроскоптың көмегімен тіннің бекітілген және боялған бөлігін бақылайды және, айталық, молекулалық биолог үшін бақылау пробиркадағы фермент концентрациясының өзгеруін тіркеу болуы мүмкін.

Бақылауда бақылаушының дәлдігі, дәлдігі, белсенділігі ғана емес, оның бейтараптығы, білімі мен тәжірибесі, техникалық құралдарды дұрыс таңдауы да маңызды. Мәселені тұжырымдау сонымен қатар бақылау жоспарының болуын болжайды, яғни. олардың жоспарлауы.

Эксперименттік әдісТабиғат құбылыстарын зерттеу бақыланатын жағдайларда эксперименттер (тәжірибелер) жүргізу арқылы оларға белсенді әсер етумен байланысты. Бұл әдіс құбылыстарды оқшаулап зерттеуге және бірдей шарттарды жаңғырту кезінде нәтижелердің қайталанушылығына қол жеткізуге мүмкіндік береді. Эксперимент басқа зерттеу әдістеріне қарағанда биологиялық құбылыстардың мәнін тереңірек түсінуге мүмкіндік береді. Жалпы жаратылыстану, оның ішінде биология ғылымы тәжірибелердің арқасында табиғаттың негізгі заңдылықтарын ашуға қол жеткізді. Эксперименттік әдісэксперименттер жүргізуге, қойылған сұрақтарға жауап алуға ғана емес, сонымен қатар басында қабылданған гипотезаның дұрыстығын дәлелдеуге қызмет етеді немесе оны түзетуге мүмкіндік береді.

Эксперименттік зерттеудің толық циклі бірнеше кезеңнен тұрады. Бақылау сияқты эксперимент нақты тұжырымдалған зерттеу мақсатының, жоспардың болуын болжайды және алдын ала орнатуларға негізделеді, яғни. бастапқы позициялар. Сондықтан экспериментті бастағанда оның мақсаттары мен міндеттерін анықтап, мүмкін болатын нәтижелер туралы ойлану керек. Ғылыми эксперимент жақсы дайындалып, мұқият жүргізілуі керек. Сонымен қатар, эксперимент оны жүргізетін зерттеушілердің белгілі бір біліктілігін талап етеді.

Екінші кезеңде техникалық іске асыру мен бақылаудың нақты әдістері мен құралдары таңдалады. Соңғы жарты ғасырда биологияда математикалық жоспарлау және тәжірибе жасау әдістері кеңінен қолданыла бастады. Содан кейін эксперимент нәтижелері интерпретацияланады, бұл оларды түсіндіруге мүмкіндік береді. Осылайша, эксперимент нәтижелерін жобалау, жобалау және интерпретациялау бақылау деректерін іздеу мен түсіндіруден гөрі теорияға көбірек байланысты.

Нақты материалды жинай отырып, ең алдымен оны сипаттау қажет. Сондықтан биологиялық бақылаулар әрқашан зерттелетін объектінің сипаттамасымен бірге жүреді. Эмпирикалық астында сипаттамасы«бақылау кезінде берілген объектілер туралы ақпаратты табиғи немесе жасанды тіл арқылы жазу» деп түсініледі. Бұл бақылау нәтижесін формулаларды пайдалана отырып, сандық түрде, сондай-ақ сызбалар, диаграммалар және графиктер арқылы көрнекі түрде сипаттауға болатынын білдіреді. Бақылау нәтижесінде алынған факт екі жақты болуы мүмкін, өйткені ол көптеген қоршаған жағдайларға байланысты және бақылаушының ізін, оқиғаның орны мен уақытын сақтайды. Сондықтан, нақтырақ айтсақ, фактінің бар болуымен оның ақиқаты шықпайды. Басқаша айтқанда, фактілер түсіндіруді қажет етеді.

Тірі табиғатты сипаттау жұмыстары 16–17 ғасырларда жүргізілді. биологияда оның дамуы үшін үлкен маңызға ие болды. Жануарлар мен өсімдіктердің барлық алуан түрлілігін көрсете отырып, оларды жүйелеуге жол ашты. Сонымен қатар, бұл әрекет тірі ағзалардың формалары мен ішкі құрылымы туралы ақпаратты айтарлықтай кеңейтті.

Кейінірек сипаттама әдісі негіз болдысалыстырмалы және тарихибиология әдістері. Әр жерде әртүрлі уақытта жасалған дұрыс құрастырылған сипаттамаларды салыстыруға болады. Бұл организмдер мен олардың бөліктерінің ұқсастықтары мен айырмашылықтарын салыстыру арқылы зерттеуге мүмкіндік береді. Әртүрлі құбылыстарға ортақ заңдылықтарды таба отырып, оның қарамағында сәйкес сипаттамаларға ие бола отырып, биолог қазіргі кездегі және Ламарк кезіндегі бір биологиялық түрдің моллюска қабықтарының өлшемдерін, Сібір мен Аляскадағы бұландардың мінез-құлқын, жасуша дақылдарының төмен деңгейде өсуін салыстыра алады. және жоғары температура және т.б. Сондықтан салыстырмалы әдіс сонау 18 ғасырда кең тарады. Систематика оның принциптеріне негізделді және ең үлкен жалпылаудың бірі жасалды - жасуша теориясы жасалды.

Тарихитабиғат құбылыстарын зерттеу әдісі биологиялық жүйелердің пайда болуы мен дамуының заңдылықтарын, олардың құрылымы мен қызметтерінің қалыптасуын нақтылайды; эволюция теориясының жасалуына негіз болды. Бұл әдістің енгізілуімен биологияда сапалық өзгерістер орын алды: таза сипаттамалық ғылымнан ол түсіндірме ғылымға айнала бастады.

СтатистикалықТабиғат құбылыстарын зерттеу әдісі ақпаратты жинауға, өлшеуге және талдауға негізделген.

Әдісмодельдеубелгілі бір процесті немесе құбылысты оны (немесе оның қасиеттерін) модель түрінде қайта құру арқылы зерттеу.

Бұл әдістер биологияда қолданылатын әдістердің барлық арсеналын тауыспайды. Әрбір биология ғылымының өз пәнін зерттеудің өзіндік әдістері бар. Мысалы, микробиология микроскопиялық әдістерді, микроорганизмдерді өсіру және зарарсыздандыру әдістерін қолданады; генетикада – егіздік, гибридологиялық, феногенетикалық, популяциялық және т.б, олар келесі сабақтарда толығырақ қарастырылады.

Ғылыми зерттеудің негізгі кезеңдері мыналарды қамтиды:

Мәселені тұжырымдау.

Сабақтың тақырыбын, мақсаты мен міндеттерін тұжырымдау.

Гипотезаларды ұсыну (ғылыми жорамалдар).

Экспериментті жоспарлау, зерттеу әдістерін таңдау.

Зерттеудің практикалық бөлігін өткізу, сапалық және сандық нәтижелерді тіркеу.

Сенімділік үшін тәжірибені бірнеше рет қайталаңыз.

Алынған нәтижелерді өңдеу.

Алынған нәтижелерді талдау.

Қорытындыларды тұжырымдау, гипотезаны тексеру.

Шешілмеген мәселелер шеңберін анықтау.

Зерттеу нәтижелерін ұсыну.

Эксперименттік мәліметтерді немесе ғылыми фактілерді талдау негізінде (көптеген ғалымдардың зерттеулерімен нақты дәлелденген және бірнеше рет расталған оқиғалар немесе құбылыстар), теория (белгілі бір ғылым саласындағы ең жалпы білімдер жүйесі) немесе заң тұжырымдауға болады - әртүрлі ғылыми ұғымдар арасындағы байланыстарды, байланыстарды сипаттайтын, фактілерді түсіндіру ретінде ұсынылған және осы кезеңде ғылыми қоғамдастық эксперименттік деректерге сәйкес деп қабылдаған ауызша және/немесе математикалық тұжырымдалған мәлімдеме.

Тапсырмалар

2. «Биологиядағы ең маңызды даталар» кестесін (1-қосымша) пайдалана отырып, әр әдісті қолдануға 2-3 мысал келтіре отырып, кестенің төртінші бағанын толтырыңыз.

3. Дамудағы ең маңызды үш оқиғаны (сіздің көзқарасыңыз бойынша) таңдаңыз:

- микробиология;

- цитология;

- генетика.

4. Зертханада температураның бактериялардың көбеюіне әсері зерттелді. Тәжірибеден кейін келесі деректер алынды: 5ºC температурада бактериялар саны 30, 48ºC-де – 140, 70ºC – 280, 80ºC – 279, 100ºC – 65. Осы мәліметтерді кестеде және графикте көрсетіңіз. . Алынған үлгіні сипаттаңыз. Бактериялардың осы түрі үшін оңтайлы даму температурасын анықтаңыз.

5. Өзіңіз таңдаған кез келген азық-түлік өнімдерінің бұзылу себептерін зерттеу үшін қажетті тармақтарды қоса алғанда, шамамен эксперименттік жоспарды құрастырыңыз:

- объектіні қысқаша сипаттау, мәселені қою, гипотезаны тұжырымдау;

- жұмыстың мақсаты мен міндеттері;

- зерттегіңіз келетін факторлар;

- сіз қолданғыңыз келетін шығыс параметрлері мен оларды басқару әдістері;

- әрбір тәжірибенің қайталану саны;

- алынған мәліметтерді ұсынудың мүмкін нұсқалары;

- сіздің нәтижелеріңіздің ықтимал ғылыми және практикалық құндылығы.

Биология: оқушыларға арналған оқулық. бал. маман. университеттер: 2 кітапта. / [В.Н. Ярыгин, В.И. Васильева, И.Н. Волков, В.В. Синельщикова] ; өңдеген В.Н. Ярыгина, 1-кітап. - 6-шы басылым, өшірілген. – М.: Жоғары мектеп, 2004. – 429 б.

Биология: оқушыларға арналған оқулық. бал. маман. университеттер: 2 кітапта. / [В.Н. Ярыгин, В.И. Васильева, И.Н. Волков, В.В. Синельщикова] ; өңдеген В.Н. Ярыгина, 2-кітап. – 6-шы басылым, өшірілген. – М.: Жоғары мектеп, 2004. – 331 б. 27

Тейлор, Д.Биология: 3 томда / Д.Тэйлор, Н.Грин, У.Стоут; өңдеген Р. Сопер; жолақ ағылшын тілінен, Т.1. – М.: Мир, 2001. – 454 б.

Тейлор, Д.Биология: 3 томда / Д.Тэйлор, Н.Грин, У.Стоут; өңдеген Р. Сопер; жолақ ағылшын тілінен, Т.2. – М.: Мир, 2002. – 436 б.

Тейлор, Д.Биология: 3 томда / Д.Тэйлор, Н.Грин, В.Стаут; өңдеген Р. Сопер; жолақ ағылшын тілінен, Т.3. – М.: Мир, 2002. – 451 б.

Левитина Т.П. Жалпы биология: Ұғымдар мен терминдер сөздігі. Санкт-Петербург: Паритет, 2002. – 538 б.

Биология [Электронды ресурс]. - Кіру режимі: http://bse.sci-lib.com/article118100.html

Биология [Электронды ресурс]. - Кіру режимі: http://ru.wikipedia.org/wiki/%C1%E8%EE%EB%EE%E3%E8%FF

Пантелеев, М.Биологиялық күрделілік қазіргі биологияның негізгі мәселесі [Электронды ресурс]. - Кіру режимі: http://www.gazeta.ru/science/2011/08/14_a_3733061.shtml

«Барлық биология» жобасы [Электронды ресурс]. - Кіру режимі: http://sbio.info/

1-қосымша

БИОЛОГИЯНЫҢ ДАМУЫНДАҒЫ МАҢЫЗДЫ КҮНДЕР

1500 Жануарлар жанбайтын атмосферада өмір сүре алмайтыны анықталды (Леонардо да Винчи) 1600 Алғашқы микроскоп жасалды (Г. Галилео) 1628 Қан айналымы ашық (В.Харви) 1651 «Әрбір тірі зат жұмыртқадан пайда болады» ұстанымы тұжырымдалған (В.Харви) 1661 Капиллярлар ашық (М.Мальпиги) 1665 Тығынның жасушалық құрылымы ашылды (Р. Гук) 1668 Жұмыртқадан шыбын дернәсілдерінің дамуы тәжірибе жүзінде дәлелденді (Ф. Реди) 1674 Бактериялар мен қарапайымдылар ашылды (А. Левенгук) 1677 Адам ұрығы алғаш рет көрінді (А. Левенгук) 1688 Жүйелік бірлік ретінде түр ұғымы енгізілді (Д. Рэй) 1694 Өсімдіктерде жыныстың болуы тәжірибе жүзінде дәлелденді (Р.Камерариус) 1727 Өсімдіктерді ауамен қоректендіру жолға қойылды (С.Гейлс) 1753 Организмдер таксономиясы мен бинарлық номенклатурасының принциптері жасалды (К.Линней) 1754 Көмірқышқыл газы ашылды (Дж. Блэк) 1766 Сутегі ашылды (Г. Кавендиш) 1772 Өсімдіктердің оттегінің бөлінуі ашылды (Дж. Пристли) 1779 Жарық пен өсімдіктердің жасыл түсі арасындағы байланысты көрсетеді (Ян Ингенгаус) 1809 Организмдердің өзгергіштігіне қоршаған ортаның әсеріне назар аударылды (Дж.-Б. Ламарк). 1814 Арпа сығындыларының крахмалды қантқа айналдыру қабілеті анықталды (Г. Кирхгоф). 1823 Бақша бұршақтарының доминантты және рецессивті белгілері байқалды (Т.Е. Найт) 1831 Жасуша ядросы ашылды (Р. Браун) 1839 Жасуша теориясы тұжырымдалған (Т. Шванн, М. Шлейден) 1839 Ферменттердің «тірі емес» табиғаты туралы ұстаным тұжырымдалған (Ю. Либих)

Алғаш рет бейорганикалық прекурсорлардан органикалық қосылыс (сірке қышқылы) синтезделді. «Әр ұяшық жасушадан» деген ұстаным тұжырымдалған (Р.Вирхов) Спонтанды ұрпақ теориясы жоққа шығарылды (Л. Пастер) Крахмалдың фотосинтездік шығу тегі көрсетілген (Ю. Сакс) Орталық жүйке жүйесіндегі тежелу құбылыстары ашылды (М. Сеченов). 1871 Қантты ашыту (оны спиртке айналдыру) қабілеті ашытқы жасушаларына емес, олардың құрамындағы ферменттерге жататыны дәлелденген (М.М. Манассейна) 1871 Нуклеин қышқылдары ашылды (Ф.Мишер) 1875 Тотығу процестері қанда емес, ұлпаларда болатыны дәлелденген (Э. Пфлюгер) 1875 Хромосомалардың алғашқы сипаттамасы берілген (Э.Страссбургер) 1878 «Фермент» термині ферменттерге қатысты ұсынылды (F.V. Kuehne) 1883 Иммунитеттің биологиялық (фагоцитарлық) теориясы тұжырымдалды (И.И. Мечников). 1892 Табылған вирустар (Д.И. Ивановский) 1893 Нитрификациялаушы бактериялар ашылды және олардың азот айналымындағы рөлі түсіндірілді (С.Н.Виноградский) 1897 Ашыту тірі жасушалардың сыртында болуы мүмкін екендігі көрсетілген, яғни. гликолиз бойынша зерттеулер басталды (Г. және Э. Бухнсри) 1898 Гүлді өсімдіктерде қос ұрықтандыру анықталды (О. Г. Навашин) 1900 Тұқым қуалаушылық заңдарының екінші реттік ашылуы (К.Корренс, К.Чермак және Г.де Фриз) 1900 Адамның қан топтары анықталды (К. Ландштейнер) 1901 Шартты рефлекторлық қызмет идеясы тұжырымдалған (И.П. Павлов) 1903 Жасыл өсімдіктердің энергия мен заттардың ғарыштық айналымындағы рөліне назар аударылады (К.А. Тимирязев) 1906 Дрозофиланы эксперименттік генетикалық модель ретінде қолдану басталды (Т. Морган) 1910 Хромосомалардағы гендердің байланысы дәлелденді (Т. Морган). 1910 Ашыту мен тыныс алудың бірлігі дәлелденді (С.П. Костычев). 1910 Филембриогенез теориясы тұжырымдалды (А.Н. Северцов) 1920 Нейросекреция ашылды (О. Леви)

Тұқым қуалаушылықтың гомологиялық қатарының заңы тұжырымдалды (Н. И. Вавилов) Эмбрионның бір бөлігінің екіншісіне әсері ашылды және бұл құбылыстың дамып келе жатқан эмбрион бөліктерін анықтаудағы рөлі нақтыланды (Г. Спеман). Лизоцин ашылды (А.Флеминг) Тотығу-тотықсыздану реакциясы ретінде сипатталған фотосинтез (Т. Тунберг) Табиғи сұрыптаудағы мутациялардың рөлі түсіндіріледі (С.С. Четвериков) Кристалды уреаза алынды (Д. Сампер) Жасушалық деңгейде тыныс алудың фосфорлануы ашылды (В.А. Энгельхардт) Алғашқы трансмиссиялық электронды микроскоптың пайда болуы (М.Кноль, Е.Руска) Өсімдіктердің ауксиндері бөлініп, сипатталды (Ф. Кегл) Геннің орталық теориясы дәлелденді (Н.П. Дубинин, А.С. Сребровский және т.б.) Үшкарбон қышқылының циклі ашылды (Г.А. Кребс) Векторлық аурулардың табиғи ошақтық теориясы тұжырымдалған (Е.Н. Павловский). Пенициллин алынды (Г.Флори және Э.Чейн) Биогеоценоздар теориясы тұжырымдалды (В.Н. Сукачев) Бактерия жасушаларының өсу факторларының синтезі гендермен бақыланатыны тәжірибе жүзінде дәлелденді (Д. Билд және Э. Татум). Спонтанды мутациялардың бар екендігі дәлелденді (С.Лурия және М.Дельбрюк) ДНҚ-ның генетикалық рөлі дәлелденді (О.Эвери, С.Маклеод және М.Маккарти) Гельминттерді жою туралы ілім тұжырымдалған (К.И. Скрябин) Бактериялардағы рекомбинация жүйесі ашылды (Д. Ледсберг және Э. Татум) Техникалық жүйелер мен тірі организмдердегі басқару принциптерінің бірлігі негізделген (Н. Винер). Белоктардың екінші реттік құрылымы туралы идея тұжырымдалып, α-спираль ашылды (Л. Полинг) Өсімдіктердің миграциялық (транспозитивті) генетикалық элементтері ашылды (У. МакКлинток) ДНҚ құрылымы туралы идеялар тұжырымдалған (Д. Уотсон және Ф. Крик)

Бортында Лаика бар екінші жасанды жер серігі ұшырылды (КСРО) Синтезделген хлорофилл (Р. Вудворд) Дақылданған соматикалық жасушаларды будандастыру жолға қойылды (Г. Барский) Генетикалық кодтың түрі мен жалпы сипаты анықталды (Ф. Крик, Л. Барнетт, С. Бреннер, Р. Уоттс-Тобин). Жануарларды клондау басталды (Дж. Гурдон) Гендердің белсенділігін реттеу туралы идеялар тұжырымдалған (Ф. Джейкоб және Дж. Монод) Микроорганизмдердің транспозициялық (жылжымалы) генетикалық элементтері ашылды (Э. Кондо және С. Митухаши). Генетикалық код ашылды (М. Ниренберг, М. Очоа, X. Корана) Геннің химиялық синтезі (X. Коран) жүргізілді Рестрикциялық эндонуклеазалар ашылды (М. Месельсон, Р. Юан, С. Ланн, В. Арбер) Кері транскрипция ашылды (X. Темин, Д. Балтимор) Гибридомалар мен моноклеткалы антиденелерді өндіру әдісі ашылды (Ц.Мильштейн) Рекомбинантты ДНҚ молекулаларын пайдалана отырып, сүтқоректілердің фенотипін өзгерту (трансгендік тышқандар шығару) мүмкіндігі көрсетілді (Р.Полмитер және Р.Бринстер). РНҚ-ның каталитикалық белсенділігі ашылды (Т. Чек). Бір жасушаға ДНҚ репликациясының бір раунды «лицензиялайтын» және мүмкіндік беретін фактор анықталды (Д. Блау, Р. Лаун) Адамның монозиготалы егіздерін индукциялау бойынша алғашқы тәжірибелер жүргізілді (П. Стиллман және Д. Холл). Хордалылардың дене жоспарын анықтауда маңызды болып табылатын гомеотик (Хокс) гендер тұқымдасын анықтау (К. Кенион) Әйел жыныс жасушаларын аталық сперматидтермен ұрықтандыру мүмкіндігі анықталды (Дж.Тестарт, Дж.Тесарик және К.Мендоза). Ядролары жоқ жұмыртқаларды соматикалық жасушалардың ядроларымен ұрықтандыру арқылы сүтқоректілердің ұрпақтарын алу (клондау) мүмкіндігі анықталды (И. Вильмут, К. Кэмпбелл және т.б.). Адам геномы реттелген (Халықаралық ғалымдар тобы)

Ғылыми таным процесі әдетте болып бөлінеді екі кезең: эмпирикалық және теориялық.

Эмпирикалық кезеңде Келесі әдістер қолданылады:сипаттамалық, салыстырмалы, тарихи және эксперименттік.

Сипаттама әдіс ең көне және оған негізделген бақылау организмдер табиғи жағдайларда. Бұл жануарлар мен өсімдіктердің табиғаттағы мінез-құлқын, қоныстануын, көбеюін тікелей бақылау (сөзбе-сөз), организмдердің сипаттамаларын көзбен немесе аспаптық жолмен анықтау. Әдіс фактілік материалды жинаудан және оны сипаттаудан тұрады. Оның көмегімен биологиялық білімнің негізі қаланды. Бұл әдістің ағзалар таксономиясы ғылымын құруда қаншалықты табысты болғанын еске түсіру жеткілікті. Сипаттама әдісі біздің заманымызда әсіресе зоология, ботаника, цитология, экология және басқа ғылымдарда кеңінен қолданылады. Бұл мақсаттар үшін далалық зерттеудің дәстүрлі құралдары да қолданылады - дүрбіден бастап терең теңіз суасты аппараттарына дейін, сонымен қатар күрделі зертханалық жабдықтар - микроскоптар, спектрофотометрлер, ультрацентрифугалар және т.б.

Салыстырмалы Әдіс ұқсастықтары мен айырмашылықтарын анықтау үшін зерттелетін организмдерді, олардың құрылымы мен қызметтерін бір-бірімен салыстырудан тұрады.

Бұл әдісті қолдану және сипаттау әдісімен біріктіру 18 ғ. өсімдіктер мен жануарлар систематикасының негіздері әзірленді ( К.Линней), жасуша теориясы тұжырымдалған ( М.ШлейденЖәне Т.Шванн). Алайда бұл әдісті қолдану биологияның сипаттамалық ғылымның шегінен шығуымен қатар жүрмеді.

Салыстырмалы әдіс біздің заманымызда, әсіресе ұғымға нақты анықтама беру мүмкін болмаған кезде кеңінен қолданылады. Мысалы, электронды микроскоптар көбінесе түсініксіз кескіндерді шығарады. Олар жарық микроскопиясымен салыстырылады және түсіну келеді.

19 ғасырдың екінші жартысында. C. Дарвинбиологиямен таныстырды тарихи тірі ағзалардың пайда болу тарихын зерттейтін әдіс: олардың қалай пайда болғанын, қалай дамығанын, құрылыстары мен қызметтерінің уақыт өте келе өзгергенін. Тарихи әдіс биологияны таза сипаттайтын ғылымнан алуан түрлі тірі жүйелердің қалай пайда болғанын және олардың қалай қызмет ететінін түсіндіретін ғылымға айналдырды. Осы әдістің арқасында биология ғылым ретінде бірнеше сатыға көтерілді. Қазіргі уақытта тарихи әдіс барлық биология ғылымдарында тіршілік құбылыстарын зерттеудің әмбебап тәсіліне айналды.

Эксперименттік әдіс бар тірі объектілерді зерттеуге негізделген төтенше ықпал ету қоршаған орта факторлары - температураның, жарықтың немесе ылғалдылықтың өзгеруі, жүктеменің жоғарылауы, уыттылық немесе радиоактивтілік, даму орнының өзгеруі (гендерді, жасушаларды, органдарды алу немесе трансплантациялау, ғарыштық ұшулар және т.б.). Эксперименттік әдіс тірі жүйелердің жасырын қасиеттерін, бейімделу мүмкіндіктерінің шегін, олардың икемділік, сенімділік және өзгергіштік дәрежесін анықтауға мүмкіндік береді.

Алғаш рет 17 ғасырда ағылшын философы табиғатты түсіну үшін экспериментті қолдануды ұсынды. Ф.Бэкон(1561-1626), сол ғасырда биологияға енгізді У.Харвиқан айналымын зерттеу жұмыстарында. Алайда, эксперименттік әдіс биологияға тек 19 ғасырдың басында және арқылы кеңінен енді физиология, онда олар әртүрлі функцияларды сандық түрде жазуға мүмкіндік беретін көптеген аспаптық әдістерді қолдана бастады. Эксперименттік әдіс биологияға енген тағы бір бағыт зерттеу болды тұқым қуалаушылықЖәне өзгергіштікорганизмдер. Мұндағы басты еңбек Г.И.Мендель, ол өзінен бұрынғылардан айырмашылығы, экспериментті тек бастапқы деректерді алу үшін ғана емес, сонымен қатар алынған деректер негізінде тұжырымдаған гипотезаны тексеру үшін де қолданды. Г.Мендельдің еңбегі эксперименттік ғылым әдістемесінің классикалық үлгісі болып табылады.

Эксперименттік әдісті бекіту үшін микробиологияның негізін қалаушының еңбегі маңызды болды Л.Пастер(1822-1895), ферментацияны зерттеу және микроорганизмдердің өздігінен пайда болу теориясын жоққа шығару, кейіннен жұқпалы ауруларға қарсы вакцинацияны дамыту үшін экспериментті бастады. 19 ғасырдың екінші жартысында. Л.Пастерден кейін микробиологиядағы эксперименттік әдістің дамуы мен негізделуіне елеулі үлес қосты. Р.Кох (1843-1910), Д.Листер (1827-1912), И.И.Мечников (1845-1916), Ивановский Д.И (1864-1920), С.Н.Виноградский (1856-1953), М. Бейжеринк(1851-1931) және т.б.

19 ғасырда әдіс биологияға енгізілді модельдеу , бұл эксперименттің ең жоғарғы түрі болып саналады. Л.Пастер, Р.Кох және басқа микробиологтар жасаған зертханалық жануарларды патогенді микроорганизмдермен жұқтыру және олардағы жұқпалы аурулардың патогенезін зерттеу әдістері 20 ғасырға дейін жеткізілген модельдеудің классикалық үлгісі болып табылады.

Бұл кезде эксперименттік әдіс физика және химия әдістерімен кеңінен байыта бастады, ол биологиялық әдістермен үйлескенде өте құнды болып шықты (мысалы: ДНҚ құрылымын құру).

Модельдеумен қатар организмдер деңгейіндеҚазіргі уақытта молекулярлық және жасушалық деңгейде модельдеу сәтті дамып келеді, сонымен қатар математикалық модельдеу әртүрлі биологиялық процестер.

Мысалы, бір, екі немесе одан да көп параметрлер өзгерген кезде (температура, тұз концентрациясы, жыртқыштардың болуы және т.б.) белгілі бір уақыттан кейін су қоймасындағы тіршілік жағдайын болжауға және модель құруға болады.

Жүйелік әдіс (тәсіл) да салыстырмалы түрде жаңа . Тірі объектілер ретінде қарастырылады жүйелер , яғни белгілі бір қатынастары бар элементтер жиынтығы . Әрбір объект бір уақытта жүйе ретінде де, жоғары ретті жүйенің элементі ретінде де қарастырылады. ХХ ғасырдың басында. Орыс философы, социал-демократ, дәрігер А.А. Богдановжүйе теориясының негіздерін жасап, оған атау берді жалпы ұйымдастыру ғылымы, немесе текология .

Заманауи құрал-жабдықтардағы эксперименттік әдіс және жүйелік тәсілмен ұштастыра отырып, биологияны түбегейлі өзгертті, оның танымдық мүмкіндіктерін тереңдете түсті, дүниенің ғылыми бейнесі туралы түсінігін кеңейтті, әрі оны өндіріспен және медицинамен байланыстырды.

Қосулы теориялық кезең таным үшін келесі әдістер қолданылады: жалпылау жинақталған фактілер , жылжыту жаңа гипотезалар , олардың эмпирикалық қайта сынау (жаңа бақылаулар, тәжірибелер, салыстырулар, модельдеу). Расталған гипотезалар айналады заңдар , олардан тұрады теориялар . Заңдар да, теориялар да бар екені анық туыссипаты және ерте ме, кеш пе қайта қаралуы мүмкін.

Әдістеме ғылыми білім болып табылады доктринағылыми-білім беру қызметінің құрылыс принциптері, формалары мен әдістері туралы. Ғылымның әдіснамасы сипаттайды құрамдас бөліктерғылыми зерттеу – оның объекті, талдау пәні, зерттеу тапсырмасы (немесе Мәселелер), зерттеулер жиынтығы қорларосы түрдегі мәселені шешу үшін қажет, сондай-ақ алгоритммәселені шешу. Әдістемені қолданудың маңызды тұстары болып табылады мәселені тұжырымдау(мұнда псевдопроблемаларды көрсетуге немесе нәтижелерді алуды айтарлықтай қиындатуға әкелетін әдістемелік қателер жиі жіберіледі), зерттеу пәнін таңдау және ғылыми теорияны құру, сондай-ақ алынған нәтижені оның тұрғысынан тексеру шыншылдық, яғни зерттеу объектісіне сәйкестік.

Биологияның әдістері. Биология әртүрлі зерттеу әдістерін қолданады. Сипаттама әдісі дәстүрлі, бірақ өзінің маңыздылығын сақтап қалды. Биологияның негізгі әдістері:
· БақылауЖәне сипаттамасы фактілер мен құбылыстар (сипаттау әдісі). Бақылау әдісі бередібиологиялық құбылыстарды талдау және сипаттау қабілеті. Сипаттама әдісі бақылау әдісіне негізделген. Құбылыстың мәнін білу үшін ең алдымен фактілік материалды жинап, сипаттау қажет. Мысалы, бақылау әдісі арқылы жануарлар дүниесіндегі маусымдық өзгерістерді зерттеуге болады. Бақылау – тіршілік етудің табиғи жағдайында тірі табиғат объектілерін зерттеу. Бұл өсімдіктер мен жануарлардың табиғаттағы мінез-құлқын, қоныстануын, көбеюін тікелей бақылау. Бұл мақсаттарда далалық зерттеудің дәстүрлі құралдары да (дүрбі, бейнекамера) да, күрделі зертханалық құрал-жабдықтар да (микроскоптар, биохимиялық анализаторлар, әртүрлі өлшеуіш аппаратуралар) қолданылады.
· Салыстыру, бұл әртүрлі биологиялық құрылымдар мен құбылыстар арасындағы ұқсастықтар мен айырмашылықтарды анықтауға мүмкіндік береді (салыстырмалы әдіс). Күрделілігі әртүрлі организмдердің анатомиялық құрылысын, химиялық құрамын, гендік құрылымын және басқа да сипаттамаларын салыстыру. Бұл жағдайда тек тірі организмдер ғана зерттелмейді, сонымен бірге қазба жазбаларында тасталған қалдықтар ретінде ұзақ уақыт жойылып кеткендер де зерттеледі.
· Эксперимент (лат. экспериментум - сынақ), оның барысында биологиялық объектілер мен процестер жасанды түрде жасалған, нақты бақыланатын жағдайларда (эксперименттік әдіс) зерттеледі. Эксперименттік әдіс жүйені мақсатты түрде құрумен байланысты және тірі табиғаттың қасиеттері мен құбылыстарын зерттеуге көмектеседі. Эксперименттік әдіс (тәжірибе) – қоршаған ортаның төтенше факторлары – температураның, жарықтың немесе ылғалдылықтың өзгеруі, жүктеменің жоғарылауы, улылығы немесе радиоактивтілігі, даму режимі немесе орны өзгерген (гендерді, жасушаларды, мүшелерді алып тастау немесе трансплантациялау және т.б.) жағдайында тірі объектілерді зерттеу. ) . Эксперименттік әдіс жасырын қасиеттерді, тірі жүйелердің бейімделу мүмкіндіктерінің шегін, олардың икемділік, сенімділік және өзгергіштік дәрежесін анықтауға мүмкіндік береді.
· Кеңінен қолданылады аспаптық әдістер : электрография, радар және т.б.

· Модельдеу – есептеуіш техниканың дамуымен көбірек қолданыла бастаған процестер мен құбылыстардың модельдерін (диаграммалар, графиктер, сипаттамалар) құру және зерттеу. Модельдеу әдісі арқылы құбылыс оның моделі арқылы зерттеледі.
·Тарихи әдіс биологияның барлық салалары үшін жалпыадамзаттық маңызы бар – барлық құбылыстар мен процестерді табиғаттың эволюциялық даму кезеңдері ретінде зерттеу. Тарихи әдіс биологиялық түрлердің және олардың қауымдастықтарының эволюциялық өзгерістерін ашады. Бұл алынған фактілерді түсінуге негіз болатын маңызды әдістердің бірі. Тарихи әдіс организмдердің пайда болуы мен дамуының заңдылықтарын, олардың құрылысы мен қызметтерінің қалыптасуын нақтылайды.
· Палеонтологиялық әдіс – жойылып кеткен организмдерді зерттеу.
· Жүйелік әдіс жаңа пәнаралық зерттеу әдістері категориясына жатады. Тірі объектілер жүйе ретінде қарастырылады, яғни белгілі бір қатынастары бар элементтер жиынтығы.

· Биохимиялық әдіс организмдерді құрайтын заттарды, олардың трансформациясын бөліп алуға және зерттеуге мүмкіндік береді және тұқым қуалайтын зат алмасу бұзылыстарын анықтауға мүмкіндік береді.
Жасушалар мен ұлпалардың құрылымы мен қызметін зерттеу үшін жеке (арнайы) цитологиялық әдістер қолданылады:
· Жарық микроскопиясы - ядроны және кейбір жасуша органеллаларын – митохондрияларды, хлоропласттарды, Гольджи аппаратын, кірпікшелерді және жгутиктерді анықтауға мүмкіндік береді.
· Электрондық микроскопия – органеллалардың жұқа құрылымын зерттеуге мүмкіндік береді (мысалы,хлоропластар), олардың ультрақұрылымы,
· Центрифугалау - таңдаулы түрде ерекшелеуге және зерттеуге мүмкіндік бередіжасуша органоидтары;
· Жасуша өсіру әдісі Және маталаржасушалардың құрылысы мен қызметін зерттеу үшін қолданылады.