Giới thiệu khái quát môn sinh học
I. Sinh học và các lĩnh vực của sinh học
1. Khái niệm và đối tượng của sinh học
Khái niệm: Sinh học là ngành khoa học nghiên cứu về sự sống.
Đối tượng của sinh học: Đối tượng của sinh học là các sinh vật cùng các cấp độ tổ chức của thế giới sống từ phân tử, tế bào, cơ thể đa bào, quần thể, quần xã và hệ sinh thái.
2. Mục tiêu của sinh học
- Mục tiêu của sinh học là tìm hiểu cấu trúc và sự vận hành của các quá trình sống ở các cấp độ tổ chức của sự sống, qua đó, con người có thể điều khiển, tối ưu hóa được nguồn tài nguyên sinh học cũng như phi sinh học, phục vụ cho sự phát triển xã hội loài người một cách bền vững.
3. Các lĩnh vực nghiên cứu
- Các lĩnh vực nghiên cứu sinh học có thể chia thành 2 loại chính: nghiên cứu cơ bản và nghiên cứu ứng dụng.
- Lĩnh vực nghiên cứu cơ bản: tìm hiểu cấu trúc các cấp độ tổ chức sống, phân loại, cách thức vận hành và tiến hóa của thế giới sống.
- Lĩnh vực nghiên cứu ứng dụng: khám phá thế giới sống tìm cách đưa những phát kiến mới về sinh học ứng dụng vào thực tiễn đời sống.
→ Mối quan hệ giữa hai lĩnh vực nghiên cứu sinh học: Hai lĩnh vực này ngày càng giao thoa với nhau và kết hợp với các ngành khoa học khác giúp đưa các thành tựu sinh học vào thực tiễn đời sống.
- Trong chương trình giáo dục phổ thông, học sinh sẽ lần lượt nghiên cứu sinh học theo các lĩnh vực phân chia dựa vào các cấp độ tổ chức của thế giới sống:
- Lớp 10: tìm hiểu về sinh học tế bào và thế giới vi sinh vật.
- Lớp 11: nghiên cứu sinh học cơ thể.
- Lớp 12: nghiên cứu di truyền học, tiến hóa và sinh thái học.
4. Vai trò của sinh học
Sinh học có vai trò vô cùng đa dạng và phong phú, ảnh hưởng về mọi mặt của đời sống xã hội con người như y – dược học, công nghệ thực phẩm, bảo vệ môi trường, nông – lâm – ngư nghiệp,...
- Góp phần nâng cao đời sống con người: giúp giảm tỉ lệ bệnh tật, gia tăng tuổi thọ con người,...
- Góp phần phát triển kinh tế - xã hội: tạo ra nhiều giống cây trồng sạch bệnh, nhiều loài sinh vật mang đặc tính tốt,... làm thành đổi mạnh mẽ ngành nông nghiệp, công nghiệp đem lại giá trị kinh tế cao,...
- Tác động vào đời sống học tập và tinh thần hằng ngày của con người: hiểu biết về sinh học của trí nhớ có thể cải thiện kết quả học tập của mình,...
- Góp phần hình thành cho con người thái độ tôn trọng, yêu quý và giữ gìn sự đa dạng của sinh giới.
5. Sinh học trong tương lai
- Sinh học kết hợp với khoa học, tin học, toán học và vật lí đang hình thành nên một ngành mới được gọi là sinh học hệ thống đem lại nhiều ứng dụng trong đời sống của con người.
- Một trong những ứng dụng của sinh học hệ thống là sản xuất thuốc chữa bệnh: sử dụng kiến thức sinh học kết hợp phần mềm tin học chuyên dụng để tìm mô hình tối ưu giúp đẩy nhanh tốc độ kiểm nghiệm thuốc hướng đích, ví dụ: sản xuất vaccine mRNA.
II. Các ngành nghề liên quan tới sinh học
1. Sinh học và các ngành y – dược học
- Thành tựu trong giải trình tự gene người và nhiều loài sinh vật khác nhau đã giúp con người sản xuất ra nhiều loại thuốc được gọi là thuốc hướng đích, tác động tới những loại protein riêng biệt để chữa các bệnh hiểm nghèo như ung thư.
2. Sinh học và ngành pháp y
Nhờ những trình tự nucleotide đặc hiệu để nhận diện từng cá thể, các nhân viên điều tra có thể truy tìm tội phạm, đối tượng liên quan đến vụ án, tìm thân nhân của người bị nạn, xác định huyết thống,...
3. Sinh học và các ngành nông – lâm – ngư nghiệp
- Ứng dụng những hiểu biết về đặc điểm sinh vật và công nghệ di truyền để tạo ra những giống vật nuôi, cây trồng có năng suất, chất lượng cao hoặc giá trị chữa bệnh với giá thành rẻ.
- Ứng dụng nuôi cấy mô, nhân giống vô tính để nhân nhanh các giống cây trồng, tạo giống cây chống chịu virus,...
- Ứng dụng nhân bản vô tính để tạo ra các sản phẩm protein chữa bệnh cho con người với số lượng lớn, hồi sinh những sinh vật đã bị tuyệt chủng,...
4. Sinh học và công nghệ thực phẩm
- Nghiên cứu sinh học giúp công nghệ thực phẩm tạo ra sản phẩm làm thức ăn, nước uống có giá trị dinh dưỡng cao như sữa chua và các sản phẩm của quá trình lên men khác, đáp ứng nhu cầu đa dạng của con người ở mọi lứa tuổi.
- Những hiểu biết về vi sinh vật, hô hấp tế bào còn giúp con người có các biện pháp bảo quản thực phẩm lâu dài mà vẫn đảm bảo chất lượng.
5. Sinh học và vấn đề bảo vệ môi trường
- Việc giải trình tự hệ gene của nhiều loài vi sinh vật mở ra những tiềm năng ứng dụng vi sinh vật trong giải quyết các vấn đề về môi trường và năng lượng:
- Sử dụng vi khuẩn Deinococcus radiodurans để làm sạch các địa điểm bị ô nhiễm phóng xạ và các hóa chất độc hại.
- Sử dụng vi khuẩn Shewanella oneidensis làm sạch nước nhiễm thủy ngân, chì, sắt và có khả năng sản sinh năng lượng điện.
- Phỏng sinh học hay bắt chước sinh học giúp tạo ra nhiều robot và vật dụng đã và đang đem lại những lợi ích to lớn cho xã hội.
III. Sinh học với sự phát triển bền vững và những vấn đề xã hội
1. Khái niệm phát triển bền vững
- Phát triển bền vững là sự phát triển đáp ứng được nhu cầu của xã hội hiện tại, nhưng không làm tổn hại đến khả năng tiếp cận với nhu cầu phát triển của các thế hệ tương lai.
- Phát triển bền vững nhằm giải quyết quan hệ tăng trưởng kinh tế với các vấn đề xã hội và bảo vệ môi trường.
2. Vai trò của sinh học trong phát triển bền vững
- Việc phổ biến kiến thức sinh học cơ bản liên quan đến bảo vệ sự đa dạng của sinh vật, khai thác tài nguyên thiên nhiên hợp lí,… đến toàn dân góp phần hình thành ý thức trách nhiệm bảo vệ nguồn tài nguyên thiên nhiên, bảo vệ môi trường.
- Nghiên cứu sinh học góp phần cung cấp cơ sở khoa học giúp cho chính phủ có những chiến lược phát triển kinh tế phù hợp với sự phát triển bền vững.
- Mọi nghiên cứu sinh học cần tính đến việc có tác động như tế nào đến môi trường, xã hội và phải hướng tới sự phát triển bền vững.
3. Sinh học và những vấn đề xã hội
a) Sinh học và vấn đề đạo đức
- Khái niệm đạo đức sinh học: Đạo đức sinh học là những quy tắc ứng xử phù hợp với đạo đức xã hội trong nghiên cứu và ứng dụng những thành tựu của sinh học vào thực tiễn.
- Nghiên cứu sinh học cũng làm nảy sinh nhiều vấn đề đạo đức như:
- Có nên áp dụng việc giải trình tự hệ gene của một người?
- Có nên áp dụng kĩ thuật chỉnh sửa gene ở người?
- Có nên áp dụng nhân bản vô tính ở người?
- Các giống cây trồng biến đổi gene có thực sự an toàn với con người?
- Nghiên cứu sinh học cũng cần tính tới vấn đề đạo đức xã hội. Mọi tiến bộ của sinh học áp dụng vào đời sống không được vi phạm những chuẩn mực đạo đức xã hội.
b) Sinh học và kinh tế
- Những ứng dụng của sinh học đã đem lại giá trị kinh tế vô cùng to lớn cho con người. Ví dụ: Những hiểu biết về sinh học góp phần tạo ra những giống cây trồng và vật nuôi có năng suất và chất lượng cao, khả năng chống chịu tốt giúp nâng cao hiệu quả kinh tế.
- Đối với kinh tế, khi áp dụng công nghệ sinh học vào thực tiễn cũng làm phát sinh nhiều vấn đề.
Ví dụ: Khi trồng cây giống tạo ra từ phương pháp nuôi cấy mô tế bào trên diện tích lớn sẽ tiềm ẩn rủi ro mất mùa nếu điều kiện môi trường đột nhiên trở nên bất lợi.
c) Sinh học và công nghệ
- Nghiên cứu sinh học cơ bản giúp phát triển các công nghệ bắt chước các sinh vật (công nghệ phỏng sinh học) áp dụng trong cải tiến, tối ưu hóa các công cụ máy móc.
Ví dụ: Nghiên cứu tập tính các loài côn trùng như kiến, người ta có thể chế tạo ra robot hoạt động độc lập nhưng có thể "giao tiếp" với nhau để thực hiện một nhiệm vụ nhất định đã được lập trình.
