1. Các thiết bị thường được dùng trong nghiên cứu và học tập sinh học là:

- Kính hiển vi: Dựa trên nguồn sáng được sử dụng, kính hiển vi được chia thành hai loại: kính hiển vi quang học và kính hiển vi điện tử.

- Máy li tâm: Được sử dụng trong phân đoạn tế bào. Đây là kĩ thuật tách các loại bào quan dựa trên khối lượng của chúng.

- Các thiết bị khác: Các loại kính lúp, ống hút đơn giản hay pipet.

2. Các phương pháp thường được dùng trong nghiên cứu và học tập sinh học:

- Phương pháp quan sát: Lựa chọn đối tượng và phạm vi quan sát → Lựa chọn công cụ quan sát → Ghi chép số liệu.

- Phương pháp làm việc trong phòng thí nghiệm:

+ Phương pháp đảm bảo an toàn khi làm việc trong phòng thí nghiệm: Người nghiên cứu cần tuân thủ các quy định để giữ an toàn cho bản thân và các thiết bị, tài sản của phòng thí nghiệm.

+ Một số kĩ thuật phòng thí nghiệm: Phương pháp giải phẫu và phương pháp làm tiêu bản tế bào/nhiễm sắc thể (NST).

- Phương pháp thực nghiệm khoa học:

+ Phương pháp nghiên cứu, phân loại sinh vật: Định danh dựa trên hình thái của sinh vật, phân tích gene, phân lập (đối với vi khuẩn).

+ Phương pháp tách chiết: Tách enzyme, gene, các chất có hoạt tính sinh học.

+ Phương pháp nuôi cấy: Nuôi cấy vi khuẩn, nuôi cấy mô tế bào động vật, thực vật; nuôi cấy động vật, thực vật trong phòng thí nghiệm và ngoài thực địa;…

Người nghiên cứu cần tuân thủ các quy định để giữ an toàn cho bản thân và các thiết bị, tài sản của phòng thí nghiệm:

- Lưu ý về an toàn cháy nổ, an toàn về hóa chất:

+ Khi làm việc với những nơi có hóa chất độc hại, dễ bay hơi cần phải thực hiện ở nơi có tủ hút khí độc hoặc ở nơi thoáng khí.

+ Tuân thủ các quy tắc pha hóa chất để tránh xảy ra cháy nổ đặc biệt khi sử dụng acid hoặc những chất dễ nổ như cồn.

+ Kiểm tra vận hành của các thiết bị phòng chống cháy nổ, các máy hút mùi, chống độc, các thiết bị cấp cứu khi có sự cố.

- Vận hành thiết bị: Trước khi sử dụng thiết bị, cần phải nắm được quy tắc vận hành máy móc, thiết bị để thu được kết quả chính xác và không làm hư hại máy móc, thiết bị. Ghi lại nhật kí làm việc và tình trạng hoạt động máy móc.

- Trang bị cá nhân: Tùy từng yêu cầu của nghiên cứu mà mỗi người khi làm việc trong phòng thí nghiệm cần phải có các trang thiết bị riêng biệt. Thông thường, cần phải mặc áo choàng, găng tay, kính bảo hộ hoặc mặt nạ để tránh tiếp xúc với hóa chất độc hại, vi sinh vật gây bệnh trước khi bắt đầu thí nghiệm,…

Có rất nhiều thiết bị khác nhau từ đơn giản đến phức tạp và tinh vi được sử dụng trong nghiên cứu sinh học:

- Giống nhau: Đều giúp tăng độ phóng đại đối tượng được quan sát (giúp quan sát rõ những cấu tạo của đối tượng mà mắt thường không thể quan sát được).

- Khác nhau:

Trình tự các bước trong tiến trình nghiên cứu khoa học:

- Bước 1: Quan sát, thu thập dữ liệu. Trong khi quan sát cần rèn luyện đức tính kiên trì, thận trọng. Sử dụng các công cụ nghiên cứu thích hợp giúp các nhà khoa học thu được số liệu chính xác và nhanh chóng.

- Bước 2: Đặt câu hỏi. Thu thập số liệu từ đó đặt ra câu hỏi và tìm cách lí giải.

- Bước 3: Hình thành giả thuyết. Một giả thuyết được gọi là khoa học khi nó được kiểm chứng bằng thực nghiệm, để kiểm chứng giả thuyết các nhà khoa học sử dụng các suy luận diễn giải.

- Bước 4: Thiết kế và tiến hành thí nghiệm kiểm chứng. Thí nghiệm kiểm chứng được thiết kế thành hai lô: Một lô được gọi là lô đối chứng, một lô được gọi là lô thí nghiệm.

- Bước 5: Phân tích kết quả nghiên cứu và xử lí dữ liệu. Dữ liệu từ quá trình quan sát thực địa hay thí nghiệm cần được xử lí thận trọng từ đó rút ra kết luận phù hợp.

- Bước 6: Rút ra kết luận. Có hai cách rút ra kết luận đó là bác bỏ giả thuyết hoặc chấp nhận. Nếu bác bỏ giả thuyết thì sẽ quay lại bước 3. Nếu chấp nhận giả thuyết thì kết quả nghiên cứu sẽ thường được thẩm định và công bố trên các tạp chí khoa học và các nhà khoa học khác có thể cùng kiểm chứng, thẩm định. Một giả thuyết được kiểm nghiệm trên nhiều đối tượng khác nhau bởi các nhà khoa học khác nhau và được giới khoa học thừa nhận thì sẽ trở thành học thuyết khoa học.

Để hình thành một giả thuyết và kiểm chứng một giả thuyết, các nhà khoa học thường sử dụng cách suy luận logic ngược lại với quy nạp, đi từ cái chung đến cái riêng, được gọi là diễn giải. Vì: Cách suy luận diễn giải giúp chúng ta suy diễn từ giả thuyết hay nguyên lí chung ra những điều tất yếu sẽ xảy ra nếu giả thuyết hay nguyên lí đó đúng.

- Nhóm đối chứng và nhóm thực nghiệm trong một thí nghiệm có sự khác nhau về yếu tố cần nghiên cứu.

- Ví dụ minh họa: Nếu bạn muốn khám phá ảnh hưởng của muối đối với sự sinh trưởng, phát triển của cây, nhóm đối chứng sẽ là một nhóm thực vật không tiếp xúc với muối, trong khi nhóm thực nghiệm sẽ nhận xử lí muối. Các điều kiện còn lại về loài cây, độ tuổi sinh lí với số lượng cây như nhau và được đặt trong cùng một điều kiện môi trường. So sánh sự khác biệt về biểu hiện sinh trưởng, phát triển của các cây ở hai lô này sẽ cho thấy ảnh hưởng của muối lên sự sinh trưởng, phát triển của cây.

- Vai trò của tin sinh học: Sử dụng các phần mềm máy tính chuyên dụng, các thuật toán, mô hình để tập hợp, lưu trữ, phân tích các bộ dữ liệu sinh học ở quy mô lớn nhằm sử dụng chúng một cách hiệu quả trong nghiên cứu khoa học và trong cuộc sống.

- Thành tựu của tin sinh học:

+ Dùng phần mềm máy tính tìm kiếm các gene trong hệ gene và so sánh các hệ gene của các loài với nhau để tìm hiểu mối quan hệ tiến hóa giữa các loài sinh vật.

+ Áp dụng trí tuệ nhân tạo để xử lí thông tin của bệnh nhân giúp các bác sĩ đưa ra được biện pháp chữa bệnh hiệu quả nhất cho từng bệnh nhân.

Để học tập môn Sinh học một cách có hiệu quả, chúng ta có thể ứng dụng các công cụ tin học đơn giản như:

- Sử dụng các công cụ tin học đơn giản trong việc tìm kiếm, khai thác thông tin trên internet.

- Sử dụng chương trình tin học hay tự lập trình phần mềm để mô tả các quá trình sinh học phức tạp như phần mềm mô tả quá trình tái bản DNA, phiên mã, dịch mã,…

- Sử dụng phầm mềm xây dựng sơ đồ tư duy để hệ thống kiến thức.

Tin sinh học là ngành khoa học sử dụng các phần mềm máy tính chuyên dụng, các thuật toán, mô hình để lưu trữ, phân loại, phân tích các bộ dữ liệu sinh học ở quy mô lớn nhằm sử dụng chúng một cách hiệu quả trong nghiên cứu khoa học và trong cuộc sống.

- Để quan sát được hình dạng kích thước của tế bào thực vật, chúng ta cần dụng cụ: lam kính, lamen, kim mũi mác, ống hút, giấy thấm, kính hiển vi quang học.

- Những kĩ thuật để quan sát nhiễm sắc thể:

+ Kĩ thuật cắt mẫu vật thành lát mỏng.

+ Kĩ thuật cố định bằng hóa chất và nhuộm màu.

+ Kĩ thuật chia nhỏ mẫu, dầm ép để phá vỡ tế bào giải phóng NST.

+ Kĩ thuật quan sát tiêu bản trên kính hiển vi.

a) Nếu tế bào trong thí nghiệm đối chứng sau khi đặt nhân trở lại vẫn chết thì có thể đưa ra kết luận là: Sau khi bị loại bỏ nhân thì tế bào của trùng giày sẽ chết ngay và việc ghép lại nhân không giúp hồi phục được sự sống cho tế bào của trùng giày.

b) Nếu tế bào trong thí nghiệm đối chứng sau khi đặt nhân trở lại không bị chết thì có thể đưa ra kết luận là: Sau khi bị loại bỏ nhân thì tế bào của trùng giày chưa chết ngay mà vẫn duy trì sự sống trong thời gian nhất định và nếu được ghép lại nhân trong khoảng thời gian đó thì tế bào sẽ tiếp tục duy trì sự sống.