BİYOLOJİYE GİRİŞ

Bilim Bilimsel Çalışma Yöntemi

" Uzun yaşamımda öğrendiğim bir şey var: Gerçeklikle ölçüştürüldüğünde tüm bilimimiz ilkel ve çocukça kalmaktadır- ama gene de sahip olduğumuz en değerli şeydir bilim!"
Albert Einstein
Bilim tarafsız yapılan gözlem ve deneyler sonucu elde edilen bilgidir.
Bilim gercekleri bulma yolunda yapılan gözlem dusunme ve arastirma yöntemidir.
Bilim özünde bir arayıştır; gerçeği bulmaya olgusal dünyayı açıklamaya yönelik bilişsel bir arayış!
Bilimsel gelişme karmaşık bir süreçtir : ne salt bireysel atılımlara ya da kendi iç dinamizmine ne de salt sosyal ya da ekonomik koşulların etkisine indirgenebilir.Bilimsel gelişmeyi tek boyutlu açıklayamayız. Tüm kültürel etkinlikler gibi bilim de üstün yetenekli kişilerin gerçeğe yönelik arayışlarına elveren bir ortamın ürünüdür
Bilim ile uğraşan kişilere bilim adamı denir.Bilim adamında olması gereken başlıca özellikler şunlardır :
* Amacı insanlığa faydalı olmaktır.
* Akılcı gerçekçi ve yeniliğe açık olmalıdır.
* Objektif olmalıdır.
* Meraklı Sabırlı Azimli ve Hırslı olmalıdır.
* Şüpheci olmalıdır.
* Diğer bilim adamları ve diğer bilim dalları ile ilişki içinde olmalıdır.
* Bilgilerini paylaşmalıdır.
Bilim adamı çalışmalarını belli bir yönteme bağlı kalarak yapmaktadır bu yönteme bilimsel çalışma yöntemi denir.

Bilimsel Çalışma Yönteminin Basamakları:
1- Problemin Belirlenmesi
Öncelikle problemin iyi anlaşılması gerekiyor. "Problemi anlamak problemi yarı-yarıya çözmek demektir."
2- Gözlem
Nitel ve Nicel olmak üzere iki çeşit gözlem vardır.
Nitel Gözlem : Beş duyumuzu kullanarak yaptığımız gözlemlerdir.Örneğin "çaydanlıktaki su sıcaktır".Buradaki gözlem nitel bir gözlemdir.Bunu suya dokunarak veya sudan çıkan buharı gözlemleyerek karar veririz.
Nicel Gözlem : Ölçü aletleri kullanılarak yapılan gözlemlerdir. Örneğin "çaydanlıktaki su 80ºC dir".Buradaki gözlem nicel bir gözlemdir.Burada termometre aleti kullanılarak bir gözlem yapılmıştır.
Yukarıdaki örneklerden de anlaşıldığı gibi nitel gözlemler kişiler arasında farklılık gösterebilirken nicel gözlemler daha objektifdir. Bu yüzden bilimsel bir çalışma sırasında nicel gözlemlere daha fazla ağırlık verilir.
3- Verilerin Toplanması
Veriler problem ile ilgili gerçekleri içerir. Gözlemler sonucu elde edilen veriler toplanıp düzenlenir.
4- Hipotezin Kurulması
Hipotez probleme geçici bir çözümdür.Bu çözüm yapılan gözlemler ve toplanan veriler ışığında kurulmuştur.İyi bir hipotez;
- probleme iyi bir çözüm önermeli
- deney ve gözlemlere açık olmalı
- toplanan tüm verilere uygun olmalıdır.
5- Tahminlerde Bulunma
Kurulan hipotezler doğrultusunda mantıklı sonuçların çıkartılmasıdır ve bu sonuçlar ile hipotezler test edilir.Tahminler "Eğer.................... ise ................. dır" şeklindeki cümlelerle ifade edilir.Tahminler genellikle "Tümdengelim" ve "Tümevarım" yöntemleri ile gerçekleştirilir.
Tümdengelim yönteminde bir ön bilgi kullanılarak genelleme yapılır. Örnek : Eğer bütün canlılar hücrelerden meydana gelmiş ise insanda hücrelerden meydana gelmiştir.
Tümevarım yönteminde ise özel gözlemler yapılarak bir sonuca varılır.Örnek : Eğer insanlar hayvanlar bitkiler hücrelerden meydana gelmiş ise bütün canlıların yapı birimi hücredir.
6- Kontrollü Deney
Yapılan tahminlerin geçerli olup olmadığı kontrollü deneyler sonucu tespit edilir.Kontrollü deneylerde iki deney grubu vardır: Birine kontrol grubu diğerine ise deney grubu denir.Her iki grupta da aynı deney aynı şartlar altında yapılır iken sadece araştırılan faktör gruplar arasında farklı tutulur.
Deney sonuçları tahminleri doğrular ise hipotez geçerlilik kazanır.Aksi durumda ise eldeki verilerle yeni hipotezler kurularak bilimsel çalışmaya devam edilir.

7- Gerçek
Deneyler ile kanıtlanmış bilimsel doğrulardır.
8- Teori
Tekrarlanan deneylerle doğruluğu tam olarak değil ama büyük ölçüde kabul edilmiş hipotezlerdir.Teorilerin çürütülme ihtimalleri vardır.
9- Kanun
Bir teori veya hipotez doğruluğu bütün bilimlerce kabul edilmiş ise kanun halini alır.Örnek : Yerçekimi kanunu Mendel Kanunları
ÖRNEK BİR BİLİMSEL ÇALIŞMA YÖNTEMİ
Problem : Orta Anadolu Bölgesinde yetişen bitkilerdeki çinko eksikliğinin nedeni nedir?
Gözlem ve Verilerin toplanması :
- Bu bölgedeki topraklarda toplam çinko miktarının zengin olduğu gözlemlenmiştir
- Bu bölgedeki toprakların kireç içeriği fazla ve pH değeri yüksek.
- Bu bölgedeki topraklar kil minerali bakımından zengin.
- Bu bölgedeki topraklar organik maddeler bakımından fakir.
- Bu bölgedeki toprakların nem oranı az.
- Bu bölgedeki topraklara her yıl yüksek dozlarda fosfor ve fosfor içerikli gübreler verilmektedir.
- Bu bölgedeki topraklarda yetişen bitkiler kısa boylu kalmaktadır.
Hipotez :
1- Bitkideki çinko eksikliğinin sebebi topraktaki fazla kireç ve yüksek pH dır.
2- Bitkideki çinko eksikliğinin sebebi topraktaki kil miktarının fazla olmasıdır.
3- Bitkideki çinko eksikliğinin sebebi topraktaki organik maddenin az olmasıdır.
4- Bitkideki çinko eksikliğinin sebebi yağışların az olmasıdır.
5- Bitkideki çinko eksikliğinin sebebi topraktaki fazla fosfordur.
Tahmin :
1- Eğer 1. hipotezim doğru ise fazla kireç ve yüksek pH 'lı topraklarda yetişen bitkilerde çinko eksikliği görülmelidir.
2- Eğer 2. hipotezim doğru ise kil miktarının fazla olduğu topraklarda yetişen bitkilerde çinko eksikliği görülmelidir.
3- Eğer 3. hipotezim doğru ise organik maddenin az olduğu topraklarda yetişen bitkilerde çinko eksikliği görülmelidir.
4- Eğer 4. hipotezim doğru ise kurak bölgelerde yaşayan bitkilerde çinko eksikliği görülmelidir.
5- Eğer 5. hipotezim doğru ise fosfor içerikli gübrelerin verildiği topraklarda yetişen bitkilerde çinko eksikliği görülmelidir.
Kontrollü Deney :
Aynı tür buğday bitkileri ile çalışmalar yapılır.Her tahmin için bir deney grubu bir de kontrol grubu oluşturulur.
1- Yapılan çalışmalarda toprak pH'sının 6'dan 7'ye yükseltilmesiyle bitkilerin topraktan çinko alımının 100-150 kez bir azalma gösterdiği bulunmuştur.
2- Kilin toprağın çinkoyu kuvvetlice bağlayarak tutmasını sağladığı bulunmuştur.
3- Organik maddelerin toprakta çinkonun kolaylıkla hareket etmesine ve çözünür formda kalmasını sağladığı ortaya çıkmıştır.
4- Toprak neminin çinkonun bitki köklerine taşınmasında ve dolayısı ile köklerce alımında belirleyici bir rol oynadığı saptanmıştır.
5- Yüksek dozlarda uygulanan fosfor bitkilerin köklenme etkinliğini azaltarak bitkinin toprakla yeterince bağlantı kurmasını ve dolayısı ile bitkinin toprağın çinkosundan yararlanmasının sınırlandığı ortaya çıkmıştır.Ayrıca yüksek dozdaki fosfor bitki köklerinde ortak yaşayan ve bitkilerin topraktan çinko alımında büyük rol oynayan mikoriza mantarının etkinliğinin azalmasına neden olduğu saptanmıştır.
Gerçek :
Bitkilerdeki çinko eksikliğinin topraktaki çinko miktarıyla direkt bağlantılı olmadığı toprağın sahip olduğu birtakım fiziksel ve kimyasal özelliklerden kaynaklandığı bulunmuştur.Bu özelliklerden başlıcaları : Toprağın pH'sı topraktaki kil organik madde ve fosfor miktarı ve toprağın nemi.


Biyolojinin Konusu ve Bölümleri
Biyoloji; kelime anlamı canlı bilimidir (bio= canlı loji= bilim) yani kısaca canlıları inceleyen bir bilim dalıdır.Canlıların yapılarını özelliklerini davranışlarını birbirleri ile olan ilişkilerini çevreleri ile olan ilişkilerini çeşitliliğini ve yapılarında gerçekleşen temel yaşamsal olayları inceler.Canlıları anlamak şüphesiz ki yaşamı kolaylaştırır ve zevkli hale getirir.
Canlıların çeşitliliği ve sahip oldukları birçok özelliği düşünülürse canlıları tek biyoloji başlığı altında incelemek bir hayli zor hatta imkansızdır.Bu yüzden biyoloji bilimi kendi içersinde bir çok alt bilim dallarına ayrılmıştır. Bunlardan " Zooloji ve Botanik" Biyolojinin ana dallarını oluşturur:
Zooloji : Hayvanları inceleyen bilim dalıdır.
Botanik : Bitkileri inceleyen bilim dalıdır.
Sitoloji : Hücre bilimidir.Hücrelerin yapısını ve metabolizmasını inceler.
Histoloji : Doku bilmidir.Dokuların yapısını görevlerini inceler.
Fizyoloji : Doku organ ve sistemlerin çalışmasını ve görevlerini inceler.Histoloji ile Anatomi bilimlerinin bir bileşkesi denilebilir.
Anatomi : İç organların yapsını görevlerini ve birbirleri ile olan ilişkilerini inceler.
Morfoloji : Canlıların dış yapılarını inceler.
Embriyoloji : Canlıları zigottan yeni bir fert oluncaya kadar geçirdiği evreleri inceler.
Genetik : Canlıların kalıtsal özelliklerini ata canlıdan oğul döllere nasıl aktarıldığını inceler.Ayrıca genlerin çalışma mekanizmasını inceler.
Taksonomi : Canlıların sınıflandırılmalarını inceler.
Biyokimya : Canlıların kimyasal yapısını inceler.
Moleküler Biyoloji : Canlıların yapısını moleküler seviyede inceler.Ör: protein sentezi.
Mikrobiyoloji : Mikroorganizmaları inceler.
Mikoloji : Mantarları inceler.
Patoloji : Hastalıklı doku ve organları inceler.
Ekoloji : Canlıların birbirleri ile ve çevreleri ile olan ilişkilerini inceler.
Palentoloji : Fosil bilmi.
Entomoloji : Böcek bilmi.
İhtiyoloji : Balık bilmi.
Ornitoloji : Kuş bilmi.
Bakteriyoloji : Bakteri bilmi.
Viroloji : Virüs bilmi.
Parazitoloji : Parazit bilmi.
Biyoteknoloji : Biyolojik sistemlere ve organizmalara uygulanan kendilerinden yararlanılması ve istenilen biçimlere ve ürünlere dönüştürülebilmeleri amacıyla kullanılan bilimsel teknikler ve endüstriyel yöntemlerdir.

Biyoloji Laboratuvarında Kullanılan Araç-Gereçler

Biyoloji laboratuvarında kullanılan başlıca araç-gereçler şunlardır:

Biyoloji laboratuvarındaki en temel araç ise "mikroskoptur".Herhangi bir mikroskopu kullanmadaki temel amaç incelenecek cismi büyütmek ve netleştirmektir.
İlk mikroskop 1595 yılında Zacharias ve Hans Jansesea tarafından yapılmıştır.Zacharias o zamanlarda çocuk yaştaydı ve babası Hans'ın yardımıyla uçlarında mercek bulunana üç tüpü iç içe geçirerek çok basit bir mikroskop yapmıştır.Bu mikroskop incelenecek örneği 3-10 kat büyüytebiliyordu.
Mikroskopta ilk biyolojik gözlem ise bir biyolog tarafından değil ünlü astronom Galileo Galilei tarafından yapılmıştır.17. yüzyılın başlarında Galileo bir silindir ve iki mercekten oluşan kendi yaptığı mikroskopta bir böcek incelemiştir.
Antony van Leeuwenhoek ise ilk gelişmiş mikroskobu yapmıştır.Mikroskop üzerine yapmış olduğu çalışmaları onu mikroskop alanında uluslararası bir otoriteye oturtmuştur ve 1680 yılında Royal Society tarafından burs verilmiştir.Yapmış olduğu mikroskop ~ 5cm uzunluğunda ve 2.5cm eninde idi: İki yassı ve metal levhayı birbirine perçinleyip levhalar arasına dışbükey merceği yerleştirerek oluşturmuştur.Bu mikroskop incelenecek örneği 70-250 kat büyütebiliyordu.
Günümüzde farklı alanlarda kullanılan çeşitli mikroskoplar vardır. Bunlardan başlıcaları; Işık Mikroskobu Karanlık alan mikroskobu (ultramikroskop)faz kontrast mikroskobu polarizasyon mikroskobu ultraviyole mikroskobu interferens mikroskobu elektron mikroskobu (scanning electron mikroskobu ve transmission elektron mikroskobu....) gibi...Okuldaki Biyoloji laboratuvarlarında kullanılan en yaygın mikroskop ise "bileşik ışık mikroskobudur".Işık mikroskobunda ışığın kırılıp odaklanması için mercekler kullanılırken elektron mikroskoplarında ise ışık ışınları yerine elektron dalgaları ve mercekler yerine elektromıknatıslar kullanılır. Elektron mikroskobu ile 500bin - 2milyon kez büyütme sağlanabilir.
Aşağıdaki her bir görüntü Scenedesmus adlı bir yeşil algin 10mm'lik bir kesitinin farklı mikroskoplar tarafından aynı derecede büyütülmesidir.
.
a.Faz-kontrast ışık mikroskobu b. Işık mikroskobu

c. Transmission elektron mikroskobu d.Tarayıcı(scanning) elektron mikroskob

Yukarıda da görüldüğü gibi hücrenin iç yapısının en iyi görüntülendiği mikroskop transmission elektron mikroskobudur.Trarayıcı elektron mikroskobu ise üç boyutlu bir görüntü sağlıyor.
Işık Mikroskobu :

Mikroskop dört farklı kısımdan oluşur:
I. Optik kısımlar : Mercek ve aynadan oluşur.Işık mikroskobunda üç set mercek bulunur;
- Oküler : Mikroskobun üst tarafında gözle objeye bakılan kısımdır.Oküler bir veya iki tane olabilir.Okülerin üzerinde büyütme gücünü gösteren 5X 10X 15X gibi numaralar bulunur.Bu numaraların anlamı okülerin objeyi kaç kez büyüttüğüdür. Mikroskop oküleri genellikle 10X'dir.Yani objeyi 10 kez büyüttüğünü gösterir. Oküler çıkartılabilir niteliktedir.
-Objektifler : Döner levha ( revolving nosepiece) üzerinde bulunan merceklerdir.İki veya daha fazla bulunur.Objektiflerin üzerinde de büyütme gücünü gösteren numaralar vardır; 4X 10X 40X 100X gibi.
Mikroskopta incelenen bir objenin ne kadar büyütülerek incelendiği oküler ile objektifin büyütme değerleri çarpılarak bulunur:
Oküler Objektif Büyütme değeri
10X 4X 40X
10X 10X 100X
10X 40X 400X
10X 100X 1000X
Kondansör : Tabla ortasındaki açıklığın altında yer alan tek bir mercek veya mercekler sisteminden oluşur.Görevi geniş bir ışık konisini incelenecek örneğe yansıtmaktır.
Işık kaynağı : Tablanın altında objeyi aydınlatan bir lamba veya aynadır.Işık kaynağından objeye odaklanan ışığın miktarı tablanın altında yer alan diyafram ile sağlanır.
II.Mekanik Kısımlar: Ayar düğmeleri ve destek elemanlarından oluşur.
Ayar düğmeleri :
a) Kaba ayar düğmesi : Tablayı yukarı -aşağı indirerek odak noktasını ayarlar.Net olmayan yaklaşık bir görüntü elde edilir.
b) İnce ayar düğmesi : Kaba ayar düğmesi ile bulunana görüntü ince ayar düğmesi ile netlik kazanır.
Destak elemanları: Ayak ; mikroskobun masa üzerine oturtulduğutaban kısmıdır.Gövde ; mikroskobu tutup taşımaya yarayan kol ve incelenecek örneğin hazırlandığı preperatın konulduğu tabladan oluşur .


Laboratuvar Teknikleri Ayıraçlar ve Ölçü Birimleri
Laboratuvar da canlıların doku ve hücrelerini incelemek için aşağıdaki tekniklerden yararlanılır:
Vital (canlı) inceleme : Bir canlının doğrudan doğruya sıvı bir ortam içinde incelenmesidir.
Doku kültürü : Özellikle embriyonik dokulardan alınan küçük parçaların uygun ortamlada saklanıp geliştirilmesidir.
Kesit alma : Katı veya dondurulmuş ya da mürver özü gibi maddeler içine gömülmüş yapılardan bistüri veya jilet gibi keskin aletlerle kesit alınmasıdır.
Fiksasyon : Hücrenin yapısının kimyasal ve morfalajik yönden en az değişikliğe uğramasını sağlamak amacıyla hücrenin birden bire öldürülmesidir.
Boyama : Hücrenin ve bir mikroorganizmanın değişik kısımları farklı kimyasal yapı gösterdiği için farklı boyanma yeteneğine sahiptir.Boyalar bazik veya asidik yapıdadır.Asidik boylar hücrede bazik yapı gösteren kısımları boyarken bazik boyalar hücrede asidik yapı gösteren kısımları boyar.
Dondurma-kurutma yöntemi : Doku hızla dondurulup daha sonra kurutulmaya bırakılır.
Dondurma-buzla yer değiştirme yöntemi : Hızla dondurulan dokunun etanolmetanol ya da aseton gibi buz kristallerini eriten sıvılarda saklanmasıdır.
Biyoloji laboratuvarında en sık kullanılan ayıraçlar :
Maddeler Ayıraçları Tepkime
Glikoz Benedict veya Fehling Çöz Kiremit kırmızısı renk verir
Nişasta İyot (lugol) Çöz. Mavi-siyah renk verir
Selüloz İyotlu çinko klorür Açık mavi-yeşil renk verir
Glikojen İyot Çöz. Kahverengi-kırmızı renk ver
Protein Biüret ayıracı Mor renk verir
Protein Nitrik asit Sarı renk verir
Yağ Eter + Kağıt Saydam leke oluşur
Yağ Sudan III Kırmızı renk verir
Asit Turnusol kağıdı Kırmızı renk verir
Asit Kongo kırmızısı Mavi renk verir
Asit Fenol kırmızısı Sarı renk verir
Baz Turnusol kağıdı Mavi renk verir
Baz Kongo kırmızısı Kırmızı renk verir
Soda(CO2'li su) Fenol kırmızısı Sarı renk verir
Soluk üfleme Fenol kırmızısı Sarı renk verir
Kireç suyu Asit Değişme olmaz
Kireç suyu Soda Bulanma beyaz çökelek oluşur
* Ba(OH)2 NaOH ve KOH karbondioksit (CO2) tutucudur.
* Oksijen yakıcı bir gazdır.
Biyolojide kullanılan ölçü birimleri :
10 Angström (Å) = 1 nanometre (nm)
1000 nanometre = 1 mikrometre (mm)
1000 mikrometre = 1 milimetre (mm)
10 milimetre = 1 santimetre (cm)
100 santimetre = 1 metre (m)

1000 pisogram(pg) = 1 nanogram (ng)
1000 nanogram = 1 mikrogram (mg)
1000 mikrogram = 1 miligram (mg)
1000 miligram = 1 gram (g)
1000 gram = 1 kilogram (kg)

10³*10³*10³ mm³ = 1milimetre³ (mm³)
1000 mm³ = 1 santimetre³ (cm³ veya cc)
1mm³ = 1 mikrolitre (ml)
1000 ml = 1 mililitre (ml)
1000 ml = 1 litre