פורטל:ביולוגיה/תחומי משנה בביולוגיה/גלריה
תחומי משנה בביולוגיה
לעריכת סדרות התחומים לחצו על המספר בכותרת ואחר כך "עריכה".
1
ביוכימיה היא מדע החוקר התהליכים הכימיים באורגניזם. תחום הביוכימיה מהווה גשר בין הכימיה והביולוגיה וחוקרת כיצד תגובות כימיות יוצרות את מכלול התופעות והתהליכים המוכרים לנו כ"חיים".
הוא עוסק במבנה ובתפקוד של רכיבי התא, כגון: חלבונים, סוכרים, ליפידים, חומצות גרעין ומולקולות נוספות שנוצרות ביצורים חיים.
לביוכימיה נגיעה ואחיזה כמעט בכל תחום ביולוגי שהוא, כולל תחומים שנדמה כי הם רחוקים ממנה מאוד, כגון זואולוגיה. האטומים השונים המרכיבים את כל היצורים החיים; הקשרים הכימיים והכוחות הפועלים ביניהם; התרמודינמיקה והקינטיקה של תגובות כימיות בתא – נטייתם של חומרים להגיב דווקא עם חומרים מסוימים ולא עם אחרים; כל אלו עומדים בבסיסן של כל התופעות הביולוגיות באשר הן.
בתמונה: המבנה התלת ממדי של מיוגלובין, חלבון קטן, המשמש לצד ההמוגלובין לנשיאת חמצן בגופם של בעלי חיים.
2
ביואינפורמטיקה עוסקת בחקר המידע הביולוגי באמצעות מחשב.
זהו ענף המדע העוסק בניתוח, ארגון והבנה של המידע השאוב מניסויים ביולוגים. הביואינפורמטיקה מיישמת כלים מתחום מדעי המחשב, המתמטיקה, הסטטיסטיקה ותורת המידע לשם עיבוד מידע ביולוגי רחב היקף. כלים אלה כוללים מודלים מתמטיים, אלגוריתמים ותוכניות מחשב, שמתאפיינים בהתמודדות עם מאגרי מידע גדולים, בעיות בסיבוכיות גבוהה, וחיפוש אחר תבניות.
בין הנושאים בהם עוסקת הביואינפורמטיקה: ניתוח רצפי DNA וב-RNA המקודדים ליצירת חלבונים, ניתוח ומידול תלת ממדי של מולקולות ביולוגיות מורכבות וסימולציה של תהליכים ביולוגיים באמצעות תוכנת מחשב.
תחום מדעי זה החל פורח בשנים האחרונות, הן בזכות זמינותם של מאגרי מידע ביולוגיים הולכים וגדלים שנוצרו בעיקר בזכות פרויקט הגנום, והן בזכות פיתוחים טכנולוגיים בתחום חומרת המחשב, בתחום האלגוריתמים ובתחום מסדי הנתונים המאפשרים התמודדות ראויה עם אתגרים אלו.
בתמונה: מפה של כרומוזום X האנושי. חקירת גנום האדם וניתוחו היא אחת מההישגים הגדולים ביותר של הביואינפורמטיקה.
3
ביולוגיה מולקולרית היא המחקר של הביולוגיה ברמה המולקולרית. תחום זה חופף בחלקו לתחומים אחרים בביולוגיה, בעיקר גנטיקה וביוכימיה. ביולוגיה מולקולרית עוסקת בעיקר בקשרי הגומלין בין המערכות השונות של התא, כמו הקשרים בין ה-DNA, ה-RNA והסינתזה (הבנייה) של החלבונים והבנה כיצד קשרים אלה מווּסתים.
בתמונה: תהליך ייצור החלבונים בתא לפי תבנית ה-DNA מכונה "הדוֹגמה הבסיסית של הביולוגיה המולקולרית".
4
גנטיקה הוא המדע העוסק בתורשה ובמגוון הגנטי באורגניזמים. הגנטיקה מספקת כלים לחקירת תפקידי הגנים והיא מאפשרת לנו לבחון את השפעתן ההדדית כלל הגנים באורגניזם על תכונותיו. ברוב היצורים החומר התורשתי מצויות במולקולות ה-DNA ה"נארזות" בעת חלוקת התא לכרומוזומים. כיום, רוב המחקר בגנטיקה סובב סביב הניסיון להסביר את השפעתם של הגנוטיפ, כלומר מכלול הגנים המקודדים לתכונה מסוימת, על הפנוטיפ, כלומר ביטוי הגנים במציאות, כמו גם את השפעת הגנים על אוכלוסייה מסוימת של אורגניזמים ואת השונות ביניהם. אבי הגנטיקה המודרנית היה הנזיר הצ'כי גרגור מנדל, שביצע במאה ה-19 ניסוים באפוני גינה והראה כי קיימת חוקיות סטטיסטית בהורשת התכונות. למרות שלא כל התכונות מאופיינות בעקרון ההורשה המנדלי, עבודתו של מנדל הדגימה את החשיבות שביישום הסטטיסטיקה בחקר התורשה. מאז ועד היום משתמשים בתורתו של מנדל כבסיס למודלי תורשה בגנטיקה.
בתמונה: הרכבה בין שני צמחי אפונת גינה עם אללים שונים עבור אותו הגן, אחד המבטא פריחה סגולה (מסומן ב-B) ואחד המבטא פריחה לבנה (מסומן ב-b).
5
אקולוגיה הוא ענף בביולוגיה החוקר את יחסי הגומלין בין האורגניזמים השונים ובין האורגניזם לסביבתו, הקובעים את המגוון ושפע המינים. למרות היותה תחום צעיר, האקולוגיה פיתחה במרוצת השנים מערכת עקרונות והגדרות ענפה, עליה מתבסס המחקר האקולוגי כיום. בין הגדרות אלו, ניתן למנות את המושגים: גורמים אביוטיים שהם כלל הגורמים המצוים בסביבתו של אורגניזם ומשפיעים עליו, בית גידול שהוא הסביבה האופיינית לקיומו של מין מסוים, גומחה אקולוגית שהיא מיקומו של המין במערכת יחסי הגומלין המתקיימת בסביבה, ביומסה, מארג מזון ועוד. בין העקרונות החשובים יש למנות את:
- עקרון "רמות הארגון" (או השיוך) באקולוגיה, בו הפרט הוא חלק מאוכלוסיית פרטים, האוכלוסייה היא חלק מן החברה האקולוגית והחברה האקולוגית היא חלק מהמערכת האקולוגית.
- עקרון יחסי הגומלין בין האורגניזמים, כאשר ישנם מספר סוגים של יחסים – יחסי טפילות, בו הטפיל מרווח תנאים וחומרים הדרושים להמשך קיומו והפונדקאי נפסד, יחסי קומנסליזם, בהם אחד האורגניזמים מרוויח והאחר לא, סימביוזה הדדית, בהם שני הפרטים נהנים מהקשר ועוד.
