Биология в цифрах

Автор: Покашникова Мария Владимировна

Организация: МАОУ СОШ № 8 С УИМ И АЯ

Населенный пункт: Новгородская область, г. Боровичи

В рамках исследования я решила обратиться к поиску с нейросети и задать несколько вопросов:

1. Сможет ли биология без цифр

2. Важны ли цифры для врачей?

Биология – это наука о живых организмах. По мере своего развития биология накопила очень много информации. Всю эту массу научной информации не в состоянии осмыслить и проанализировать один исследователь. Поэтому возникла необходимость в дифференциации этой науки. Так из биологии выделились ботаника (наука о растительных организмах), зоология (наука о животных организмах), микробиология и другие науки. В том числе в биологии выделилась и генетика.

С цифрами в биологии мы начинаем работать с 5го класса в основной школе.

В первой части ЕГЭ и ОГЭ по биологии есть задание, где ответ дается в виде последовательности цифр. Например, нужно составить последовательность из вариантов ответа и указать, под какой цифрой обозначена та или иная структура на рисунке.

«Великая книга природы написана математическими символами» — слова, принадлежащие Галилео Галилею. Ученый хотел сказать, что в природе всё связано с математикой. Например, любой листик на дереве симметричен, радуга — это дуга, пчелиная сота — правильный шестиугольник.

Математические закономерности в объектах живой и неживой природы подтверждают, что математика является универсальным кодом природы, и, изучая её, можно постичь тайны природы.

Галилей также отмечал, что математика - один из универсальных языков описания мира, и всё, что нас окружает, рано или поздно требует математического подхода.

Симметрия в биологических объектах - закономерное расположение подобных частей тела или форм живого организма, совокупности живых организмов относительно центра или оси симметрии.

Сферическая симметрия. Встречается у радиолярий и солнечников, тела которых сферической формы, а части распределены вокруг центра сферы и отходят от неё. У таких организмов нет ни передней, ни задней, ни боковых частей тела, любая плоскость, проведённая через центр, делит животное на одинаковые половинки.

Радиальная (лучистая) симметрия. Тело имеет форму короткого или длинного цилиндра либо сосуда с центральной осью, от которого отходят в радиальном порядке части тела. Такая симметрия характерна для кишечнополостных, иглокожих, морских звёзд.

Билатеральная (двусторонняя) симметрия. У билатерально-симметричного существа отличаются верхняя и нижняя, передняя и задняя части, и только правая и левая идентичны и являются зеркальным отображением друг друга. Этот вид симметрии характерен для большинства животных, в том числе насекомых, рыб, земноводных, рептилий, птиц, млекопитающих.

Симметрия сохраняется даже на микроскопическом уровне — в почти сферической форме многих микробов или в идентичных субъединицах различных белков.

Симметрия встречается и у растений. Цветок состоит из лепестков и чашелистиков. Лепесток — отдельный листок из венчика цветка.

Посчитаем лепестки на цветках. Есть цветки с 1 лепестком, с двумя, с тремя и т.д.

Да, всем понятно, что мы имеем дело с последовательностью Фибоначчи, так как она обладает рядом характерных особенностей и встречается в разных сферах жизни.

Последовательность Фибоначчи — это ряд, состоящий из целых чисел, в котором каждый элемент представляет собой сумму двух предыдущих чисел.

В строении тысячелистника можно увидеть последовательность Фибоначчи.

Каждая новая ветвь тысячелистника растёт из пазухи, и от неё растут новые ветви. Складывая старые и новые ветви, можно найти число Фибоначчи в каждой горизонтальной плоскости.

Вы видите, как это последовательность разворачивается прямо у вас на глазах.

Интересная особенность в числах Фибоначчи: при делении любого числа на предыдущее, результатом всегда будет величина, колеблющаяся около значения 1.618 и через раз то превосходящая, то не достигающая его.

Наследственный материал человека представлен геномом — совокупностью наследственной информации, заключённой в клетке организма.

У человека геном соматической клетки представлен 23 парами хромосом (22 пары аутосом и пара половых хромосом), находящихся в ядре, а также клетка обладает множеством копий митохондриальной ДНК.

Наименьшей (элементарной) единицей наследственного материала является ген - часть молекулы ДНК, имеющая определённую последовательность нуклеотидов. В генах зашифрована информация об одном признаке, например, о цвете глаз, группе крови и о многом другом.

Биология и математика тесно связаны.

Математика проникает в биологию двумя путями:

Использование современной вычислительной техники для быстрой обработки результатов биологического эксперимента.

Создание математических моделей, описывающих различные живые системы и происходящие в них процессы.

Некоторые области биологии, где активно применяется математика:

Биометрия. Раздел биологии, который изучает наследственность, изменчивость и ряд других биологических явлений, связанных с выражением жизненных процессов в количественном виде.

Генетика. Наука о законах наследственности и изменчивости организмов, наиболее математизированная из всех биологических дисциплин.

Биохимия. Требует математических методов оптимизации процессов.

Существует и «обратная связь»: биология не только служит ареной для применения математических методов, но и становится источником новых математических задач.

На стыке биологии и математики возникло междисциплинарное научное направление — биоинформатика. Её объекты исследования — различные биологические системы, а предмет — решение определённых математических задач, связанных с целью исследования.

Молекула ДНК представляет собой правильную спираль, образованную двумя полинуклеотидными цепями, закрученными друг относительно друга и вокруг общей оси. Диаметр спирали постоянен вдоль всей её длины и равен 2 нм. На один виток спирали приходится 10 нуклеотидных остатков в одной цепи.

Расстояние между парами нуклеотидов составляет 0,34 нм.

Согласно этому принципу, аденин одной цепи всегда взаимодействует с тимином в другой, и наоборот. Точно так же гуанин одной цепи всегда связан с цитозином в другой. Такие пары оснований удерживаются за счёт образования между ними водородных связей.

ЗАДАЧА: две цепи ДНК удерживаются водородными связями. Определите число водородных связей в этом участке цепи ДНК, если известно, что число нуклеотидов с аденином 12, а с гуанином 20 (ответ 84 водородные связи).

В клетках эукариот (животных, растений и грибов) ДНК находится в ядре клетки в составе хромосом, а также в некоторых клеточных органеллах (митохондриях и пластидах). В клетках прокариотических организмов (бактерий и архей) кольцевая ДНК, так называемый нуклеоид, находится в цитоплазме.

На уроке биологии можно использовать мини-факты или мини-загадки. Они развивают наблюдательность, сообразительность и находчивость у учащихся. Чтобы отгадать загадки, ученики должны хорошо знать материал школьного учебника и читать дополнительную литературу. Загадки знакомят с окружающим миром, привлекают внимание к таким сторонам явлений, событий или предметов, которые иногда невидимы для глаза, привыкшего схватывать только внешние их признаки, создают позитивный психологический настрой на уроке, вызывают положительные эмоции. А усвоение знаний на положительных эмоциях более долговременное, устойчивое и осознанное.

Загадки можно использовать при закреплении нового материала, опросе учащихся, на обобщающих уроках, для постановки темы урока.

Как будут развиваться события в жизни биологических цифр покажет следующий урок! А я желаю вам всего доброго и до новых встреч!