Министерство образования и молодежной политики Ставропольского края
Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение «Ставропольский региональный многопрофильный колледж»
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС
ПО ДИСЦИПЛИНЕ
ОДБ 07. БИОЛОГИЯ
ДЛЯ СТУДЕНТОВ ОЧНОЙ ФОРМЫ ОБУЧЕНИЯ
для специальностей и профессий технического профиля
Ставрополь 2015
Одобрено кафедрой математических
и естественно-научных дисциплин
Учебно-методический комплекс по дисциплине ОДБ 07. Биология для студентов технических специальностей и профессий.
Учебно-методический комплекс по дисциплине ОДБ 07. Биология разработан в соответствии с требованиями ФГОС СОО.
Учебно-методический комплекс по дисциплине ОДБ 07 Биология адресован студентам очной формы обучения.
УМКД включает теоретический блок, перечень практических занятий работ, задания по самостоятельному изучению тем дисциплины, вопросы для самоконтроля, перечень точек рубежного контроля, а также вопросы по промежуточной аттестации.
Составитель: Ракчеева Н.А., преподаватель ГБПОУ СРМК, 2015 СОДЕРЖАНИЕ
Наименование разделов
стр.
1. Введение
4
2. Образовательный маршрут
5
3. Содержание дисциплины
3.1 Введение. Изучение общих биологических закономерностей
3.2 Химическая организация клетки
3.3 Строение клетки
3.4 Обмен веществ и энергии в клетке
3.5 Деление клетки
3.6 Формы размножения организмов
3.7 Эмбриональное и постэмбриональное развитие организмов
3.8Основные понятия генетики. Закономерности наследственности
3.9 Закономерности изменчивости. Основы селекции
3.10 Возникновение жизни на Земле
3.11 Этапы развития жизни на Земле
3.12 Общая характеристика биологии в додарвиновский период
3.13 Дарвинизм. Основные положения теории Ч.Дарвина
3.14 Микроэволюция. Макроэволюция, её доказательства. Биогенетический закон
3.15 Происхождение человека. Доказательства и движущие силы антропогенеза
6
4. Контроль и оценка результатов освоения учебной дисциплины
60
5. Вопросы к дифференцированному зачету
61
6. Глоссарий
62
7. Информационное обеспечение дисциплины
65
Уважаемый студент!
Учебно-методический комплекс по дисциплине ОДБ.07Биология создан Вам в помощь для работы на занятиях, при выполнении домашнего задания и подготовки к текущему и итоговому контролю по дисциплине.
УМК по дисциплине включает теоретический блок, перечень практических занятий работ, задания для самостоятельного изучения тем дисциплины, вопросы для самоконтроля, перечень точек рубежного контроля.
Приступая к изучению новой учебной дисциплины, Вы должны внимательно изучить список рекомендованной основной и вспомогательной литературы. Из всего массива рекомендованной литературы следует опираться на литературу, указанную как основную.
По каждой теме в УМК перечислены основные понятия и термины, вопросы, необходимые для изучения (план изучения темы), а также краткая информация по каждому вопросу из подлежащих изучению. Наличие тезисной информации по теме позволит Вам вспомнить ключевые моменты, рассмотренные преподавателем на занятии.
Основные понятия, используемые при изучении содержания дисциплины, приведены в глоссарии.
После изучения теоретического блока приведен перечень практических работ, выполнение которых обязательно. Наличие положительной оценки по практическим работам необходимо для получения зачета по дисциплине, поэтому в случае отсутствия на уроке по уважительной или неуважительной причине Вам потребуется найти время и выполнить пропущенную работу.
В процессе изучения дисциплины предусмотрена самостоятельная внеаудиторная работа, включающая проработку конспекта, подготовку презентаций, докладов, сообщений, конспектирования темы, решения задач.
Содержание точек рубежного контроля разработано на основе вопросов самоконтроля, приведенных по каждой теме.
По итогам изучения дисциплины проводится дифференцированный зачет.
В результате освоения дисциплины Вы должны уметь:
владеть основополагающими понятиями и представлениями о живой природе, ее уровневой организации и эволюции; уверенно пользоваться биологической терминологией и символикой;
объяснять результаты биологических экспериментов, решать элементарные биологические задачи;
сформировать собственную позицию по отношению к биологической информации, получаемой из разных источников, к глобальным экологическим проблемам и путям их решения;
сравнивать биологические объекты, анализировать, оценивать и обобщать сведения, уметь находить и использовать информацию из различных источников.
В результате освоения дисциплины Вы должны знать:
современную естественнонаучную картину мира;
основные методы научного познания, используемые при биологических исследованиях живых объектов и экосистем: описание, измерение, проведение наблюдений; выявление и оценка антропогенных изменений в природе.
Внимание! Если в ходе изучения дисциплины у Вас возникают трудности, то Вы всегда можете к преподавателю прийти на дополнительные занятия, которые проводятся согласно графику. Время проведения дополнительных занятий Вы сможете узнать у преподавателя, а также познакомившись с графиком их проведения, размещенном на двери кабинета преподавателя.
В случае, если Вы пропустили занятия, Вы также всегда можете прийти на консультацию к преподавателю в часы дополнительных занятий.
Образовательный маршрут по дисциплине
Таблица 1
Формы отчетности, обязательные для сдачи
Количество
лабораторные занятия
не предусмотрены
практические занятия
3
Точки рубежного контроля
4
Итоговая аттестация
дифференцированный зачет
Желаем Вам удачи!
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
1. ВВЕДЕНИЕ. ИЗУЧЕНИЕ ОБЩИХ БИОЛОГИЧЕСКИХ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ
Основные понятия и термины по теме: уровни организации живой материи, критерии живых систем, особенности химического состава, метаболизм, наследственность, изменчивость, раздражимость.
План изучения темы (перечень вопросов, обязательных к изучению):
1. Уровни организации живой материи
2. Критерии живых систем
Краткое изложение теоретических вопросов:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ][ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]1.1 Уровни организации живой материи
Живая природа представляет собой сложно организованную иерархическую систему. Ученые-биологи на основании особенностей проявления свойств живого выделяют несколько уровней организации живой материи.
Молекулярный. Любая живая система, как бы сложно она ни была организована, осуществляется на уровне взаимодействия биологических макромолекул: нуклеиновых кислот, белков, полисахаридов, а также других важных органических веществ.
Клеточный. Клетка – структурная и функциональная единица, а также единица [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] и развития всех живых организмов, обитающих на Земле. Неклеточных форм жизни нет, а существование вирусов лишь подтверждает это правило, так как они могут проявлять свойства живых систем только в клетках. Тканевый. Ткань представляет собой совокупность сходных по строению клеток и межклеточного вещества, объединенных выполнением общей функции.
Органный. У большинства животных орган – это структурно-функциональное объединение нескольких типов тканей. Например, кожа человека как орган включает эпителий и соединительную ткань, которые вместе выполняют целый ряд функций.
Организменный. Организм представляет собой целостную одноклеточную или многоклеточную живую систему, способную к самостоятельному существованию. Многоклеточный организм образован совокупностью тканей и органов, специализированных на выполнении различных функций.
Популяционно-видовой. Совокупность организмов одного и того же вида, объединенная общим местом обитания, создает [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] как систему надорганизменного порядка. В этой системе осуществляются простейшие, элементарные эволюционные преобразования. Биогеоценотический. Биогеоценоз – совокупность организмов разных видов и различной сложности организации со всеми факторами конкретной среды их обитания – компонентами атмосферы, гидросферы и литосферы. Биосферный. Биосфера – самый высокий уровень организации жизни на нашей планете. В ней выделяют живое вещество – совокупность всех живых организмов, неживое, или косное, вещество и биокосное вещество. По ориентировочным оценкам биомасса живого вещества составляет около 2,5
· 1012 т. Причем биомасса организмов, обитающих на суше, на 99,2% представлена зелеными растениями. На биосферном уровне происходят круговорот веществ и превращение энергии, связанные с жизнедеятельностью всех живых организмов, обитающих на Земле.
1.2. Критерии живых систем
Рассмотрим подробнее критерии, отличающие живые системы от объектов неживой природы, и основные характеристики процессов жизнедеятельности, выделяющие живое вещество в особую форму существования материи.
Особенности химического состава. В состав живых организмов входят те же химические элементы, что и в объекты неживой природы. Однако соотношение различных элементов в живом и неживом неодинаково. В живых организмах 98 % химического состава приходится на четыре элемента – углерод, кислород, азот и водород. Подавляющее большинство органических молекул окружающей среды представляют собой продукты жизнедеятельности организмов.
Метаболизм. Все живые организмы способны к обмену веществ с окружающей средой, поглощая из нее вещества, необходимые для питания, и выделяя продукты жизнедеятельности.
Живые организмы поглощают из окружающей среды различные вещества. Вследствие целого ряда сложных химических превращений вещества из окружающей среды уподобляются веществам живого организма и из них строится его тело. Эти процессы называют ассимиляцией или пластическим обменом.
Другая сторона обмена веществ – процессы [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], в результате которых сложные органические соединения распадаются на простые, при этом утрачивается их сходство с веществами организма и выделяется энергия, необходимая для реакций биосинтеза. Поэтому [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] называют энергетическим обменом.
Единый принцип структурной организации. Все живые организмы, к какой бы систематической группе они ни относились, имеют клеточное строение. Клетка, как уже указывалось выше, является единой структурно-функциональной единицей, а также единицей развития всех обитателей Земли.
Репродукция. На организменном уровне самовоспроизведение, или репродукция, проявляется в виде бесполого или полового размножения особей. При размножении живых организмов потомство обычно похоже на родителей: кошки воспроизводят котят, собаки – щенят. Из семян тополя опять вырастает тополь. Деление одноклеточного организма – амебы – приводит к образованию двух амеб, полностью схожих с материнской клеткой.
Таким образом, размножение – это свойство организмов воспроизводить себе подобных.
Наследственность. Наследственность заключается в способности организмов передавать свои признаки, свойства и особенности развития из поколения в поколение. Признаком называют любую особенность строения на самых различных уровнях организации живой материи, а под свойствами понимают функциональные особенности, в основе которых лежат конкретные структуры.
Изменчивость. Это свойство как бы противоположно наследственности, но вместе с тем тесно связано с ней, так как при этом изменяются наследственные задатки – гены, определяющие развитие тех или иных признаков.
Изменчивость – это способность организмов приобретать новые признаки и свойства, в результате изменений структуры наследственного материала или возникновения новых комбиаций генов.
Рост и развитие. Способность к развитию – всеобщее свойство материи. Под развитием понимают необратимое направленное закономерное изменение объектов живой и неживой природы. В результате развития возникает новое качественное состояние объекта, вследствие которого изменяется его состав или структура. Развитие живой формы существования материи представлено индивидуальным развитием, или [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].
Раздражимость. Любой организм неразрывно связан с окружающей средой: извлекает из нее питательные вещества, подвергается воздействию неблагоприятных факторов среды, вступает во взаимодействие с другими организмами и т. д. В процессе эволюции у живых организмов выработалось и закрепилось свойство избирательно реагировать на внешние воздействия. Это свойство носит название раздражимости.
Раздел 1 УЧЕНИЕ О КЛЕТКЕ
Тема 1.1 Химическая организация клетки
2. Неорганические соединения
Основные понятия и термины по теме: химический состав клетки, неорганические вещества, содержание элементов, функции, роль в клетке.
План изучения темы (перечень вопросов, обязательных к изучению):
Химический состав клетки.
Неорганические вещества, их функции и роль в клетке.
Краткое изложение теоретических вопросов:
В земной коре встречается около сотни химических элементов. Из них в организмах обнаружено 60, но только 16 элементов являются необходимыми для жизни. Более 99 % органической массы приходится на долю четырёх веществ – водорода, углерода, кислорода и азота. Важное значение также имеют фосфор, сера, натрий, магний, железо, хлор, калий, кальций, марганец, медь, кобальт и цинк.
Содержание химических элементов в теле человека
Химические элементы входят в состав соединений, которые можно разбить на две группы:
- неорганические (вода, соли и т. д.);
- органические (белки, углеводы, липиды, нуклеиновые кислоты и т. д.).
От 60 % до 95 % общей массы организма составляет вода. Наличие воды – обязательное условие жизненной активности клетки; все физиологические процессы происходят только в водной среде. Для многих организмов вода является также средою обитания. Значение воды определяется её необычными свойствами: малыми размерами молекул, их полярностью и способностью образовывать водородные связи друг с другом. Важные свойства воды:
- вода является универсальным растворителем для полярных веществ. Это свойство также означает, что вода служит средой для транспорта различных веществ внутри организма;
- вода обладает большой теплоёмкостью; благодаря этому биохимические процессы идут в малом диапазоне температур;
- вода имеет большую теплоту испарения; это используется при терморегуляции у животных (потоотделение) и растений (охлаждение листьев);
- у воды большая теплота плавления; это препятствует образованию кристаллов льда в клетках при понижении температуры;
- плотность льда меньше плотности воды, поэтому он не тонет, и водоёмы промерзают сверху вниз. В противном случае реки и озера холодных и умеренных поясов промёрзли бы за зиму насквозь;
- значительное поверхностное натяжение играет важную роль при движении воды по капиллярам организмов;
- вода является необходимым компонентом метаболических реакций (например, в процессе фотосинтеза).
Также в клетке содержится много различных солей в диссоциированном состоянии. Для процессов жизнедеятельности из входящих в состав солей катионов наиболее важны K+, Na+, Ca2+, Mg2+, из анионов – HPO42–, H2PO4–, Cl–, HCO3–.
Раздел 1 УЧЕНИЕ О КЛЕТКЕ
Тема 1.1 Химическая организация клетки
Биополимеры. Углеводы. Липиды.
Основные понятия и термины по теме: состав, строение, функции, углеводы, липиды.
План изучения темы (перечень вопросов, обязательных к изучению):
1. Состав, строение и функции углеводов.
2. Состав, строение и функции липидов.
Краткое изложение теоретических вопросов:
1.Углеводы
Вступая в химические реакции, углерод образует прочные ковалентные связи, обобществляя четыре электрона. Атомы углерода, соединяясь между собой, способны образовывать стабильные цепи и кольца, служащие скелетами макромолекул. Углерод также может образовывать кратные ковалентные связи с другими углеродными атомами, а также с азотом и кислородом. Все эти свойства обеспечивают уникальное разнообразие органических молекул.
Макромолекулы, составляющие около 90 % массы обезвоженной клетки, синтезируются из более простых молекул, называемых мономерами. Существуют три основных типа макромолекул: полисахариды, [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] и [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]; мономерами для них являются, соответственно, моносахариды, [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] и нуклеотиды.
Углеводами называют вещества с общей формулой Cx(H2O)y, где x и y – натуральные числа. Название «углеводы» говорит о том, что в их молекулах водород и кислород находятся в том же отношении, что и в воде.
В животных клетках содержится небольшое количество углеводов, а в растительных – почти 70 % от общего количества органических веществ.
Углеводы делятся на простые (моносахариды) и сложные (дисахариды и полисахариды). Моносахариды имеют общую формулу (CH2O)n, где n изменяется от 3 до 9. Самые распространённые моносахариды – глюкоза и фруктоза, имеющие формулу (CH2O)6. Все моносахариды имеют сладкий вкус, кристаллизуются и легко растворяются в воде.
Моносахариды играют роль промежуточных продуктов в процессах [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] и [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], участвуют в синтезе нуклеиновых кислот, коферментов, АТФ и полисахаридов, служат [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], высвобождаемой при окислении в процессе дыхания. Производные моносахаридов – сахарные спирты, сахарные кислоты, дезоксисахара и аминосахара – имеют важное значение в процессе дыхания, а также используются при синтезе липидов, [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] и других макромолекул.
Дисахариды образуются в результате реакции конденсации между двумя моносахаридами. Иногда они используются в качестве запасных питательных веществ. Наиболее распространенными из них являются мальтоза (глюкоза + глюкоза), лактоза (глюкоза + галактоза) и сахароза (глюкоза + фруктоза).
Лактоза содержится только в молоке. Сахароза (тростниковый сахар) наиболее распространена в растениях; это и есть тот самый «сахар», который мы обычно употребляем в пищу.
Полисахариды состоят из моносахаридов. Большие размеры делают их молекулы практически нерастворимыми в воде; они не оказывают влияние на клетку и потому удобны в качестве запасных веществ. При необходимости они могут быть превращены обратно в сахара путём гидролиза.
2.Липиды. Липидами обычно называют нерастворимые в воде органические вещества, являющиеся сложными эфирами жирных кислот и спиртов (например, глицерола). Жирные кислоты имеют общую формулу R
·COOH, где R – атом водорода или радикал типа –CH3. В липидах радикал обычно представлен длинной углеводородной цепью; этот «хвост» гидрофобен, что и определяет плохую растворимость липидов в воде. Липиды, образующиеся из глицерола, называются глицеридами.
Триацилглицеролы – самые распространённые из природных липидов. Они делятся на жиры, остающиеся твёрдыми при 20 °С, и масла, находящиеся при этой температуре в жидкой фазе. Масла включают ненасыщенные жирные кислоты, имеющие в своём составе одну или несколько двойных связей C=C, жиры – в основном насыщенные жирные кислоты (без двойных связей). Калорийность липидов выше калорийности углеводов, поэтому они откладываются в организме животных как запасное питательное вещество. Жир также служит для теплоизоляции и обеспечивают плавучесть. Одним из продуктов окисления жиров является вода; некоторые пустынные животные запасают жир в организме именно для этой цели. Масла чаще всего накапливаются в растениях (семена подсолнечника, кокосовой пальмы и т. п.).
Фосфолипиды – группа глицеролов, включающая остатки жирных кислот и фосфорной кислоты. Благодаря наличию полярной фосфатной группы часть молекулы приобретает способность растворяться в воде, другая же часть молекулы остаётся нерастворимой. Из фосфолипидов строятся все плазматические мембраны живых клеток.
Воска – сложные эфиры жирных кислот и длинноцепочечных спиртов. Они используются животными и растениями в качестве водоотталкивающего покрытия (пчелиные соты, покрытие перьев птиц, эпидермис некоторых плодов и семян).
Раздел 1 УЧЕНИЕ О КЛЕТКЕ
Тема 1.1 Химическая организация клетки
4.Биополимеры. Белки, их состав и строение
Основные понятия и термины по теме: белки, состав, строение, структура, денатурация.
План изучения темы (перечень вопросов, обязательных к изучению):
1.Состав и строение белков.
2.Денатурация белка
Краткое изложение теоретических вопросов:
Среди органических веществ клетки белки занимают первое место как по количеству, так и по значению. У животных на них приходится около 50% сухой массы клетки. В организме человека встречаются 5 млн. типов белковых молекул, отличающихся не только друг от друга, но и от белков других организмов. Несмотря на такое разнообразие и сложность строения они построены всего из 20 различных аминокислот. Общая формула их выглядит так:
В левой части молекулы расположены группа H2N–, которая обладает свойствами основания; справа - группа –COOH - кислотная, характерная для всех органических кислот.
Благодаря пептидным связям [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] образуют белки. Часть белков образует комплексы с молекулами, содержащими серу, фосфор, железо, цинк и медь. Молекулярная масса белковых цепей колеблется от нескольких тысяч до нескольких миллионов (в вирусе табачной мозаики – около 40 000 000 молекул); в их состав входят сотни (иногда – сотни тысяч) аминокислотных остатков.
Классификация белков крайне затруднена их многообразием и сложностью молекул. К простым белкам, состоящим только из аминокислот, относят альбумины (яичный альбумин и сывороточный альбумин крови), глобулины (антитела в крови, фибрин), гистоны, склеропротеины (кератин волос, кожи и перьев, коллаген сухожилий, эластин связок).
По структуре белки делятся на фибриллярные (третичная структура почти не выражена, нерастворимы, представляют собой длинные полипептидные цепи), глобулярные (третичная структура хорошо выражена, растворимы) и промежуточные (фибриллярные, но растворимые). Первые входят в состав соединительных тканей, вторые играют роль ферментов, гормонов, антител.
Функционально белки могут быть структурными (компоненты соединительных тканей, слизистых секретов), транспортными (перенос крови, липидов), защитными (антитела,[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]), сократительными (в мышечных тканях), запасными (молоко, белок), [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], гормонами, токсинами (змеиный яд).
Каждому белку свойственна особая геометрическая структура. При описании пространственной структуры обычно описывают четыре разных уровня организации.
Под первичной структурой белка обычно понимают последовательность аминокислот.
Обычно белковая молекула имеет форму спирали. Это так называемая вторичная структура, стабилизируемая водородными связями, возникающими между CO- и NH-группами. На один виток спирали приходится 3,6 аминокислотного остатка. Существуют и другие формы вторичной структуры, например, тройная спираль коллагена и складчатый слой фибрина.
Дисульфидные, ионные и водородные связи, а также гидрофобное взаимодействие заставляют большинство белковых цепей сворачиваться в компактную глобулу. Это так называемая третичная структура белка. Наконец, многие белки с особо сложным строением состоят из нескольких полипептидных цепей – способ их упаковки называется четвертичной структурой.
Ряд причин (нагревание, воздействие каких-либо излучений, сильные кислоты и щелочи, тяжёлые металлы, органические растворители) могут вызвать денатурацию белка. Молекула временно или постоянно теряет свою третичную структуру и «сворачивается» или выпадает в осадок. Использование спирта в качестве дезинфецирующего средства связано именно с тем, что он вызывает денатурацию белка любых бактерий.
Действие повышенной температуры, а также обезвоживание, изменение рН и другие воздействия вызывают разрушение структурной организации белков. Вначале разрушается самая слабая структура – четвертичная, затем третичная, вторичная и при более жестких условиях – первичная. Утрата белковой молекулой своей структурной организации называется денатурацией.
Раздел 1 УЧЕНИЕ О КЛЕТКЕ
Тема 1.1 Химическая организация клетки
5.Функции белков в клетке
Основные понятия и термины по теме: белки, функции, транспортная, энергетическая, защитная, каталитическая, ферменты, скорость реакций, антитела.
План изучения темы (перечень вопросов, обязательных к изучению):
Функции белков
Влияние температура на скорость биохимических реакций
Краткое изложение теоретических вопросов:
Функции белков. Функции белков в клетке чрезвычайно многообразны. Одна из важнейших – пластическая (строительная) функция: белки участвуют в образовании всех клеточных мембран и органоидов клетки, а также внеклеточных структур.
Исключительно важное значение имеет каталитическая роль белков. Все биологические катализаторы – ферменты – вещества белковой природы, они ускоряют химические реакции, протекающие в клетке, в десятки и сотни тысяч раз.
Температура всегда влияет на скорость химических реакций. Большинство реакций с неорганическими катализаторами идет при очень высоких температурах. При повышении температуры скорость реакции, как правило, увеличивается. Для ферментативных реакций это увеличение ограничено определенной (оптимальной) температурой (рис. 1). Дальнейшее повышение температуры вызывает изменения в структуре молекулы фермента (см. денатурация белков), ее активность снижается, а затем прекращается. Однако некоторые ферменты микроорганизмов, обнаруженных в водах горячих природных источников, не только выдерживают температуры, близкие к точке кипения воды, но даже проявляют в этих условиях свою максимальную активность.
Рисунок 1.Влияние температуры на активность фермента: 1 – увеличение,2 – уменьшение скорости реакции
Но и для них температурные рамки довольно узки и определяются температурой среды, в которой обитают микроорганизмы. Для большинства же ферментов температурный оптимум близок к 35 – 40 °С.
Двигательная функция живых организмов обеспечивается специальными сократительными белками. Эти белки участвуют во всех видах движения, к которым способны клетки и организмы: мерцание ресничек и биение жгутиков у простейших, сокращение мышц у многоклеточных животных, движение листьев у растений и др.
Транспортная функция белков заключается в присоединении химических элементов (например, кислорода гемоглобином) или биологически активных веществ (гормонов) и переносе их к различным тканям и органам тела. Специальные транспортные белки перемещают РНК, синтезированные в клеточном ядре, в цитоплазму. Широко представлены транспортные белки в наружных мембранах клеток; они переносят различные вещества из окружающей среды в цитоплазму.
При поступлении в организм чужеродных белков или микроорганизмов в белых кровяных тельцах – лейкоцитах образуются особые белки – антитела. Они связываются с несвойственными организму веществами (антигенами) по принципу соответствия пространственных конфигураций молекул (принцип – «ключ-замок»). В результате этого образуется безвредный, нетоксичный комплекс – «антиген-антитело», который впоследствии фагоцитируется и переваривается другими формами лейкоцитов – это защитная функция. Белки могут служить и одним из источников энергии в клетке, то есть выполняют энергетическую функцию. При полном расщеплении 1 г белка до конечных продуктов выделяется 17,6 кДж энергии. Однако белки в таком качестве используются редко. Аминокислоты, высвобождающиеся при расщеплении белковых молекул, участвуют в реакциях пластического обмена для построения новых белков.
Задания для самостоятельного выполнения
Проработка конспекта, подготовка сообщений на тему: «Биологические функции белков»
Форма контроля самостоятельной работы:
Проверка проработки конспекта, подготовки сообщений «Биологические функции белков»
Вопросы для самоконтроля по теме:
Дать определение белкам;
Перечислить и охарактеризовать функции белков в клетке;
Какова роль ферментов в каталитической функции белков?
Как влияет температура на скорость биохимических реакций?
Что собой представляют антитела и антигены?
Раздел 1 УЧЕНИЕ О КЛЕТКЕ
Тема 1.1 Химическая организация клетки
6.Биополимеры. Нуклеиновые кислоты
Основные понятия и термины по теме: биополимеры, нуклеиновые кислоты, роль в клетке.
План изучения темы (перечень вопросов, обязательных к изучению):
Типы нуклеиновые кислоты.
Роль нуклеиновых кислот в клетке.
Краткое изложение теоретических вопросов:
Нуклеиновые кислоты содержат в себе генетический материал всех живых организмов. Выяснение их структуры открыло новую эру в наших знаниях о природе.
Составными частями нуклеиновых кислот являются нуклеотиды. Молекула нуклеотида состоит из пентозы, азотистого основания и фосфорной кислоты. В зависимости от типа сахара различают рибонуклеиновую кислоту (РНК; в её состав входит рибоза) и дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК; в её состав входит сахар дезоксирибоза, у которого на один атом кислорода меньше). В обоих типах нуклеиновых кислот содержатся четыре типа оснований: аденин (А), гуанин (Г), цитозин (Ц), тимин (Т; в РНК вместо него содержится урацил (У)). Первые два основания относятся к классу пуринов, остальные – к пиримидинам. Фосфорная кислота определяет кислотные свойства нуклеиновых кислот.
Соединяясь друг с другом фосфодиэфирной связью (3'-фосфатная группа одного и 5'-сахар другого нуклеотида), два нуклеотида образуют динуклеотид. При синтезе полинуклеотидов этот процесс повторяется миллионы раз. Фосфодиэфирный мостик является прочной ковалентной связью, обеспечивая всей цепи стабильность и уменьшая риск «поломок» ДНК.
Выяснить структуру ДНК удалось в 1953 году английским ученым [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] и [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. Они показали, что ДНК состоит из двух полинуклеотидных цепей. Каждая цепь закручена в спираль вправо, и обе цепи свиты вместе, образуя двойную спираль. Шаг спирали составляет 3,4 нм (по 10 пар оснований в витке), а диаметр витка – 2 нм. Фосфатные группировки находятся снаружи спирали, а азотистые основания – внутри. ДНК – очень хрупкая молекула, простое перемешивание её раствора может привести к разрыву цепей на более мелкие куски.
Число адениновых оснований в любой ДНК равно числу тиминовых оснований, число гуаниновых оснований всегда равно числу цитозиновых оснований. Никаких ограничений относительно последовательности нуклеотидов в одной цепи не существует, но эта последовательность в одной цепи полностью определяет собой последовательность нуклеотидов в другой. Пары соединяются водородными связями между основаниями в строго определённом порядке (аденин с тимином, гуанин с цитозином). Таким образом, цепи двойной спирали комплементарны друг другу.
Для того, чтобы ДНК являлась генетическим материалом, она должна быть способна нести в себе закодированную информацию и точно воспроизводиться (реплицироваться). Последующие исследования доказали, что ДНК действительно содержит в себе генетическую информацию.
Молекула РНК в отличие от ДНК состоит, как правило, из одной цепи и имеет гораздо меньшие размеры. Существует три основных вида РНК: транспортная (т-РНК), информационная (и-РНК) и рибосомная (р-РНК). Информационная РНК (и-РНК) является матрицей, которую рибосомы используют при [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. Её нуклеотидная последовательность комплементарна сообщению, содержащемуся в определённом участке ДНК. Транспортные РНК переносит аминокислоты к месту синтеза. Несколько видов р-РНК являются основным компонентом [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. Нуклеотидные последовательности т-РНК и р-РНК также определяются определёнными участками ДНК.
ДНК находится, главным образом, в ядре клетки (у прокариот рассредоточена по клетке), являясь основным веществом хромосом. РНК сконцентрирована в ядрышке, цитоплазме и частично в хромосомах. Молекул РНК в клетке значительно больше (иногда их десятки тысяч), чем молекул ДНК.
Роль нуклеотидов заключается не только в синтезе нуклеиновых кислот. Некоторые нуклеотиды играют важную роль в жизнедеятельности организмов, являясь [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. Примером могут служить аденозинфосфорные кислоты, содержащие аденин, рибозу и несколько остатков фосфорной кислоты. Присоединение каждой новой фосфатной группы к кислоте сопровождается аккумуляцией энергии, а их отщепление – выделением. Превращение аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) в аденозиндифосфорную (АДФ) является основой энергетического обмена внутри клетки.
Задания для самостоятельного выполнения
Подготовка докладов по теме «Химическая организация клетки».
Форма контроля самостоятельной работы:
Защита докладов по теме «Химическая организация клетки»
Вопросы для самоконтроля по теме:
1. Каково строение нуклеиновых кислот?
2. Охарактеризовать роль нуклеиновых кислот в клетке.
3. Рассказать о принципе комплементарности нуклеотидов.
Раздел 1 УЧЕНИЕ О КЛЕТКЕ
Тема1.2 Строение клетки
7.Клетка. Органоиды клетки: плазматическая мембрана, лизосомы, ЭПС, рибосомы, комплекс Гольджи.
Основные понятия и термины по теме: органоиды клетки, плазматическая мембрана, лизосомы, ЭПС, рибосомы, комплекс Гольджи.
План изучения темы (перечень вопросов, обязательных к изучению):
Основные положения клеточной теории.
Органоиды клетки, плазматическая мембрана, лизосомы, ЭПС, рибосомы, комплекс Гольджи.
Краткое изложение теоретических вопросов:
Клетки – это структурные единицы организмов. Впервые этот термин употребил Роберт Гук в 1665 году. Её основными положениями были следующие утверждения:
- клетка – основная единица строения и развития всех живых организмов;
- клетки всех организмов сходны по своему строению, химическому составу, основным проявлениям жизнедеятельности;
- каждая новая клетка образуется в результате [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] исходной (материнской) клетки; в многоклеточных организмах клетки специализированы по выполняемой ими функции и образуют [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. Из тканей состоят органы, которые тесно связаны между собой и подчинены системам регуляции.
Мелкие организмы могут состоять всего лишь из сотен клеток. Организм человека включает в себя 1014 клеток. Самая маленькая из известных сейчас клеток имеет размер 0,2 мкм, самая большая – неоплодотворенное яйцо [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] – весит около 3,5 кг. Типичные размеры растительных и животных клеток составляют от 5 до 20 мкм. При этом между размерами организмов и размерами их клеток прямой зависимости обычно нет.
70–80 % массы клетки – это вода.
Для того, чтобы поддерживать в себе необходимую концентрацию веществ, клетка должна быть физически отделена от своего окружения. Вместе с тем, жизнедеятельность организма предполагает интенсивный обмен веществ между клетками. Роль барьера между клетками играет [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].
Внутреннее строение клетки долгое время было загадкой для ученых; считалось, что мембрана ограничивает протоплазму – некую жидкость, в которой и происходят все биохимические процессы. Благодаря электронной микроскопии тайну протоплазмы удалось раскрыть, и сейчас известно, что внутри клетки имеются [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], в которой присутствуют различные органоиды, и генетический материал в виде [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], собранный, в основном, в [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ](у эукариот).
Строение клетки является одним из важных принципов классификации организмов. В последующих параграфах мы сначала рассмотрим структуры, общие для растительных и животных клеток, затем характерные особенности клеток растений и доядерных организмов. Закончится этот раздел рассмотрением принципов деления клетки.
Изучением клеток занимается цитология.
Эндоплазматическая сеть – это сеть мембран, пронизывающих цитоплазму эукариотических клеток. Её можно наблюдать только при помощи электронного микроскопа. Эндоплазматическая сеть связывает органеллы между собой, по ней происходит транспорт питательных веществ. Гладкая ЭПС имеет вид трубочек, стенки которых представляют собой мембраны, сходные по своей структуре с плазматической мембраной. В ней осуществляется синтез липидов и углеводов. На мембранах каналов и полостей гранулярной ЭПС расположено множество рибосом; данный тип сети участвует в [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].
Рибосомы – мелкие (15–20 нм в диаметре) органеллы, состоящие из [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] и полипептидов. Важнейшая функция рибосом – синтез белка. Их количество в клетке весьма велико: тысячи и десятки тысяч. Рибосомы могут быть связаны с эндоплазматической сетью или находиться в свободном состоянии. В процессе синтеза обычно одновременно участвуют множество рибосом, объединённых в цепи, называемые полирибосомами.
Аппарат Гольджи представляет собой стопку мембранных мешочков (цистерн) и связанную с ними систему пузырьков. На наружной, вогнутой стороне стопки из пузырьков (отпочковывающихся, по-видимому, от гладкой эндоплазматической сети) постоянно образуются новые цистерны, на внутренней стороне цистерны превращаются обратно в пузырьки. Основной функцией аппарата Гольджи является транспорт веществ в цитоплазму и внеклеточную среду, а также синтез жиров и углеводов, в частности, гликопротеина муцина, образующего слизь, а также воска, камеди и растительного клея. Аппарат Гольджи участвует в росте и обновлении плазматической мембраны и в формировании лизосом.
Лизосомы представляют собой мембранные мешочки, наполненные пищеварительными ферментами. Особенно много лизосом в животных клетках, здесь их размер составляет десятые доли микрометра. Лизосомы расщепляют питательные вещества, переваривают попавшие в клетку бактерии, выделяют ферменты, удаляют путём переваривания ненужные части клеток.
Раздел 1 УЧЕНИЕ О КЛЕТКЕ
Тема 1.2 Строение клетки
8. Строение и функции органоидов клетки: ядра, митохондрий, пластид, органоидов движения.
Основные понятия и термины по теме: органоиды клетки, строение, функции, ядро, митохондрии, пластиды.
План изучения темы (перечень вопросов, обязательных к изучению):
1.Эукариотические клетки.
2.Строение и функции органоидов клетки: ядра, митохондрий, пластид.
Краткое изложение теоретических вопросов:
Эукариотические клетки самых разнообразных организмов – от простейших (корненожки, жгутиковые, инфузории и др.) до высших растений и животных – отличаются и сложностью и разнообразием строения (рис. 1). На рисунке 4 представлены эукариотические клетки как одноклеточных (14 – амеба, 15 – сувойка, 16 – эвглена зеленая), так и многоклеточных – растений (1–6) и животных (7–13). Типичной клетки в природе не существует, но все эукариотические клетки гомологичны и у тысяч различных типов клеток можно выделить общие черты строения, характерные для клеток представителей различных царств живой природы. Каждая клетка состоит из двух важнейших, неразрывно связанных между собой частей – цитоплазмы и ядра.
Цитоплазма. В цитоплазме находится целый ряд оформленных структур, имеющих закономерные особенности строения и поведения в разные периоды жизнедеятельности клетки. Каждая из этих структур несёт определенную функцию. В цитоплазме откладываются различные вещества - включения (гликоген, капли жира, пигменты).
Ядро - важнейшая составная часть клетки. Оно содержит молекулы [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] и поэтому выполняет две главные функции: 1) хранение и воспроизведение генетической информации, 2) регуляция процессов обмена веществ, протекающих в клетке. Клетка утратившая ядро, не может существовать. Ядро также неспособно к самостоятельному существованию. Большинство клеток имеет одно ядро, но можно наблюдать 2-3ядра в одной клетке, например в клетках печени. Известны многоядерные клетки с числом ядер в несколько десятков. Формы ядер зависят от формы клетки. Ядра бывают шаровидные, многолопастные. Главную роль в жизнедеятельности ядра играет обмен веществ между ядром и цитоплазмой. Содержимое ядра включает ядерный сок, или кариоплазму, хроматин и ядрышко. В состав ядерного сока входят различные белки, в том числе большинство ферментов ядра, свободные нуклеотиды, аминокислоты, продукты деятельности ядрышка и хроматина, перемещающиеся из ядра в цитоплазму. Хроматин содержит ДНК, белки и представляет собой спирализованные и уплотненные участки хромосом. Ядрышко представляет собой плотное округлое тельце, располагающееся в ядерном соке. Число ядрышек колеблется от 1 до 5-7 и более. Ядрышки есть только в неделящихся ядрах, во время митоза они исчезают, а после завершения деление образуются вновь. Ядрышко не является самостоятельным органоидом клетки, оно лишено мембраны и образуется вокруг участка хромосомы, в котором закодирована структура рРНК. В ядрышке формируются рибосомы, которые затем перемещаются в цитоплазму. Хроматином называют гранулы и сетевидные структуры ядра, интенсивно окрашивающиеся некоторыми красителями и отличные по форме от ядрышка.
Митохондрии. Всеобщее распространение митохондрий в животном и растительном мире указывают на важную роль, которую митохондрии играют в клетке. Митохондрии имеют форму сферических, овальных и цилиндрических телец, могут быть нитевидной формы. Размеры митохондрий 0,2-1мкм в диаметре, до 5-7мкм в длину. Длина нитевидных форм достигает 15-20мкм. Количество митохондрий в клетках различных тканей неодинаково, их больше там, где интенсивны синтетические процессы (печень) или велики затраты энергии. Основная функция митохондрий – синтез [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].
Пластиды являются основными цитоплазматическими органеллами клеток автотрофных [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].
Классификация пластид по окраске и выполняемой функции подразумевает деление этих органоидов на три типа: хлоропласты, лейкопласты и хромопласты.
Хлоропласты – это зеленые пластиды высших растений, содержащие хлорофилл – фотосинтезирующий пигмент.
Хромопласты – пластиды, окраска которых бывает желтого, оранжевого или красного цвета, что обусловлено накоплением в них каротиноидов.
Лейкопласты представляют собой бесцветные пластиды, основная функция которых обычно запасающая.
Все виды пластид имеют общее происхождение и способны переходить из одного вида в другой.
Практическое занятие№1: «Строение растительной, животной и бактериальной клетки»
Цель: сформировать умение находить особенности строения клеток различных организмов, распознавать и сравнивать органоиды растительных и животных и бактериальных клеток.
Порядок выполнения: для того чтобы выполнить данное задание необходимо:
Повторить теоретический материал по теме практической работы.
Ответить на вопросы для закрепления теоретического материала.
Установить соответствие между органоидами клеток, их строением и выполняемыми функциями, заполнив табл.№1. Ответить на вопрос задания.
Заполнить таблицу №2 «Сходство и различия растительной, животной и бактериальной клеток».
Составить рассказ «Сравнительная характеристика растительной и животной клеток», заполнив пропуски в тексте.
Оформить отчет.
Задания:
№1. Используя рисунки и текст учебника, заполнить таблицу №1, установив соответствие между органоидами клеток, их строением и выполняемыми функциями.
Табл. №1.
Соответствие между органоидами клеток, их строением и функциями
Органоид
Строение
Функции
1. Наружная цитоплазматическая мембрана
Барьерная, транспортная, рецепторная (восприятие сигналов из окружающей среды)
2. Ядро
Регуляция функций в клетке, хранитель наследственной информации
3. Пластиды
Фотосинтез, окраска частей растения, запасающая
4. Митохондрии
Энергетические станции клетки, участвуют в процессах аэробного клеточного дыхания.
5. Гранулярная эндоплазматическая сеть
Синтез белка
6. Агранулярная эндоплазматическая сеть
Синтез углеводов и липидов
7. Рибосомы
Свободные рибосомы синтезируют белок, необходимый для жизнедеятельности клетки, прикрепленные – белок, выводящийся из клетки, белки мембран и лизосом.
8. Лизосомы
Внутриклеточное переваривание ВМС
9. Клеточный центр
Сборка микротрубочек
10. Жгутики, реснички
Движение
11. Вакуоль
Тургор, окрашивание клеток
12. Опорный аппарат (микротрубочки, микрофиламенты)
Опора
13. Комлекс Гольджи
Синтез полисахаридов, модификация олигосахаридов. Сборка мембран из веществ.
14. Клеточный центр
Сборка микротрубочек
15. Центриоли
Участвуют в образовании базальных телец ресничек и жгутиков и в образовании митотического веретена
Каждая ли клетка имеет все эти органоиды? Ответ прокомментируйте.
№2. Сравнить растительную, животную и бактериальную клетки, используя рисунки и текст учебника. Заполнить таблицу №2 и сделать вывод об отличительных особенностях различных видов клеток.
Табл. №2
Сходство и различия растительной, животной и бактериальной клеток
Части и органоиды клетки
Клетка растения
Клетка животного
Клетка бактерии
1.Оболочка
2.Цитоплазма
3.Ядро
4.Настоящая вакуоль
5.Хлоропласты
6.Мезосомы
7.ЭПС
8.Митохондрии
9.Комплекс Гольджи
10.Рибосомы
11.Клеточный центр
12.Лизосомы
13.Реснички, жгутики
14.Хромосомы
15 Кольцевая ДНК
№3. Составить рассказ «Сравнительная характеристика растительной и животной клеток», заполнив пропуски в тексте:
1.Любой живой организм состоит из
2.Все многообразие клеток можно разделить на 2 группы по наличию оформленного ядра: и
3.Не имеют четко оформленного ядра
4.Ядро содержится в клетках
5.К прокариотам относятся и
6.К эукариотам относятся, ,
7.Растительная клетка покрыта, а животная имеет
8.Запасным веществом животной клетки является
9.А растительные клетки запасают
10.Оболочки растительных, животных и грибных клеток отличаются по содержанию основного вещества
11.Оболочки растительных клеток содержат, животных клеток - , грибных -
12.Единый план строения всех клеток свидетельствует об их и .
Задания для самостоятельного выполнения:
Составить сравнительную таблицу строения растительной и животной клеток.
Форма контроля самостоятельной работы:
Проверка составить сравнительной таблицы строения растительной и животной клеток.
Вопросы для самоконтроля по теме:
Дать характеристику прокариотическим и эукариотическим клеткам.
Каково строение и функции плазматической мембраны, лизосом, ЭПС, рибосом, комплекса Гольджи?
Какую роль в клетке играют ядро, митохондрии, лизосомы?
Дать классификацию пластид по окраске и выполняемым функциям?
Раздел 1 УЧЕНИЕ О КЛЕТКЕ
Тема 1.3 Обмен веществ и энергии в клетке
9. Фотосинтез
Основные понятия и термины по теме: автоторофы, гетеротрофы, фотосинтез, хлорофилл, хлоропласты, световая и темновая фазы, значение процесса фотосинтеза.
План изучения темы (перечень вопросов, обязательных к изучению):
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] и [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] организмы
Процесс фотосинтеза.
Роль хлорофилла в осуществлении фотосинтеза.
Значение процесса фотосинтеза
Краткое изложение теоретических вопросов:
По способу получения энергии все организмы делятся на две группы – [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] и [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].
Автотрофы – это организмы, осуществляющие питание (то есть получающие энергию) за счет неорганических соединений. К ним относятся некоторые бактерии и все зеленые растения. В зависимости от того, какой источник энергии используется автотрофными организмами для синтеза органических соединений, их делят на две группы: фототрофы и хемотрофы.Для фототрофов источником энергии служит свет, а хемотрофы используют энергию, освобождающуюся при окислительно-восстановительных реакциях. Зеленые растения являются фототрофами. При помощи содержащегося в [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] хлорофилла они осуществляют фотосинтез – преобразование световой энергии в энергию химических связей.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рисунок 1. Схема процесс фотосинтеза
Фотосинтез. Фотосинтезом называют образование органических (и неорганических) молекул из неорганических за счет использования энергии солнечного света. Этот процесс состоит из двух фаз – световой и темновой (см. рис.1).
В световой фазе кванты света – фотоны – взаимодействуют с молекулами хлорофилла, в результате чего эти молекулы на очень короткое время переходят в более богатое энергией «возбужденное» состояние. Затем избыточная энергия части возбужденных молекул преобразуется в теплоту или испускается в виде света. Другая ее часть передается ионам водорода Н+, всегда имеющимся в водном растворе вследствие диссоциации воды.
Н2О Н+ + ОН
Образовавшиеся атомы водорода (Н0) непрочно соединяются с органическими молекулами – переносчиками водорода. Ионы гидроксила ОН отдают свои электроны другим молекулам и превращаются в свободные радикалы ОН0. Радикалы ОН0 взаимодействуют друг с другом, в результате чего образуются вода и молекулярный кислород:
4ОН О2 + 2Н2О
Таким образом, источником молекулярного кислорода, образующегося в процессе фотосинтеза и выделяющегося в атмосферу, является вода, расщепляющаяся в результате фотолиза – разложение воды под влиянием света. Кроме фотолиза воды энергия света используется в световой фазе для синтеза АТФ из АДФ и фосфата без участия кислорода.
Это очень эффективный процесс: в [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] образуется в 30 раз больше АТФ, чем в митохондриях тех же растений с участием кислорода. Таким путем накапливается энергия, необходимая для процессов, происходящих в темновой фазе фотосинтеза.
В комплексе химических реакций темновой фазы, для течения которых свет не обязателен, ключевое место занимает связывание СО2. В этих реакциях участвуют молекулы АТФ, синтезированные во время световой фазы, и атомы водорода, образовавшиеся в процессе фотолиза воды и связанные с молекулами-переносчиками:
6СО2 + 24Н0 С6Н12О6 + 6Н2О
Так энергия солнечного света преобразуется в энергию химических связей сложных органических соединений.
Как уже отмечалось выше, побочным продуктом фотосинтеза зеленых растений является молекулярный кислород, выделяемый в атмосферу. Свободный кислород в атмосфере является мощным фактором преобразования веществ. Его появление послужило предпосылкой возникновения на нашей планете аэробного типа обмена веществ.
Раздел 1 УЧЕНИЕ О КЛЕТКЕ
Тема 1.3 Обмен веществ и энергии в клетке
10.Обеспечение клеток энергией за счет окисления органических веществ
Основные понятия и термины по теме: энергетический обмен, АТФ, энергия, аэробное дыхание, брожение, клеточные функции.
План изучения темы (перечень вопросов, обязательных к изучению):
1.Этапы энергетического обмена.
2.Роль АТФ в обеспечении энергией все видов клеточных функций.
Краткое изложение теоретических вопросов:
Процессом, противоположным синтезу, является диссимиляция – совокупность реакций расщепления. При расщеплении высокомолекулярных соединений выделяется энергия, необходимая для реакций биосинтеза. Поэтому диссимиляцию называют еще энергетическим обменом клетки или катаболизмом.
Химическая энергия питательных веществ заключена в различных ковалентных связях между атомами в молекулах органических соединений. При расщеплении глюкозы энергия выделяется поэтапно при участии ряда [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] согласно итоговому уравнению:
C6H12O6 + 6O2 6H2O + 6CO2 + 2800 кДж
Часть энергии, освобождаемой из питательных веществ, рассеивается в форме теплоты, а часть аккумулируется, то есть накапливается в богатых энергией фосфатных связях АТФ.
Именно АТФ обеспечивает энергией все виды клеточных функций: биосинтез, механическую работу (деление клетки, сокращение мышц), активный перенос веществ через мембраны, поддержание мембранного потенциала в процессе проведения нервного импульса, выделение различных секретов.
Рисунок 1. Схема строения АТФ и превращения её в АДФ
Молекула АТФ состоит из азотистого основания [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], сахара рибозы и трех остатков фосфорной кислоты (рис.1). Аденин, рибоза и первый фосфат образуют аденозинмонофосфат (АМФ). Если к первому фосфату присоединяется второй, получается аденозиндифосфат (АДФ). Молекула с тремя остатками фосфорной кислоты (АТФ) наиболее энергоемка. Отщепление концевого фосфата АТФ сопровождается выделением 40 кДж вместо 12 кДж, выделяемых при разрыве обычных химических связей.
Благодаря богатым энергией связям в молекулах АТФ клетка может накапливать большое количество энергии в очень небольшом пространстве и расходовать ее по мере надобности. Синтез АТФ осуществляется в митохондриях. Отсюда молекулы АТФ поступают в разные участки клетки, обеспечивая энергией процессы жизнедеятельности.
Этапы энергетического обмена. Энергетический обмен обычно делят на три этапа. Первый этап – подготовительный. На этом этапе молекулы ди- и полисахаридов, жиров, белков распадаются на мелкие молекулы – глюкозу, глицерин и жирные кислоты, аминокислоты; крупные молекулы нуклеиновых кислот – на нуклеотиды. На этом этапе выделяется небольшое количество энергии, которая рассеивается в виде теплоты.
Второй этап – бескислородный, или неполный. Он называется также анаэробным дыханием (гликолизом) или брожением. Термин «брожение» обычно применяют по отношению к процессам, протекающим в клетках микроорганизмов или растений. Образующиеся на этом этапе вещества при участии ферментов подвергаются дальнейшему расщеплению. Например, в мышцах в результате анаэробного дыхания молекула глюкозы распадается на две молекулы пировиноградной кислоты (С3Н4О3), которые затем восстанавливаются в молочную кислоту (С3Н6О3). В реакциях расщепления глюкозы участвуют фосфорная кислота и АДФ.
В суммарном виде это выглядит так:
С6Н12О6 + 2Н3РО4 + 2АДФ 2С3Н6О3 + 2АТФ + 2Н2О
У дрожжевых грибов молекула глюкозы без участия кислорода превращается в этиловый спирт и диоксид углерода (спиртовое брожение):
С6Н12О6 + 2Н3РО4 + 2АДФ 2С2Н5ОН + 2СО2 + 2АТФ + 2Н2О
Во всех случаях распад одной молекулы глюкозы сопровождается образованием двух молекул АТФ. В ходе бескислородного расщепления глюкозы в виде химической связи в молекуле АТФ сохраняется 40 % энергии, а остальная рассеивается в виде теплоты.
Третий этап энергетического обмена – стадия аэробного дыхания, или кислородного расщепления. Реакции этой стадии энергетического обмена также катализируются ферментами. При доступе кислорода к клетке образовавшиеся во время предыдущего этапа вещества окисляются до конечных продуктов – Н2О и СО2. Кислородное дыхание сопровождается выделением большого количества энергии и аккумуляцией ее в молекулах АТФ. Суммарное уравнение аэробного дыхания выглядит так:
2С3Н6O3 + 6O2 + 36Н3РО4 + 36АДФ 6СО2 + 38Н2О + 36АТФ
Таким образом, при окислении двух молекул молочной кислоты образуются 36 молекул АТФ. Следовательно, основную роль в обеспечении клетки энергией играет аэробное дыхание.
Задания для самостоятельного выполнения:
Конспектирование темы «Биосинтез белков»
Форма контроля самостоятельной работы:
Проверка конспектирования темы «Биосинтез белков»
Вопросы для самоконтроля по теме:
Дать понятие автотрофным гетеротрофным организмам.
Охарактеризовать процесс фотосинтеза.
В чем значение процесса фотосинтеза?
Дать понятие энергетического обмена клетки.
Охарактеризовать этапы энергетического обмена.
Раздел 1 УЧЕНИЕ О КЛЕТКЕ
Тема 1.4 Деление клетки
11.Митоз
Основные понятия и термины по теме: митоз, фазы, профаза, метафаза, анафаза, телофаза, биологическое значение.
План изучения темы (перечень вопросов, обязательных к изучению):
1.Фазы митоза. Процессы, происходящие в каждой из фаз.
2. Биологическое значение митоза.
Краткое изложение теоретических вопросов:
Все клетки появляются путём деления родительских клеток. Большинству клеток свойственен клеточный цикл, состоящий из двух основных стадий: интерфазы и митоза.
Интерфаза состоит из трех этапов. В течение 4–8 часов после рождения клетка увеличивает свою массу. Некоторые клетки (например, нервные клетки мозга) навсегда остаются в этой стадии, у других же в течение 6–9 часов удваивается хромосомная ДНК. Когда масса клетки увеличивается в два раза, начинается митоз.
В типичной животной клетке митоз происходит следующим образом. В профазу [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] удваиваются, две образовавшиеся центриоли начинают расходиться к разным полюсам клетки. Ядерная мембрана разрушается. Специальные микротрубочки выстраиваются от одной центриоли к другой, образуя веретено деления. Хромосомы разъединяются, но всё ещё остаются попарно сцепленными.
Следующая после профазы стадия называется метафазой. Хромосомы, влекомые нитями веретена, выстраиваются в экваториальной плоскости клетки. Центромеры, скреплявшие хромосомы, делятся, после чего дочерние хромосомы полностью разъединяются.
В стадии анафазы хромосомы перемещаются к полюсам клетки. Когда хромосомы достигают полюсов, начинаетсятелофаза. Клетка делится надвое в экваториальной плоскости, нити веретена разрушаются, вокруг хромосом формируются ядерные мембраны. Каждая дочерняя клетка получает собственный набор хромосом и возвращается в стадию интерфазы. Весь процесс занимает около часа.
Процесс митоза может варьировать в зависимости от типа клетки. В растительной клетке отсутствуют центриоли, хотя веретено деления образуется. В грибных клетках митоз происходит внутри ядра, ядерная мембрана не распадается.
Наличие хромосом не является необходимым условием деления клетки. С другой стороны, один или несколько митозов могут останавливаться на стадии телофазы, в результате чего возникают многоядерные клетки (например, у некоторых водорослей).
Размножение при помощи митоза называют бесполым или вегетативным, а также клонированием. При митозе генетический материал родительских и дочерних клеток идентичен.
Раздел 1 УЧЕНИЕ О КЛЕТКЕ
Тема 1.4 Деление клетки
12. Мейоз
Основные понятия и термины по теме: мейоз, фазы, интерфаза, профаза, метафаза, анафаза, телофаза, деление клетки, биологическое значение.
План изучения темы (перечень вопросов, обязательных к изучению):
1.Фазы мейоза. Процессы, происходящие в каждой из фаз.
2. Биологическое значение мейоза
Краткое изложение теоретических вопросов:
Мейоз, в отличие от митоза, является важным элементом [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. При мейозе образуются клетки, содержащие лишь один набор хромосом, что делает возможным последующее слияние половых клеток (гамет) двух родителей. По сути, мейоз является разновидностью митоза. Он включает два последовательных деления клетки, однако хромосомы удваиваются только в первом из этих делений. Биологическая сущность мейоза заключается в уменьшении числа хромосом в два раза и образовании гаплоидных гамет (то есть гамет, имеющих по одному набору хромосом).
В результате мейотического деления у животных образуются четыре гаметы. Если мужские половые клетки имеют примерно одинаковые размеры, то при образовании яйцеклеток распределение цитоплазмы происходит очень неравномерно: одна клетка остаётся крупной, а три остальных настолько малы, что их почти целиком занимает ядро. Эти мелкие клетки служат лишь для размещения избыточного генетического материала.
Мужские и женские гаметы сливаются, образуя зиготу. Хромосомные наборы при этом объединяются, в результате чего в зиготе восстанавливается удвоенный набор хромосом – по одному от каждого из родителей. Случайное расхождение хромосом и обмен генетическим материалом между гомологичными хромосомами приводят к возникновению новых комбинаций генов, повышая генетическое разнообразие. Образовавшаяся зигота развивается в самостоятельный организм.
Как и при митозе, в каждом мейотическом делении выделяют четыре стадии: профазу, метафазу, анафазу и телофазу.
Рисунок 1. Основные стадии мейоза
Таким образом, сущность периода созревания состоит в том, что в половых клетках путем двукратного мейотического деления количество хромосом уменьшается вдвое, а количество ДНК – вчетверо.
Биологический смысл второго мейотического деления заключается в том, что количество ДНК приводится в соответствие хромосомному набору.
Практическое занятие№2: «Схема поведения хромосом в процессе митоза и мейоза»
Цель: сформировать умения последовательно выстраивать процессы митоза и мейоза; сравнивать и анализировать процессы деления клеток.
Порядок выполнения: для того чтобы выполнить данное задание необходимо:
1. Повторить теоретический материал по теме практической работы.
2. Ответить на вопросы для закрепления теоретического материала.
3. Установить закономерности процессов деления эукариотических клеток. 4. Заполнить таблицу «Сравнительная характеристика хода митоза и мейоза».
5. Провести сравнительный анализ двух способов деления эукариотических клеток, выявить черты сходства и разлития между митозом и мейозом.
6. Оформить отчет.
Задания:
№1. Используя таблицы, рисунки и текст учебника, сравнить фазы клеточного цикла деления клеток, заполнив таблицу №1 «Сравнительная характеристика хода митоза и мейоза»
Табл.№1.
“Сравнительная характеристика хода митоза и мейоза”
Фазы клеточного цикла, ее итог
Митоз
Мейоз
I деление
II деление
Интерфаза:
синтез ДНК,РНК, АТФ, белков, увеличение
количества органелл, достраивание второй хроматиды каждой хромосомы
Профаза:
а) спирализация хромосом
б)разрушение ядерной оболочки;
в) разрушение ядрышек;
г) формирование митотического аппарата: расхождение центриолей к полюсам клетки, образование веретена деления
Метафаза:
а) формирование экваториальной пластинки- хромосомы выстраиваются строго по экватору клетки;
б) прикрепление нитей веретена деления к центромерам;
в) к концу метафазы – начало разъединения сестринских хроматид
Анафаза:
а)завершение разделения сестринских хроматид;
б)расхождение хромосом к полюсам клетки
Телофаза:
формирование дочерних клеток:
а) разрушение митотического аппарата;
б) разделение цитоплазмы;
в) деспирализация хромосом.
№2. Провести сравнительный анализ двух способов деления эукариотических клеток. Выявить черты сходства и разлития между митозом и мейозом, заполнив таблицу№2.
Табл.№2
Сходство и различия в процессе деленияклеток методом митоза и мейоза
Сравнение
Митоз
Мейоз
Сходство
Различия
Задания для самостоятельного выполнения:
Подготовка презентации (сообщений) по теме « Митоз»
Форма контроля самостоятельной работы:
Защита презентации (сообщений) по теме « Митоз»
Вопросы для самоконтроля по теме:
1.Охарактеризовать процесс деления соматической клетки методом митоза.
2.В чем биологический смысл митоза?
3.Охарактеризовать процессы, проходящие в процессе деления клетки методом мейоза.
4. В чем биологическое значение мейоза?
РАЗДЕЛ 2. РАЗМНОЖЕНИЕ И ИНДИВИДУАЛЬНОЕ РАЗВИТИЕ ОРГАНИЗМОВ
Тема 2.1 Формы размножения организмов
13. Формы размножения организмов
Основные понятия и термины по теме: размножение, организмы, бесполое, вегетативное, [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], значение размножения.
План изучения темы (перечень вопросов, обязательных к изучению):
1. Способы размножения организмов: бесполое, вегетативное и [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
2. Значение размножения для вида в целом
Краткое изложение теоретических вопросов:
Способность к размножению – одна из важнейших особенностей живого. В процессе размножения происходит передача генетического материала от родителей потомкам. Значение размножения для вида в целом состоит в непрерывном восполнении количества особей данного вида, умирающих по различным причинам. Кроме того, размножение позволяет в благоприятных условиях увеличить количество особей.
В одних случаях размножение происходит непрерывно в течении всей жизни организма, в других – только один раз. Иногда размножение начинается после прекращения роста особи, а иногда оно возможно и в процессе роста. Способы размножения можно разделить на три группы: бесполое, вегетативное и [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. Нередко первые две формы объединяют в бесполое размножение в общем смысле этого слова.
При бесполом размножении имеется только один родитель. В результате образуется потомство (клон), генетически идентичное родителю; только в результате случайных мутаций генетический материал может измениться.
Одноклеточные организмы размножаются посредством [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] (митоза). У [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] практикуется множественное деление (шизогония), когда одна клетка образует множество дочерних клеток. [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ],[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] и [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] могут образовывать споры – одноклеточные репродуктивные единицы. Они могут развиваться внутри особых спорангиев (у водорослей и низших грибов) или на поверхности ответвления таллома (у высших грибов). У водных растений споры подвижны. Спора состоит из ядра и цитоплазмы и содержит лишь минимально необходимый запас питательных веществ; из-за этого споры часто гибнут, попадая в неблагоприятные условия. Однако это с лихвой компенсируется огромным количеством образующихся спор и их микроскопическими размерами, благодаря которым они легко переносятся ветром, водой и животными. Отметим также, что многие организмы способны производить и половые споры.
Вегетативное размножение отличается от бесполого тем, что начало новому организму даёт не одна клетка, а многоклеточные зачатки, иногда сложно дифференцированные. Вегетативное размножение осуществляется в самых различных формах.
- Почкование. Новая особь образуется в виде выроста (почки) на теле родителя, а затем отделяется от него, превращаясь в самостоятельный организм. Почкование встречается у [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], некоторых растений, одноклеточных [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].
- Фрагментация. Разделение особи на несколько частей, каждая из которых растёт и образует новую особь. Тесно связана с регенерацией – способностью восстанавливать утраченные органы и части тела. Фрагментами могут размножаться нитчатые водоросли, многие черви, [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].
Собственно вегетативное размножение. От растения отделяется относительно большая дифференцированная часть, которая развивается в самостоятельное растение. Обычно растение образует структуры, специально предназначенные для вегетативного размножения; нередко в них запасаются питательные вещества, позволяющие растению перезимовать или перенести засуху. Среди подобных структур можно выделить следующие:
- луковица (лук, тюльпан) состоит из короткого стебля и мясистых листьев, а сверху покрыта остатками прошлогодних листьев; содержит в себе одну или несколько дочерних луковиц, каждая из которых может образовать побег;
- клубнелуковица (гладиолус, крокус) в отличие от луковицы представляет собой вздутое основание стебля; мясистые листья отсутствуют;
- клубень (картофель, георгины) – это корневое или стеблевое утолщение; из пазушных почек на них развиваются новые особи. В отличие от клубнелуковиц клубни зимуют только один раз, после чего ссыхаются;
- корневище (валериана, астра) – это подземный стебель, растущий горизонтально; он может быть толстым и коротким, может быть тонким и длинным. Корневище несёт на себе листья и почки;
- корнеплод (репа, морковь) представляет собой утолщённый главный корень, в котором содержится большое количество питательных веществ;
- столон (крыжовник, смородина) – это ползучий горизонтальный стебель, стелящийся по почве. Столон не предназначен для зимовки;
- ус (земляника, лютик) – разновидность столона; ус растёт относительно быстро и несёт листья с почками, которые дают начало придаточным корням и новым растениям;
В вегетативном размножении могут участвовать и неспециализированные структуры, например, черенки. Это части растения, которые в подходящих условиях могут пускать корни, превращаясь в самостоятельные растения.
Задания для самостоятельного выполнения
Подготовка презентации по теме «Половое и бесполое размножение»
Форма контроля самостоятельной работы:
Защита презентации по теме «Половое и бесполое размножение»
Вопросы для самоконтроля по теме:
В чем состоит сущность бесполого и вегетативного размножения?
В чем состоит значение размножения для вида в целом?
РАЗДЕЛ 2. РАЗМНОЖЕНИЕ И ИНДИВИДУАЛЬНОЕ РАЗВИТИЕ ОРГАНИЗМОВ
Тема 2.1 Формы размножения организмов
14. Образование половых клеток. Оплодотворение у животных
Основные понятия и термины по теме: размножение, организмы, половые клетки, оплодотворение, значение.
План изучения темы (перечень вопросов, обязательных к изучению):
Образование половых клеток
Оплодотворение у животных.
Краткое изложение теоретических вопросов:
У особей мужского пола все четыре гаплоидные клетки, образовавшиеся в результате мейоза, в дальнейшем преобразуются в гаметы – сперматозоиды. У особей женского пола вследствие неравномерного мейоза лишь из одной клетки получается жизнеспособное яйцо. Три другие дочерние клетки гораздо мельче, они превращаются в так называемые направительные тельца, вскоре погибающие.
Биологический смысл образования только одной яйцеклетки и гибели трех направительных телец обусловлен необходимостью сохранения в одной клетке всех запасных питательных веществ, которые понадобятся для развития будущего зародыша.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Схема строения куриного яйца: 1 – скорлупа, 2 – подскорлуповая оболочка, 3 – желток, 4 – зародышевый диск, 5 – воздушная камера, 6 – белковая оболочка, 7 – балковые волокна, 8 – халаза (канатик)
В зависимости от количества желтка в яйцеклетке женские гаметы подразделяют на ряд типов. У ланцетника желтка мало и он практически равномерно распределяется по всей цитоплазме, а у рептилий и птиц желтка очень много, и он сконцентрирован у одного из полюсов клетки. Этот полюс получил название вегетативного (питающего). Другой полюс, где желтка мало, несет ядро клетки и называется анимальным.
Период формирования состоит в приобретении клетками определенной формы и размеров, соответствующих их специфической функции.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рисунок 1.
Строение сперматозоида млекопитающего: А – общий вид, Б – схема строения: 1 – головка, 2 – шейка, 3 – хвост, 4 – аппарат Гольджи, 5 – ядро, 6 – митохондрии, 7 – жгутик, 8 – центриоль
Женские половые клетки в процессе созревания покрываются оболочками и готовы к оплодотворению непосредственно после завершения мейоза, а часто и до полного его окончания. Во многих случаях, например у пресмыкающихся и птиц, за счет деятельности клеток, окружающих яйцеклетку, вокруг нее возникает ряд дополнительных оболочек (рис.1). Их функция заключается в защите яйцеклетки и развивающегося зародыша от внешних неблагоприятных воздействий. Через наружные оболочки свободно проникает внутрь воздух, но вирусы и бактерии, в особенности через оболочки птичьих яиц, не проходят.
Функция сперматозоидов состоит в доставке в яйцеклетку генетической информации и стимуляции ее развития. В связи с этим после завершения мейоза половая клетка подвергается и глубокой перестройке. Аппарат Гольджи располагается на переднем конце головки, преобразуясь в концевое тельце – акросому, выделяющую [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], растворяющие мембрану яйца. Митохондрии компактно упаковываются вокруг появившегося жгутика, образуя шейку. Сформированный сперматозоид содержит также [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] (рис.2).
Сперматозоиды животных, относящихся к другим классам, могут иметь иные особенности строения в отдельных деталях, однако общий принцип организации у них един.
Осеменение и оплодотворение. Большинству водных животных и организмам, размножение которых неразрывно связано с водной средой, например рыбам и амфибиям, свойственно внешнее осеменение. Эти животные в период размножения выделяют половые продукты – яйцеклетки и сперматозоиды – в воду, где происходит оплодотворение. У животных, обитающих на суше, развиваются наружные половые органы, обеспечивающие перенос семенной жидкости из половых путей самца в половые пути самки, где и наступает оплодотворение. Это внутреннее осеменение.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рисунок 2. Схема оплодотворения: А – слияние сперматозоида с яйцеклеткой, Б – ядро сперматозоида в цитоплазме зиготы:1 – женское ядро, 2 – сперматозоид, 3 – воспринимающий бугорок, 4 – центриоль, 5 – мужское ядро, В – первое деление зиготы
При осеменении всегда выделяется большое количество сперматозоидов. Необходимость избыточного количества сперматозоидов, участвующих в осеменении, заключается в том, что сперма создает определенную химическую среду, без которой оплодотворение становится невозможным.
Оплодотворение представляет собой процесс слияния сперматозоида с яйцеклеткой, в результате чего возникает первая – одноклеточная стадия развития зародыша – стадия зиготы. При этом в зиготе восстанавливается характерный для данного вида диплоидный набор [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. Очень часто оплодотворение наступает сразу после осеменения. Однако известны случаи, когда между этими событиями проходит значительное время. У летучих мышей при осеннем спаривании яйца не оплодотворяются и сперматозоиды перезимовывают в половых путях самки. Оплодотворение осуществляется весной, когда созревают яйцеклетки. Иногда после оплодотворения развитие зиготы быстро прекращается и возобновляется лишь через несколько месяцев. Это связано с тем, что период деторождения и воспитания молодых животных приурочен, как правило, к наиболее благоприятному сезону – концу весны и началу лета.
Задания для самостоятельного выполнения
Конспектирование темы «Стадии эмбрионального развития»
Форма контроля самостоятельной работы:
Проверка конспектирования темы «Стадии эмбрионального развития»
Вопросы для самоконтроля по теме:
Каковы особености строения женских и мужских половых клеток?
Рассказать о процессе оплодотворения у животных.
РАЗДЕЛ 2. РАЗМНОЖЕНИЕ И ИНДИВИДУАЛЬНОЕ РАЗВИТИЕ ОРГАНИЗМОВ
Тема 2.2 Эмбриональное и постэмбриональное развитие организмов
14.Индивидуальное развитие организмов. Эмбриональный этап
Основные понятия и термины по теме: развитие, индивидуальное, эмбриональное, постэмбриональное, организмы.
План изучения темы (перечень вопросов, обязательных к изучению):
1. Особенности индивидуального развития организмов (бластула и гаструла)
2.Диффероенцировка клеток
Краткое изложение теоретических вопросов:
Развитие организма начинается с одноклеточной стадии. Оплодотворенное яйцо – клетка и в то же время уже организм на самой ранней стадии его развития. В результате многократных делений одноклеточный организм превращается в многоклеточный. Возникшее при [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] путем слияния сперматозоида и яйцеклетки ядро обычно уже через несколько минут начинает делиться, вместе с ним делится и цитоплазма. Образующиеся клетки, еще сильно отличающиеся от клеток взрослого организма, называются бластомерами. При делении бластомеров размеры их не увеличиваются, поэтому процесс деления носит название дробления. Вдавления цитоплазмы, образующиеся при делении цитоплазмы одной клетки на две, получили название борозд дробления. В период дробления накапливается клеточный материал для дальнейшего развития.
Первая борозда дробления проходит в меридиональной плоскости, соединяющей оба полюса – вегетативный и анимальный, и делит зиготу на две одинаковые клетки. Это стадия двух бластомеров. Вторая борозда также меридиональна, но перпендикулярна первой. Она разделяет оба бластомера, возникших в результате первого деления, надвое – образуются четыре сходных бластомера.
Следующая, третья, борозда дробления – широтная. Она пролегает несколько выше экватора и делит все четыре бластомера сразу на восемь клеток. В дальнейшем борозды дробления чередуются: вслед за широтными идут меридиональные, затем вновь широтные и т. д. По мере увеличения числа клеток деление их становится неодновременным. Бластомеры все дальше и дальше отходят от центра зародыша, образуя полость. В конце дробления зародыш принимает форму пузырька со стенкой, образованной одним слоем клеток, тесно прилегающих друг к другу. Внутренняя полость зародыша, первоначально сообщавшаяся с внешней средой через щели между бластомерами, в результате их плотного смыкания становится совершенно изолированной. Эта полость носит название первичной полости тела – бластоцеля. Завершается дробление образованием однослойного многоклеточного зародыша – бластулы.
Все клетки в бластуле имеют диплоидный набор [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], одинаковы по строению и отличаются друг от друга главным образом пo количеству содержащегося в них желтка. Такие клетки, не имеющие признаков специализации и неприспособленные для выполнения определенных функций, называют недифференцированными клетками.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рисунок 1 Гаструляция у ланцетника, А – бластула, Б, В, Г – гаструляция, 1 – эктодерма, 2 – энтодерма
Еще одна важная черта дробления – то, что цитоплазма зиготы при делении не перемещается. Эти и ряд других различий в организации цитоплазмы яйца создают основу для дифференцировки клеток, вследствие которой из разных клеток бластулы образуются те или иные органы и ткани.
Бластула, как правило, состоящая из большого числа бластомеров, в процессе развития переходит в новую стадию, которая называется гаструлой. Зародыш на этой стадии состоит из явно разделенных пластов клеток, так называемых зародышевых листков: наружного, или эктодермы и внутреннего, или энтодермы. Совокупность процессов, приводящих к образованию гаструлы, называется гаструляцией.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рисунок 2 Зародышевые листки
У многоклеточных животных, кроме кишечнополостных, параллельно с гаструляцией или, как у ланцетника, вслед за ней возникает и третий зародышевый листок – мезодерма, который представляет собой совокупность клеточных элементов, расположенных между экто- и энтодермой в первичной полости тела. Вследствие появления мезодермы зародыш становится трехслойным (рис.2).
Таким образом, сущность процесса гаструляции заключается в перемещении клеточных масс. Клетки зародыша практически не делятся и не растут.
Однако на этой стадии начинается использование генетической информации клеток зародыша, появляются первые признаки дифференцировки.
Дифференцировка – это процесс возникновения и нарастания структурных и функциональных различий между отдельными клетками и частями зародыша. С морфологической точки зрения дифференцирование выражается в том, что образуются несколько сотен типов клеток специфического строения, отличающихся друг от друга. С биохимической точки зрения специализация клеток заключается в синтезе определенных белков, свойственных только данному типу клеток. Биохимическая специализация клеток обеспечивается дифференциальной активностью генов, то есть в клетках разных зародышевых листков – зачатков определенных органов и систем – начинают функционировать разные группы генов.
При дальнейшей дифференцировке клеток, входящих в состав зародышевых листков, из эктодермы образуются нервная система, органы чувств, эпителий кожи, эмаль зубов; из [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] – эпителий средней кишки, пищеварительные железы – печень и поджелудочная железа, эпителий жабр и легких; из мезодермы – мышечная ткань, соединительная ткань, кровеносная система, почки, половые железы и др.
Задания для самостоятельного выполнения
Подготовка сообщения на тему «Эмбриональный период развития организма»
Форма контроля самостоятельной работы:
Проверка подготовки сообщения на тему «Эмбриональный период развития организма»
Вопросы для самоконтроля по теме:
Какие стадии индивидуального развитие организма вы знаете?
В чем состоят особенности образования бластулы и гаструлы?
Рассказать о процессе диффероенцировки клеток.
РАЗДЕЛ 2. РАЗМНОЖЕНИЕ И ИНДИВИДУАЛЬНОЕ РАЗВИТИЕ ОРГАНИЗМОВ
Тема 2.2 Эмбриональное и постэмбриональное развитие организмов
15. Постэмбриональное развитие организмов
Основные понятия и термины по теме: прямое и непрямое постэмбриональное развити, метаморфоз, значение.
План изучения темы (перечень вопросов, обязательных к изучению):
1. Особенности прямого и непрямого постэмбрионального развития.
2. Значение прямого и непрямого постэмбрионального развития.
Краткое изложение теоретических вопросов:
Постэмбриональное развитие наступает после рождения или выхода зародыша из яйца и заканчивается смертью организма. Типы постэмбрионального развития разнообразны и протекают в несколько стадий. У рыбы из икринки появляется малек, который растет и превращается во взрослую особь. В развитии человека выделяют следующие периоды: детство, отрочество, юность, молодость, зрелость, старость. Каждый период характеризуется рядом изменений в организме.
Различают прямое и непрямое постэмбриональное развитие. При прямом развитии вновь появившийся организм по строению похож на родительский и отличается от него только размерами и неполным развитием органов. Прямое развитие свойственно человеку и другим млекопитающим, птицам, пресмыкающимся, некоторым насекомым.
При непрямом развитии животное проходит ряд превращений. Так, у насекомых из яйца появляется личинка, строение которой отличается от строения взрослого животного. Затем личинка превращается в куколку, а куколка – во взрослую форму. Непрямое развитие характерно и для земноводных.
Каково же значение непрямого развития?
Во-первых, при непрямом развитии уменьшается конкуренция за пищу и место обитания между взрослыми особями и их потомством. Например, личинка лягушки – головастик питается растениями, а взрослая лягушка – насекомыми. Головастик и гусеница отличаются от взрослых форм по строению, внешнему виду, образу жизни, питанию. Во-вторых, у ряда видов, например кораллов, взрослые особи ведут прикрепленный образ жизни, они не могут передвигаться. Зато личинка у них подвижна, что способствует расселению вида.
Продолжительность постэмбрионального периода у организмов разных видов различна. Например, индийский слон живет до 70 лет, шимпанзе – до 40, мышь – до 3 лет, деревья могут жить сотни лет, а насекомое поденка – всего несколько суток. Может быть прямым или непрямым (сопровождается метаморфозом (превращение)).
При прямом развитии вновь появившийся организм по строению похож на родительский и отличается от него только размерами и неполным развитием органов.
Прямое постэмбриональное развитие
Прямое развитие свойственно человеку и другим млекопитающим, птицам, пресмыкающимся, некоторым насекомым.
В развитие человека выделяют следующие периоды: детство, отрочество, юность, молодость, зрелость, старость. Каждый период характеризуется рядом изменений в организме. Старение и смерть – последние этапы индивидуального развития. Старение характеризуются многими морфологическими и физиологическими имениями, ведущими к общему понижению жизненных процессов и устойчивости организма.
Метаморфоз представляет собой глубокие преобразования в строении организма, в результате которых личинка превращается во взрослое насекомое. В зависимости от характера постэмбрионального развития у насекомых различают два типа метаморфоза:
неполный (гемиметаболия), когда развитие насекомого характеризуется прохождением только трех стадий - яйца, личинки и взрослой фазы (имаго);
полный (голометаболия), когда переход личинки во взрослую форму осуществляется на промежуточной стадии - куколочной.
Вылупившийся из яйца цыпленок или родившийся котенок похож на взрослых животных соответствующего вида. Однако у других животных (например, земноводные, большинство насекомых) развитие протекает с резкими физиологическими изменениями и сопровождается образованием личиночных стадий. При этом все части тела личинки претерпевают значительные изменения. Меняются также физиология и поведение животных. Биологическое значение метаморфоза в том, что на стадии личинки организм растет и развивается не за счет запасных питательных веществ яйца, а она может питаться самостоятельно.
Задания для самостоятельного выполнения
Подготовка докладов по теме «Влияние на развитие организма вредных проявлений внешней среды».
Форма контроля самостоятельной работы:
Проверка подготовки докладов по теме «Влияние на развитие организма вредных проявлений внешней среды».
Вопросы для самоконтроля по теме:
Какие стадии постэмбрионального развитие организма вы знаете?
Охарактеризовать два типа метаморфоза у животных.
Каково значение непрямого развития?
РАЗДЕЛ 3. ОСНОВЫ ГЕНЕТИКИ И СЕЛЕКЦИИ
Тема 3.1 Основные понятия генетики. Закономерности наследственности
16.Задачи и методы генетики. Первый и второй законы Г.Менделя
Основные понятия и термины по теме: 1-й закон Менделя, закон единообразия первого поколения, гибриды, 2-й закон Менделя, закон расщепления, признак доминантный, рецессивный.
План изучения темы (перечень вопросов, обязательных к изучению):
1-й закон Менделя – закон единообразия первого поколения гибридов
2-й закон Менделя (закон расщепления).
Краткое изложение теоретических вопросов:
В 1856–66 годах чешским монахом [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] были поставлены знаменитые опыты, результатом которых стало появление новой науки – генетики. Объектом для экспериментов был выбран огородный горох, так как существует множество его сортов, чётко различающихся по ряду признаков; растения легко выращивать и скрещивать.
Мендель проводил скрещивание – опылял растения одного типа пыльцой растений другого типа. Ряд предосторожностей (например, удаление тычинок у цветков, которые впоследствии опылялись, и надевание колпачков на цветы, чтобы избежать дополнительного опыления со стороны других растений) позволили получить достоверные результаты. Во всех случаях из семян, собранных с этих гибридов, вырастали растения с пазушными цветками. Признак «пазушные цветки», наблюдаемый у гибридов первого поколения, был назван доминантным, признак «верхушечные цветки» – рецессивным.
Далее растениям первого гибридного поколения была предоставлена возможность самоопылиться. Во втором гибридном поколении у части растений образовались пазушные цветки, а у другой части – верхушечные. Мендель предположил, что признак «верхушечные цветки» присутствовал и в первом поколении, но в скрытом виде. Во всех подобных опытах, проведённых с какой-либо парой признаков, примерно три четверти гибридов второго поколения обладали признаком, проявлявшимся и в первом поколении гибридов (его назвали доминантным), а четверть потомства второго поколения обладала признаком, не проявившимся у гибридов первого поколения (рецессивным). Важно, что чем больше опытов было поставлено, тем ближе был полученный результат к отношению 3:1.
На основании этой серии опытов были сделаны следующие выводы:
- У родительских растений было по два одинаковых «фактора» (например, «пазушные цветки» либо «верхушечные цветки»).
- Гибриды первого поколения получили по одному фактору от каждого родителя, причём эти факторы не слились, а сохранили свою индивидуальность.
Таким образом, был сформулирован закон расщепления (первый закон Менделя).
Признаки данного организма детерминируются парами внутренних факторов (генов). Второе поколение потомков от моногибридного скрещивания примерно на четверть состоит из особей с рецессивным признаком.
Итак, каждый признак организма контролируется парой вариантов гена (или, как говорят, порой аллелей). Если в генотипе организма имеются аллели обоих типов, то один из них (доминантный) будет проявляться, полностью подавляя другой (рецессивный).
В описанных опытах проводилось моногибридное скрещивание – брались особи, различавшиеся только по одному признаку. В дальнейшем Мендель перешёл к изучению дигибридного скрещивания, когда по той же методике ставились опыты над чистосортными (гомозиготными) особями, различающимися по двум признакам (например, жёлтые и зелёные семена, морщинистые и гладкие семена). В результате, во втором поколении могли получиться особи с семенами четырёх типов: жёлтые и гладкие, жёлтые и морщинистые, зелёные и гладкие, зелёные и морщинистые. Соотношение разных фенотипов во втором поколении составило примерно 9 : 3 : 3 : 1. При этом для каждой пары признаков приближённо выполнялось соотношение 3 : 1. На основании этого Мендель вывелпринцип независимого распределения (второй закон Менделя).
Каждый признак из одной пары признаков может сочетаться с любым признаком из другой пары. При этом пары признаков распределяются по потомкам независимо одна от другой.
Схему дигибридного скрещивания удобно записывать в специальной таблице – так называемой решётке Пеннета; при этом количество возможных ошибок при определении генотипа потомства сводится к минимуму. Все генотипы мужских гамет вносятся в заголовки вертикальных столбцов, а все генотипы женских гамет – в заголовки горизонтальных. Если вернуться к примеру с семенами гороха, то можно выяснить, что вероятность появления во втором поколении особей с гладкими семенами (доминантный аллель) равняется 3/4, с морщинистыми семенами – 1/4 (рецессивный аллель), с жёлтыми семенами – 3/4 (доминантный аллель) и с зелёными семенами – 1/4 (рецессивный аллель). Таким образом, вероятности сочетания аллелей в генотипе равны:
- гладкие и жёлтые – 9/16 (3/4
· 3/4);
- гладкие и зелёные – 3/16 (3/4
· 1/4);
- морщинистые и жёлтые – 3/16 (1/4
· 3/4);
- морщинистые и зелёные – 1/16 (1/4
· 1/4).
Задания для самостоятельного выполнения
Решение задач по теме «Моногибридное скрещивание»
Форма контроля самостоятельной работы:
Проверка решения задач по теме «Моногибридное скрещивание»
Вопросы для самоконтроля по теме:
1.В чем сущность закона единообразия первого поколения гибридов (1-й закон Менделя)?
2.В чем сущность и значение 2-го закона Менделя (закона расщепления)?
РАЗДЕЛ 3. ОСНОВЫ ГЕНЕТИКИ И СЕЛЕКЦИИ
Тема 3.1 Основные понятия генетики.
Закономерности наследственности
17.Дигибридное скрещивание. Третий закон Г.Менделя
Основные понятия и термины по теме: третий закон Г.Менделя, закон независимого комбинирования, значение закона.
План изучения темы (перечень вопросов, обязательных к изучению):
1. 3-й закон Менделя – закон независимого комбинирования.
2. Значение закона независимого комбинирования.
Краткое изложение теоретических вопросов:
Дигибридным называют скрещивание, при котором рассматривается наследование и производится точный количественный учет потомства по двум парам альтернативных признаков, а точнее, по взаимоисключающим вариантам обоих признаков.
Для дигибридного скрещивания Мендель взял гомозиготные растения гороха, отличающиеся по двум генам, определяющим окраску семян (желтые и зеленые) и форму семян (гладкие и морщинистые). Доминантные признаки – желтая окраска (А) и гладкая форма (В) семян. Каждое растение образует один сорт гамет по изучаемым аллелям. При слиянии этих гамет все потомство будет единообразным.
При образовании гамет у дигибрида из каждой пары аллельных генов, расположенных в различных парах гомологичных хромосом, в гамету попадает только один, при этом вследствие случайности расхождения отцовских и материнских хромосом в первом делении мейоза ген А может с равной вероятностью попасть в одну гамету с геном В или с геном b. Точно так же как и ген а может объединиться в одной гамете с геном В или b. Поскольку в каждом организме образуется много половых клеток, в силу статистических закономерностей у гибрида – дигетерозиготного организма, образуются четыре сорта гамет в одинаковом количестве (по 25%): АВ, Аb, аВ, аb.(рис.1).
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рисунок 1. Дигибридное скрещивание
Во время [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] каждая их четырех типов гамет одного организма случайно встречается с любой из гамет другого организма. Все возможные сочетания мужских и женских гамет можно легко установить с помощью решетки Пеннета. Над решеткой по горизонтали выписывают гаметы одного родителя, а по левому краю решетки по вертикали – гаметы другого родителя. В квадратики же вписывают генотипы зигот, образующихся при слиянии гамет (рис. 2). Легко подсчитать, что по [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] потомство делится на четыре группы в следующем отношении: 9 желтых гладких: 3 желтых морщинистых: 3 зеленых гладких: 1 желтая морщинистая. Если учитывать результаты расщепления по каждой паре призраков в отдельности, то получится, что отношение числа желтых семян к числу зеленых и отношение числа гладких к числу морщинистых для каждой пары равно 3:1. Таким образом, в дигибридном скрещивании каждая пара признаков при расщеплении в потомстве ведет себя так же, как при моногибридном скрещивании, то есть независимо от другой пары признаков.При оплодотворении гаметы соединяются по правилам случайных сочетаний, но с равной вероятностью для каждой. В образующихся зиготах возникают различные комбинации генов.Независимое распределение признаков в потомстве и возникновение различных комбинаций генов, определяющее развитие этих признаков, при дигибридном скрещивании возможно лишь в том случае, если пары аллельных генов расположены в разных гомологичных [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].
Теперь можно сформулировать третий закон Менделя: при скрещивании двух гомозиготных особей, отличающихся друг от друга по двум и более парам альтернативных признаков, гены и соответствующие им признаки наследуются независимо друг от друга и комбинируются во всех возможных сочетаниях.
На законах Менделя основан анализ расщепления и в более сложных случаях – при различиях особей по трем, четырем и более парам признаков.
Если родительские формы различаются по одной паре признаков, во втором поколении наблюдается расщепление 3:1, для дигибридного скрещивания это будет 9:3:3:1. Можно рассчитать также число сортов гамет, образующихся у гибридов, используя специальную формулу.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рисунок.2. Наследование окраски и формы семян у гороха: А – жёлтая окраска, а – зелёная окраска, B – гладкая форма семян, b – морщинистая форма семян
У гетерозиготы Аа образуются два сорта гамет, или 21 – А и а.
У дигетерозиготы АаВb – четыре сорта гамет, или 22 – АВ, Аb, аВ и аb.
У тригетерозиготы АаВbСс – восемь сортов гамет, или 23 – АВС, АВс, АbС, Abс, аВС, аВс, аbС и abc. Общая формула расчета гамет у полигибридов – 2n, где n – число [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] пар генов в генотипе.
Задания для самостоятельного выполнения
Решение задач по теме «Дигибридное скрещивание»
Форма контроля самостоятельной работы:
Проверка решения задач по теме «Дигибридное скрещивание»
Вопросы для самоконтроля по теме:
1.Что собой представляет решетка Пеннета?
2. В чем сущность 3-го закона Менделя?
3.Каково его биологическое значение?
РАЗДЕЛ 3. ОСНОВЫ ГЕНЕТИКИ И СЕЛЕКЦИИ
Тема 3.1 Основные понятия генетики. Закономерности наследственности
18.Сцепленное наследование генов
Основные понятия и термины по теме: признаки,
сцепленность генов, аллели, кроссинговер, гомологичные хромосомы, генетические карты.
План изучения темы (перечень вопросов, обязательных к изучению):
Признаки сцепленности генов
Появление рекомбинантных сочетаний у аллелей (кроссинговер)
Частота рекомбинаций гомологичных хромосом
Генетические карты
Краткое изложение теоретических вопросов:
Генотип человека – тысячи различных признаков – размещается всего в 46 хромосомах. Это означает, что каждая хромосома содержит множество генов. [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] справедливы только для генов, локализованных в разных хромосомах.
Гены, находящиеся в одной хромосоме, называются сцепленными. Все гены, относящиеся к одной группе сцепления, входят в одну хромосому и при образовании гамет наследуются вместе. Количество генов в различных группах сцепления (то есть в различных хромосомах) может отличаться друг от друга. При дигибридном скрещивании сцепленные гены, как правило, не подчиняются законам Менделя. С другой стороны, полное сцепление случается достаточно редко, и в потомстве обычно бывают представлены все четыре фенотипа. Таким образом, и в этом случае при дигибридном скрещивании образуются новые сочетания признаков – рекомбинантные фенотипы. Итак, если особи с новыми генными комбинациями встречаются в потомстве реже, чем особи с родительскими фенотипами, то это верный признак сцепленности соответствующих генов. Появление рекомбинантных сочетаний у аллелей называется кроссинговером (перекрестом).
Кроссинговер на языке хромосом
Карта X-хромосомы человек
Исследования генетиков начала XX века показали, что кроссинговер имеет место в результате разрыва и рекомбинации гомологичных хромосом и происходит практически между всеми хромосомами.
Частота рекомбинаций определяется по формуле , где N – количество рекомбинантов, – общее количество потомков. В то же время частота рекомбинаций определяет число рекомбинаций, происходящих при образовании гамет.
Частота рекомбинаций генов показывает относительное расположение сцепленных генов в хромосоме: чем дальше друг от друга находятся гены, тем выше частота рекомбинации. Это обстоятельство используется при составлении генетических карт. Условное «расстояние» между локусами (местоположениями в хромосоме) двух генов считается прямо пропорциональным частоте рекомбинации. Взаимное расположение (последовательность) локусов трёх и более генов определяется методом триангуляции. При этом сначала берутся гены с наименьшей частотой рекомбинации. Далее выбирают следующую по величине частоту рекомбинации и указывают два возможных положения нового гена; одно из этих положений будет отсеяно на следующем шаге, когда берётся третья частота.
РАЗДЕЛ 3. ОСНОВЫ ГЕНЕТИКИ И СЕЛЕКЦИИ
Тема 3.1 Основные понятия генетики.Закономерности наследственности
19. Генетика пола. Наследование, сцепленное с полом.
.
Основные понятия и термины по теме: [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], хромосомный набор, зигота, кариотип, гаметы, наследования признаков, генетика пола.
План изучения темы (перечень вопросов, обязательных к изучению):
Генетика пола.
Наследования признаков, сцепленных с полом
Краткое изложение теоретических вопросов:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] представляют собой структурные и функциональные единицы наследственности. Пол у животных чаще всего определяется в момент [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. В этом случае важнейшая роль в генетическом определении пола принадлежит [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] набору зиготы.
Вспомним, что в наборе [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] зиготы содержатся парные – гомологичные хромосомы, одинаковые по форме, размерам и содержащие одинаковые гены.В женском [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] все хромосомы парные. В мужском кариотипе всегда имеется одна крупная равноплечая непарная хромосома, не имеющая гомолога, и маленькая палочковидная хромосома, встречающаяся только в кариотипе мужчин. Таким образом, кариотип человека содержит 22 пары хромосом, одинаковых у мужского и женского организма, и одну пару хромосом, по которой различаются оба пола. Хромосомы, одинаковые у обоих полов, называют аутосомами. Хромосомы, по которым мужской и женский пол отличаются друг от друга, называют половыми. Половые хромосомы у женщин одинаковы, их называют Х-хромосомами. У мужчин имеется X-хромосома и одна Y-хромосома. При созревании половых клеток в результате мейоза гаметы получают гаплоидный набор хромосом. При этом все яйцеклетки имеют по одной Х-хромосоме. Пол, который образуют [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], одинаковые по половой хромосоме, называют гомогаметным и обозначается XX.
При сперматогенезе получаются гаметы двух сортов: половина несет Х-хромосому, половина – Y-хромосому.
Пол, который формирует гаметы, неодинаковые по половой хромосоме, называют гетерогаметным и обозначают как XY.
У человека, дрозофилы и ряда других организмов гомогаметен женский пол; у бабочек, пресмыкающихся, птиц – мужской. Кариотип петуха обозначают как XX, а кариотип курицы – XY.
У человека решающую роль в определении пола играет Y-хромосома. Если яйцеклетка оплодотворяется сперматозоидом, несущим Х-хромосому, развивается женский организм. Следовательно, женщины имеют одну Х-хромосому от отца и одну Х-хромосому от матери. Если яйцеклетка оплодотворяется сперматозоидом, несущим Y-хромосому, развивается мужской организм. Мужчина (XY) получает Х-хромосому только от матери. Этим обусловлена особенность наследования [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], расположенных в половых хромосомах.
Наследование признаков, гены которых находятся в Х- или Y-хромосомах, называют наследованием, сцепленным с полом. Таким образом, сцеплением генов с полом называют локализацию генов в половой хромосоме. Распределение этих генов в потомстве должно соответствовать распределению половых хромосом в мейозе и их сочетанию при оплодотворении. Рассмотрим наследование генов, расположенных в Х-хромосоме. Следует иметь в виду, что в половых хромосомах могут находиться и гены, не участвующие в развитии половых признаков. Так, Х-хромосома дрозофилы включает ген, от которого зависит окраска глаз. Х-хромосома человека содержит ген, определяющий свертываемость крови (Н). Его рецессивная аллель (h) вызывает тяжелое заболевание – гемофилию. В этой же хромосоме находятся гены, обусловливающие слепоту к красному и зеленому цвету (дальтонизм), форму и размер зубов, синтез ряда [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] и т. д.
Практическое занятие№3: «Решение генетических задач»
Цель: сформировать умение решать генетические задачи на иллюстрацию 1 и 2 закона Г. Менделя и определение доминантности или рецессивности признака.
Порядок выполнения: для того чтобы выполнить данное задание необходимо:
1. Повторить теоретический материал по теме практической работы.
2. Ответить на вопросы для закрепления теоретического материала.
3.Заполнить пропуски в тексте.
3. Решить 2 задачи на моногибридное скрещивание
6. Оформить отчет.
Задания:
№1.Заполнить пропуски в тексте:
1. Г. Мендель, скрещивая растения, отличающиеся по _________________, установил следующие закономерности: наследование признака определяется дискретными факторами - _______________. Если в потомстве проявляется признак только одного из родителей, то такой признак называется ________. Признак второго родителя, проявляющийся не в каждом поколении, называется _______________.
2. При скрещивании двух организмов, относящихся к разным чистым линиям (доминантной и рецессивной) и отличающихся друг от друга _____________
признаком, все ________________ поколение (F1) окажется _____________
И будет по фенотипу похоже на родителя с ______________ признаком. При скрещивании гибридов из F1 во втором поколении наблюдается ___________
В отношении ____________ по фенотипу и ___________ по генотипу.
№2. Решить генетические задачи:
Задача 1 (на илллюстрацию первого и второго законов Менделя):
Ген черной масти у крупнорогатого скота доминирует над геном красной масти. Какое потомство F1 получится от скрещивания чистопородного черного быка с красными коровами? Какое потомство F2 получится от скрещивания между собой гибридов?
Задача 2 (на определение доминантности или рецессивности признака):
От скрещивания комолого (безрогого) быка с рогатыми коровами получились комолые и рогатые телята. У коров комолых животных в родословной не было. Какой признак доминирует? Каков генотип родителей и потомства?
Задания для самостоятельного выполнения
Составить родословную по наследуемому признаку.
Форма контроля самостоятельной работы:
Проверка составления генеалогического древа по наследуемому признаку.
Вопросы для самоконтроля по теме:
Дать понятие генетики пола.
Каковы способы наследования признаков, сцепленных с полом?
Раздел 3. ОСНОВЫ ГЕНЕТИКИ И СЕЛЕКЦИИ
Тема 3.2 Закономерности изменчивости. Основы селекции
20.Модификационная изменчивость
Основные понятия и термины по теме: [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], определенная изменчивость, групповая изменчивость, норма реакции.
План изучения темы (перечень вопросов, обязательных к изучению):
1.Модификационная изменчивость
2.[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].
3.Норма реакции
Краткое изложение теоретических вопросов:
На проявление гена значительное влияние оказывают другие [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], то есть выражение гена в виде признака зависит от генотипической среды. На развитие признака влияют и регуляторные системы организма, в первую очередь эндокринная. Такие признаки у петухов, как яркое оперение, большой гребень, характер пения и тембр голоса, обусловлены действием мужского полового гормона. Введение же петухам женских половых гормонов включает гены, обусловливающие синтез в печени белков, входящих в состав желтка яйцеклетки. В норме эти гены «работают» только у кур. Следовательно, внутренняя среда организма также оказывает сильное влияние на проявление генов в форме признака.
Каждый организм развивается и обитает в определенных внешних условиях, испытывая на себе действие факторов внешней среды – колебаний температуры, освещенности, влажности, количества и качества пищи, а также вступает во взаимоотношения с другими организмами. Все эти факторы могут изменять морфологические и физиологические свойства организмов, то есть их [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].
Если у гималайского кролика на спине выщипать белую шерсть и поместить его в холод (или наложить холодную повязку), на этом месте вырастет черная шерсть. Если черную шерсть удалить и наложить теплую повязку, вырастет белая шерсть. При выращивании гималайского кролика при температуре 30 °С вся шерсть у него будет белая. У потомства двух таких белых кроликов, выращенного в нормальных условиях, будет обычное распределение пигмента.
Таким образом, изменения признаков, вызванные действием факторов внешней среды, не наследуются.
Отметим еще одну особенность изменчивости, вызванную факторами внешней среды. Листья одного и того же растения стрелолиста или водяного лютика имеют разную форму в зависимости от того, находятся ли они в воде или в воздушной среде. У всех стрелолистов в воде будут длинные тонкие листья, а у всех лютиков – изрезанные. Точно так же под действием ультрафиолетовых лучей у всех людей, если они не альбиносы, возникает загар – накопление в коже гранул пигмента меланина, хотя и в неодинаковой степени. Таким образом, на действие определенного фактора внешней среды каждый вид организмов реагирует специфически и реакция (в форме изменения признака) оказывается сходной у всех особей данного [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].
Это обстоятельство позволило Ч. Дарвину назвать ненаследственную изменчивость групповой или определенной. Вместе с тем изменчивость признака под влиянием условий внешней среды не беспредельна.
Если рассмотреть проявление какого-либо признака в группе организмов, то можно заметить, что степень его выраженности различна у разных организмов. Однако большая часть особей будет обладать средними значениями изучаемого признака или свойства и, чем дальше отклонения от средней нормы, тем меньшее число особей будет обладать такими отличиями. Степень варьирования признака или, другими словами, пределы модификационной изменчивости, называют нормой реакци. Широта нормы реакции обусловлена генотипом и зависит от важности признака в жизнедеятельности организма – в конечном счете от естественного отбора. Узкая норма реакции свойственна таким признакам, как размеры сердца или головного мозга; у насекомоопыляемых растений – форма и размеры цветка. В то же время количество жира в организме млекопитающих изменяется в широких пределах, очень сильно изменчивы размеры листьев растений.
К наследственной изменчивости относят такие изменения признаков организма, которые определяются генотипом и сохраняются в ряду поколений. Вследствие внезапных изменений, стойко передающихся по наследству, возникли карликовый сорт душистого горошка, растения с махровыми цветками. Чаще же это мелкие, едва заметные уклонения от нормы. Наследственные изменения генетического материала называют мутациями.
Раздел 3. ОСНОВЫ ГЕНЕТИКИ И СЕЛЕКЦИИ
Тема 3.2 Закономерности изменчивости. Основы селекции
21.Наследственная изменчивость.
Основные понятия и термины по теме: мутации, классификация, гены, кариотип, хромосомы, размножение, комбинативная изменчивость.
План изучения темы (перечень вопросов, обязательных к изучению):
1. Свойства мутаций
2. Классификация мутаций
Краткое изложение теоретических вопросов:
Мутации возникают вследствие изменения структуры [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] (то есть последовательности нуклеотидов в ДНК) или [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] и служат единственным источником генетического разнообразия внутри вида. Благодаря постоянному мутационному процессу возникают различные варианты генов, составляющие резерв наследственной изменчивости. Однако бесконечное разнообразие живых организмов, уникальность каждого генотипа обусловлена комбинативной изменчивостью – перегруппировкой хромосом в процессе полового [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] и участков хромосом в процессе кроссинговера. При этом типе изменчивости структура самих генов и хромосом остается такой же, но меняются сочетания наследственных задатков и характер их взаимодействия в генотипе.
Классификация мутаций. Мутации можно объединять в группы – классифицировать по характеру проявления, по месту или по уровню их возникновения. Принципиальной разницы между мутациями, отнесенными к той или иной группе, нет, так как их объединяют исходя из соображений удобства.
Мутации по характеру проявления бывают доминантными и рецессивными. Большинство из них рецессивны и не проявляются у гетерозигот. Это обстоятельство очень важно для существования вида. Мутации оказываются, как правило, вредными, поскольку вносят нарушения в тонко сбалансированную систему биохимических превращений. Обладатели вредных доминантных мутаций, сразу же проявляющихся в гомо- и [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] организме, часто оказываются нежизнеспособными и погибают на самых ранних этапах [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].
При изменении условий внешней среды, в новой обстановке, некоторые ранее вредные рецессивные мутации, составляющие резерв наследственной изменчивости, могут оказаться полезными, и носители таких мутаций получают преимущество в процессе естественного отбора.
Мутации нередко понижают жизнеспособность или плодовитость. Мутации, резко снижающие жизнеспособность, частично или полностью останавливающие развитие, называют полулетальными, а несовместимые с жизнью – летальными. У человека к таким мутациям относится рецессивный [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] гемофилии, причем у мужчин он носит полулетальный характер, а гомозиготные женщины оказываются нежизнеспособными.
Мутации классифицируют и по уровню их возникновения
Изменения, обусловленные заменой одного или нескольких нуклеотидов в пределах одного гена, называют генными или точковыми мутациями. Они влекут за собой изменения структуры строения белков, заключающиеся в появлении новой последовательности аминокислот в полипептидной цепи, и, как следствие, изменения функциональной активности белковой молекулы.
Изменения структуры хромосом называют хромосомными мутациями. Эти мутации могут возникать вследствие утраты части хромосомы. Если в утраченный участок входят жизненно важные гены, то такая мутация может привести организм к гибели. Потеря небольшой части 21-й хромосомы у человека служит причиной развития у детей тяжелого заболевания – острого лейкоза.
К мутациям относятся также изменения [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], кратные или некратные гаплоидному числу хромосом. Вследствие нерасхождения какой-либо пары гомологичных хромосом в мейозе одна из образовавшихся [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] содержит на одну хромосому меньше, а другая на одну хромосому больше, чем в нормальном гаплоидном наборе анэуплоидия. Слияние с нормальной гаплоидной гаметой при [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] приводит к образованию зиготы с меньшим или большим числом хромосом по сравнению с диплоидным набором, характерным для данного вида. В таких случаях нарушение генного баланса сопровождается нарушением развития. Известный пример – болезнь Дауна у человека, причина которой – присутствие в [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] трех хромосом 21-й пары.
Свойства мутаций:
Мутации возникают внезапно, скачкообразно.
Мутации наследственны, то есть стойко передаются из поколения в поколение.
Мутации случайны и ненаправленны – мутировать может любой [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], вызывая изменение как незначительных, так и жизненно важных признаков.
Одни и те же мутации могут возникать повторно.
По своему проявлению мутации могут быть полезными и вредными, доминантными и рецессивными.
Задания для самостоятельного выполнения
Подготовка презентации по теме «Мутации и мутагены»
Форма контроля самостоятельной работы:
Защита презентации по теме «Мутации и мутагены»
Вопросы для самоконтроля по теме:
1.Объяснить фенотипические изменение окраски шерсти гималайского кролика под влиянием различных температур.
2. Объяснить особенности изменчивости, вызванной факторами внешней среды (на примере стрелолиста).
3. Дать понятие нормы реакции.
4. Каковы свойства мутаций?
5.Привести классификацию мутаци
Раздел 3. ОСНОВЫ ГЕНЕТИКИ И СЕЛЕКЦИИ
Тема 3.2 Закономерности изменчивости. Основы селекции
22. Генетика человека
Основные понятия и термины по теме: природа мутаций, значение, внаследственность, методы изучения, наследственные болезни, лечение.
План изучения темы (перечень вопросов, обязательных к изучению):
1. Природа мутаций и их значение в наследственности.
2.Методы изучения генетики человека.
3. Наследственные болезни и их причины.
4.Лечение наследственных заболеваний.
Краткое изложение теоретических вопросов:
Генетика человека, быстро развиваясь в последние десятилетия, дала ответы на многие из давно интересовавших людей вопросы: от чего зависит пол ребенка? Почему дети похожи на родителей? Какие признаки и зaбoлeвaния нacлeдуютcя, а какие – нет, почему люди так не похожи друг на друга, почему вредны близкородственные браки? Сегодня мы рассмотрим несколько основных проблем генетики человека.
Методы изучения генетики человека:
Генеалогический метод состоит в изучении родословных. Так устанавливают наследование индивидуальных особенностей человека: черт лица, роста, группы крови, умственного и психического склада, а также некоторых заболеваний. Например, при изучении родословной королевской династии Габсбургов в нескольких поколениях прослеживаются выпяченная нижняя губа и нос с горбинкой. Этим методом выявлены вредные последствия близкородственных браков, которые особенно проявляются при гомозиготности по одному и тому же неблагоприятному рецессивному аллелю. В родственных браках вероятность рождения детей с наследственными болезнями и ранняя детская смертность в десятки и даже сотни раз выше средней.
Близнецовый метод состоит в изучении различий между однояйцевыми близнецами. Этот мeтoд предоставлен самой природой. Он помогает выявить влияние условий среды на фенотип при одинаковых генотипах. Выросшие в одинаковых условиях однояйцевые близнецы имеют поразительное сходство не только в морфологических признаках, но и в психических и интеллектуальных особенностях. С помощью близнецового метода выявлена роль наследственности в ряде заболеваний.
Цитогенетический метод основан на изучении изменчивости и наследственности на уровне клетки и субклеточных структур. Установлена связь ряда тяжелых заболеваний с нарушениями в хромосомах. Хpoмocoмные нарушения встречаются у 7 из каждой тысячи новорожденных, и они же приводят к гибели эмбриона (выкидыш) в первой трети беременности в половине всех случаев. Если ребенок с хромосомными нарушениями рождается живым, то обычно страдает тяжелыми недугами, отстает в умственном и физическом развитии.
Биохимический метод позволяет выявить многие наследственные болезни человека, связанные с нарушением обмена веществ. Известны аномалии углеводного, аминокислотного, липидного и других типов обмена веществ. Так, например, сахарный диабет обусловлен нарушением нормальной деятельности поджелудочной железы – она не выделяет в кровь необходимое количество гормона инсулина, в результате чего повышается содержание сахара в крови. Это нарушение вызывается целым набором небольших ошибок, которые все вместе приводят или предрасполагают к заболеванию.
Наследственные болезни и их причины. Наследственные болезни могут быть вызваны нарушениями в отдельных генах, хромосомах или хромосомных наборах. Хромосомные болезни возникают при изменении структуры хромосом: удвоении или выпадении участка хромосомы, повороте участка хромосомы на 180°, перемещении участка хромосомы на негомологичную хромосому. Впервые связь между аномальным набором хромосом и резкими отклонениями от нормального развития была обнаружена в случае синдрома Дауна. Симптомы этого заболевания: низкий рост, короткопалые и короткие руки и ноги, характерный разрез глаз, аномалии многих внутренних органов, специфическое выражение лица, умственная отсталость. Болезнь Дауна встречается в 1 случае на 500–800 новорожденных. Изучение кариотипа больных синдромом Дауна показало наличие в хромосомном наборе дополнительной 21-й хромосомы, т.е. трисомию по этой хромосоме. Помимо хромосомных нарушений, наследственные болезни могут быть обусловлены изменениями генетической информации непосредственно в генах. Наиболее часто встречаются генные, или точковые, мутации, связанные с изменением последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК. Лечение наследственных болезней. Эффективных средств лечения наследственных болезней пока не существует. Однако существуют методы лечения, облегчающие состояние больных и улучшающие их самочувствие. Они основаны главным образом на компенсации дефектов метаболизма, обусловленных нарушениями в геноме. При наследственных аномалиях обмена веществ больному вводят не образующиеся в организме ферменты или исключают из пищевого рациона продукты, которые не усваиваются организмом из-за отсутствия необходимых ферментов. При сахарном диабете в организм вводят инсулин. Это позволяет больному диабетом нормально питаться, однако не устраняет причины болезни.
Задания для самостоятельного выполнения
Подготовка сообщения на тему «Наследственные заболевания человека»
Форма контроля самостоятельной работы:
Проверка подготовки сообщения на тему «Наследственные заболевания человека»
Вопросы для самоконтроля по теме:
1.Какова связь мутаций и факторов внешней среды?
2.Охарактеризовать методы изучения генетики человека
3.Каковы причины наследственные заболеваний?
4.Каковы существуют методы лечения наследственных болезней?
Практические и лабораторные занятия- не предусмотрены
Раздел 4. ВОЗНИКНОВЕНИЕ И РАЗВИТИЕ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ
Тема 4.1 Возникновение жизни на Земле
23.Возникновение жизни на Земле
Основные понятия и термины по теме: теории, возникновение жизни, органические вещества, живые организмы, теория биохимической эволюции.
План изучения темы (перечень вопросов, обязательных к изучению):
1.Теории возникновения жизни на Земле.
2. Превращение сложных органических веществ в простые живые организмы.
Краткое изложение теоретических вопросов:
Теории возникновения жизни на Земле:
Креационисты уверены, что жизнь возникла в результате какого-то сверхъестественного события в прошлом; её придерживаются последователи большинства религиозных учений (особенно христиане, мусульмане, иудеи). Никаких научных подтверждений этой точки зрения нет: в религии истина постигается через божественное откровение и веру. Процесс сотворения мира мыслится как имевший место лишь единожды и недоступный для наблюдения. Этого достаточно, чтобы вынести указанную концепцию за рамки научного исследования.
Согласно теории стационарного состояния Земля никогда не возникала, а существовала вечно; она всегда способна поддерживать жизнь, которая, если и изменялась, то очень мало. Сторонники этой теории считают, что наличие ископаемых остатков древних животных указывает лишь на то, что в исследуемый период их численность увеличивалась, либо они жили в местах, благоприятных для сохранения остатков. В настоящее время приверженцев этой теории почти не осталось.
Теория спонтанного зарождения возникла в древнем Китае, Вавилоне и Греции в качестве альтернативы креационизму, с которым она сосуществовала. Приверженцем этой теории был и [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. Её последователи считали, что определённые вещества содержат «активное начало», которое при подходящих условиях может создать живой организм. Одним из экспериментов, якобы подтверждавшим эту теорию, был эксперимент [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], в котором у этого ученого за 3 недели из грязной рубашки и горсти пшеницы в тёмном шкафу появились мыши. Открытие [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] микроорганизмов добавило ей новых приверженцев. Однако тщательные и аккуратные эксперименты, поставленные [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], Ладзаро Спалланциани и [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], поставили крест на теории спонтанного зарождения.
Сторонники теории панспермии предполагают, что жизнь на Землю занесена извне с метеоритами, кометами или даже НЛО. Шансов обнаружить жизнь в пределах Солнечной системы (не считая Земли) ничтожно мало, однако, вполне возможно, что жизнь могла возникнуть возле какой-то другой звезды. Астрономические исследования показали, что в составе некоторых метеоритов и комет имеются органические соединения (в частности, аминокислоты), которые могли сыграть роль «семян» при падении на Землю. Однако, доводы панспермистов не дают ответа на вопрос, откуда взялась жизнь в других мирах.
Теория биохимической эволюции имеет наибольшее количество сторонников среди современных учёных. Земля возникла около пяти миллиардов лет назад; первоначально температура её поверхности была очень высокой. По мере её остывания образовались твёрдая поверхность (литосфера). Атмосфера, первоначально состоявшая из лёгких газов (водород, гелий), не могла эффективно удерживаться недостаточно плотной Землёй, и эти газы заменялись более тяжёлыми: водяным паром, углекислым газом, аммиаком и метаном. Когда температура Земли опустилась ниже 100° C, водяной пар начал конденсироваться, образуя мировой океан. В это время из первичных соединений и образовывалась сложные органические вещества; энергию для реакций синтеза доставляли грозовые разряды и интенсивная ультрафиолетовая радиация.
Наиболее сложной проблемой в современной теории эволюции является превращение сложных органических веществ в простые живые организмы. По-видимому, белковые молекулы, притягивая молекулы воды, образовывали коллоидные гидрофильные комплексы. Дальнейшее слияние таких комплексов друг с другом приводило к отделению коллоидов от водной среды (коацервация). На границе между коацерватом и средой выстраивались молекулы липидов – примитивная [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. Предполагается, что коллоиды могли обмениваться молекулами с окружающей средой и накапливать определённые вещества. Образовывавшиеся параллельно нуклеиновые кислоты научились «запоминать» последовательность аминокислот, находящихся с ними в паре. В случае случайного разрушения они могли достаточно быстро восстановить белок. Впоследствии это обеспечило способность к самовоспроизведению протоорганизмов.
Задания для самостоятельного выполнения
Подготовка презентации по теме «Возникновение жизни на Земле»
Форма контроля самостоятельной работы:
Защита презентации по теме «Возникновение жизни на Земле»
Вопросы для самоконтроля по теме:
1.Охарактеризовать теории возникновения жизни на Земле (креационизм, теория стационарного состояния, спонтанное зарождение. панспермия, биохимическая эволюция)
2. Пояснить, как происходило превращение сложных органических веществ в простые живые организмы?
Раздел 4. ВОЗНИКНОВЕНИЕ И РАЗВИТИЕ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ
Тема 4.2 Этапы развития жизни на Земле
24.Этапы развития жизни на Земле
Основные понятия и термины по теме: эон, эры, архейская, протерозойская, катархей, протерозой, гетеротрофы, синезеленые водоросли, организмы с [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] в клетках.
План изучения темы (перечень вопросов, обязательных к изучению):
1. Геологические периоды и эры в истории Земли
2. Ранние формы жизни
3. Появиление первых организмы с [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] в клетках.
Краткое изложение теоретических вопросов:
С 1930 года геологи делят историю Земли на два больших эона: криптозой, он же докембрий, и фанерозой (греч. «время явной жизни»). Фанерозойский эон начался примерно 570 миллионов лет назад и идёт по сей день; первые же геологические породы докембрия, доступные для изучения, имеют возраст около 3,5 миллиардов лет.
Криптозойский эон делят на две эры: архейскую и протерозойскую. Считается, что архей закончился (и протерозой начался) 2,5–2,7 миллиарда лет назад. Иногда из архея выделяют катархей (4,5–3 миллиарда лет назад).
В геологии с докембрием связывают крупнейшие месторождения меди, золота, железа, алюминия, свинца, урана и многих других металлов. В докембрийских отложениях отсутствует скелетная фауна, которая служит основой для построения шкалы времени в фанерозое; тем не менее, органических остатков здесь достаточно много. Первые организмы появились уже в архее и были, по-видимому, [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], так как химические реакции, необходимые для синтеза органических веществ, слишком сложны, чтобы возникнуть у самых ранних форм жизни.
Возрастание численности гетеротрофов должно было привести к уменьшению количества пищевых ресурсов. Возникшая конкуренция ускорила появление автотрофов, способных использовать энергию света для синтеза сложные органические вещества. Первые фотосинтезирующие организмы не выделяли кислород; лишь потом появились организмы, подобные [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], наполнившие атмосферу молекулярным кислородом. Полагают, что за всё время жизнедеятельности фотосинтезирующих организмов в атмосферу выделились десятки квадриллионов тонн кислорода – в несколько десятков раз больше, чем существует сейчас. Увеличение концентрации O2 привело к образованию озонового слоя в атмосфере, что в свою очередь вызвало уменьшение количества жёсткого излучения, достигающего поверхности Земли. Это, с одной стороны, уменьшило скорость эволюции, но с другой стороны, позволило образоваться устойчивым формам с полезными признаками.
Около полутора миллиардов лет назад, в верхнем протерозое, называемом также рифей, появились первые организмы с [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] в клетках. Несколько позже от колониальных [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] произошли многоклеточные животные. В переходном эдиакаранском периоде между криптозоем и фанерозоем были представлены практически все современные царства. Особенно многочисленны остатки животных – [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], первых [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] и [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].
Задания для самостоятельного выполнения
Работа с конспектом лекций (обработка текста).
Форма контроля самостоятельной работы:
Проверка составления развернутого плана лекции.
Вопросы для самоконтроля по теме:
1. Охарактеризовать геологические периоды и эры в истории Земли.
2. Рассказать о роли жизнедеятельности фотосинтезирующих организмов и их влиянии на атмосферу Земли
Практические и лабораторные занятия- не предусмотрены
Раздел 5. ЭВОЛЮЦИОННОЕ УЧЕНИЕ
Тема 5.1 Общая характеристика биологии в додарвиновский период
25.Общая характеристика биологии в додарвиновский период
Основные понятия и термины по теме: Аристотель, Гераклит, Карл Линней, вид, род, тип, семейство, природа, систематика.
План изучения темы (перечень вопросов, обязательных к изучению):
1.Историческое прошлое биологической науки
2.Сущностью эволюционных представлений К.Линнея и других ученых
Краткое изложение теоретических вопросов:
Под биологической эволюцией понимают изменение популяций растений и животных в ряду поколений, направляемое естественным отбором. Мысль о том, что современные живые организмы произошли от более простых, примитивных, давно жила в умах людей. Зачатки подобных идей встречаются в трудах древнеиндийских и древнегреческих философов.
Аристотель (384-322 гг. до н.э.), исследуя внешнее строение и развитие животных, пришел к заключению, что человек и животные имеют единый план строения. Вся природа, по Аристотелю, состоит из ступеней “лестницы”:
первая - неживая природа,
вторая - растения,
третья - низшие, прикрепленные морские животные,
четвертая - все прочие животные и, наконец,
пятая - человек.
Но “лестница” Аристотеля статична, так как он полагал, что высшие формы не происходят от низших.
Другой античный философ Гераклит (2400 лет назад) - родоначальник диалектики и автор широко известного изречения “Все течет, все изменяется” - утверждал, что в мире все имеет свою определенную причину, и что органический мир развился из неорганического. Он также представлял развитие органического мира в виде “лестницы” (камни, растения, животные, человек).
Карл Линней-шведский натуралист, заложил основы современной систематики.
Чтобы «разложить по полочкам» огромное количество описаний растений и животных, необходима была какая-то единица систематики. Такой единицей, общей для всего живого, Линней считал вид. Видом Линней назвал группу особей сходных между собой, как дети одних родителей и их дети. Вид состоит из множества похожих особей, дающих плодовитое потомство. Например, лесная малина - это один вид, костяника другой, морошка третий вид растений. Все кошки домашние составляют один вид, тигры - другой, львы - третий вид животных. Следовательно, весь органический мир состоит из различных видов растений и животных. Вся живая природа состоит как бы из отдельных звеньев - видов.
Линней открыл и описал около 1500 видов растений и свыше 400 видов животных, он распределил все виды растений и животных по крупным группам - классам, каждый класс он разбил на отряды, каждый отряд на роды. Каждый род Линней составил из сходных видов.
Важной заслугой Линнея стало введение в практику двойных названий видов (бинарной номенклатуры). Каждый вид он предложил называть двумя словами. Первое название рода, куда входят близкие виды. Например, лев, тигр, кошка домашняя относятся к роду Felis (Кошка). Второе слово название собственно вида. Точно так же виды Ель европейская и Ель тянь-шаньская (голубая) объединяются в род Ель, виды Заяц-беляк и Заяц-русак в род Заяц. Благодаря двойной номенклатуре выявляется сходство, общность, единство видов, образующих один род.
Систематика животных.
Линней разделил животных на 6 классов:
Млекопитающие
Птицы
Амфибии (в этот класс он поместил земноводных и пресмыкающихся)
Рыбы
Насекомые
Черви.
Человека (которого он окрестил «человеком разумным», Homosapiens) Линней довольно смело для своего времени поместил в класс млекопитающих и отряд приматов вместе с обезьянами.
Систематика растений.
К систематизации растений Линней подошёл более детально, чем к систематизации животных. Среди растений он выделил 24 класса. Он взял за основу деления тычинки и пестики. Линней понимал, что самая существенная и характерная часть растения цветок. К 1-му классу он отнёс растения с одной тычинкой в цветке, ко 2-му с двумя, к 3-му с тремя и т.д. Грибы, лишайники, водоросли, хвощи, папоротники т.е. все, лишённые цветков, оказались в 24-м классе («тайнобрачных»).
Взгляды Линнея на природу.
Наука в то время находилась под влиянием религии. Линней был идеалист, он утверждал, что в природе существует столько видов растений и животных, "сколько различных форм произвел в начале мира всемогущий". Линней считал, что виды растений и животных не изменяются; они сохранили свои особенности "с момента сотворения". По Линнею, каждый современный вид является потомством первоначального созданной богом родительской пары. Каждый вид размножается, но сохраняет, по его мнению, в неизменном виде все особенности этой прародительской пары.
Задания для самостоятельного выполнения
Подготовка сообщения на тему «Биология в додарвиновский период»
Форма контроля самостоятельной работы:
Проверка подготовки сообщения на тему «Биология в додарвиновский период»
Вопросы для самоконтроля по теме:
Какие идеи появились в работах древних философов?
Рассказать о систематике животных и растений по К.Линею
Какоаы были взгляды К. Линнея на природу?
Раздел 5. ЭВОЛЮЦИОННОЕ УЧЕНИЕ
Тема 5.2 Дарвинизм. Основные положения теории Ч.Дарвина
26.Основные положения теории Ч.Дарвина. Значение дарвинизма.
Основные понятия и термины по теме: учение, Ч. Дарвин, факторы эволюции, естественный отбор, селекция.
План изучения темы (перечень вопросов, обязательных к изучению):
Учение Ч. Дарвина об основных факторах эволюции.
Ч. Дарвин о естественном отборе.
Краткое изложение теоретических вопросов:
В 1859 году [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] опубликовал книгу «Происхождение видов путем естественного отбора». В ней был предложен новый взгляд на причины эволюционного развития организмов. Дарвин указал на три основных фактора эволюции: наследственность (способность организмов передавать врождённые признаки от поколения к поколению), изменчивость (появление различных фенотипов внутри популяции) и отбор (подавление генотипов организмов, фенотипы которых менее других приспособлены к внешним условиям).
Отбор увеличивает приспособленность популяции к условиям внешней среды.
При увеличении численности популяции внешние условия (например, пища) становятся сдерживающим фактором, что приводит к конкуренции в популяции (к борьбе за существование). Особи, имеющие благодаря своему фенотипу преимущество в этой конкуренции, оставят потомство и выживут.
Важной характеристикой отбора является его давление. Давление отбора зависит от внешних факторов среды. Возрастание давления отбора (например, в результате сужения диапазона условий среды) является консервативным фактором, помогающим популяции лучше приспособиться к внешним условиям. Становящаяся в результате этого более узкой специализация вида в определённых обстоятельствах может привести к вымиранию популяции при изменении этих условий. Наоборот, ослабление интенсивности отбора, наступающее, обычно, при уменьшении внешних ограничивающих факторов (например, уменьшается количество хищников, вид проникает в новую для него среду) способствует увеличению видового разнообразия.
Отбор делится на три основных типа.
- Стабилизирующий отбор. Происходит при отсутствии внешних изменений и относительно слабой конкуренции. Подавляет генотипы особей с крайними отклонениями признаков (например, слишком больших или слишком маленьких). Поддерживает стабильность популяции и не способствует эволюции.
- Направленный отбор. Происходит в ответ на изменения условий обитания. Сдвигает фенотип в ту или другую сторону; при достижении нового состояния равновесия прекращается. Приводит к эволюционным изменениям.
- Дизруптивный отбор. Начинает действовать при наличии в популяции не одного, а двух и более благоприятных фенотипов. Разделяет популяцию на две группы; при прекращении потока генов между группами популяция может разделиться на два вида, которые будут конкурировать между собой уже менее сильно.
Направленный отбор лежит в основе искусственного отбора, широко используемого человеком при разведении животных и растений. При искусственном отборе человек создаёт направленное давление отбора, приводящее к усилению в популяции какого-либо ценного признака (надои молока, размер плодов и т. п.). Изоляция популяций, в которых производится искусственный отбор, приводит к созданию новых пород и сортов, генотипы которых не смешиваются. При инбридинге избирательно скрещивают между собой особи из одной породы. Длительный инбридинг может привести к снижению плодовитости; поэтому его иногда чередуют с аутбридингом, когда между собой скрещивают генетически далёких особей одного вида из разных пород или сортов. В растениеводстве нередко скрещивают между собой даже особей разных видов; возникающие в результате этого гибриды могут превосходить по многим ценным признакам родительские особи. Наука, изучающая методы выведения новых сортов растений и пород животных, называется селекцией.
Естественный отбор происходит в природе без вмешательства человека. Дарвин постулировал естественный отбор, анализируя результаты искусственного отбора. Дело в том, что естественный отбор происходит очень медленно по сравнению с жизнью человека. Естественный отбор зависит от скорости размножения особей. Бурное развитие химической промышленности и появление пестицидов и антибиотиков привело к существенному подавлению генотипов тех организмов, фенотипы которых были неустойчивы к этим веществам (например, болезнетворных бактерий или вредных насекомых).
Факторами отбора служат условия внешней среды, точнее, весь комплекс абиотических и биотических условий среды.
Раздел 5. ЭВОЛЮЦИОННОЕ УЧЕНИЕ
Тема 5.2 Дарвинизм. Основные положения теории Ч.Дарвина
27.Приспособленность организмов и ее относительность
Основные понятия и термины по теме: приспособленность организмов, условия среды, относительность приспособленности, изменчивость, покровительственная окраска, маскировка, мимикрия, предупреждающая окраска, экстремальные условия существования.
План изучения темы (перечень вопросов, обязательных к изучению):
1.Приспособленность организмов к условиям среды
2.Относительность приспособленности.
Краткое изложение теоретических вопросов:
Дарвин обратил внимание на одну черту эволюционного процесса приспособительный характер. В результате действия естественного отбора сохраняются особи с полезными для их процветания признаками. Они обусловливают хорошую, но не абсолютную, приспособленность организмов к тем условиям, в которых живут.
Приспособленность к условиям среды может быть весьма совершенной, что повышает шансы организмов на выживание и оставление большого числа потомков. В это понятие входят не только внешние признаки, но и соответствие строения внутренних органов выполняемымимифункциям. Например, совершенны приспособления стрижа к полету, а дятла к жизни в лесу. Характер их приспособлений к жизни в своеобразной среде различен. Стриж на лету ловит мелких насекомых: у него широкий рот и короткий клюв. Дятел добывает из-под коры личинок насекомых: у него крепкий длинный клюв и длинный язык. О приспособленности организмов к окружающей среде свидетельствует множество различных примеров.
Покровительственная окраска развита у видов, которые живут открыто и могут оказаться доступными для врагов. Такая окраска делает организмы менее заметными на фоне окружающей местности. Некоторые животные наделены ярким узором (окраска у зебры, тигра, жирафа, змей и т.д.) чередованием светлых и темных полос и пятен. Эта расчленяющая окраска как бы имитирует чередование пятен света и тени и тоже делает животных менее заметными.
Маскировка приспособление, при котором форма тела и окраска животных сливаются с окружающими предметами. Например, гусеницы некоторых бабочек по форме тела и окраске напоминают сучки. Насекомых, живущих на коре дерева (жуки, усачи и др.), можно принять за лишайники.
Мимикрия подражание менее защищенного организма одного вида более защищенному организму другого вида (или предметам среды). Это подражание может проявляться в форме тела, окраске и т.д. Так, некоторые виды неядовитых змей и насекомых похожи на ядовитых. Мимикрия результат отбора сходных мутаций у различных видов. Она помогает незащищенным животным выжить, способствует сохранению организма в борьбе за существование.
Предупреждающая (угрожающая) окраска. Некоторые виды нередко обладают яркой, запоминающейся окраской. Раз попытавшись отведать несъедобную божью коровку, жалящую осу, птица на всю жизнь запомнит их яркую окраску. Некоторые животные демонстрируют угрожающую окраску лишь при нападении на них хищников.
Приспособления к экстремальным условиям существования. Растения, живущие в полупустынных и пустынных районах, имеют многочисленные и разнообразные адаптации. Это и уходящий на десятки метров в глубь земли корень, извлекающий воду, и резкое уменьшение испарения воды благодаря особому строению кутикулы на листьях, и полная утрата листьев и др.
Чем более жесткие и более определенные требования предъявляет среда, тем более сходные адаптации (конвергенция) развиваются у организмов, зачастую очень далеких друг от друга. Генотипы организмов, имеющих много общего в строении, при этом сильно отличаются. Например, передвижение в водной среде вызывает сходство в строении тела у пингвинов и тюленей, а также рыб и дельфинов, которые относятся к разным классам позвоночных.
Задания для самостоятельного выполнения
Составление конспекта по теме «Вид – элементарная единица эволюции».
Форма контроля самостоятельной работы:
Проверка составление конспекта по теме «Вид – элементарная единица эволюции».
Вопросы для самоконтроля по теме:
В чем состоит учение Ч. Дарвина об эволюции и естественном отборе?
Перечислить и охарактеризовать основные формы борьбы за существование.
Что является движущей силой изменения видов?
В чем выражается приспособленность организмов к условиям среды?
Почему приспособленность организмов к условиям среды носит относительный характер?
Раздел 5. ЭВОЛЮЦИОННОЕ УЧЕНИЕ
Тема 5.3 Микроэволюция. Макроэволюция, её доказательства. Биогенетический закон
28.Микроэволюция. Макроэволюция, её доказательства.
Основные понятия и термины по теме: микроэволюция, макроэволюция, эволюционные преобразования, генетические изменения, единый эволюционный процесс.
План изучения темы (перечень вопросов, обязательных к изучению):
1.Микроэволюция как процесс эволюционных преобразования, происходящих в пределах популяций.
2.Макроэволюция как процесс эволюционного преобразования и развития живых организмов на протяжении сотен миллионов лет.
Краткое изложение теоретических вопросов:
Современная эволюционная теория подразделяет сложный эволюционный процесс на два этапа: макро- и микроэволюцию.
Микроэволюция - эволюционные преобразования, происходящие в пределах популяций в сравнительно короткие промежутки времени (например, изменение частоты генов, гомо- и гетерозигот в популяции за несколько поколений). Иными словами, микроэволюция это совокупность элементарных эволюционных явлений, направленно текущих в популяциях под влиянием различных эволюционных факторов. Элементарное эволюционное явление - стойкое изменение генотипического состава популяции, т. е. совокупность необратимых генетических изменений, которые меняют эволюционные возможности популяции.
Такие генетические изменения могут возникнуть в результате действия различных эволюционных факторов и, в конце концов, сведутся либо к возникновению и распространению новых (ранее не существовавших в популяции) наследственных особенностей, либо к возникновению таких сочетаний генов, которые в сумме дадут совершенно новый результат в виде возникновения нового признака.
Микроэволюция, таким образом, - это процесс эволюционного преобразования популяций, приводящий к образованию внутривидовых форм и новых видов как конечного ее результата.
Макроэволюция это процесс эволюционного преобразования и развития различных групп живых организмов на протяжении десятков и сотен миллионов лет. Иными словами, микроэволюция это эволюционные преобразования живой природы на уровне выше видового (образование высших таксонов, новых органов и систем, вымирание отдельных групп и т. д.). В общем смысле макроэволюцией можно назвать развитие жизни на Земле в целом, включая и ее происхождение. Макроэволюционным событием считается также возникновение человека, по многим признакам отличающегося от других биологических видов. Между микро- и макроэволюцией нельзя провести резкую грань, потому что процесс микроэволюции, первично вызывающий изменение популяций (вплоть до видообразования), продолжается без какого-либо перерыва и на макроэволюционном уровне внутри вновь возникших форм.
Отсутствие принципиальных различий в протекании микро- и макроэволюционного процесса позволяет рассматривать их как две стороны единого эволюционного процесса, и применять для анализа процесса всей эволюции понятия, разработанные в теории микроэволюции, поскольку макроэволюционные явления (возникновение новых семейств, отрядов и других групп) охватывают десятки миллионов лет и исключают возможность их непосредственного экспериментального исследования.
Островные флора и фауна. Для понимания эволюционного процесса интерес представляют фауна и флора островов. Их состав полностью зависит от происхождения этих островов. Острова могут быть материкового происхождения или океанического. Материковые острова характеризуются флорой и фауной, близкой по составу к материковой. Чем древнее остров и чем более значительная водная преграда, тем больше обнаруживается отличий. При рассмотрении океанических островов, можно обнаружить, что их видовой состав очень беден. Отсутствуют наземные млекопитающие и амфибии. Вся фауна океанических островов - результат случайного заселения. Огромное количество разнообразных факторов указывает на то, что особенности распределения живых существ на планете тесно связаны с преобразованием земной коры и с эволюционным изменением видов.
Задания для самостоятельного выполнения
Подготовка презентации (сообщения) по теме: «Многообразие живого мира».
Форма контроля самостоятельной работы:
Защита презентации (сообщения) по теме: «Многообразие живого мира».
Вопросы для самоконтроля по теме:
Дать характеристику микроэволюции как процессу эволюционных преобразований, происходящих в пределах популяций.
Охарактеризовать процесс макроэволюции как эволюционные преобразования и развития организмов на протяжении сотен миллионов лет.
Раздел 5. ЭВОЛЮЦИОННОЕ УЧЕНИЕ
Тема 5.4 Происхождение человека. Доказательства и движущие силы антропогенеза
29.Происхождение человека
Основные понятия и термины по теме: предшественники человека, австралопитеки, древнейшие люди, древние люди, современные люди.
План изучения темы (перечень вопросов, обязательных к изучению):
1.Предшественники человека
2.Этапы становления человека
Краткое изложение теоретических вопросов:
Предшественники человека. В начале кайнозоя, более 40 млн. лет назад, появились первые приматы. От них обособились несколько ветвей эволюции, приведших к современным человекообразным обезьянам, другим приматам и человеку. Современные человекообразные обезьяны - не предки человека, но происходят от общих с ним, уже вымерших предков - наземных человекообразных обезьян - дриопитеков. Они появились 17 - 18 млн. лет назад, в конце неогена, и вымерли около 8 млн. лет назад. Обитали в тропических лесах. Некоторые их популяции и положили, видимо, начало эволюции человека, его предшественникам - австралопитекам.
Австралопитеки (от лат. Australis - южный, греч. питекос - обезьяна) - вымершая группа гоминид (прямоходящих приматов).Их скелетные остатки найдены в Южной Африке. Эти двуногие существа размером с шимпанзе имели много черт, сближающих их с человеком (форма зубов, строение черепной коробки, форма таза). Однако размером мозга (650 см) они не превосходили современных человекообразных обезьян. Раскопки последних 30 лет в Восточной Африке показали, что австралопитеки жили свыше 5 млн. лет назад, а следовательно, для эволюции предков человека путем отбора было достаточно времени. Более поздние из австралопитеков явились, видимо, непосредственными предками людей. Они получили название <человек умелый>. По своему внешнему виду и строению человек умелый не отличался от человекообразных обезьян, но уже умел изготовлять примитивные режущие и рубящие орудия из гальки. Естественный отбор способствовал выживанию особей и групп, обладающих навыками к трудовой деятельности.
Этапы становления человека:
1. Древнейшие люди, к которым относятся питекантроп, синантроп и гейдельбергский человек (вид человек прямоходящий - Homo erectus).
2. Древние люди - неандертальцы (первые представители вида человек разумный -Homo sapiens).
3. Современные (новые) люди, включающие ископаемых кроманьонцев и современных людей (вид человек разумный - Homo sapiens).
Древнейшие люди жили 2 млн. - 500 тыс. лет назад.
Питекантроп - <обезьяночеловек>. Останки были обнаружены сначала на о. Ява в 1891 году Е. Дюбуа, а затем в ряде других мест. Питекантропы ходили на двух ногах, объем мозга у них увеличился, они пользовались примитивными орудиями труда в виде дубин и слегка обтесанных камней. Низкий лоб, мощные надбровные дуги, полусогнутое тело с обильным волосяным покровом - все это указывало на их недавнее (обезьянье) прошлое.
Синантроп, останки которого найдены в 1927 - 1937 гг. в пещере близ Пекина, во многом сходен с питекантропом, это географический вариант человека прямоходящего. Синантропы уже умели поддерживать огонь.Основным фактором эволюции древнейших людей был естественный отбор.
Древние люди характеризуют следующий этап антропогенеза, когда в эволюции начинают играть роль и социальные факторы: трудовая деятельность в группах, которыми они жили, совместная борьба за жизнь и развитие интеллекта. К ним относятся неандертальцы, останки которых были обнаружены в Европе, Азии, Африке. Свое название они получили по месту первой находки в долине р. Неандер (ФРГ). Неандертальцы жили в ледниковую эпоху 200 - 35 тыс. лет назад в пещерах, где постоянно поддерживали огонь, одевались в шкуры. Орудия труда неандертальцев много совершеннее и имеют некоторую специализацию: ножи, скребла, ударные орудия. Нарошеннее и имеют некоторую специализацию: ножи, скребла, ударные орудия. Настоящие название они получили по месту первой находки в долине р. Неандер (ФРГ). Неандертальцы жили группами по 50 - 100 человек. Мужчины коллективно охотились, женщины и дети собирали съедобные корни и плоды, старики изготавливали орудия. Последние неандертальцы жили среди первых современных людей, а затем были ими окончательно вытеснены.
Современные люди. Возникновение людей современного физического типа произошло относительно недавно, около 50 тыс. лет назад. Их останки найдены в Европе, Азии, Африке и Австралии. В гроте Кроманьон (Франция) было обнаружено сразу несколько скелетов ископаемых людей современного типа, которых и назвали кроманьонцами.
У кроманьонцев был высокой лоб, отсутствовал массивный надглазничный валик. Нижняя челюсть имела такой же, как у нас, подбородочный выступ. Этот признак связывают с развитием речевого аппарата. Объем мозга в основном не превосходил объема мозга неандертальца, но строение его было более совершенным, сильнее были развиты лобные доли. Кости скелета менее массивные и более тонкие, чем у [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. У них вполне сформировались прямая походка и современная человеческая рука. В целом по своему физическому строению они не отличались от современных людей.
Раздел 5. ЭВОЛЮЦИОННОЕ УЧЕНИЕ
Тема 5.4 Происхождение человека. Доказательства и движущие силы антропогенеза
30.Доказательства и движущие силы антропогенеза
Основные понятия и термины по теме: движущие силы, антропогенез, эволюция человека, социальные факторы, общественно-трудовые отношения.
План изучения темы (перечень вопросов, обязательных к изучению):
1.Движущие силы антропогенеза.
2.Значение социальных закономерностей в эволюции человека.
3.Средства, контролирующие эволюцию человека.
Краткое изложение теоретических вопросов:
Движущие силы антропогенеза. В эволюции человека - антропогенезе - важнейшая роль принадлежит не только биологическим факторам (изменчивость, наследственность, отбор), но и социальным (речь, накопленный опыт трудовой деятельности и общественного поведения).
Особенности человека, обусловленные социальными факторами, не фиксируются генетически и передаются не по наследству, а в процессе воспитания и обучения. На первых этапах эволюции решающее значение имел отбор на большую приспособляемость к быстро меняющимся обстоятельствам. Однако впоследствии способность передавать из поколения в поколение генетические приобретения в виде разнообразной научно-технической и культурной информации стала играть все более важную роль, освобождая человека от жесткого контроля естественного отбора.
Социальные закономерности приобрели важное значение в эволюции человека. Победителями в борьбе за существование оказывались не обязательно самые сильные, а те, кто сохранял слабых: детей - будущее популяции, стариков - хранителей информации о способах выжить (приемы охоты, изготовление орудий и т.п.). Победа популяций в борьбе за существование обеспечивалась не только силой и разумом, но и способностью жертвовать собой во имя семьи, племени. Человек - общественное существо, отличительной чертой которого является сознание, сформировавшееся на основе коллективного труда.
В эволюции человека разумного социальные отношения играют все возрастающую роль. Для людей современных ведущими и определяющими стали общественно-трудовые отношения. В этом качественное своеобразие эволюции человека.
Человек - существо биологическое и социальное, что и определяет его особое положение в природе и качественно отличает от всех других организмов, Благодаря тому, что человек является биологическим существом, его эволюционное развитие подчиняется всем основным закономерностям наследственности и изменчивости. Реализация наследственной информации в условиях определенной внешней среды формирует биологическую природу человека - его строение и физиологию, создает материальные предпосылки для развития и мышления, способности мозга накапливать информацию нового типа - социальную. В процессе очеловечивания происходит уменьшение плодовитости, удлинение периода детства, замедление полового созревания, возрастание длительности жизни одного поколения.
Социальная информация передается с помощью слова при обучении и определяет духовный облик индивидуума. Она создается при доминирующей роли социально-экономических факторов - общественной формации, уровня производственных сил, производственных отношений, национальных особенностей и рп. Человек как социальное существо эволюционирует быстрее, чем как существо биологическое, поэтому, несмотря на огромные достижения цивилизации, между человеком, жившим тысячелетия назад, и человеком, живущим сейчас, нет существенных биологических различий. Способности, талант, эмоциональность, добродетели, пороки человека зависят от наследственного предрасположения и действий социальной среды. Генотип человека обеспечивает возможность восприятия социальной программы, а полная реализация его биологической организации возможна лишь в условиях социальной среды.
Хотя мутационный процесс продолжается, биологическая эволюция человека будет и далее замедляться благодаря ослаблению естественного отбора. Жизнеспособность человеческого общества в целом возрастает, так как по мере развития цивилизации, устранения национальных и расовых барьеров обеспечивается обмен генами между ранее изолированными популяциями. Средствами, контролирующими эволюцию человека, являются предохранение от воздействия мутагенных факторов, разработка методов лечения наследственных болезней, раскрытие способностей человека в детском и юношеском возрасте и создание оптимальных условий для обучения и воспитания, для повышения культурного уровня всего общества.
Раздел 5. ЭВОЛЮЦИОННОЕ УЧЕНИЕ
Тема 5.4 Происхождение человека. Доказательства и движущие силы антропогенеза
31.Человеческие расы
Основные понятия и термины по теме: человеческие расы, европеоидная раса, монголоидная раса, негроидная раса, сущность и несостоятельность расизма.
План изучения темы (перечень вопросов, обязательных к изучению):
Основные человеческие расы.
Реакционная сущность и несостоятельность расизма.
Краткое изложение теоретических вопросов:
В современном человечестве выделяют три основные расы: европеоидную, монголоидную и негроидную. Это большие группы людей, отличающиеся некоторыми физическими признаками, например чертами лица, цветом кожи, глаз и волос, формой волос. Для каждой расы характерно единство происхождения и формирования на определенной территории. К европеоидной расе относится коренное население Европы, Южной Азии и Северной Африки. Европеоиды характеризуются узким лицом, сильно выступающим носом, мягкими волосами. Цвет кожи у северных европеоидов светлый, у южных преимущественно смуглый. К монголоидной расе относится коренное население Центральной и Восточной Азии, Индонезии, Сибири. Монголоиды отличаются крупным плоским широким лицом, разрезом глаз, жесткими прямыми волосами, смуглым цветом кожи. В негроидной расе выделяют две ветви африканскую и австралийскую. Для негроидной расы характерны темный цвет кожи, курчавые волосы, темные глаза, широкий и плоский нос. Расовые особенности наследственны, но в настоящее время они не имеют существенного значения для жизнедеятельности человека. По-видимому, в далеком прошлом расовые признаки были полезны для их обладателей: темная кожа негров и курчавые волосы, создающие вокруг головы воздушный слой, предохраняли организм от действия солнечных лучей, форма лицевого скелета монголоидов с более обширной носовой полостью, возможно, является полезной для обогрева холодного воздуха перед тем, как он попадает в легкие. По умственным способностям, т. е. способностям к познанию, творческой и вообще трудовой деятельности, все расы одинаковы. Различия в уровне культуры связаны не с биологическими особенностями людей разных рас, а с социальными условиями развития общества. Реакционная сущность расизма. Первоначально некоторые ученые путали уровень социального развития с биологическими особенностями и пытались среди современных народов найти переходные формы, связывающие человека с животными. Эти ошибки использовали расисты, которые стали говорить о якобы существующей неполноценности одних рас и народов и превосходстве других, чтобы оправдать беспощадную эксплуатацию и прямое уничтожение многих народов в результате колонизации, захват чужих земель и развязывание войн. Когда европейский и американский капитализм пытался покорить африканские и азиатские народы, высшей была объявлена белая раса. Позднее, когда гитлеровские полчища шагали по Европе, уничтожая захваченное население в лагерях смерти, высшей была объявлена так называемая арийская раса, к которой фашисты причисляли германские народы. Расизм это реакционная идеология и политика, направленная на оправдание эксплуатации человека человеком. Несостоятельность расизма доказана настоящей наукой о расах расоведением. Расоведение изучает расовые особенности, происхождение, формирование и историю человеческих рас. Данные, полученные расоведением, свидетельствуют о том, что различия между расами недостаточны для того, чтобы считать расы различными биологическими видами людей. Исчезнут ли расы? Одно из важных условий формирования рас изоляция. В Азии, Африке и Европе она в какой-то степени существует и сегодня. Между тем недавно заселенные регионы, такие, как Северная и Южная Америка, можно сравнить с котлом, в котором переплавляются все три расовые группы. Хотя общественное мнение во многих странах не поддерживает межрасовые браки, почти нет сомнений, что смешение рас неизбежно, и рано или поздно приведет к образованию гибридной популяции людей.
Практические и лабораторные занятия- не предусмотрены
КОНТРОЛЬ И ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Текущий контроль
Перечень точек
рубежного контроля
Охват тем
(указать номера тем, подлежащих контролю)
Форма контроля
Химическая организация клетки
Тема 1.1
проверка проработки конспекта и подготовки сообщения по теме: «Биологические функции белков»
защита докладов по теме «Химическая организация клетки».
Строение клетки
Тема 1.2
проверка заполнения таблицы
«Сравнительная характеристика строения растительных и животных клеток»
Обмен веществ и энергии в клетке
Тема 1.3
проверка конспектирования темы «Биосинтез белков»
Деление клетки
Тема 1.4
защита презентации по теме «Митоз»
Формы размножения организмов
Тема 2.1
защита презентаций по теме «Половое и бесполое размножение»
проверка конспектированиея темы «Стадии эмбрионального развития»
Эмбриональное и постэмбриональное развитие организмов
Тема 2.2
проверка подготовки сообщения по теме «Эмбриональный период развития организма»
проверка подготовки докладов по теме «Влияние на развитие организма вредных проявлений внешней среды».
Основные понятия генетики. Закономерности наследственности
Тема 3.1
проверка решения задач по теме «Моногибридное скрещивание»
проверка решения задач по теме «Дигибридное скрещивание»
проверка составления родословной по наследуемому признаку.
Закономерности изменчивости. Основы селекции
Тема 3.2
защита презентации по теме «Мутации и мутагены»
проверка подготовки сообщения по теме «Наследственные заболевания человека»
Возникновение жизни
на Земле
Тема 4.1
защита презентации по теме «Возникновение жизни на Земле».
Этапы развития жизни на Земле
Тема 4.2
проверка составления конспекта
Общая характеристика биологии в додарвиновский период
Тема 5.1
проверка подготовки сообщения на тему «Биология в додарвиновский период»
Дарвинизм. Основные положения теории Ч.Дарвина
Тема 5.2
проверка составлениея конспекта по теме «Вид – элементарная единица эволюции»
Микроэволюция. Макроэволюция, её доказательства. Биогенетический закон
Тема 5.3
защита презентации (сообщения) по теме: «Многообразие живого мира»
Промежуточный контроль по учебной дисциплине
Вопросы к дифференцированному зачету
1. Охарактеризовать неорганические соединения клетки.
2. Дать понятие биополимеров клетки- углеводы и липиды.
3. Охарактеризовать состав и строение белков клетки.
4. Перечислить и охарактеризовать функции белков в клетке.
5. Дать понятие нуклеиновым кислотам.
6. Перечислить и охарактеризовать функции органоидов клетки: плазматическая мембрана, лизосомы, ЭПС, рибосомы, комплекс Гольджи.
7. Перечислить и охарактеризовать функции строение и функции органоидов клетки: ядра, митохондрий, пластид, органоидов движения.
8. Дать понятие процессу фотосинтеза.
9. Охарактеризовать процесс обеспечение клеток энергией за счет окисления органических веществ.
10. Дать понятие и охарактеризовать процесс митоза.
11. Дать понятие и охарактеризовать процесс мейоза.
12. Рассмотреть различные формы размножения организмов.
13. Рассказать о процессе оплодотворения у животных.
14. Рассказать об индивидуальном развитие организмов (эмбриональный этап).
15. Рассказать об постэмбриональном развитии организмов.
16. Проанализировать задачи и методы генетики. Первый и второй законы Г.Менделя.
17. Дать понятие дигибридного скрещивания. Третий закон Г.Менделя.
18. Дать понятие сцепленного наследования генов.
19. Охарактеризовать процесс наследования, сцепленного с полом.
20. Сформировать понятие модификационной изменчивости.
21. Сформировать понятие наследственной изменчивости.
22. Рассказать о методах генетики человека.
23. Охарактеризовать этапы развития жизни на Земле.
24.Дать характеристику биологии в додарвиновский период.
25. Охарактеризовать основные положения теории Ч.Дарвина, значение дарвинизма.
26. Дать понятие приспособленности организмов и ее относительности.
27. Охарактеризовать процессы микро- и макроэволюции.
28. Привести доказательства происхождение человека от животных.
29. Привести доказательства и движущие силы антропогенеза.
30. Рассмотреть различные типы человеческих рас.
ГЛОССАРИЙ
А
Автотроф - организм, производящий питательные вещества из органических соединений в процессе жизнедеятельности при помощи энергии солнечного излучения
Агроценоз - биоценоз, искусственно созданный человеком. Не способен длительно существовать без регулярной поддержки человеком, не обладает саморегуляцией и в то же время характеризуется высокой продуктивностью одного или нескольких видов (сортов, пород) растений или животных
Адаптация - процесс или результат приспособления организма к определенным условиям среды
Ароморфоз - возникающее в ходе эволюции приспособительное изменение общего значения, существенно повышающее уровень организации и жизнеспособность особей, популяций, видов. В результате биологический таксон поднимается на принципиально новую ступень развития
Б
Биогеоценоз - эволюционно сложившаяся, пространственно ограниченная, устойчивая и саморегулирующаяся природная система, в которой органические компоненты неразрывно связаны с неорганическими
Биологические ритмы - периодически повторяющиеся изменения интенсивности и характера проявления биологических процессов и явлений. Присущи всем организмам и отличаются на разных уровнях их организации
Биологический прогресс - эволюционное развитие систематической группы, связанное с повышением численности особей, расширением ареала обитания и увеличением внутренней изменчивости
Биологический регресс - эволюционный упадок, упрощение систематической группы, связанное со снижением численности особей, сужением и разрушением целостности ареала обитания, снижением темпов внутривидовой изменчивости и подверженностью массовой гибели
Биосфера - область обитания живущих на Земле организмов. Охватывает нижнюю часть атмосферы, гидросферу, поверхность суши и верхние слои литосферы
Биоценоз - сообщество взаимосвязанных организмов, населяющих одну территорию
В
Вид - совокупность особей, обладающих наследственным сходством морфологических, физиологических, биохимических, экологических, этологических и некоторых других характеристик. Особи одного вида способны скрещиваться и давать плодовитое потомство
Г
Гетеротроф - организм, получающий «готовые» питательные вещества, произведенные другими организмами, как правило, не способный синтезировать необходимые для жизнедеятельности вещества из неорганических составляющих
Д
Дивергенция - разделение одного сообщества на два в результате внешних или внутренних причин (в экологии)
Е
Естественный отбор - результат борьбы за существование; гибель неприспособленных организмов, выживание и размножение приспособившихся; фактор эволюции (по Ч. Дарвину)
Ж
Жизнь - активное существование организма, протекающее с затратой полученной извне энергии на самоподдержание, самовоспроизведение и саморазвитие специфических структур
З
Загрязнение среды - привнесение в нее несвойственных веществ или увеличение концентрации имеющихся сверх естественно-го многолетнего уровня, приводящие к негативным последствиям
Закон пирамиды энергий (правило 10%) - с одного трофического уровня экологической пирамиды на другой переходит не более 10 % энергии
И
Идиоадаптация - Возникающие в ходе эволюции приспособительные изменения частного характера, не изменяющие уровень организации живых существ
Изменчивость - Способность организмов изменять свои признаки и свойства под влиянием разнообразных факторов среды. Различают наследственную и ненаследствен-ную (модификационную) изменчивость (по Ч. Дарвину является одним из эволюционных факторов)
Иммунитет - Способность организма различать «свое» и «чужое», защищая свою целостность и биологическую индивидуальность. Частными случаями являются иммунитет к инфекционным болезням и трансплантационный иммунитет
Искусственный отбор - Осуществляется человеком в агроценозах; направлен на повышение урожайности сельскохозяйственных культур
К
Конкуренция - Тип отношений, когда представители совместно живущих видов претендуют на одни и те же ограниченные ресурсы. Одно из проявлений борьбы за существование
Консументы - Группа гетеротрофных организмов, потребляющих в пищу продуцентов или других консументов, но в ходэтого поглощения не доводящих разложение органических веществ до простых минеральных составляющих. В современных экосистемах они представлены, в основном, животными
«Красная книга» - Список и описание исчезающих, вымерших и восстановленных видов живых существ
Круговорот веществ биологический (биотический) -Непрерывно повторяющийся под действием энергии Солнца процесс взаимосвязанного перемещения веществ в природе, имеющий более или менее круговой характер, происходящий с обязательным участием организмов. В последний исторический период претерпевает значительные изменения под воздействием человека
М
Мутация - Неопределенная наследуемая изменчивость генетического материала организмов
Мутуализм - Тип отношений, противоположный конкуренции, заключающийся во взаимовыгодном сосуществовании организмов
Н
Наследственность - Способность организмов сохранять и передавать свои признаки и свойства потомству. Обеспечивает постоянство и многообразие форм жизни. Лежит в основе эволюции живой природы
Ноосфера - Завершающий этап развития биосферы, когда разумная деятельность человека становится главным определяющим фактором ее развития. Предсказан В.И. Вернадским
О
Обмен веществ (метаболизм) - Совокупность всех ферментативных реакций пластического и энергетического обмена в организме, позволяющая ему существовать в условиях окружающей среды
П
Паразит - Организм, обитающий во внутренней среде живых существ или питающийся веществами другого организма на протяжении его жизни; тесно связан с ними в своем жизненном цикле
Пищевая цепь (цепь питания) - Последовательная передача питательных веществ в
экосистемах от организма к организму в процессе питания. Различают цепи выедания и детритные цепи
Популяция - Совокупность особей одного вида с общим генофондом, обитающих в едином ареале, свободно скрещивающихся, но находящихся в относительной изоляции от других таких совокупностей особей
Продуценты - Автотрофные организмы, производящие питательные вещества из неорганических составляющих. Являются первым звеном в пищевой цепи и экологической пирамиде. В большинстве современных экосистем это растения
Р
Редуценты - Организмы, перерабатывающие органические соединения в неорганические. Являются завершающим звеном в пищевой цепи и в экологической пирамиде
С
Саморегуляция - Способ поддержания численности популяций в экосистеме, основанной на положительных и отрицательных обратных связях в пищевых цепях
Симбиоз - Тип отношений, основанный на совместном сосуществовании представителей разных систематических групп
Среда жизни (обитания) - Часть природы, окружающая организм (экологическая ниша)
Т
Трофический уровень - Место каждого звена в пищевой цепи
Ф
Фенотип - Совокупность признаков внешнего и внутреннего строения индивида, сформировавшаяся на базе генотипа в процессе онтогенеза и под влиянием среды
Фотопериодизм - Реакция организмов на смену дня и ночи, проявляющаяся в интенсивности физиологических процессов
Э
Эволюция - Процесс необратимого изменения природы под влиянием факторов среды. Ведет к появлению организмов с другими свойствами
Экологическая культура
- Способ соединения человека с природой на основе ответственного отношения к ней
Экологические
факторы - Отдельные свойства или элементы среды, действующие на организмы. Различают абиотические, биотические и антропогенные факторы
Экология - Наука, изучающая взаимное влияние организмов и среды их обитания
Я
Ярусность - Расчлененность растительного сообщества на слои и другие структурные и функциональные толщи. Различают наземную и подземную ярусность
ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Перечень рекомендуемых учебных изданий, Интернет-ресурсов, дополнительной литературы.
Основные источники (для студентов)
Беляев Д.К., Биология 10-11 кл. М.: Просвещение, 2014 г.
Захаров В.Б., Общая биология. М.: Дрофа, 2014 г.
Интернет-ресурсы:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] Биологическая библиотека
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] Теория эволюции как она есть
Дополнительные источники (для студентов)
Дмитриева Т.А., С.И. Гуленков, С.В. Суматохин и др. Биология: 1600 задач, тестов и проверочных работ для школьников и поступающих в вузы, М.:Дрофа, 2012г.
Мишина Н.В., Задания для самостоятельной работы по общей биологии. М.: Просвещение, 2012 г.
Тупикин Е.И., Общая биология с основами экологии и природоохранной деятельности, М.: Издательский центр «Академия», 2012г.
Ракчеева Наталия Александровна
Преподаватель дисциплины Биология
Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение «Ставропольский региональный многопрофильный колледж»
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС
ПО ДИСЦИПЛИНЕ ОДБ 07. БИОЛОГИЯ
для специальностей и профессий технического профиля
для студентов очной формы обучения
ШАБЛОН УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА
ПО ДИСЦИПЛИНЕ/МЕЖДИСЦИПЛИНАРНОМУ КУРСУ
(ОЧНАЯ ФОРМА ОБУЧЕНИЯ)
Разработчик шаблона
Нисман О.Ю. – заместитель директора по УМР ГБОУ СПО «ПГК»
Ответственные за выпуск:
Забегина Т.В. – методист редакционно-издательской деятельности
Перепелов В.В. – зав. копировально–множительным бюро
Перепелова Е.Р. – корректор.
Центр информационно-методического обеспечения образовательного процесса ГБОУ СПО «ПГК»,
443068, Самара, ул. Луначарского, 12
13PAGE 15
13PAGE 14215
Содержание химических элементов в теле человекаРисунок 1Содержание химических элементов в теле человека
Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение «Ставропольский региональный многопрофильный колледж»
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС
ПО ДИСЦИПЛИНЕ
ОДБ 07. БИОЛОГИЯ
ДЛЯ СТУДЕНТОВ ОЧНОЙ ФОРМЫ ОБУЧЕНИЯ
для специальностей и профессий технического профиля
Ставрополь 2015
Одобрено кафедрой математических
и естественно-научных дисциплин
Учебно-методический комплекс по дисциплине ОДБ 07. Биология для студентов технических специальностей и профессий.
Учебно-методический комплекс по дисциплине ОДБ 07. Биология разработан в соответствии с требованиями ФГОС СОО.
Учебно-методический комплекс по дисциплине ОДБ 07 Биология адресован студентам очной формы обучения.
УМКД включает теоретический блок, перечень практических занятий работ, задания по самостоятельному изучению тем дисциплины, вопросы для самоконтроля, перечень точек рубежного контроля, а также вопросы по промежуточной аттестации.
Составитель: Ракчеева Н.А., преподаватель ГБПОУ СРМК, 2015 СОДЕРЖАНИЕ
Наименование разделов
стр.
1. Введение
4
2. Образовательный маршрут
5
3. Содержание дисциплины
3.1 Введение. Изучение общих биологических закономерностей
3.2 Химическая организация клетки
3.3 Строение клетки
3.4 Обмен веществ и энергии в клетке
3.5 Деление клетки
3.6 Формы размножения организмов
3.7 Эмбриональное и постэмбриональное развитие организмов
3.8Основные понятия генетики. Закономерности наследственности
3.9 Закономерности изменчивости. Основы селекции
3.10 Возникновение жизни на Земле
3.11 Этапы развития жизни на Земле
3.12 Общая характеристика биологии в додарвиновский период
3.13 Дарвинизм. Основные положения теории Ч.Дарвина
3.14 Микроэволюция. Макроэволюция, её доказательства. Биогенетический закон
3.15 Происхождение человека. Доказательства и движущие силы антропогенеза
6
4. Контроль и оценка результатов освоения учебной дисциплины
60
5. Вопросы к дифференцированному зачету
61
6. Глоссарий
62
7. Информационное обеспечение дисциплины
65
Уважаемый студент!
Учебно-методический комплекс по дисциплине ОДБ.07Биология создан Вам в помощь для работы на занятиях, при выполнении домашнего задания и подготовки к текущему и итоговому контролю по дисциплине.
УМК по дисциплине включает теоретический блок, перечень практических занятий работ, задания для самостоятельного изучения тем дисциплины, вопросы для самоконтроля, перечень точек рубежного контроля.
Приступая к изучению новой учебной дисциплины, Вы должны внимательно изучить список рекомендованной основной и вспомогательной литературы. Из всего массива рекомендованной литературы следует опираться на литературу, указанную как основную.
По каждой теме в УМК перечислены основные понятия и термины, вопросы, необходимые для изучения (план изучения темы), а также краткая информация по каждому вопросу из подлежащих изучению. Наличие тезисной информации по теме позволит Вам вспомнить ключевые моменты, рассмотренные преподавателем на занятии.
Основные понятия, используемые при изучении содержания дисциплины, приведены в глоссарии.
После изучения теоретического блока приведен перечень практических работ, выполнение которых обязательно. Наличие положительной оценки по практическим работам необходимо для получения зачета по дисциплине, поэтому в случае отсутствия на уроке по уважительной или неуважительной причине Вам потребуется найти время и выполнить пропущенную работу.
В процессе изучения дисциплины предусмотрена самостоятельная внеаудиторная работа, включающая проработку конспекта, подготовку презентаций, докладов, сообщений, конспектирования темы, решения задач.
Содержание точек рубежного контроля разработано на основе вопросов самоконтроля, приведенных по каждой теме.
По итогам изучения дисциплины проводится дифференцированный зачет.
В результате освоения дисциплины Вы должны уметь:
владеть основополагающими понятиями и представлениями о живой природе, ее уровневой организации и эволюции; уверенно пользоваться биологической терминологией и символикой;
объяснять результаты биологических экспериментов, решать элементарные биологические задачи;
сформировать собственную позицию по отношению к биологической информации, получаемой из разных источников, к глобальным экологическим проблемам и путям их решения;
сравнивать биологические объекты, анализировать, оценивать и обобщать сведения, уметь находить и использовать информацию из различных источников.
В результате освоения дисциплины Вы должны знать:
современную естественнонаучную картину мира;
основные методы научного познания, используемые при биологических исследованиях живых объектов и экосистем: описание, измерение, проведение наблюдений; выявление и оценка антропогенных изменений в природе.
Внимание! Если в ходе изучения дисциплины у Вас возникают трудности, то Вы всегда можете к преподавателю прийти на дополнительные занятия, которые проводятся согласно графику. Время проведения дополнительных занятий Вы сможете узнать у преподавателя, а также познакомившись с графиком их проведения, размещенном на двери кабинета преподавателя.
В случае, если Вы пропустили занятия, Вы также всегда можете прийти на консультацию к преподавателю в часы дополнительных занятий.
Образовательный маршрут по дисциплине
Таблица 1
Формы отчетности, обязательные для сдачи
Количество
лабораторные занятия
не предусмотрены
практические занятия
3
Точки рубежного контроля
4
Итоговая аттестация
дифференцированный зачет
Желаем Вам удачи!
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
1. ВВЕДЕНИЕ. ИЗУЧЕНИЕ ОБЩИХ БИОЛОГИЧЕСКИХ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ
Основные понятия и термины по теме: уровни организации живой материи, критерии живых систем, особенности химического состава, метаболизм, наследственность, изменчивость, раздражимость.
План изучения темы (перечень вопросов, обязательных к изучению):
1. Уровни организации живой материи
2. Критерии живых систем
Краткое изложение теоретических вопросов:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ][ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]1.1 Уровни организации живой материи
Живая природа представляет собой сложно организованную иерархическую систему. Ученые-биологи на основании особенностей проявления свойств живого выделяют несколько уровней организации живой материи.
Молекулярный. Любая живая система, как бы сложно она ни была организована, осуществляется на уровне взаимодействия биологических макромолекул: нуклеиновых кислот, белков, полисахаридов, а также других важных органических веществ.
Клеточный. Клетка – структурная и функциональная единица, а также единица [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] и развития всех живых организмов, обитающих на Земле. Неклеточных форм жизни нет, а существование вирусов лишь подтверждает это правило, так как они могут проявлять свойства живых систем только в клетках. Тканевый. Ткань представляет собой совокупность сходных по строению клеток и межклеточного вещества, объединенных выполнением общей функции.
Органный. У большинства животных орган – это структурно-функциональное объединение нескольких типов тканей. Например, кожа человека как орган включает эпителий и соединительную ткань, которые вместе выполняют целый ряд функций.
Организменный. Организм представляет собой целостную одноклеточную или многоклеточную живую систему, способную к самостоятельному существованию. Многоклеточный организм образован совокупностью тканей и органов, специализированных на выполнении различных функций.
Популяционно-видовой. Совокупность организмов одного и того же вида, объединенная общим местом обитания, создает [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] как систему надорганизменного порядка. В этой системе осуществляются простейшие, элементарные эволюционные преобразования. Биогеоценотический. Биогеоценоз – совокупность организмов разных видов и различной сложности организации со всеми факторами конкретной среды их обитания – компонентами атмосферы, гидросферы и литосферы. Биосферный. Биосфера – самый высокий уровень организации жизни на нашей планете. В ней выделяют живое вещество – совокупность всех живых организмов, неживое, или косное, вещество и биокосное вещество. По ориентировочным оценкам биомасса живого вещества составляет около 2,5
· 1012 т. Причем биомасса организмов, обитающих на суше, на 99,2% представлена зелеными растениями. На биосферном уровне происходят круговорот веществ и превращение энергии, связанные с жизнедеятельностью всех живых организмов, обитающих на Земле.
1.2. Критерии живых систем
Рассмотрим подробнее критерии, отличающие живые системы от объектов неживой природы, и основные характеристики процессов жизнедеятельности, выделяющие живое вещество в особую форму существования материи.
Особенности химического состава. В состав живых организмов входят те же химические элементы, что и в объекты неживой природы. Однако соотношение различных элементов в живом и неживом неодинаково. В живых организмах 98 % химического состава приходится на четыре элемента – углерод, кислород, азот и водород. Подавляющее большинство органических молекул окружающей среды представляют собой продукты жизнедеятельности организмов.
Метаболизм. Все живые организмы способны к обмену веществ с окружающей средой, поглощая из нее вещества, необходимые для питания, и выделяя продукты жизнедеятельности.
Живые организмы поглощают из окружающей среды различные вещества. Вследствие целого ряда сложных химических превращений вещества из окружающей среды уподобляются веществам живого организма и из них строится его тело. Эти процессы называют ассимиляцией или пластическим обменом.
Другая сторона обмена веществ – процессы [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], в результате которых сложные органические соединения распадаются на простые, при этом утрачивается их сходство с веществами организма и выделяется энергия, необходимая для реакций биосинтеза. Поэтому [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] называют энергетическим обменом.
Единый принцип структурной организации. Все живые организмы, к какой бы систематической группе они ни относились, имеют клеточное строение. Клетка, как уже указывалось выше, является единой структурно-функциональной единицей, а также единицей развития всех обитателей Земли.
Репродукция. На организменном уровне самовоспроизведение, или репродукция, проявляется в виде бесполого или полового размножения особей. При размножении живых организмов потомство обычно похоже на родителей: кошки воспроизводят котят, собаки – щенят. Из семян тополя опять вырастает тополь. Деление одноклеточного организма – амебы – приводит к образованию двух амеб, полностью схожих с материнской клеткой.
Таким образом, размножение – это свойство организмов воспроизводить себе подобных.
Наследственность. Наследственность заключается в способности организмов передавать свои признаки, свойства и особенности развития из поколения в поколение. Признаком называют любую особенность строения на самых различных уровнях организации живой материи, а под свойствами понимают функциональные особенности, в основе которых лежат конкретные структуры.
Изменчивость. Это свойство как бы противоположно наследственности, но вместе с тем тесно связано с ней, так как при этом изменяются наследственные задатки – гены, определяющие развитие тех или иных признаков.
Изменчивость – это способность организмов приобретать новые признаки и свойства, в результате изменений структуры наследственного материала или возникновения новых комбиаций генов.
Рост и развитие. Способность к развитию – всеобщее свойство материи. Под развитием понимают необратимое направленное закономерное изменение объектов живой и неживой природы. В результате развития возникает новое качественное состояние объекта, вследствие которого изменяется его состав или структура. Развитие живой формы существования материи представлено индивидуальным развитием, или [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].
Раздражимость. Любой организм неразрывно связан с окружающей средой: извлекает из нее питательные вещества, подвергается воздействию неблагоприятных факторов среды, вступает во взаимодействие с другими организмами и т. д. В процессе эволюции у живых организмов выработалось и закрепилось свойство избирательно реагировать на внешние воздействия. Это свойство носит название раздражимости.
Раздел 1 УЧЕНИЕ О КЛЕТКЕ
Тема 1.1 Химическая организация клетки
2. Неорганические соединения
Основные понятия и термины по теме: химический состав клетки, неорганические вещества, содержание элементов, функции, роль в клетке.
План изучения темы (перечень вопросов, обязательных к изучению):
Химический состав клетки.
Неорганические вещества, их функции и роль в клетке.
Краткое изложение теоретических вопросов:
В земной коре встречается около сотни химических элементов. Из них в организмах обнаружено 60, но только 16 элементов являются необходимыми для жизни. Более 99 % органической массы приходится на долю четырёх веществ – водорода, углерода, кислорода и азота. Важное значение также имеют фосфор, сера, натрий, магний, железо, хлор, калий, кальций, марганец, медь, кобальт и цинк.
Содержание химических элементов в теле человека
Химические элементы входят в состав соединений, которые можно разбить на две группы:
- неорганические (вода, соли и т. д.);
- органические (белки, углеводы, липиды, нуклеиновые кислоты и т. д.).
От 60 % до 95 % общей массы организма составляет вода. Наличие воды – обязательное условие жизненной активности клетки; все физиологические процессы происходят только в водной среде. Для многих организмов вода является также средою обитания. Значение воды определяется её необычными свойствами: малыми размерами молекул, их полярностью и способностью образовывать водородные связи друг с другом. Важные свойства воды:
- вода является универсальным растворителем для полярных веществ. Это свойство также означает, что вода служит средой для транспорта различных веществ внутри организма;
- вода обладает большой теплоёмкостью; благодаря этому биохимические процессы идут в малом диапазоне температур;
- вода имеет большую теплоту испарения; это используется при терморегуляции у животных (потоотделение) и растений (охлаждение листьев);
- у воды большая теплота плавления; это препятствует образованию кристаллов льда в клетках при понижении температуры;
- плотность льда меньше плотности воды, поэтому он не тонет, и водоёмы промерзают сверху вниз. В противном случае реки и озера холодных и умеренных поясов промёрзли бы за зиму насквозь;
- значительное поверхностное натяжение играет важную роль при движении воды по капиллярам организмов;
- вода является необходимым компонентом метаболических реакций (например, в процессе фотосинтеза).
Также в клетке содержится много различных солей в диссоциированном состоянии. Для процессов жизнедеятельности из входящих в состав солей катионов наиболее важны K+, Na+, Ca2+, Mg2+, из анионов – HPO42–, H2PO4–, Cl–, HCO3–.
Раздел 1 УЧЕНИЕ О КЛЕТКЕ
Тема 1.1 Химическая организация клетки
Биополимеры. Углеводы. Липиды.
Основные понятия и термины по теме: состав, строение, функции, углеводы, липиды.
План изучения темы (перечень вопросов, обязательных к изучению):
1. Состав, строение и функции углеводов.
2. Состав, строение и функции липидов.
Краткое изложение теоретических вопросов:
1.Углеводы
Вступая в химические реакции, углерод образует прочные ковалентные связи, обобществляя четыре электрона. Атомы углерода, соединяясь между собой, способны образовывать стабильные цепи и кольца, служащие скелетами макромолекул. Углерод также может образовывать кратные ковалентные связи с другими углеродными атомами, а также с азотом и кислородом. Все эти свойства обеспечивают уникальное разнообразие органических молекул.
Макромолекулы, составляющие около 90 % массы обезвоженной клетки, синтезируются из более простых молекул, называемых мономерами. Существуют три основных типа макромолекул: полисахариды, [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] и [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]; мономерами для них являются, соответственно, моносахариды, [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] и нуклеотиды.
Углеводами называют вещества с общей формулой Cx(H2O)y, где x и y – натуральные числа. Название «углеводы» говорит о том, что в их молекулах водород и кислород находятся в том же отношении, что и в воде.
В животных клетках содержится небольшое количество углеводов, а в растительных – почти 70 % от общего количества органических веществ.
Углеводы делятся на простые (моносахариды) и сложные (дисахариды и полисахариды). Моносахариды имеют общую формулу (CH2O)n, где n изменяется от 3 до 9. Самые распространённые моносахариды – глюкоза и фруктоза, имеющие формулу (CH2O)6. Все моносахариды имеют сладкий вкус, кристаллизуются и легко растворяются в воде.
Моносахариды играют роль промежуточных продуктов в процессах [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] и [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], участвуют в синтезе нуклеиновых кислот, коферментов, АТФ и полисахаридов, служат [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], высвобождаемой при окислении в процессе дыхания. Производные моносахаридов – сахарные спирты, сахарные кислоты, дезоксисахара и аминосахара – имеют важное значение в процессе дыхания, а также используются при синтезе липидов, [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] и других макромолекул.
Дисахариды образуются в результате реакции конденсации между двумя моносахаридами. Иногда они используются в качестве запасных питательных веществ. Наиболее распространенными из них являются мальтоза (глюкоза + глюкоза), лактоза (глюкоза + галактоза) и сахароза (глюкоза + фруктоза).
Лактоза содержится только в молоке. Сахароза (тростниковый сахар) наиболее распространена в растениях; это и есть тот самый «сахар», который мы обычно употребляем в пищу.
Полисахариды состоят из моносахаридов. Большие размеры делают их молекулы практически нерастворимыми в воде; они не оказывают влияние на клетку и потому удобны в качестве запасных веществ. При необходимости они могут быть превращены обратно в сахара путём гидролиза.
2.Липиды. Липидами обычно называют нерастворимые в воде органические вещества, являющиеся сложными эфирами жирных кислот и спиртов (например, глицерола). Жирные кислоты имеют общую формулу R
·COOH, где R – атом водорода или радикал типа –CH3. В липидах радикал обычно представлен длинной углеводородной цепью; этот «хвост» гидрофобен, что и определяет плохую растворимость липидов в воде. Липиды, образующиеся из глицерола, называются глицеридами.
Триацилглицеролы – самые распространённые из природных липидов. Они делятся на жиры, остающиеся твёрдыми при 20 °С, и масла, находящиеся при этой температуре в жидкой фазе. Масла включают ненасыщенные жирные кислоты, имеющие в своём составе одну или несколько двойных связей C=C, жиры – в основном насыщенные жирные кислоты (без двойных связей). Калорийность липидов выше калорийности углеводов, поэтому они откладываются в организме животных как запасное питательное вещество. Жир также служит для теплоизоляции и обеспечивают плавучесть. Одним из продуктов окисления жиров является вода; некоторые пустынные животные запасают жир в организме именно для этой цели. Масла чаще всего накапливаются в растениях (семена подсолнечника, кокосовой пальмы и т. п.).
Фосфолипиды – группа глицеролов, включающая остатки жирных кислот и фосфорной кислоты. Благодаря наличию полярной фосфатной группы часть молекулы приобретает способность растворяться в воде, другая же часть молекулы остаётся нерастворимой. Из фосфолипидов строятся все плазматические мембраны живых клеток.
Воска – сложные эфиры жирных кислот и длинноцепочечных спиртов. Они используются животными и растениями в качестве водоотталкивающего покрытия (пчелиные соты, покрытие перьев птиц, эпидермис некоторых плодов и семян).
Раздел 1 УЧЕНИЕ О КЛЕТКЕ
Тема 1.1 Химическая организация клетки
4.Биополимеры. Белки, их состав и строение
Основные понятия и термины по теме: белки, состав, строение, структура, денатурация.
План изучения темы (перечень вопросов, обязательных к изучению):
1.Состав и строение белков.
2.Денатурация белка
Краткое изложение теоретических вопросов:
Среди органических веществ клетки белки занимают первое место как по количеству, так и по значению. У животных на них приходится около 50% сухой массы клетки. В организме человека встречаются 5 млн. типов белковых молекул, отличающихся не только друг от друга, но и от белков других организмов. Несмотря на такое разнообразие и сложность строения они построены всего из 20 различных аминокислот. Общая формула их выглядит так:
В левой части молекулы расположены группа H2N–, которая обладает свойствами основания; справа - группа –COOH - кислотная, характерная для всех органических кислот.
Благодаря пептидным связям [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] образуют белки. Часть белков образует комплексы с молекулами, содержащими серу, фосфор, железо, цинк и медь. Молекулярная масса белковых цепей колеблется от нескольких тысяч до нескольких миллионов (в вирусе табачной мозаики – около 40 000 000 молекул); в их состав входят сотни (иногда – сотни тысяч) аминокислотных остатков.
Классификация белков крайне затруднена их многообразием и сложностью молекул. К простым белкам, состоящим только из аминокислот, относят альбумины (яичный альбумин и сывороточный альбумин крови), глобулины (антитела в крови, фибрин), гистоны, склеропротеины (кератин волос, кожи и перьев, коллаген сухожилий, эластин связок).
По структуре белки делятся на фибриллярные (третичная структура почти не выражена, нерастворимы, представляют собой длинные полипептидные цепи), глобулярные (третичная структура хорошо выражена, растворимы) и промежуточные (фибриллярные, но растворимые). Первые входят в состав соединительных тканей, вторые играют роль ферментов, гормонов, антител.
Функционально белки могут быть структурными (компоненты соединительных тканей, слизистых секретов), транспортными (перенос крови, липидов), защитными (антитела,[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]), сократительными (в мышечных тканях), запасными (молоко, белок), [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], гормонами, токсинами (змеиный яд).
Каждому белку свойственна особая геометрическая структура. При описании пространственной структуры обычно описывают четыре разных уровня организации.
Под первичной структурой белка обычно понимают последовательность аминокислот.
Обычно белковая молекула имеет форму спирали. Это так называемая вторичная структура, стабилизируемая водородными связями, возникающими между CO- и NH-группами. На один виток спирали приходится 3,6 аминокислотного остатка. Существуют и другие формы вторичной структуры, например, тройная спираль коллагена и складчатый слой фибрина.
Дисульфидные, ионные и водородные связи, а также гидрофобное взаимодействие заставляют большинство белковых цепей сворачиваться в компактную глобулу. Это так называемая третичная структура белка. Наконец, многие белки с особо сложным строением состоят из нескольких полипептидных цепей – способ их упаковки называется четвертичной структурой.
Ряд причин (нагревание, воздействие каких-либо излучений, сильные кислоты и щелочи, тяжёлые металлы, органические растворители) могут вызвать денатурацию белка. Молекула временно или постоянно теряет свою третичную структуру и «сворачивается» или выпадает в осадок. Использование спирта в качестве дезинфецирующего средства связано именно с тем, что он вызывает денатурацию белка любых бактерий.
Действие повышенной температуры, а также обезвоживание, изменение рН и другие воздействия вызывают разрушение структурной организации белков. Вначале разрушается самая слабая структура – четвертичная, затем третичная, вторичная и при более жестких условиях – первичная. Утрата белковой молекулой своей структурной организации называется денатурацией.
Раздел 1 УЧЕНИЕ О КЛЕТКЕ
Тема 1.1 Химическая организация клетки
5.Функции белков в клетке
Основные понятия и термины по теме: белки, функции, транспортная, энергетическая, защитная, каталитическая, ферменты, скорость реакций, антитела.
План изучения темы (перечень вопросов, обязательных к изучению):
Функции белков
Влияние температура на скорость биохимических реакций
Краткое изложение теоретических вопросов:
Функции белков. Функции белков в клетке чрезвычайно многообразны. Одна из важнейших – пластическая (строительная) функция: белки участвуют в образовании всех клеточных мембран и органоидов клетки, а также внеклеточных структур.
Исключительно важное значение имеет каталитическая роль белков. Все биологические катализаторы – ферменты – вещества белковой природы, они ускоряют химические реакции, протекающие в клетке, в десятки и сотни тысяч раз.
Температура всегда влияет на скорость химических реакций. Большинство реакций с неорганическими катализаторами идет при очень высоких температурах. При повышении температуры скорость реакции, как правило, увеличивается. Для ферментативных реакций это увеличение ограничено определенной (оптимальной) температурой (рис. 1). Дальнейшее повышение температуры вызывает изменения в структуре молекулы фермента (см. денатурация белков), ее активность снижается, а затем прекращается. Однако некоторые ферменты микроорганизмов, обнаруженных в водах горячих природных источников, не только выдерживают температуры, близкие к точке кипения воды, но даже проявляют в этих условиях свою максимальную активность.
Рисунок 1.Влияние температуры на активность фермента: 1 – увеличение,2 – уменьшение скорости реакции
Но и для них температурные рамки довольно узки и определяются температурой среды, в которой обитают микроорганизмы. Для большинства же ферментов температурный оптимум близок к 35 – 40 °С.
Двигательная функция живых организмов обеспечивается специальными сократительными белками. Эти белки участвуют во всех видах движения, к которым способны клетки и организмы: мерцание ресничек и биение жгутиков у простейших, сокращение мышц у многоклеточных животных, движение листьев у растений и др.
Транспортная функция белков заключается в присоединении химических элементов (например, кислорода гемоглобином) или биологически активных веществ (гормонов) и переносе их к различным тканям и органам тела. Специальные транспортные белки перемещают РНК, синтезированные в клеточном ядре, в цитоплазму. Широко представлены транспортные белки в наружных мембранах клеток; они переносят различные вещества из окружающей среды в цитоплазму.
При поступлении в организм чужеродных белков или микроорганизмов в белых кровяных тельцах – лейкоцитах образуются особые белки – антитела. Они связываются с несвойственными организму веществами (антигенами) по принципу соответствия пространственных конфигураций молекул (принцип – «ключ-замок»). В результате этого образуется безвредный, нетоксичный комплекс – «антиген-антитело», который впоследствии фагоцитируется и переваривается другими формами лейкоцитов – это защитная функция. Белки могут служить и одним из источников энергии в клетке, то есть выполняют энергетическую функцию. При полном расщеплении 1 г белка до конечных продуктов выделяется 17,6 кДж энергии. Однако белки в таком качестве используются редко. Аминокислоты, высвобождающиеся при расщеплении белковых молекул, участвуют в реакциях пластического обмена для построения новых белков.
Задания для самостоятельного выполнения
Проработка конспекта, подготовка сообщений на тему: «Биологические функции белков»
Форма контроля самостоятельной работы:
Проверка проработки конспекта, подготовки сообщений «Биологические функции белков»
Вопросы для самоконтроля по теме:
Дать определение белкам;
Перечислить и охарактеризовать функции белков в клетке;
Какова роль ферментов в каталитической функции белков?
Как влияет температура на скорость биохимических реакций?
Что собой представляют антитела и антигены?
Раздел 1 УЧЕНИЕ О КЛЕТКЕ
Тема 1.1 Химическая организация клетки
6.Биополимеры. Нуклеиновые кислоты
Основные понятия и термины по теме: биополимеры, нуклеиновые кислоты, роль в клетке.
План изучения темы (перечень вопросов, обязательных к изучению):
Типы нуклеиновые кислоты.
Роль нуклеиновых кислот в клетке.
Краткое изложение теоретических вопросов:
Нуклеиновые кислоты содержат в себе генетический материал всех живых организмов. Выяснение их структуры открыло новую эру в наших знаниях о природе.
Составными частями нуклеиновых кислот являются нуклеотиды. Молекула нуклеотида состоит из пентозы, азотистого основания и фосфорной кислоты. В зависимости от типа сахара различают рибонуклеиновую кислоту (РНК; в её состав входит рибоза) и дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК; в её состав входит сахар дезоксирибоза, у которого на один атом кислорода меньше). В обоих типах нуклеиновых кислот содержатся четыре типа оснований: аденин (А), гуанин (Г), цитозин (Ц), тимин (Т; в РНК вместо него содержится урацил (У)). Первые два основания относятся к классу пуринов, остальные – к пиримидинам. Фосфорная кислота определяет кислотные свойства нуклеиновых кислот.
Соединяясь друг с другом фосфодиэфирной связью (3'-фосфатная группа одного и 5'-сахар другого нуклеотида), два нуклеотида образуют динуклеотид. При синтезе полинуклеотидов этот процесс повторяется миллионы раз. Фосфодиэфирный мостик является прочной ковалентной связью, обеспечивая всей цепи стабильность и уменьшая риск «поломок» ДНК.
Выяснить структуру ДНК удалось в 1953 году английским ученым [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] и [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. Они показали, что ДНК состоит из двух полинуклеотидных цепей. Каждая цепь закручена в спираль вправо, и обе цепи свиты вместе, образуя двойную спираль. Шаг спирали составляет 3,4 нм (по 10 пар оснований в витке), а диаметр витка – 2 нм. Фосфатные группировки находятся снаружи спирали, а азотистые основания – внутри. ДНК – очень хрупкая молекула, простое перемешивание её раствора может привести к разрыву цепей на более мелкие куски.
Число адениновых оснований в любой ДНК равно числу тиминовых оснований, число гуаниновых оснований всегда равно числу цитозиновых оснований. Никаких ограничений относительно последовательности нуклеотидов в одной цепи не существует, но эта последовательность в одной цепи полностью определяет собой последовательность нуклеотидов в другой. Пары соединяются водородными связями между основаниями в строго определённом порядке (аденин с тимином, гуанин с цитозином). Таким образом, цепи двойной спирали комплементарны друг другу.
Для того, чтобы ДНК являлась генетическим материалом, она должна быть способна нести в себе закодированную информацию и точно воспроизводиться (реплицироваться). Последующие исследования доказали, что ДНК действительно содержит в себе генетическую информацию.
Молекула РНК в отличие от ДНК состоит, как правило, из одной цепи и имеет гораздо меньшие размеры. Существует три основных вида РНК: транспортная (т-РНК), информационная (и-РНК) и рибосомная (р-РНК). Информационная РНК (и-РНК) является матрицей, которую рибосомы используют при [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. Её нуклеотидная последовательность комплементарна сообщению, содержащемуся в определённом участке ДНК. Транспортные РНК переносит аминокислоты к месту синтеза. Несколько видов р-РНК являются основным компонентом [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. Нуклеотидные последовательности т-РНК и р-РНК также определяются определёнными участками ДНК.
ДНК находится, главным образом, в ядре клетки (у прокариот рассредоточена по клетке), являясь основным веществом хромосом. РНК сконцентрирована в ядрышке, цитоплазме и частично в хромосомах. Молекул РНК в клетке значительно больше (иногда их десятки тысяч), чем молекул ДНК.
Роль нуклеотидов заключается не только в синтезе нуклеиновых кислот. Некоторые нуклеотиды играют важную роль в жизнедеятельности организмов, являясь [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. Примером могут служить аденозинфосфорные кислоты, содержащие аденин, рибозу и несколько остатков фосфорной кислоты. Присоединение каждой новой фосфатной группы к кислоте сопровождается аккумуляцией энергии, а их отщепление – выделением. Превращение аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) в аденозиндифосфорную (АДФ) является основой энергетического обмена внутри клетки.
Задания для самостоятельного выполнения
Подготовка докладов по теме «Химическая организация клетки».
Форма контроля самостоятельной работы:
Защита докладов по теме «Химическая организация клетки»
Вопросы для самоконтроля по теме:
1. Каково строение нуклеиновых кислот?
2. Охарактеризовать роль нуклеиновых кислот в клетке.
3. Рассказать о принципе комплементарности нуклеотидов.
Раздел 1 УЧЕНИЕ О КЛЕТКЕ
Тема1.2 Строение клетки
7.Клетка. Органоиды клетки: плазматическая мембрана, лизосомы, ЭПС, рибосомы, комплекс Гольджи.
Основные понятия и термины по теме: органоиды клетки, плазматическая мембрана, лизосомы, ЭПС, рибосомы, комплекс Гольджи.
План изучения темы (перечень вопросов, обязательных к изучению):
Основные положения клеточной теории.
Органоиды клетки, плазматическая мембрана, лизосомы, ЭПС, рибосомы, комплекс Гольджи.
Краткое изложение теоретических вопросов:
Клетки – это структурные единицы организмов. Впервые этот термин употребил Роберт Гук в 1665 году. Её основными положениями были следующие утверждения:
- клетка – основная единица строения и развития всех живых организмов;
- клетки всех организмов сходны по своему строению, химическому составу, основным проявлениям жизнедеятельности;
- каждая новая клетка образуется в результате [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] исходной (материнской) клетки; в многоклеточных организмах клетки специализированы по выполняемой ими функции и образуют [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. Из тканей состоят органы, которые тесно связаны между собой и подчинены системам регуляции.
Мелкие организмы могут состоять всего лишь из сотен клеток. Организм человека включает в себя 1014 клеток. Самая маленькая из известных сейчас клеток имеет размер 0,2 мкм, самая большая – неоплодотворенное яйцо [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] – весит около 3,5 кг. Типичные размеры растительных и животных клеток составляют от 5 до 20 мкм. При этом между размерами организмов и размерами их клеток прямой зависимости обычно нет.
70–80 % массы клетки – это вода.
Для того, чтобы поддерживать в себе необходимую концентрацию веществ, клетка должна быть физически отделена от своего окружения. Вместе с тем, жизнедеятельность организма предполагает интенсивный обмен веществ между клетками. Роль барьера между клетками играет [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].
Внутреннее строение клетки долгое время было загадкой для ученых; считалось, что мембрана ограничивает протоплазму – некую жидкость, в которой и происходят все биохимические процессы. Благодаря электронной микроскопии тайну протоплазмы удалось раскрыть, и сейчас известно, что внутри клетки имеются [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], в которой присутствуют различные органоиды, и генетический материал в виде [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], собранный, в основном, в [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ](у эукариот).
Строение клетки является одним из важных принципов классификации организмов. В последующих параграфах мы сначала рассмотрим структуры, общие для растительных и животных клеток, затем характерные особенности клеток растений и доядерных организмов. Закончится этот раздел рассмотрением принципов деления клетки.
Изучением клеток занимается цитология.
Эндоплазматическая сеть – это сеть мембран, пронизывающих цитоплазму эукариотических клеток. Её можно наблюдать только при помощи электронного микроскопа. Эндоплазматическая сеть связывает органеллы между собой, по ней происходит транспорт питательных веществ. Гладкая ЭПС имеет вид трубочек, стенки которых представляют собой мембраны, сходные по своей структуре с плазматической мембраной. В ней осуществляется синтез липидов и углеводов. На мембранах каналов и полостей гранулярной ЭПС расположено множество рибосом; данный тип сети участвует в [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].
Рибосомы – мелкие (15–20 нм в диаметре) органеллы, состоящие из [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] и полипептидов. Важнейшая функция рибосом – синтез белка. Их количество в клетке весьма велико: тысячи и десятки тысяч. Рибосомы могут быть связаны с эндоплазматической сетью или находиться в свободном состоянии. В процессе синтеза обычно одновременно участвуют множество рибосом, объединённых в цепи, называемые полирибосомами.
Аппарат Гольджи представляет собой стопку мембранных мешочков (цистерн) и связанную с ними систему пузырьков. На наружной, вогнутой стороне стопки из пузырьков (отпочковывающихся, по-видимому, от гладкой эндоплазматической сети) постоянно образуются новые цистерны, на внутренней стороне цистерны превращаются обратно в пузырьки. Основной функцией аппарата Гольджи является транспорт веществ в цитоплазму и внеклеточную среду, а также синтез жиров и углеводов, в частности, гликопротеина муцина, образующего слизь, а также воска, камеди и растительного клея. Аппарат Гольджи участвует в росте и обновлении плазматической мембраны и в формировании лизосом.
Лизосомы представляют собой мембранные мешочки, наполненные пищеварительными ферментами. Особенно много лизосом в животных клетках, здесь их размер составляет десятые доли микрометра. Лизосомы расщепляют питательные вещества, переваривают попавшие в клетку бактерии, выделяют ферменты, удаляют путём переваривания ненужные части клеток.
Раздел 1 УЧЕНИЕ О КЛЕТКЕ
Тема 1.2 Строение клетки
8. Строение и функции органоидов клетки: ядра, митохондрий, пластид, органоидов движения.
Основные понятия и термины по теме: органоиды клетки, строение, функции, ядро, митохондрии, пластиды.
План изучения темы (перечень вопросов, обязательных к изучению):
1.Эукариотические клетки.
2.Строение и функции органоидов клетки: ядра, митохондрий, пластид.
Краткое изложение теоретических вопросов:
Эукариотические клетки самых разнообразных организмов – от простейших (корненожки, жгутиковые, инфузории и др.) до высших растений и животных – отличаются и сложностью и разнообразием строения (рис. 1). На рисунке 4 представлены эукариотические клетки как одноклеточных (14 – амеба, 15 – сувойка, 16 – эвглена зеленая), так и многоклеточных – растений (1–6) и животных (7–13). Типичной клетки в природе не существует, но все эукариотические клетки гомологичны и у тысяч различных типов клеток можно выделить общие черты строения, характерные для клеток представителей различных царств живой природы. Каждая клетка состоит из двух важнейших, неразрывно связанных между собой частей – цитоплазмы и ядра.
Цитоплазма. В цитоплазме находится целый ряд оформленных структур, имеющих закономерные особенности строения и поведения в разные периоды жизнедеятельности клетки. Каждая из этих структур несёт определенную функцию. В цитоплазме откладываются различные вещества - включения (гликоген, капли жира, пигменты).
Ядро - важнейшая составная часть клетки. Оно содержит молекулы [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] и поэтому выполняет две главные функции: 1) хранение и воспроизведение генетической информации, 2) регуляция процессов обмена веществ, протекающих в клетке. Клетка утратившая ядро, не может существовать. Ядро также неспособно к самостоятельному существованию. Большинство клеток имеет одно ядро, но можно наблюдать 2-3ядра в одной клетке, например в клетках печени. Известны многоядерные клетки с числом ядер в несколько десятков. Формы ядер зависят от формы клетки. Ядра бывают шаровидные, многолопастные. Главную роль в жизнедеятельности ядра играет обмен веществ между ядром и цитоплазмой. Содержимое ядра включает ядерный сок, или кариоплазму, хроматин и ядрышко. В состав ядерного сока входят различные белки, в том числе большинство ферментов ядра, свободные нуклеотиды, аминокислоты, продукты деятельности ядрышка и хроматина, перемещающиеся из ядра в цитоплазму. Хроматин содержит ДНК, белки и представляет собой спирализованные и уплотненные участки хромосом. Ядрышко представляет собой плотное округлое тельце, располагающееся в ядерном соке. Число ядрышек колеблется от 1 до 5-7 и более. Ядрышки есть только в неделящихся ядрах, во время митоза они исчезают, а после завершения деление образуются вновь. Ядрышко не является самостоятельным органоидом клетки, оно лишено мембраны и образуется вокруг участка хромосомы, в котором закодирована структура рРНК. В ядрышке формируются рибосомы, которые затем перемещаются в цитоплазму. Хроматином называют гранулы и сетевидные структуры ядра, интенсивно окрашивающиеся некоторыми красителями и отличные по форме от ядрышка.
Митохондрии. Всеобщее распространение митохондрий в животном и растительном мире указывают на важную роль, которую митохондрии играют в клетке. Митохондрии имеют форму сферических, овальных и цилиндрических телец, могут быть нитевидной формы. Размеры митохондрий 0,2-1мкм в диаметре, до 5-7мкм в длину. Длина нитевидных форм достигает 15-20мкм. Количество митохондрий в клетках различных тканей неодинаково, их больше там, где интенсивны синтетические процессы (печень) или велики затраты энергии. Основная функция митохондрий – синтез [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].
Пластиды являются основными цитоплазматическими органеллами клеток автотрофных [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].
Классификация пластид по окраске и выполняемой функции подразумевает деление этих органоидов на три типа: хлоропласты, лейкопласты и хромопласты.
Хлоропласты – это зеленые пластиды высших растений, содержащие хлорофилл – фотосинтезирующий пигмент.
Хромопласты – пластиды, окраска которых бывает желтого, оранжевого или красного цвета, что обусловлено накоплением в них каротиноидов.
Лейкопласты представляют собой бесцветные пластиды, основная функция которых обычно запасающая.
Все виды пластид имеют общее происхождение и способны переходить из одного вида в другой.
Практическое занятие№1: «Строение растительной, животной и бактериальной клетки»
Цель: сформировать умение находить особенности строения клеток различных организмов, распознавать и сравнивать органоиды растительных и животных и бактериальных клеток.
Порядок выполнения: для того чтобы выполнить данное задание необходимо:
Повторить теоретический материал по теме практической работы.
Ответить на вопросы для закрепления теоретического материала.
Установить соответствие между органоидами клеток, их строением и выполняемыми функциями, заполнив табл.№1. Ответить на вопрос задания.
Заполнить таблицу №2 «Сходство и различия растительной, животной и бактериальной клеток».
Составить рассказ «Сравнительная характеристика растительной и животной клеток», заполнив пропуски в тексте.
Оформить отчет.
Задания:
№1. Используя рисунки и текст учебника, заполнить таблицу №1, установив соответствие между органоидами клеток, их строением и выполняемыми функциями.
Табл. №1.
Соответствие между органоидами клеток, их строением и функциями
Органоид
Строение
Функции
1. Наружная цитоплазматическая мембрана
Барьерная, транспортная, рецепторная (восприятие сигналов из окружающей среды)
2. Ядро
Регуляция функций в клетке, хранитель наследственной информации
3. Пластиды
Фотосинтез, окраска частей растения, запасающая
4. Митохондрии
Энергетические станции клетки, участвуют в процессах аэробного клеточного дыхания.
5. Гранулярная эндоплазматическая сеть
Синтез белка
6. Агранулярная эндоплазматическая сеть
Синтез углеводов и липидов
7. Рибосомы
Свободные рибосомы синтезируют белок, необходимый для жизнедеятельности клетки, прикрепленные – белок, выводящийся из клетки, белки мембран и лизосом.
8. Лизосомы
Внутриклеточное переваривание ВМС
9. Клеточный центр
Сборка микротрубочек
10. Жгутики, реснички
Движение
11. Вакуоль
Тургор, окрашивание клеток
12. Опорный аппарат (микротрубочки, микрофиламенты)
Опора
13. Комлекс Гольджи
Синтез полисахаридов, модификация олигосахаридов. Сборка мембран из веществ.
14. Клеточный центр
Сборка микротрубочек
15. Центриоли
Участвуют в образовании базальных телец ресничек и жгутиков и в образовании митотического веретена
Каждая ли клетка имеет все эти органоиды? Ответ прокомментируйте.
№2. Сравнить растительную, животную и бактериальную клетки, используя рисунки и текст учебника. Заполнить таблицу №2 и сделать вывод об отличительных особенностях различных видов клеток.
Табл. №2
Сходство и различия растительной, животной и бактериальной клеток
Части и органоиды клетки
Клетка растения
Клетка животного
Клетка бактерии
1.Оболочка
2.Цитоплазма
3.Ядро
4.Настоящая вакуоль
5.Хлоропласты
6.Мезосомы
7.ЭПС
8.Митохондрии
9.Комплекс Гольджи
10.Рибосомы
11.Клеточный центр
12.Лизосомы
13.Реснички, жгутики
14.Хромосомы
15 Кольцевая ДНК
№3. Составить рассказ «Сравнительная характеристика растительной и животной клеток», заполнив пропуски в тексте:
1.Любой живой организм состоит из
2.Все многообразие клеток можно разделить на 2 группы по наличию оформленного ядра: и
3.Не имеют четко оформленного ядра
4.Ядро содержится в клетках
5.К прокариотам относятся и
6.К эукариотам относятся, ,
7.Растительная клетка покрыта, а животная имеет
8.Запасным веществом животной клетки является
9.А растительные клетки запасают
10.Оболочки растительных, животных и грибных клеток отличаются по содержанию основного вещества
11.Оболочки растительных клеток содержат, животных клеток - , грибных -
12.Единый план строения всех клеток свидетельствует об их и .
Задания для самостоятельного выполнения:
Составить сравнительную таблицу строения растительной и животной клеток.
Форма контроля самостоятельной работы:
Проверка составить сравнительной таблицы строения растительной и животной клеток.
Вопросы для самоконтроля по теме:
Дать характеристику прокариотическим и эукариотическим клеткам.
Каково строение и функции плазматической мембраны, лизосом, ЭПС, рибосом, комплекса Гольджи?
Какую роль в клетке играют ядро, митохондрии, лизосомы?
Дать классификацию пластид по окраске и выполняемым функциям?
Раздел 1 УЧЕНИЕ О КЛЕТКЕ
Тема 1.3 Обмен веществ и энергии в клетке
9. Фотосинтез
Основные понятия и термины по теме: автоторофы, гетеротрофы, фотосинтез, хлорофилл, хлоропласты, световая и темновая фазы, значение процесса фотосинтеза.
План изучения темы (перечень вопросов, обязательных к изучению):
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] и [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] организмы
Процесс фотосинтеза.
Роль хлорофилла в осуществлении фотосинтеза.
Значение процесса фотосинтеза
Краткое изложение теоретических вопросов:
По способу получения энергии все организмы делятся на две группы – [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] и [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].
Автотрофы – это организмы, осуществляющие питание (то есть получающие энергию) за счет неорганических соединений. К ним относятся некоторые бактерии и все зеленые растения. В зависимости от того, какой источник энергии используется автотрофными организмами для синтеза органических соединений, их делят на две группы: фототрофы и хемотрофы.Для фототрофов источником энергии служит свет, а хемотрофы используют энергию, освобождающуюся при окислительно-восстановительных реакциях. Зеленые растения являются фототрофами. При помощи содержащегося в [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] хлорофилла они осуществляют фотосинтез – преобразование световой энергии в энергию химических связей.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рисунок 1. Схема процесс фотосинтеза
Фотосинтез. Фотосинтезом называют образование органических (и неорганических) молекул из неорганических за счет использования энергии солнечного света. Этот процесс состоит из двух фаз – световой и темновой (см. рис.1).
В световой фазе кванты света – фотоны – взаимодействуют с молекулами хлорофилла, в результате чего эти молекулы на очень короткое время переходят в более богатое энергией «возбужденное» состояние. Затем избыточная энергия части возбужденных молекул преобразуется в теплоту или испускается в виде света. Другая ее часть передается ионам водорода Н+, всегда имеющимся в водном растворе вследствие диссоциации воды.
Н2О Н+ + ОН
Образовавшиеся атомы водорода (Н0) непрочно соединяются с органическими молекулами – переносчиками водорода. Ионы гидроксила ОН отдают свои электроны другим молекулам и превращаются в свободные радикалы ОН0. Радикалы ОН0 взаимодействуют друг с другом, в результате чего образуются вода и молекулярный кислород:
4ОН О2 + 2Н2О
Таким образом, источником молекулярного кислорода, образующегося в процессе фотосинтеза и выделяющегося в атмосферу, является вода, расщепляющаяся в результате фотолиза – разложение воды под влиянием света. Кроме фотолиза воды энергия света используется в световой фазе для синтеза АТФ из АДФ и фосфата без участия кислорода.
Это очень эффективный процесс: в [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] образуется в 30 раз больше АТФ, чем в митохондриях тех же растений с участием кислорода. Таким путем накапливается энергия, необходимая для процессов, происходящих в темновой фазе фотосинтеза.
В комплексе химических реакций темновой фазы, для течения которых свет не обязателен, ключевое место занимает связывание СО2. В этих реакциях участвуют молекулы АТФ, синтезированные во время световой фазы, и атомы водорода, образовавшиеся в процессе фотолиза воды и связанные с молекулами-переносчиками:
6СО2 + 24Н0 С6Н12О6 + 6Н2О
Так энергия солнечного света преобразуется в энергию химических связей сложных органических соединений.
Как уже отмечалось выше, побочным продуктом фотосинтеза зеленых растений является молекулярный кислород, выделяемый в атмосферу. Свободный кислород в атмосфере является мощным фактором преобразования веществ. Его появление послужило предпосылкой возникновения на нашей планете аэробного типа обмена веществ.
Раздел 1 УЧЕНИЕ О КЛЕТКЕ
Тема 1.3 Обмен веществ и энергии в клетке
10.Обеспечение клеток энергией за счет окисления органических веществ
Основные понятия и термины по теме: энергетический обмен, АТФ, энергия, аэробное дыхание, брожение, клеточные функции.
План изучения темы (перечень вопросов, обязательных к изучению):
1.Этапы энергетического обмена.
2.Роль АТФ в обеспечении энергией все видов клеточных функций.
Краткое изложение теоретических вопросов:
Процессом, противоположным синтезу, является диссимиляция – совокупность реакций расщепления. При расщеплении высокомолекулярных соединений выделяется энергия, необходимая для реакций биосинтеза. Поэтому диссимиляцию называют еще энергетическим обменом клетки или катаболизмом.
Химическая энергия питательных веществ заключена в различных ковалентных связях между атомами в молекулах органических соединений. При расщеплении глюкозы энергия выделяется поэтапно при участии ряда [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] согласно итоговому уравнению:
C6H12O6 + 6O2 6H2O + 6CO2 + 2800 кДж
Часть энергии, освобождаемой из питательных веществ, рассеивается в форме теплоты, а часть аккумулируется, то есть накапливается в богатых энергией фосфатных связях АТФ.
Именно АТФ обеспечивает энергией все виды клеточных функций: биосинтез, механическую работу (деление клетки, сокращение мышц), активный перенос веществ через мембраны, поддержание мембранного потенциала в процессе проведения нервного импульса, выделение различных секретов.
Рисунок 1. Схема строения АТФ и превращения её в АДФ
Молекула АТФ состоит из азотистого основания [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], сахара рибозы и трех остатков фосфорной кислоты (рис.1). Аденин, рибоза и первый фосфат образуют аденозинмонофосфат (АМФ). Если к первому фосфату присоединяется второй, получается аденозиндифосфат (АДФ). Молекула с тремя остатками фосфорной кислоты (АТФ) наиболее энергоемка. Отщепление концевого фосфата АТФ сопровождается выделением 40 кДж вместо 12 кДж, выделяемых при разрыве обычных химических связей.
Благодаря богатым энергией связям в молекулах АТФ клетка может накапливать большое количество энергии в очень небольшом пространстве и расходовать ее по мере надобности. Синтез АТФ осуществляется в митохондриях. Отсюда молекулы АТФ поступают в разные участки клетки, обеспечивая энергией процессы жизнедеятельности.
Этапы энергетического обмена. Энергетический обмен обычно делят на три этапа. Первый этап – подготовительный. На этом этапе молекулы ди- и полисахаридов, жиров, белков распадаются на мелкие молекулы – глюкозу, глицерин и жирные кислоты, аминокислоты; крупные молекулы нуклеиновых кислот – на нуклеотиды. На этом этапе выделяется небольшое количество энергии, которая рассеивается в виде теплоты.
Второй этап – бескислородный, или неполный. Он называется также анаэробным дыханием (гликолизом) или брожением. Термин «брожение» обычно применяют по отношению к процессам, протекающим в клетках микроорганизмов или растений. Образующиеся на этом этапе вещества при участии ферментов подвергаются дальнейшему расщеплению. Например, в мышцах в результате анаэробного дыхания молекула глюкозы распадается на две молекулы пировиноградной кислоты (С3Н4О3), которые затем восстанавливаются в молочную кислоту (С3Н6О3). В реакциях расщепления глюкозы участвуют фосфорная кислота и АДФ.
В суммарном виде это выглядит так:
С6Н12О6 + 2Н3РО4 + 2АДФ 2С3Н6О3 + 2АТФ + 2Н2О
У дрожжевых грибов молекула глюкозы без участия кислорода превращается в этиловый спирт и диоксид углерода (спиртовое брожение):
С6Н12О6 + 2Н3РО4 + 2АДФ 2С2Н5ОН + 2СО2 + 2АТФ + 2Н2О
Во всех случаях распад одной молекулы глюкозы сопровождается образованием двух молекул АТФ. В ходе бескислородного расщепления глюкозы в виде химической связи в молекуле АТФ сохраняется 40 % энергии, а остальная рассеивается в виде теплоты.
Третий этап энергетического обмена – стадия аэробного дыхания, или кислородного расщепления. Реакции этой стадии энергетического обмена также катализируются ферментами. При доступе кислорода к клетке образовавшиеся во время предыдущего этапа вещества окисляются до конечных продуктов – Н2О и СО2. Кислородное дыхание сопровождается выделением большого количества энергии и аккумуляцией ее в молекулах АТФ. Суммарное уравнение аэробного дыхания выглядит так:
2С3Н6O3 + 6O2 + 36Н3РО4 + 36АДФ 6СО2 + 38Н2О + 36АТФ
Таким образом, при окислении двух молекул молочной кислоты образуются 36 молекул АТФ. Следовательно, основную роль в обеспечении клетки энергией играет аэробное дыхание.
Задания для самостоятельного выполнения:
Конспектирование темы «Биосинтез белков»
Форма контроля самостоятельной работы:
Проверка конспектирования темы «Биосинтез белков»
Вопросы для самоконтроля по теме:
Дать понятие автотрофным гетеротрофным организмам.
Охарактеризовать процесс фотосинтеза.
В чем значение процесса фотосинтеза?
Дать понятие энергетического обмена клетки.
Охарактеризовать этапы энергетического обмена.
Раздел 1 УЧЕНИЕ О КЛЕТКЕ
Тема 1.4 Деление клетки
11.Митоз
Основные понятия и термины по теме: митоз, фазы, профаза, метафаза, анафаза, телофаза, биологическое значение.
План изучения темы (перечень вопросов, обязательных к изучению):
1.Фазы митоза. Процессы, происходящие в каждой из фаз.
2. Биологическое значение митоза.
Краткое изложение теоретических вопросов:
Все клетки появляются путём деления родительских клеток. Большинству клеток свойственен клеточный цикл, состоящий из двух основных стадий: интерфазы и митоза.
Интерфаза состоит из трех этапов. В течение 4–8 часов после рождения клетка увеличивает свою массу. Некоторые клетки (например, нервные клетки мозга) навсегда остаются в этой стадии, у других же в течение 6–9 часов удваивается хромосомная ДНК. Когда масса клетки увеличивается в два раза, начинается митоз.
В типичной животной клетке митоз происходит следующим образом. В профазу [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] удваиваются, две образовавшиеся центриоли начинают расходиться к разным полюсам клетки. Ядерная мембрана разрушается. Специальные микротрубочки выстраиваются от одной центриоли к другой, образуя веретено деления. Хромосомы разъединяются, но всё ещё остаются попарно сцепленными.
Следующая после профазы стадия называется метафазой. Хромосомы, влекомые нитями веретена, выстраиваются в экваториальной плоскости клетки. Центромеры, скреплявшие хромосомы, делятся, после чего дочерние хромосомы полностью разъединяются.
В стадии анафазы хромосомы перемещаются к полюсам клетки. Когда хромосомы достигают полюсов, начинаетсятелофаза. Клетка делится надвое в экваториальной плоскости, нити веретена разрушаются, вокруг хромосом формируются ядерные мембраны. Каждая дочерняя клетка получает собственный набор хромосом и возвращается в стадию интерфазы. Весь процесс занимает около часа.
Процесс митоза может варьировать в зависимости от типа клетки. В растительной клетке отсутствуют центриоли, хотя веретено деления образуется. В грибных клетках митоз происходит внутри ядра, ядерная мембрана не распадается.
Наличие хромосом не является необходимым условием деления клетки. С другой стороны, один или несколько митозов могут останавливаться на стадии телофазы, в результате чего возникают многоядерные клетки (например, у некоторых водорослей).
Размножение при помощи митоза называют бесполым или вегетативным, а также клонированием. При митозе генетический материал родительских и дочерних клеток идентичен.
Раздел 1 УЧЕНИЕ О КЛЕТКЕ
Тема 1.4 Деление клетки
12. Мейоз
Основные понятия и термины по теме: мейоз, фазы, интерфаза, профаза, метафаза, анафаза, телофаза, деление клетки, биологическое значение.
План изучения темы (перечень вопросов, обязательных к изучению):
1.Фазы мейоза. Процессы, происходящие в каждой из фаз.
2. Биологическое значение мейоза
Краткое изложение теоретических вопросов:
Мейоз, в отличие от митоза, является важным элементом [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. При мейозе образуются клетки, содержащие лишь один набор хромосом, что делает возможным последующее слияние половых клеток (гамет) двух родителей. По сути, мейоз является разновидностью митоза. Он включает два последовательных деления клетки, однако хромосомы удваиваются только в первом из этих делений. Биологическая сущность мейоза заключается в уменьшении числа хромосом в два раза и образовании гаплоидных гамет (то есть гамет, имеющих по одному набору хромосом).
В результате мейотического деления у животных образуются четыре гаметы. Если мужские половые клетки имеют примерно одинаковые размеры, то при образовании яйцеклеток распределение цитоплазмы происходит очень неравномерно: одна клетка остаётся крупной, а три остальных настолько малы, что их почти целиком занимает ядро. Эти мелкие клетки служат лишь для размещения избыточного генетического материала.
Мужские и женские гаметы сливаются, образуя зиготу. Хромосомные наборы при этом объединяются, в результате чего в зиготе восстанавливается удвоенный набор хромосом – по одному от каждого из родителей. Случайное расхождение хромосом и обмен генетическим материалом между гомологичными хромосомами приводят к возникновению новых комбинаций генов, повышая генетическое разнообразие. Образовавшаяся зигота развивается в самостоятельный организм.
Как и при митозе, в каждом мейотическом делении выделяют четыре стадии: профазу, метафазу, анафазу и телофазу.
Рисунок 1. Основные стадии мейоза
Таким образом, сущность периода созревания состоит в том, что в половых клетках путем двукратного мейотического деления количество хромосом уменьшается вдвое, а количество ДНК – вчетверо.
Биологический смысл второго мейотического деления заключается в том, что количество ДНК приводится в соответствие хромосомному набору.
Практическое занятие№2: «Схема поведения хромосом в процессе митоза и мейоза»
Цель: сформировать умения последовательно выстраивать процессы митоза и мейоза; сравнивать и анализировать процессы деления клеток.
Порядок выполнения: для того чтобы выполнить данное задание необходимо:
1. Повторить теоретический материал по теме практической работы.
2. Ответить на вопросы для закрепления теоретического материала.
3. Установить закономерности процессов деления эукариотических клеток. 4. Заполнить таблицу «Сравнительная характеристика хода митоза и мейоза».
5. Провести сравнительный анализ двух способов деления эукариотических клеток, выявить черты сходства и разлития между митозом и мейозом.
6. Оформить отчет.
Задания:
№1. Используя таблицы, рисунки и текст учебника, сравнить фазы клеточного цикла деления клеток, заполнив таблицу №1 «Сравнительная характеристика хода митоза и мейоза»
Табл.№1.
“Сравнительная характеристика хода митоза и мейоза”
Фазы клеточного цикла, ее итог
Митоз
Мейоз
I деление
II деление
Интерфаза:
синтез ДНК,РНК, АТФ, белков, увеличение
количества органелл, достраивание второй хроматиды каждой хромосомы
Профаза:
а) спирализация хромосом
б)разрушение ядерной оболочки;
в) разрушение ядрышек;
г) формирование митотического аппарата: расхождение центриолей к полюсам клетки, образование веретена деления
Метафаза:
а) формирование экваториальной пластинки- хромосомы выстраиваются строго по экватору клетки;
б) прикрепление нитей веретена деления к центромерам;
в) к концу метафазы – начало разъединения сестринских хроматид
Анафаза:
а)завершение разделения сестринских хроматид;
б)расхождение хромосом к полюсам клетки
Телофаза:
формирование дочерних клеток:
а) разрушение митотического аппарата;
б) разделение цитоплазмы;
в) деспирализация хромосом.
№2. Провести сравнительный анализ двух способов деления эукариотических клеток. Выявить черты сходства и разлития между митозом и мейозом, заполнив таблицу№2.
Табл.№2
Сходство и различия в процессе деленияклеток методом митоза и мейоза
Сравнение
Митоз
Мейоз
Сходство
Различия
Задания для самостоятельного выполнения:
Подготовка презентации (сообщений) по теме « Митоз»
Форма контроля самостоятельной работы:
Защита презентации (сообщений) по теме « Митоз»
Вопросы для самоконтроля по теме:
1.Охарактеризовать процесс деления соматической клетки методом митоза.
2.В чем биологический смысл митоза?
3.Охарактеризовать процессы, проходящие в процессе деления клетки методом мейоза.
4. В чем биологическое значение мейоза?
РАЗДЕЛ 2. РАЗМНОЖЕНИЕ И ИНДИВИДУАЛЬНОЕ РАЗВИТИЕ ОРГАНИЗМОВ
Тема 2.1 Формы размножения организмов
13. Формы размножения организмов
Основные понятия и термины по теме: размножение, организмы, бесполое, вегетативное, [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], значение размножения.
План изучения темы (перечень вопросов, обязательных к изучению):
1. Способы размножения организмов: бесполое, вегетативное и [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
2. Значение размножения для вида в целом
Краткое изложение теоретических вопросов:
Способность к размножению – одна из важнейших особенностей живого. В процессе размножения происходит передача генетического материала от родителей потомкам. Значение размножения для вида в целом состоит в непрерывном восполнении количества особей данного вида, умирающих по различным причинам. Кроме того, размножение позволяет в благоприятных условиях увеличить количество особей.
В одних случаях размножение происходит непрерывно в течении всей жизни организма, в других – только один раз. Иногда размножение начинается после прекращения роста особи, а иногда оно возможно и в процессе роста. Способы размножения можно разделить на три группы: бесполое, вегетативное и [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. Нередко первые две формы объединяют в бесполое размножение в общем смысле этого слова.
При бесполом размножении имеется только один родитель. В результате образуется потомство (клон), генетически идентичное родителю; только в результате случайных мутаций генетический материал может измениться.
Одноклеточные организмы размножаются посредством [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] (митоза). У [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] практикуется множественное деление (шизогония), когда одна клетка образует множество дочерних клеток. [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ],[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] и [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] могут образовывать споры – одноклеточные репродуктивные единицы. Они могут развиваться внутри особых спорангиев (у водорослей и низших грибов) или на поверхности ответвления таллома (у высших грибов). У водных растений споры подвижны. Спора состоит из ядра и цитоплазмы и содержит лишь минимально необходимый запас питательных веществ; из-за этого споры часто гибнут, попадая в неблагоприятные условия. Однако это с лихвой компенсируется огромным количеством образующихся спор и их микроскопическими размерами, благодаря которым они легко переносятся ветром, водой и животными. Отметим также, что многие организмы способны производить и половые споры.
Вегетативное размножение отличается от бесполого тем, что начало новому организму даёт не одна клетка, а многоклеточные зачатки, иногда сложно дифференцированные. Вегетативное размножение осуществляется в самых различных формах.
- Почкование. Новая особь образуется в виде выроста (почки) на теле родителя, а затем отделяется от него, превращаясь в самостоятельный организм. Почкование встречается у [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], некоторых растений, одноклеточных [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].
- Фрагментация. Разделение особи на несколько частей, каждая из которых растёт и образует новую особь. Тесно связана с регенерацией – способностью восстанавливать утраченные органы и части тела. Фрагментами могут размножаться нитчатые водоросли, многие черви, [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].
Собственно вегетативное размножение. От растения отделяется относительно большая дифференцированная часть, которая развивается в самостоятельное растение. Обычно растение образует структуры, специально предназначенные для вегетативного размножения; нередко в них запасаются питательные вещества, позволяющие растению перезимовать или перенести засуху. Среди подобных структур можно выделить следующие:
- луковица (лук, тюльпан) состоит из короткого стебля и мясистых листьев, а сверху покрыта остатками прошлогодних листьев; содержит в себе одну или несколько дочерних луковиц, каждая из которых может образовать побег;
- клубнелуковица (гладиолус, крокус) в отличие от луковицы представляет собой вздутое основание стебля; мясистые листья отсутствуют;
- клубень (картофель, георгины) – это корневое или стеблевое утолщение; из пазушных почек на них развиваются новые особи. В отличие от клубнелуковиц клубни зимуют только один раз, после чего ссыхаются;
- корневище (валериана, астра) – это подземный стебель, растущий горизонтально; он может быть толстым и коротким, может быть тонким и длинным. Корневище несёт на себе листья и почки;
- корнеплод (репа, морковь) представляет собой утолщённый главный корень, в котором содержится большое количество питательных веществ;
- столон (крыжовник, смородина) – это ползучий горизонтальный стебель, стелящийся по почве. Столон не предназначен для зимовки;
- ус (земляника, лютик) – разновидность столона; ус растёт относительно быстро и несёт листья с почками, которые дают начало придаточным корням и новым растениям;
В вегетативном размножении могут участвовать и неспециализированные структуры, например, черенки. Это части растения, которые в подходящих условиях могут пускать корни, превращаясь в самостоятельные растения.
Задания для самостоятельного выполнения
Подготовка презентации по теме «Половое и бесполое размножение»
Форма контроля самостоятельной работы:
Защита презентации по теме «Половое и бесполое размножение»
Вопросы для самоконтроля по теме:
В чем состоит сущность бесполого и вегетативного размножения?
В чем состоит значение размножения для вида в целом?
РАЗДЕЛ 2. РАЗМНОЖЕНИЕ И ИНДИВИДУАЛЬНОЕ РАЗВИТИЕ ОРГАНИЗМОВ
Тема 2.1 Формы размножения организмов
14. Образование половых клеток. Оплодотворение у животных
Основные понятия и термины по теме: размножение, организмы, половые клетки, оплодотворение, значение.
План изучения темы (перечень вопросов, обязательных к изучению):
Образование половых клеток
Оплодотворение у животных.
Краткое изложение теоретических вопросов:
У особей мужского пола все четыре гаплоидные клетки, образовавшиеся в результате мейоза, в дальнейшем преобразуются в гаметы – сперматозоиды. У особей женского пола вследствие неравномерного мейоза лишь из одной клетки получается жизнеспособное яйцо. Три другие дочерние клетки гораздо мельче, они превращаются в так называемые направительные тельца, вскоре погибающие.
Биологический смысл образования только одной яйцеклетки и гибели трех направительных телец обусловлен необходимостью сохранения в одной клетке всех запасных питательных веществ, которые понадобятся для развития будущего зародыша.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Схема строения куриного яйца: 1 – скорлупа, 2 – подскорлуповая оболочка, 3 – желток, 4 – зародышевый диск, 5 – воздушная камера, 6 – белковая оболочка, 7 – балковые волокна, 8 – халаза (канатик)
В зависимости от количества желтка в яйцеклетке женские гаметы подразделяют на ряд типов. У ланцетника желтка мало и он практически равномерно распределяется по всей цитоплазме, а у рептилий и птиц желтка очень много, и он сконцентрирован у одного из полюсов клетки. Этот полюс получил название вегетативного (питающего). Другой полюс, где желтка мало, несет ядро клетки и называется анимальным.
Период формирования состоит в приобретении клетками определенной формы и размеров, соответствующих их специфической функции.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рисунок 1.
Строение сперматозоида млекопитающего: А – общий вид, Б – схема строения: 1 – головка, 2 – шейка, 3 – хвост, 4 – аппарат Гольджи, 5 – ядро, 6 – митохондрии, 7 – жгутик, 8 – центриоль
Женские половые клетки в процессе созревания покрываются оболочками и готовы к оплодотворению непосредственно после завершения мейоза, а часто и до полного его окончания. Во многих случаях, например у пресмыкающихся и птиц, за счет деятельности клеток, окружающих яйцеклетку, вокруг нее возникает ряд дополнительных оболочек (рис.1). Их функция заключается в защите яйцеклетки и развивающегося зародыша от внешних неблагоприятных воздействий. Через наружные оболочки свободно проникает внутрь воздух, но вирусы и бактерии, в особенности через оболочки птичьих яиц, не проходят.
Функция сперматозоидов состоит в доставке в яйцеклетку генетической информации и стимуляции ее развития. В связи с этим после завершения мейоза половая клетка подвергается и глубокой перестройке. Аппарат Гольджи располагается на переднем конце головки, преобразуясь в концевое тельце – акросому, выделяющую [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], растворяющие мембрану яйца. Митохондрии компактно упаковываются вокруг появившегося жгутика, образуя шейку. Сформированный сперматозоид содержит также [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] (рис.2).
Сперматозоиды животных, относящихся к другим классам, могут иметь иные особенности строения в отдельных деталях, однако общий принцип организации у них един.
Осеменение и оплодотворение. Большинству водных животных и организмам, размножение которых неразрывно связано с водной средой, например рыбам и амфибиям, свойственно внешнее осеменение. Эти животные в период размножения выделяют половые продукты – яйцеклетки и сперматозоиды – в воду, где происходит оплодотворение. У животных, обитающих на суше, развиваются наружные половые органы, обеспечивающие перенос семенной жидкости из половых путей самца в половые пути самки, где и наступает оплодотворение. Это внутреннее осеменение.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рисунок 2. Схема оплодотворения: А – слияние сперматозоида с яйцеклеткой, Б – ядро сперматозоида в цитоплазме зиготы:1 – женское ядро, 2 – сперматозоид, 3 – воспринимающий бугорок, 4 – центриоль, 5 – мужское ядро, В – первое деление зиготы
При осеменении всегда выделяется большое количество сперматозоидов. Необходимость избыточного количества сперматозоидов, участвующих в осеменении, заключается в том, что сперма создает определенную химическую среду, без которой оплодотворение становится невозможным.
Оплодотворение представляет собой процесс слияния сперматозоида с яйцеклеткой, в результате чего возникает первая – одноклеточная стадия развития зародыша – стадия зиготы. При этом в зиготе восстанавливается характерный для данного вида диплоидный набор [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. Очень часто оплодотворение наступает сразу после осеменения. Однако известны случаи, когда между этими событиями проходит значительное время. У летучих мышей при осеннем спаривании яйца не оплодотворяются и сперматозоиды перезимовывают в половых путях самки. Оплодотворение осуществляется весной, когда созревают яйцеклетки. Иногда после оплодотворения развитие зиготы быстро прекращается и возобновляется лишь через несколько месяцев. Это связано с тем, что период деторождения и воспитания молодых животных приурочен, как правило, к наиболее благоприятному сезону – концу весны и началу лета.
Задания для самостоятельного выполнения
Конспектирование темы «Стадии эмбрионального развития»
Форма контроля самостоятельной работы:
Проверка конспектирования темы «Стадии эмбрионального развития»
Вопросы для самоконтроля по теме:
Каковы особености строения женских и мужских половых клеток?
Рассказать о процессе оплодотворения у животных.
РАЗДЕЛ 2. РАЗМНОЖЕНИЕ И ИНДИВИДУАЛЬНОЕ РАЗВИТИЕ ОРГАНИЗМОВ
Тема 2.2 Эмбриональное и постэмбриональное развитие организмов
14.Индивидуальное развитие организмов. Эмбриональный этап
Основные понятия и термины по теме: развитие, индивидуальное, эмбриональное, постэмбриональное, организмы.
План изучения темы (перечень вопросов, обязательных к изучению):
1. Особенности индивидуального развития организмов (бластула и гаструла)
2.Диффероенцировка клеток
Краткое изложение теоретических вопросов:
Развитие организма начинается с одноклеточной стадии. Оплодотворенное яйцо – клетка и в то же время уже организм на самой ранней стадии его развития. В результате многократных делений одноклеточный организм превращается в многоклеточный. Возникшее при [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] путем слияния сперматозоида и яйцеклетки ядро обычно уже через несколько минут начинает делиться, вместе с ним делится и цитоплазма. Образующиеся клетки, еще сильно отличающиеся от клеток взрослого организма, называются бластомерами. При делении бластомеров размеры их не увеличиваются, поэтому процесс деления носит название дробления. Вдавления цитоплазмы, образующиеся при делении цитоплазмы одной клетки на две, получили название борозд дробления. В период дробления накапливается клеточный материал для дальнейшего развития.
Первая борозда дробления проходит в меридиональной плоскости, соединяющей оба полюса – вегетативный и анимальный, и делит зиготу на две одинаковые клетки. Это стадия двух бластомеров. Вторая борозда также меридиональна, но перпендикулярна первой. Она разделяет оба бластомера, возникших в результате первого деления, надвое – образуются четыре сходных бластомера.
Следующая, третья, борозда дробления – широтная. Она пролегает несколько выше экватора и делит все четыре бластомера сразу на восемь клеток. В дальнейшем борозды дробления чередуются: вслед за широтными идут меридиональные, затем вновь широтные и т. д. По мере увеличения числа клеток деление их становится неодновременным. Бластомеры все дальше и дальше отходят от центра зародыша, образуя полость. В конце дробления зародыш принимает форму пузырька со стенкой, образованной одним слоем клеток, тесно прилегающих друг к другу. Внутренняя полость зародыша, первоначально сообщавшаяся с внешней средой через щели между бластомерами, в результате их плотного смыкания становится совершенно изолированной. Эта полость носит название первичной полости тела – бластоцеля. Завершается дробление образованием однослойного многоклеточного зародыша – бластулы.
Все клетки в бластуле имеют диплоидный набор [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], одинаковы по строению и отличаются друг от друга главным образом пo количеству содержащегося в них желтка. Такие клетки, не имеющие признаков специализации и неприспособленные для выполнения определенных функций, называют недифференцированными клетками.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рисунок 1 Гаструляция у ланцетника, А – бластула, Б, В, Г – гаструляция, 1 – эктодерма, 2 – энтодерма
Еще одна важная черта дробления – то, что цитоплазма зиготы при делении не перемещается. Эти и ряд других различий в организации цитоплазмы яйца создают основу для дифференцировки клеток, вследствие которой из разных клеток бластулы образуются те или иные органы и ткани.
Бластула, как правило, состоящая из большого числа бластомеров, в процессе развития переходит в новую стадию, которая называется гаструлой. Зародыш на этой стадии состоит из явно разделенных пластов клеток, так называемых зародышевых листков: наружного, или эктодермы и внутреннего, или энтодермы. Совокупность процессов, приводящих к образованию гаструлы, называется гаструляцией.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рисунок 2 Зародышевые листки
У многоклеточных животных, кроме кишечнополостных, параллельно с гаструляцией или, как у ланцетника, вслед за ней возникает и третий зародышевый листок – мезодерма, который представляет собой совокупность клеточных элементов, расположенных между экто- и энтодермой в первичной полости тела. Вследствие появления мезодермы зародыш становится трехслойным (рис.2).
Таким образом, сущность процесса гаструляции заключается в перемещении клеточных масс. Клетки зародыша практически не делятся и не растут.
Однако на этой стадии начинается использование генетической информации клеток зародыша, появляются первые признаки дифференцировки.
Дифференцировка – это процесс возникновения и нарастания структурных и функциональных различий между отдельными клетками и частями зародыша. С морфологической точки зрения дифференцирование выражается в том, что образуются несколько сотен типов клеток специфического строения, отличающихся друг от друга. С биохимической точки зрения специализация клеток заключается в синтезе определенных белков, свойственных только данному типу клеток. Биохимическая специализация клеток обеспечивается дифференциальной активностью генов, то есть в клетках разных зародышевых листков – зачатков определенных органов и систем – начинают функционировать разные группы генов.
При дальнейшей дифференцировке клеток, входящих в состав зародышевых листков, из эктодермы образуются нервная система, органы чувств, эпителий кожи, эмаль зубов; из [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] – эпителий средней кишки, пищеварительные железы – печень и поджелудочная железа, эпителий жабр и легких; из мезодермы – мышечная ткань, соединительная ткань, кровеносная система, почки, половые железы и др.
Задания для самостоятельного выполнения
Подготовка сообщения на тему «Эмбриональный период развития организма»
Форма контроля самостоятельной работы:
Проверка подготовки сообщения на тему «Эмбриональный период развития организма»
Вопросы для самоконтроля по теме:
Какие стадии индивидуального развитие организма вы знаете?
В чем состоят особенности образования бластулы и гаструлы?
Рассказать о процессе диффероенцировки клеток.
РАЗДЕЛ 2. РАЗМНОЖЕНИЕ И ИНДИВИДУАЛЬНОЕ РАЗВИТИЕ ОРГАНИЗМОВ
Тема 2.2 Эмбриональное и постэмбриональное развитие организмов
15. Постэмбриональное развитие организмов
Основные понятия и термины по теме: прямое и непрямое постэмбриональное развити, метаморфоз, значение.
План изучения темы (перечень вопросов, обязательных к изучению):
1. Особенности прямого и непрямого постэмбрионального развития.
2. Значение прямого и непрямого постэмбрионального развития.
Краткое изложение теоретических вопросов:
Постэмбриональное развитие наступает после рождения или выхода зародыша из яйца и заканчивается смертью организма. Типы постэмбрионального развития разнообразны и протекают в несколько стадий. У рыбы из икринки появляется малек, который растет и превращается во взрослую особь. В развитии человека выделяют следующие периоды: детство, отрочество, юность, молодость, зрелость, старость. Каждый период характеризуется рядом изменений в организме.
Различают прямое и непрямое постэмбриональное развитие. При прямом развитии вновь появившийся организм по строению похож на родительский и отличается от него только размерами и неполным развитием органов. Прямое развитие свойственно человеку и другим млекопитающим, птицам, пресмыкающимся, некоторым насекомым.
При непрямом развитии животное проходит ряд превращений. Так, у насекомых из яйца появляется личинка, строение которой отличается от строения взрослого животного. Затем личинка превращается в куколку, а куколка – во взрослую форму. Непрямое развитие характерно и для земноводных.
Каково же значение непрямого развития?
Во-первых, при непрямом развитии уменьшается конкуренция за пищу и место обитания между взрослыми особями и их потомством. Например, личинка лягушки – головастик питается растениями, а взрослая лягушка – насекомыми. Головастик и гусеница отличаются от взрослых форм по строению, внешнему виду, образу жизни, питанию. Во-вторых, у ряда видов, например кораллов, взрослые особи ведут прикрепленный образ жизни, они не могут передвигаться. Зато личинка у них подвижна, что способствует расселению вида.
Продолжительность постэмбрионального периода у организмов разных видов различна. Например, индийский слон живет до 70 лет, шимпанзе – до 40, мышь – до 3 лет, деревья могут жить сотни лет, а насекомое поденка – всего несколько суток. Может быть прямым или непрямым (сопровождается метаморфозом (превращение)).
При прямом развитии вновь появившийся организм по строению похож на родительский и отличается от него только размерами и неполным развитием органов.
Прямое постэмбриональное развитие
Прямое развитие свойственно человеку и другим млекопитающим, птицам, пресмыкающимся, некоторым насекомым.
В развитие человека выделяют следующие периоды: детство, отрочество, юность, молодость, зрелость, старость. Каждый период характеризуется рядом изменений в организме. Старение и смерть – последние этапы индивидуального развития. Старение характеризуются многими морфологическими и физиологическими имениями, ведущими к общему понижению жизненных процессов и устойчивости организма.
Метаморфоз представляет собой глубокие преобразования в строении организма, в результате которых личинка превращается во взрослое насекомое. В зависимости от характера постэмбрионального развития у насекомых различают два типа метаморфоза:
неполный (гемиметаболия), когда развитие насекомого характеризуется прохождением только трех стадий - яйца, личинки и взрослой фазы (имаго);
полный (голометаболия), когда переход личинки во взрослую форму осуществляется на промежуточной стадии - куколочной.
Вылупившийся из яйца цыпленок или родившийся котенок похож на взрослых животных соответствующего вида. Однако у других животных (например, земноводные, большинство насекомых) развитие протекает с резкими физиологическими изменениями и сопровождается образованием личиночных стадий. При этом все части тела личинки претерпевают значительные изменения. Меняются также физиология и поведение животных. Биологическое значение метаморфоза в том, что на стадии личинки организм растет и развивается не за счет запасных питательных веществ яйца, а она может питаться самостоятельно.
Задания для самостоятельного выполнения
Подготовка докладов по теме «Влияние на развитие организма вредных проявлений внешней среды».
Форма контроля самостоятельной работы:
Проверка подготовки докладов по теме «Влияние на развитие организма вредных проявлений внешней среды».
Вопросы для самоконтроля по теме:
Какие стадии постэмбрионального развитие организма вы знаете?
Охарактеризовать два типа метаморфоза у животных.
Каково значение непрямого развития?
РАЗДЕЛ 3. ОСНОВЫ ГЕНЕТИКИ И СЕЛЕКЦИИ
Тема 3.1 Основные понятия генетики. Закономерности наследственности
16.Задачи и методы генетики. Первый и второй законы Г.Менделя
Основные понятия и термины по теме: 1-й закон Менделя, закон единообразия первого поколения, гибриды, 2-й закон Менделя, закон расщепления, признак доминантный, рецессивный.
План изучения темы (перечень вопросов, обязательных к изучению):
1-й закон Менделя – закон единообразия первого поколения гибридов
2-й закон Менделя (закон расщепления).
Краткое изложение теоретических вопросов:
В 1856–66 годах чешским монахом [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] были поставлены знаменитые опыты, результатом которых стало появление новой науки – генетики. Объектом для экспериментов был выбран огородный горох, так как существует множество его сортов, чётко различающихся по ряду признаков; растения легко выращивать и скрещивать.
Мендель проводил скрещивание – опылял растения одного типа пыльцой растений другого типа. Ряд предосторожностей (например, удаление тычинок у цветков, которые впоследствии опылялись, и надевание колпачков на цветы, чтобы избежать дополнительного опыления со стороны других растений) позволили получить достоверные результаты. Во всех случаях из семян, собранных с этих гибридов, вырастали растения с пазушными цветками. Признак «пазушные цветки», наблюдаемый у гибридов первого поколения, был назван доминантным, признак «верхушечные цветки» – рецессивным.
Далее растениям первого гибридного поколения была предоставлена возможность самоопылиться. Во втором гибридном поколении у части растений образовались пазушные цветки, а у другой части – верхушечные. Мендель предположил, что признак «верхушечные цветки» присутствовал и в первом поколении, но в скрытом виде. Во всех подобных опытах, проведённых с какой-либо парой признаков, примерно три четверти гибридов второго поколения обладали признаком, проявлявшимся и в первом поколении гибридов (его назвали доминантным), а четверть потомства второго поколения обладала признаком, не проявившимся у гибридов первого поколения (рецессивным). Важно, что чем больше опытов было поставлено, тем ближе был полученный результат к отношению 3:1.
На основании этой серии опытов были сделаны следующие выводы:
- У родительских растений было по два одинаковых «фактора» (например, «пазушные цветки» либо «верхушечные цветки»).
- Гибриды первого поколения получили по одному фактору от каждого родителя, причём эти факторы не слились, а сохранили свою индивидуальность.
Таким образом, был сформулирован закон расщепления (первый закон Менделя).
Признаки данного организма детерминируются парами внутренних факторов (генов). Второе поколение потомков от моногибридного скрещивания примерно на четверть состоит из особей с рецессивным признаком.
Итак, каждый признак организма контролируется парой вариантов гена (или, как говорят, порой аллелей). Если в генотипе организма имеются аллели обоих типов, то один из них (доминантный) будет проявляться, полностью подавляя другой (рецессивный).
В описанных опытах проводилось моногибридное скрещивание – брались особи, различавшиеся только по одному признаку. В дальнейшем Мендель перешёл к изучению дигибридного скрещивания, когда по той же методике ставились опыты над чистосортными (гомозиготными) особями, различающимися по двум признакам (например, жёлтые и зелёные семена, морщинистые и гладкие семена). В результате, во втором поколении могли получиться особи с семенами четырёх типов: жёлтые и гладкие, жёлтые и морщинистые, зелёные и гладкие, зелёные и морщинистые. Соотношение разных фенотипов во втором поколении составило примерно 9 : 3 : 3 : 1. При этом для каждой пары признаков приближённо выполнялось соотношение 3 : 1. На основании этого Мендель вывелпринцип независимого распределения (второй закон Менделя).
Каждый признак из одной пары признаков может сочетаться с любым признаком из другой пары. При этом пары признаков распределяются по потомкам независимо одна от другой.
Схему дигибридного скрещивания удобно записывать в специальной таблице – так называемой решётке Пеннета; при этом количество возможных ошибок при определении генотипа потомства сводится к минимуму. Все генотипы мужских гамет вносятся в заголовки вертикальных столбцов, а все генотипы женских гамет – в заголовки горизонтальных. Если вернуться к примеру с семенами гороха, то можно выяснить, что вероятность появления во втором поколении особей с гладкими семенами (доминантный аллель) равняется 3/4, с морщинистыми семенами – 1/4 (рецессивный аллель), с жёлтыми семенами – 3/4 (доминантный аллель) и с зелёными семенами – 1/4 (рецессивный аллель). Таким образом, вероятности сочетания аллелей в генотипе равны:
- гладкие и жёлтые – 9/16 (3/4
· 3/4);
- гладкие и зелёные – 3/16 (3/4
· 1/4);
- морщинистые и жёлтые – 3/16 (1/4
· 3/4);
- морщинистые и зелёные – 1/16 (1/4
· 1/4).
Задания для самостоятельного выполнения
Решение задач по теме «Моногибридное скрещивание»
Форма контроля самостоятельной работы:
Проверка решения задач по теме «Моногибридное скрещивание»
Вопросы для самоконтроля по теме:
1.В чем сущность закона единообразия первого поколения гибридов (1-й закон Менделя)?
2.В чем сущность и значение 2-го закона Менделя (закона расщепления)?
РАЗДЕЛ 3. ОСНОВЫ ГЕНЕТИКИ И СЕЛЕКЦИИ
Тема 3.1 Основные понятия генетики.
Закономерности наследственности
17.Дигибридное скрещивание. Третий закон Г.Менделя
Основные понятия и термины по теме: третий закон Г.Менделя, закон независимого комбинирования, значение закона.
План изучения темы (перечень вопросов, обязательных к изучению):
1. 3-й закон Менделя – закон независимого комбинирования.
2. Значение закона независимого комбинирования.
Краткое изложение теоретических вопросов:
Дигибридным называют скрещивание, при котором рассматривается наследование и производится точный количественный учет потомства по двум парам альтернативных признаков, а точнее, по взаимоисключающим вариантам обоих признаков.
Для дигибридного скрещивания Мендель взял гомозиготные растения гороха, отличающиеся по двум генам, определяющим окраску семян (желтые и зеленые) и форму семян (гладкие и морщинистые). Доминантные признаки – желтая окраска (А) и гладкая форма (В) семян. Каждое растение образует один сорт гамет по изучаемым аллелям. При слиянии этих гамет все потомство будет единообразным.
При образовании гамет у дигибрида из каждой пары аллельных генов, расположенных в различных парах гомологичных хромосом, в гамету попадает только один, при этом вследствие случайности расхождения отцовских и материнских хромосом в первом делении мейоза ген А может с равной вероятностью попасть в одну гамету с геном В или с геном b. Точно так же как и ген а может объединиться в одной гамете с геном В или b. Поскольку в каждом организме образуется много половых клеток, в силу статистических закономерностей у гибрида – дигетерозиготного организма, образуются четыре сорта гамет в одинаковом количестве (по 25%): АВ, Аb, аВ, аb.(рис.1).
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рисунок 1. Дигибридное скрещивание
Во время [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] каждая их четырех типов гамет одного организма случайно встречается с любой из гамет другого организма. Все возможные сочетания мужских и женских гамет можно легко установить с помощью решетки Пеннета. Над решеткой по горизонтали выписывают гаметы одного родителя, а по левому краю решетки по вертикали – гаметы другого родителя. В квадратики же вписывают генотипы зигот, образующихся при слиянии гамет (рис. 2). Легко подсчитать, что по [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] потомство делится на четыре группы в следующем отношении: 9 желтых гладких: 3 желтых морщинистых: 3 зеленых гладких: 1 желтая морщинистая. Если учитывать результаты расщепления по каждой паре призраков в отдельности, то получится, что отношение числа желтых семян к числу зеленых и отношение числа гладких к числу морщинистых для каждой пары равно 3:1. Таким образом, в дигибридном скрещивании каждая пара признаков при расщеплении в потомстве ведет себя так же, как при моногибридном скрещивании, то есть независимо от другой пары признаков.При оплодотворении гаметы соединяются по правилам случайных сочетаний, но с равной вероятностью для каждой. В образующихся зиготах возникают различные комбинации генов.Независимое распределение признаков в потомстве и возникновение различных комбинаций генов, определяющее развитие этих признаков, при дигибридном скрещивании возможно лишь в том случае, если пары аллельных генов расположены в разных гомологичных [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].
Теперь можно сформулировать третий закон Менделя: при скрещивании двух гомозиготных особей, отличающихся друг от друга по двум и более парам альтернативных признаков, гены и соответствующие им признаки наследуются независимо друг от друга и комбинируются во всех возможных сочетаниях.
На законах Менделя основан анализ расщепления и в более сложных случаях – при различиях особей по трем, четырем и более парам признаков.
Если родительские формы различаются по одной паре признаков, во втором поколении наблюдается расщепление 3:1, для дигибридного скрещивания это будет 9:3:3:1. Можно рассчитать также число сортов гамет, образующихся у гибридов, используя специальную формулу.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рисунок.2. Наследование окраски и формы семян у гороха: А – жёлтая окраска, а – зелёная окраска, B – гладкая форма семян, b – морщинистая форма семян
У гетерозиготы Аа образуются два сорта гамет, или 21 – А и а.
У дигетерозиготы АаВb – четыре сорта гамет, или 22 – АВ, Аb, аВ и аb.
У тригетерозиготы АаВbСс – восемь сортов гамет, или 23 – АВС, АВс, АbС, Abс, аВС, аВс, аbС и abc. Общая формула расчета гамет у полигибридов – 2n, где n – число [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] пар генов в генотипе.
Задания для самостоятельного выполнения
Решение задач по теме «Дигибридное скрещивание»
Форма контроля самостоятельной работы:
Проверка решения задач по теме «Дигибридное скрещивание»
Вопросы для самоконтроля по теме:
1.Что собой представляет решетка Пеннета?
2. В чем сущность 3-го закона Менделя?
3.Каково его биологическое значение?
РАЗДЕЛ 3. ОСНОВЫ ГЕНЕТИКИ И СЕЛЕКЦИИ
Тема 3.1 Основные понятия генетики. Закономерности наследственности
18.Сцепленное наследование генов
Основные понятия и термины по теме: признаки,
сцепленность генов, аллели, кроссинговер, гомологичные хромосомы, генетические карты.
План изучения темы (перечень вопросов, обязательных к изучению):
Признаки сцепленности генов
Появление рекомбинантных сочетаний у аллелей (кроссинговер)
Частота рекомбинаций гомологичных хромосом
Генетические карты
Краткое изложение теоретических вопросов:
Генотип человека – тысячи различных признаков – размещается всего в 46 хромосомах. Это означает, что каждая хромосома содержит множество генов. [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] справедливы только для генов, локализованных в разных хромосомах.
Гены, находящиеся в одной хромосоме, называются сцепленными. Все гены, относящиеся к одной группе сцепления, входят в одну хромосому и при образовании гамет наследуются вместе. Количество генов в различных группах сцепления (то есть в различных хромосомах) может отличаться друг от друга. При дигибридном скрещивании сцепленные гены, как правило, не подчиняются законам Менделя. С другой стороны, полное сцепление случается достаточно редко, и в потомстве обычно бывают представлены все четыре фенотипа. Таким образом, и в этом случае при дигибридном скрещивании образуются новые сочетания признаков – рекомбинантные фенотипы. Итак, если особи с новыми генными комбинациями встречаются в потомстве реже, чем особи с родительскими фенотипами, то это верный признак сцепленности соответствующих генов. Появление рекомбинантных сочетаний у аллелей называется кроссинговером (перекрестом).
Кроссинговер на языке хромосом
Карта X-хромосомы человек
Исследования генетиков начала XX века показали, что кроссинговер имеет место в результате разрыва и рекомбинации гомологичных хромосом и происходит практически между всеми хромосомами.
Частота рекомбинаций определяется по формуле , где N – количество рекомбинантов, – общее количество потомков. В то же время частота рекомбинаций определяет число рекомбинаций, происходящих при образовании гамет.
Частота рекомбинаций генов показывает относительное расположение сцепленных генов в хромосоме: чем дальше друг от друга находятся гены, тем выше частота рекомбинации. Это обстоятельство используется при составлении генетических карт. Условное «расстояние» между локусами (местоположениями в хромосоме) двух генов считается прямо пропорциональным частоте рекомбинации. Взаимное расположение (последовательность) локусов трёх и более генов определяется методом триангуляции. При этом сначала берутся гены с наименьшей частотой рекомбинации. Далее выбирают следующую по величине частоту рекомбинации и указывают два возможных положения нового гена; одно из этих положений будет отсеяно на следующем шаге, когда берётся третья частота.
РАЗДЕЛ 3. ОСНОВЫ ГЕНЕТИКИ И СЕЛЕКЦИИ
Тема 3.1 Основные понятия генетики.Закономерности наследственности
19. Генетика пола. Наследование, сцепленное с полом.
.
Основные понятия и термины по теме: [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], хромосомный набор, зигота, кариотип, гаметы, наследования признаков, генетика пола.
План изучения темы (перечень вопросов, обязательных к изучению):
Генетика пола.
Наследования признаков, сцепленных с полом
Краткое изложение теоретических вопросов:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] представляют собой структурные и функциональные единицы наследственности. Пол у животных чаще всего определяется в момент [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. В этом случае важнейшая роль в генетическом определении пола принадлежит [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] набору зиготы.
Вспомним, что в наборе [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] зиготы содержатся парные – гомологичные хромосомы, одинаковые по форме, размерам и содержащие одинаковые гены.В женском [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] все хромосомы парные. В мужском кариотипе всегда имеется одна крупная равноплечая непарная хромосома, не имеющая гомолога, и маленькая палочковидная хромосома, встречающаяся только в кариотипе мужчин. Таким образом, кариотип человека содержит 22 пары хромосом, одинаковых у мужского и женского организма, и одну пару хромосом, по которой различаются оба пола. Хромосомы, одинаковые у обоих полов, называют аутосомами. Хромосомы, по которым мужской и женский пол отличаются друг от друга, называют половыми. Половые хромосомы у женщин одинаковы, их называют Х-хромосомами. У мужчин имеется X-хромосома и одна Y-хромосома. При созревании половых клеток в результате мейоза гаметы получают гаплоидный набор хромосом. При этом все яйцеклетки имеют по одной Х-хромосоме. Пол, который образуют [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], одинаковые по половой хромосоме, называют гомогаметным и обозначается XX.
При сперматогенезе получаются гаметы двух сортов: половина несет Х-хромосому, половина – Y-хромосому.
Пол, который формирует гаметы, неодинаковые по половой хромосоме, называют гетерогаметным и обозначают как XY.
У человека, дрозофилы и ряда других организмов гомогаметен женский пол; у бабочек, пресмыкающихся, птиц – мужской. Кариотип петуха обозначают как XX, а кариотип курицы – XY.
У человека решающую роль в определении пола играет Y-хромосома. Если яйцеклетка оплодотворяется сперматозоидом, несущим Х-хромосому, развивается женский организм. Следовательно, женщины имеют одну Х-хромосому от отца и одну Х-хромосому от матери. Если яйцеклетка оплодотворяется сперматозоидом, несущим Y-хромосому, развивается мужской организм. Мужчина (XY) получает Х-хромосому только от матери. Этим обусловлена особенность наследования [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], расположенных в половых хромосомах.
Наследование признаков, гены которых находятся в Х- или Y-хромосомах, называют наследованием, сцепленным с полом. Таким образом, сцеплением генов с полом называют локализацию генов в половой хромосоме. Распределение этих генов в потомстве должно соответствовать распределению половых хромосом в мейозе и их сочетанию при оплодотворении. Рассмотрим наследование генов, расположенных в Х-хромосоме. Следует иметь в виду, что в половых хромосомах могут находиться и гены, не участвующие в развитии половых признаков. Так, Х-хромосома дрозофилы включает ген, от которого зависит окраска глаз. Х-хромосома человека содержит ген, определяющий свертываемость крови (Н). Его рецессивная аллель (h) вызывает тяжелое заболевание – гемофилию. В этой же хромосоме находятся гены, обусловливающие слепоту к красному и зеленому цвету (дальтонизм), форму и размер зубов, синтез ряда [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] и т. д.
Практическое занятие№3: «Решение генетических задач»
Цель: сформировать умение решать генетические задачи на иллюстрацию 1 и 2 закона Г. Менделя и определение доминантности или рецессивности признака.
Порядок выполнения: для того чтобы выполнить данное задание необходимо:
1. Повторить теоретический материал по теме практической работы.
2. Ответить на вопросы для закрепления теоретического материала.
3.Заполнить пропуски в тексте.
3. Решить 2 задачи на моногибридное скрещивание
6. Оформить отчет.
Задания:
№1.Заполнить пропуски в тексте:
1. Г. Мендель, скрещивая растения, отличающиеся по _________________, установил следующие закономерности: наследование признака определяется дискретными факторами - _______________. Если в потомстве проявляется признак только одного из родителей, то такой признак называется ________. Признак второго родителя, проявляющийся не в каждом поколении, называется _______________.
2. При скрещивании двух организмов, относящихся к разным чистым линиям (доминантной и рецессивной) и отличающихся друг от друга _____________
признаком, все ________________ поколение (F1) окажется _____________
И будет по фенотипу похоже на родителя с ______________ признаком. При скрещивании гибридов из F1 во втором поколении наблюдается ___________
В отношении ____________ по фенотипу и ___________ по генотипу.
№2. Решить генетические задачи:
Задача 1 (на илллюстрацию первого и второго законов Менделя):
Ген черной масти у крупнорогатого скота доминирует над геном красной масти. Какое потомство F1 получится от скрещивания чистопородного черного быка с красными коровами? Какое потомство F2 получится от скрещивания между собой гибридов?
Задача 2 (на определение доминантности или рецессивности признака):
От скрещивания комолого (безрогого) быка с рогатыми коровами получились комолые и рогатые телята. У коров комолых животных в родословной не было. Какой признак доминирует? Каков генотип родителей и потомства?
Задания для самостоятельного выполнения
Составить родословную по наследуемому признаку.
Форма контроля самостоятельной работы:
Проверка составления генеалогического древа по наследуемому признаку.
Вопросы для самоконтроля по теме:
Дать понятие генетики пола.
Каковы способы наследования признаков, сцепленных с полом?
Раздел 3. ОСНОВЫ ГЕНЕТИКИ И СЕЛЕКЦИИ
Тема 3.2 Закономерности изменчивости. Основы селекции
20.Модификационная изменчивость
Основные понятия и термины по теме: [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], определенная изменчивость, групповая изменчивость, норма реакции.
План изучения темы (перечень вопросов, обязательных к изучению):
1.Модификационная изменчивость
2.[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].
3.Норма реакции
Краткое изложение теоретических вопросов:
На проявление гена значительное влияние оказывают другие [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], то есть выражение гена в виде признака зависит от генотипической среды. На развитие признака влияют и регуляторные системы организма, в первую очередь эндокринная. Такие признаки у петухов, как яркое оперение, большой гребень, характер пения и тембр голоса, обусловлены действием мужского полового гормона. Введение же петухам женских половых гормонов включает гены, обусловливающие синтез в печени белков, входящих в состав желтка яйцеклетки. В норме эти гены «работают» только у кур. Следовательно, внутренняя среда организма также оказывает сильное влияние на проявление генов в форме признака.
Каждый организм развивается и обитает в определенных внешних условиях, испытывая на себе действие факторов внешней среды – колебаний температуры, освещенности, влажности, количества и качества пищи, а также вступает во взаимоотношения с другими организмами. Все эти факторы могут изменять морфологические и физиологические свойства организмов, то есть их [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].
Если у гималайского кролика на спине выщипать белую шерсть и поместить его в холод (или наложить холодную повязку), на этом месте вырастет черная шерсть. Если черную шерсть удалить и наложить теплую повязку, вырастет белая шерсть. При выращивании гималайского кролика при температуре 30 °С вся шерсть у него будет белая. У потомства двух таких белых кроликов, выращенного в нормальных условиях, будет обычное распределение пигмента.
Таким образом, изменения признаков, вызванные действием факторов внешней среды, не наследуются.
Отметим еще одну особенность изменчивости, вызванную факторами внешней среды. Листья одного и того же растения стрелолиста или водяного лютика имеют разную форму в зависимости от того, находятся ли они в воде или в воздушной среде. У всех стрелолистов в воде будут длинные тонкие листья, а у всех лютиков – изрезанные. Точно так же под действием ультрафиолетовых лучей у всех людей, если они не альбиносы, возникает загар – накопление в коже гранул пигмента меланина, хотя и в неодинаковой степени. Таким образом, на действие определенного фактора внешней среды каждый вид организмов реагирует специфически и реакция (в форме изменения признака) оказывается сходной у всех особей данного [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].
Это обстоятельство позволило Ч. Дарвину назвать ненаследственную изменчивость групповой или определенной. Вместе с тем изменчивость признака под влиянием условий внешней среды не беспредельна.
Если рассмотреть проявление какого-либо признака в группе организмов, то можно заметить, что степень его выраженности различна у разных организмов. Однако большая часть особей будет обладать средними значениями изучаемого признака или свойства и, чем дальше отклонения от средней нормы, тем меньшее число особей будет обладать такими отличиями. Степень варьирования признака или, другими словами, пределы модификационной изменчивости, называют нормой реакци. Широта нормы реакции обусловлена генотипом и зависит от важности признака в жизнедеятельности организма – в конечном счете от естественного отбора. Узкая норма реакции свойственна таким признакам, как размеры сердца или головного мозга; у насекомоопыляемых растений – форма и размеры цветка. В то же время количество жира в организме млекопитающих изменяется в широких пределах, очень сильно изменчивы размеры листьев растений.
К наследственной изменчивости относят такие изменения признаков организма, которые определяются генотипом и сохраняются в ряду поколений. Вследствие внезапных изменений, стойко передающихся по наследству, возникли карликовый сорт душистого горошка, растения с махровыми цветками. Чаще же это мелкие, едва заметные уклонения от нормы. Наследственные изменения генетического материала называют мутациями.
Раздел 3. ОСНОВЫ ГЕНЕТИКИ И СЕЛЕКЦИИ
Тема 3.2 Закономерности изменчивости. Основы селекции
21.Наследственная изменчивость.
Основные понятия и термины по теме: мутации, классификация, гены, кариотип, хромосомы, размножение, комбинативная изменчивость.
План изучения темы (перечень вопросов, обязательных к изучению):
1. Свойства мутаций
2. Классификация мутаций
Краткое изложение теоретических вопросов:
Мутации возникают вследствие изменения структуры [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] (то есть последовательности нуклеотидов в ДНК) или [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] и служат единственным источником генетического разнообразия внутри вида. Благодаря постоянному мутационному процессу возникают различные варианты генов, составляющие резерв наследственной изменчивости. Однако бесконечное разнообразие живых организмов, уникальность каждого генотипа обусловлена комбинативной изменчивостью – перегруппировкой хромосом в процессе полового [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] и участков хромосом в процессе кроссинговера. При этом типе изменчивости структура самих генов и хромосом остается такой же, но меняются сочетания наследственных задатков и характер их взаимодействия в генотипе.
Классификация мутаций. Мутации можно объединять в группы – классифицировать по характеру проявления, по месту или по уровню их возникновения. Принципиальной разницы между мутациями, отнесенными к той или иной группе, нет, так как их объединяют исходя из соображений удобства.
Мутации по характеру проявления бывают доминантными и рецессивными. Большинство из них рецессивны и не проявляются у гетерозигот. Это обстоятельство очень важно для существования вида. Мутации оказываются, как правило, вредными, поскольку вносят нарушения в тонко сбалансированную систему биохимических превращений. Обладатели вредных доминантных мутаций, сразу же проявляющихся в гомо- и [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] организме, часто оказываются нежизнеспособными и погибают на самых ранних этапах [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].
При изменении условий внешней среды, в новой обстановке, некоторые ранее вредные рецессивные мутации, составляющие резерв наследственной изменчивости, могут оказаться полезными, и носители таких мутаций получают преимущество в процессе естественного отбора.
Мутации нередко понижают жизнеспособность или плодовитость. Мутации, резко снижающие жизнеспособность, частично или полностью останавливающие развитие, называют полулетальными, а несовместимые с жизнью – летальными. У человека к таким мутациям относится рецессивный [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] гемофилии, причем у мужчин он носит полулетальный характер, а гомозиготные женщины оказываются нежизнеспособными.
Мутации классифицируют и по уровню их возникновения
Изменения, обусловленные заменой одного или нескольких нуклеотидов в пределах одного гена, называют генными или точковыми мутациями. Они влекут за собой изменения структуры строения белков, заключающиеся в появлении новой последовательности аминокислот в полипептидной цепи, и, как следствие, изменения функциональной активности белковой молекулы.
Изменения структуры хромосом называют хромосомными мутациями. Эти мутации могут возникать вследствие утраты части хромосомы. Если в утраченный участок входят жизненно важные гены, то такая мутация может привести организм к гибели. Потеря небольшой части 21-й хромосомы у человека служит причиной развития у детей тяжелого заболевания – острого лейкоза.
К мутациям относятся также изменения [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], кратные или некратные гаплоидному числу хромосом. Вследствие нерасхождения какой-либо пары гомологичных хромосом в мейозе одна из образовавшихся [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] содержит на одну хромосому меньше, а другая на одну хромосому больше, чем в нормальном гаплоидном наборе анэуплоидия. Слияние с нормальной гаплоидной гаметой при [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] приводит к образованию зиготы с меньшим или большим числом хромосом по сравнению с диплоидным набором, характерным для данного вида. В таких случаях нарушение генного баланса сопровождается нарушением развития. Известный пример – болезнь Дауна у человека, причина которой – присутствие в [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] трех хромосом 21-й пары.
Свойства мутаций:
Мутации возникают внезапно, скачкообразно.
Мутации наследственны, то есть стойко передаются из поколения в поколение.
Мутации случайны и ненаправленны – мутировать может любой [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], вызывая изменение как незначительных, так и жизненно важных признаков.
Одни и те же мутации могут возникать повторно.
По своему проявлению мутации могут быть полезными и вредными, доминантными и рецессивными.
Задания для самостоятельного выполнения
Подготовка презентации по теме «Мутации и мутагены»
Форма контроля самостоятельной работы:
Защита презентации по теме «Мутации и мутагены»
Вопросы для самоконтроля по теме:
1.Объяснить фенотипические изменение окраски шерсти гималайского кролика под влиянием различных температур.
2. Объяснить особенности изменчивости, вызванной факторами внешней среды (на примере стрелолиста).
3. Дать понятие нормы реакции.
4. Каковы свойства мутаций?
5.Привести классификацию мутаци
Раздел 3. ОСНОВЫ ГЕНЕТИКИ И СЕЛЕКЦИИ
Тема 3.2 Закономерности изменчивости. Основы селекции
22. Генетика человека
Основные понятия и термины по теме: природа мутаций, значение, внаследственность, методы изучения, наследственные болезни, лечение.
План изучения темы (перечень вопросов, обязательных к изучению):
1. Природа мутаций и их значение в наследственности.
2.Методы изучения генетики человека.
3. Наследственные болезни и их причины.
4.Лечение наследственных заболеваний.
Краткое изложение теоретических вопросов:
Генетика человека, быстро развиваясь в последние десятилетия, дала ответы на многие из давно интересовавших людей вопросы: от чего зависит пол ребенка? Почему дети похожи на родителей? Какие признаки и зaбoлeвaния нacлeдуютcя, а какие – нет, почему люди так не похожи друг на друга, почему вредны близкородственные браки? Сегодня мы рассмотрим несколько основных проблем генетики человека.
Методы изучения генетики человека:
Генеалогический метод состоит в изучении родословных. Так устанавливают наследование индивидуальных особенностей человека: черт лица, роста, группы крови, умственного и психического склада, а также некоторых заболеваний. Например, при изучении родословной королевской династии Габсбургов в нескольких поколениях прослеживаются выпяченная нижняя губа и нос с горбинкой. Этим методом выявлены вредные последствия близкородственных браков, которые особенно проявляются при гомозиготности по одному и тому же неблагоприятному рецессивному аллелю. В родственных браках вероятность рождения детей с наследственными болезнями и ранняя детская смертность в десятки и даже сотни раз выше средней.
Близнецовый метод состоит в изучении различий между однояйцевыми близнецами. Этот мeтoд предоставлен самой природой. Он помогает выявить влияние условий среды на фенотип при одинаковых генотипах. Выросшие в одинаковых условиях однояйцевые близнецы имеют поразительное сходство не только в морфологических признаках, но и в психических и интеллектуальных особенностях. С помощью близнецового метода выявлена роль наследственности в ряде заболеваний.
Цитогенетический метод основан на изучении изменчивости и наследственности на уровне клетки и субклеточных структур. Установлена связь ряда тяжелых заболеваний с нарушениями в хромосомах. Хpoмocoмные нарушения встречаются у 7 из каждой тысячи новорожденных, и они же приводят к гибели эмбриона (выкидыш) в первой трети беременности в половине всех случаев. Если ребенок с хромосомными нарушениями рождается живым, то обычно страдает тяжелыми недугами, отстает в умственном и физическом развитии.
Биохимический метод позволяет выявить многие наследственные болезни человека, связанные с нарушением обмена веществ. Известны аномалии углеводного, аминокислотного, липидного и других типов обмена веществ. Так, например, сахарный диабет обусловлен нарушением нормальной деятельности поджелудочной железы – она не выделяет в кровь необходимое количество гормона инсулина, в результате чего повышается содержание сахара в крови. Это нарушение вызывается целым набором небольших ошибок, которые все вместе приводят или предрасполагают к заболеванию.
Наследственные болезни и их причины. Наследственные болезни могут быть вызваны нарушениями в отдельных генах, хромосомах или хромосомных наборах. Хромосомные болезни возникают при изменении структуры хромосом: удвоении или выпадении участка хромосомы, повороте участка хромосомы на 180°, перемещении участка хромосомы на негомологичную хромосому. Впервые связь между аномальным набором хромосом и резкими отклонениями от нормального развития была обнаружена в случае синдрома Дауна. Симптомы этого заболевания: низкий рост, короткопалые и короткие руки и ноги, характерный разрез глаз, аномалии многих внутренних органов, специфическое выражение лица, умственная отсталость. Болезнь Дауна встречается в 1 случае на 500–800 новорожденных. Изучение кариотипа больных синдромом Дауна показало наличие в хромосомном наборе дополнительной 21-й хромосомы, т.е. трисомию по этой хромосоме. Помимо хромосомных нарушений, наследственные болезни могут быть обусловлены изменениями генетической информации непосредственно в генах. Наиболее часто встречаются генные, или точковые, мутации, связанные с изменением последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК. Лечение наследственных болезней. Эффективных средств лечения наследственных болезней пока не существует. Однако существуют методы лечения, облегчающие состояние больных и улучшающие их самочувствие. Они основаны главным образом на компенсации дефектов метаболизма, обусловленных нарушениями в геноме. При наследственных аномалиях обмена веществ больному вводят не образующиеся в организме ферменты или исключают из пищевого рациона продукты, которые не усваиваются организмом из-за отсутствия необходимых ферментов. При сахарном диабете в организм вводят инсулин. Это позволяет больному диабетом нормально питаться, однако не устраняет причины болезни.
Задания для самостоятельного выполнения
Подготовка сообщения на тему «Наследственные заболевания человека»
Форма контроля самостоятельной работы:
Проверка подготовки сообщения на тему «Наследственные заболевания человека»
Вопросы для самоконтроля по теме:
1.Какова связь мутаций и факторов внешней среды?
2.Охарактеризовать методы изучения генетики человека
3.Каковы причины наследственные заболеваний?
4.Каковы существуют методы лечения наследственных болезней?
Практические и лабораторные занятия- не предусмотрены
Раздел 4. ВОЗНИКНОВЕНИЕ И РАЗВИТИЕ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ
Тема 4.1 Возникновение жизни на Земле
23.Возникновение жизни на Земле
Основные понятия и термины по теме: теории, возникновение жизни, органические вещества, живые организмы, теория биохимической эволюции.
План изучения темы (перечень вопросов, обязательных к изучению):
1.Теории возникновения жизни на Земле.
2. Превращение сложных органических веществ в простые живые организмы.
Краткое изложение теоретических вопросов:
Теории возникновения жизни на Земле:
Креационисты уверены, что жизнь возникла в результате какого-то сверхъестественного события в прошлом; её придерживаются последователи большинства религиозных учений (особенно христиане, мусульмане, иудеи). Никаких научных подтверждений этой точки зрения нет: в религии истина постигается через божественное откровение и веру. Процесс сотворения мира мыслится как имевший место лишь единожды и недоступный для наблюдения. Этого достаточно, чтобы вынести указанную концепцию за рамки научного исследования.
Согласно теории стационарного состояния Земля никогда не возникала, а существовала вечно; она всегда способна поддерживать жизнь, которая, если и изменялась, то очень мало. Сторонники этой теории считают, что наличие ископаемых остатков древних животных указывает лишь на то, что в исследуемый период их численность увеличивалась, либо они жили в местах, благоприятных для сохранения остатков. В настоящее время приверженцев этой теории почти не осталось.
Теория спонтанного зарождения возникла в древнем Китае, Вавилоне и Греции в качестве альтернативы креационизму, с которым она сосуществовала. Приверженцем этой теории был и [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. Её последователи считали, что определённые вещества содержат «активное начало», которое при подходящих условиях может создать живой организм. Одним из экспериментов, якобы подтверждавшим эту теорию, был эксперимент [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], в котором у этого ученого за 3 недели из грязной рубашки и горсти пшеницы в тёмном шкафу появились мыши. Открытие [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] микроорганизмов добавило ей новых приверженцев. Однако тщательные и аккуратные эксперименты, поставленные [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], Ладзаро Спалланциани и [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], поставили крест на теории спонтанного зарождения.
Сторонники теории панспермии предполагают, что жизнь на Землю занесена извне с метеоритами, кометами или даже НЛО. Шансов обнаружить жизнь в пределах Солнечной системы (не считая Земли) ничтожно мало, однако, вполне возможно, что жизнь могла возникнуть возле какой-то другой звезды. Астрономические исследования показали, что в составе некоторых метеоритов и комет имеются органические соединения (в частности, аминокислоты), которые могли сыграть роль «семян» при падении на Землю. Однако, доводы панспермистов не дают ответа на вопрос, откуда взялась жизнь в других мирах.
Теория биохимической эволюции имеет наибольшее количество сторонников среди современных учёных. Земля возникла около пяти миллиардов лет назад; первоначально температура её поверхности была очень высокой. По мере её остывания образовались твёрдая поверхность (литосфера). Атмосфера, первоначально состоявшая из лёгких газов (водород, гелий), не могла эффективно удерживаться недостаточно плотной Землёй, и эти газы заменялись более тяжёлыми: водяным паром, углекислым газом, аммиаком и метаном. Когда температура Земли опустилась ниже 100° C, водяной пар начал конденсироваться, образуя мировой океан. В это время из первичных соединений и образовывалась сложные органические вещества; энергию для реакций синтеза доставляли грозовые разряды и интенсивная ультрафиолетовая радиация.
Наиболее сложной проблемой в современной теории эволюции является превращение сложных органических веществ в простые живые организмы. По-видимому, белковые молекулы, притягивая молекулы воды, образовывали коллоидные гидрофильные комплексы. Дальнейшее слияние таких комплексов друг с другом приводило к отделению коллоидов от водной среды (коацервация). На границе между коацерватом и средой выстраивались молекулы липидов – примитивная [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. Предполагается, что коллоиды могли обмениваться молекулами с окружающей средой и накапливать определённые вещества. Образовывавшиеся параллельно нуклеиновые кислоты научились «запоминать» последовательность аминокислот, находящихся с ними в паре. В случае случайного разрушения они могли достаточно быстро восстановить белок. Впоследствии это обеспечило способность к самовоспроизведению протоорганизмов.
Задания для самостоятельного выполнения
Подготовка презентации по теме «Возникновение жизни на Земле»
Форма контроля самостоятельной работы:
Защита презентации по теме «Возникновение жизни на Земле»
Вопросы для самоконтроля по теме:
1.Охарактеризовать теории возникновения жизни на Земле (креационизм, теория стационарного состояния, спонтанное зарождение. панспермия, биохимическая эволюция)
2. Пояснить, как происходило превращение сложных органических веществ в простые живые организмы?
Раздел 4. ВОЗНИКНОВЕНИЕ И РАЗВИТИЕ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ
Тема 4.2 Этапы развития жизни на Земле
24.Этапы развития жизни на Земле
Основные понятия и термины по теме: эон, эры, архейская, протерозойская, катархей, протерозой, гетеротрофы, синезеленые водоросли, организмы с [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] в клетках.
План изучения темы (перечень вопросов, обязательных к изучению):
1. Геологические периоды и эры в истории Земли
2. Ранние формы жизни
3. Появиление первых организмы с [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] в клетках.
Краткое изложение теоретических вопросов:
С 1930 года геологи делят историю Земли на два больших эона: криптозой, он же докембрий, и фанерозой (греч. «время явной жизни»). Фанерозойский эон начался примерно 570 миллионов лет назад и идёт по сей день; первые же геологические породы докембрия, доступные для изучения, имеют возраст около 3,5 миллиардов лет.
Криптозойский эон делят на две эры: архейскую и протерозойскую. Считается, что архей закончился (и протерозой начался) 2,5–2,7 миллиарда лет назад. Иногда из архея выделяют катархей (4,5–3 миллиарда лет назад).
В геологии с докембрием связывают крупнейшие месторождения меди, золота, железа, алюминия, свинца, урана и многих других металлов. В докембрийских отложениях отсутствует скелетная фауна, которая служит основой для построения шкалы времени в фанерозое; тем не менее, органических остатков здесь достаточно много. Первые организмы появились уже в архее и были, по-видимому, [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], так как химические реакции, необходимые для синтеза органических веществ, слишком сложны, чтобы возникнуть у самых ранних форм жизни.
Возрастание численности гетеротрофов должно было привести к уменьшению количества пищевых ресурсов. Возникшая конкуренция ускорила появление автотрофов, способных использовать энергию света для синтеза сложные органические вещества. Первые фотосинтезирующие организмы не выделяли кислород; лишь потом появились организмы, подобные [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], наполнившие атмосферу молекулярным кислородом. Полагают, что за всё время жизнедеятельности фотосинтезирующих организмов в атмосферу выделились десятки квадриллионов тонн кислорода – в несколько десятков раз больше, чем существует сейчас. Увеличение концентрации O2 привело к образованию озонового слоя в атмосфере, что в свою очередь вызвало уменьшение количества жёсткого излучения, достигающего поверхности Земли. Это, с одной стороны, уменьшило скорость эволюции, но с другой стороны, позволило образоваться устойчивым формам с полезными признаками.
Около полутора миллиардов лет назад, в верхнем протерозое, называемом также рифей, появились первые организмы с [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] в клетках. Несколько позже от колониальных [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] произошли многоклеточные животные. В переходном эдиакаранском периоде между криптозоем и фанерозоем были представлены практически все современные царства. Особенно многочисленны остатки животных – [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], первых [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] и [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].
Задания для самостоятельного выполнения
Работа с конспектом лекций (обработка текста).
Форма контроля самостоятельной работы:
Проверка составления развернутого плана лекции.
Вопросы для самоконтроля по теме:
1. Охарактеризовать геологические периоды и эры в истории Земли.
2. Рассказать о роли жизнедеятельности фотосинтезирующих организмов и их влиянии на атмосферу Земли
Практические и лабораторные занятия- не предусмотрены
Раздел 5. ЭВОЛЮЦИОННОЕ УЧЕНИЕ
Тема 5.1 Общая характеристика биологии в додарвиновский период
25.Общая характеристика биологии в додарвиновский период
Основные понятия и термины по теме: Аристотель, Гераклит, Карл Линней, вид, род, тип, семейство, природа, систематика.
План изучения темы (перечень вопросов, обязательных к изучению):
1.Историческое прошлое биологической науки
2.Сущностью эволюционных представлений К.Линнея и других ученых
Краткое изложение теоретических вопросов:
Под биологической эволюцией понимают изменение популяций растений и животных в ряду поколений, направляемое естественным отбором. Мысль о том, что современные живые организмы произошли от более простых, примитивных, давно жила в умах людей. Зачатки подобных идей встречаются в трудах древнеиндийских и древнегреческих философов.
Аристотель (384-322 гг. до н.э.), исследуя внешнее строение и развитие животных, пришел к заключению, что человек и животные имеют единый план строения. Вся природа, по Аристотелю, состоит из ступеней “лестницы”:
первая - неживая природа,
вторая - растения,
третья - низшие, прикрепленные морские животные,
четвертая - все прочие животные и, наконец,
пятая - человек.
Но “лестница” Аристотеля статична, так как он полагал, что высшие формы не происходят от низших.
Другой античный философ Гераклит (2400 лет назад) - родоначальник диалектики и автор широко известного изречения “Все течет, все изменяется” - утверждал, что в мире все имеет свою определенную причину, и что органический мир развился из неорганического. Он также представлял развитие органического мира в виде “лестницы” (камни, растения, животные, человек).
Карл Линней-шведский натуралист, заложил основы современной систематики.
Чтобы «разложить по полочкам» огромное количество описаний растений и животных, необходима была какая-то единица систематики. Такой единицей, общей для всего живого, Линней считал вид. Видом Линней назвал группу особей сходных между собой, как дети одних родителей и их дети. Вид состоит из множества похожих особей, дающих плодовитое потомство. Например, лесная малина - это один вид, костяника другой, морошка третий вид растений. Все кошки домашние составляют один вид, тигры - другой, львы - третий вид животных. Следовательно, весь органический мир состоит из различных видов растений и животных. Вся живая природа состоит как бы из отдельных звеньев - видов.
Линней открыл и описал около 1500 видов растений и свыше 400 видов животных, он распределил все виды растений и животных по крупным группам - классам, каждый класс он разбил на отряды, каждый отряд на роды. Каждый род Линней составил из сходных видов.
Важной заслугой Линнея стало введение в практику двойных названий видов (бинарной номенклатуры). Каждый вид он предложил называть двумя словами. Первое название рода, куда входят близкие виды. Например, лев, тигр, кошка домашняя относятся к роду Felis (Кошка). Второе слово название собственно вида. Точно так же виды Ель европейская и Ель тянь-шаньская (голубая) объединяются в род Ель, виды Заяц-беляк и Заяц-русак в род Заяц. Благодаря двойной номенклатуре выявляется сходство, общность, единство видов, образующих один род.
Систематика животных.
Линней разделил животных на 6 классов:
Млекопитающие
Птицы
Амфибии (в этот класс он поместил земноводных и пресмыкающихся)
Рыбы
Насекомые
Черви.
Человека (которого он окрестил «человеком разумным», Homosapiens) Линней довольно смело для своего времени поместил в класс млекопитающих и отряд приматов вместе с обезьянами.
Систематика растений.
К систематизации растений Линней подошёл более детально, чем к систематизации животных. Среди растений он выделил 24 класса. Он взял за основу деления тычинки и пестики. Линней понимал, что самая существенная и характерная часть растения цветок. К 1-му классу он отнёс растения с одной тычинкой в цветке, ко 2-му с двумя, к 3-му с тремя и т.д. Грибы, лишайники, водоросли, хвощи, папоротники т.е. все, лишённые цветков, оказались в 24-м классе («тайнобрачных»).
Взгляды Линнея на природу.
Наука в то время находилась под влиянием религии. Линней был идеалист, он утверждал, что в природе существует столько видов растений и животных, "сколько различных форм произвел в начале мира всемогущий". Линней считал, что виды растений и животных не изменяются; они сохранили свои особенности "с момента сотворения". По Линнею, каждый современный вид является потомством первоначального созданной богом родительской пары. Каждый вид размножается, но сохраняет, по его мнению, в неизменном виде все особенности этой прародительской пары.
Задания для самостоятельного выполнения
Подготовка сообщения на тему «Биология в додарвиновский период»
Форма контроля самостоятельной работы:
Проверка подготовки сообщения на тему «Биология в додарвиновский период»
Вопросы для самоконтроля по теме:
Какие идеи появились в работах древних философов?
Рассказать о систематике животных и растений по К.Линею
Какоаы были взгляды К. Линнея на природу?
Раздел 5. ЭВОЛЮЦИОННОЕ УЧЕНИЕ
Тема 5.2 Дарвинизм. Основные положения теории Ч.Дарвина
26.Основные положения теории Ч.Дарвина. Значение дарвинизма.
Основные понятия и термины по теме: учение, Ч. Дарвин, факторы эволюции, естественный отбор, селекция.
План изучения темы (перечень вопросов, обязательных к изучению):
Учение Ч. Дарвина об основных факторах эволюции.
Ч. Дарвин о естественном отборе.
Краткое изложение теоретических вопросов:
В 1859 году [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] опубликовал книгу «Происхождение видов путем естественного отбора». В ней был предложен новый взгляд на причины эволюционного развития организмов. Дарвин указал на три основных фактора эволюции: наследственность (способность организмов передавать врождённые признаки от поколения к поколению), изменчивость (появление различных фенотипов внутри популяции) и отбор (подавление генотипов организмов, фенотипы которых менее других приспособлены к внешним условиям).
Отбор увеличивает приспособленность популяции к условиям внешней среды.
При увеличении численности популяции внешние условия (например, пища) становятся сдерживающим фактором, что приводит к конкуренции в популяции (к борьбе за существование). Особи, имеющие благодаря своему фенотипу преимущество в этой конкуренции, оставят потомство и выживут.
Важной характеристикой отбора является его давление. Давление отбора зависит от внешних факторов среды. Возрастание давления отбора (например, в результате сужения диапазона условий среды) является консервативным фактором, помогающим популяции лучше приспособиться к внешним условиям. Становящаяся в результате этого более узкой специализация вида в определённых обстоятельствах может привести к вымиранию популяции при изменении этих условий. Наоборот, ослабление интенсивности отбора, наступающее, обычно, при уменьшении внешних ограничивающих факторов (например, уменьшается количество хищников, вид проникает в новую для него среду) способствует увеличению видового разнообразия.
Отбор делится на три основных типа.
- Стабилизирующий отбор. Происходит при отсутствии внешних изменений и относительно слабой конкуренции. Подавляет генотипы особей с крайними отклонениями признаков (например, слишком больших или слишком маленьких). Поддерживает стабильность популяции и не способствует эволюции.
- Направленный отбор. Происходит в ответ на изменения условий обитания. Сдвигает фенотип в ту или другую сторону; при достижении нового состояния равновесия прекращается. Приводит к эволюционным изменениям.
- Дизруптивный отбор. Начинает действовать при наличии в популяции не одного, а двух и более благоприятных фенотипов. Разделяет популяцию на две группы; при прекращении потока генов между группами популяция может разделиться на два вида, которые будут конкурировать между собой уже менее сильно.
Направленный отбор лежит в основе искусственного отбора, широко используемого человеком при разведении животных и растений. При искусственном отборе человек создаёт направленное давление отбора, приводящее к усилению в популяции какого-либо ценного признака (надои молока, размер плодов и т. п.). Изоляция популяций, в которых производится искусственный отбор, приводит к созданию новых пород и сортов, генотипы которых не смешиваются. При инбридинге избирательно скрещивают между собой особи из одной породы. Длительный инбридинг может привести к снижению плодовитости; поэтому его иногда чередуют с аутбридингом, когда между собой скрещивают генетически далёких особей одного вида из разных пород или сортов. В растениеводстве нередко скрещивают между собой даже особей разных видов; возникающие в результате этого гибриды могут превосходить по многим ценным признакам родительские особи. Наука, изучающая методы выведения новых сортов растений и пород животных, называется селекцией.
Естественный отбор происходит в природе без вмешательства человека. Дарвин постулировал естественный отбор, анализируя результаты искусственного отбора. Дело в том, что естественный отбор происходит очень медленно по сравнению с жизнью человека. Естественный отбор зависит от скорости размножения особей. Бурное развитие химической промышленности и появление пестицидов и антибиотиков привело к существенному подавлению генотипов тех организмов, фенотипы которых были неустойчивы к этим веществам (например, болезнетворных бактерий или вредных насекомых).
Факторами отбора служат условия внешней среды, точнее, весь комплекс абиотических и биотических условий среды.
Раздел 5. ЭВОЛЮЦИОННОЕ УЧЕНИЕ
Тема 5.2 Дарвинизм. Основные положения теории Ч.Дарвина
27.Приспособленность организмов и ее относительность
Основные понятия и термины по теме: приспособленность организмов, условия среды, относительность приспособленности, изменчивость, покровительственная окраска, маскировка, мимикрия, предупреждающая окраска, экстремальные условия существования.
План изучения темы (перечень вопросов, обязательных к изучению):
1.Приспособленность организмов к условиям среды
2.Относительность приспособленности.
Краткое изложение теоретических вопросов:
Дарвин обратил внимание на одну черту эволюционного процесса приспособительный характер. В результате действия естественного отбора сохраняются особи с полезными для их процветания признаками. Они обусловливают хорошую, но не абсолютную, приспособленность организмов к тем условиям, в которых живут.
Приспособленность к условиям среды может быть весьма совершенной, что повышает шансы организмов на выживание и оставление большого числа потомков. В это понятие входят не только внешние признаки, но и соответствие строения внутренних органов выполняемымимифункциям. Например, совершенны приспособления стрижа к полету, а дятла к жизни в лесу. Характер их приспособлений к жизни в своеобразной среде различен. Стриж на лету ловит мелких насекомых: у него широкий рот и короткий клюв. Дятел добывает из-под коры личинок насекомых: у него крепкий длинный клюв и длинный язык. О приспособленности организмов к окружающей среде свидетельствует множество различных примеров.
Покровительственная окраска развита у видов, которые живут открыто и могут оказаться доступными для врагов. Такая окраска делает организмы менее заметными на фоне окружающей местности. Некоторые животные наделены ярким узором (окраска у зебры, тигра, жирафа, змей и т.д.) чередованием светлых и темных полос и пятен. Эта расчленяющая окраска как бы имитирует чередование пятен света и тени и тоже делает животных менее заметными.
Маскировка приспособление, при котором форма тела и окраска животных сливаются с окружающими предметами. Например, гусеницы некоторых бабочек по форме тела и окраске напоминают сучки. Насекомых, живущих на коре дерева (жуки, усачи и др.), можно принять за лишайники.
Мимикрия подражание менее защищенного организма одного вида более защищенному организму другого вида (или предметам среды). Это подражание может проявляться в форме тела, окраске и т.д. Так, некоторые виды неядовитых змей и насекомых похожи на ядовитых. Мимикрия результат отбора сходных мутаций у различных видов. Она помогает незащищенным животным выжить, способствует сохранению организма в борьбе за существование.
Предупреждающая (угрожающая) окраска. Некоторые виды нередко обладают яркой, запоминающейся окраской. Раз попытавшись отведать несъедобную божью коровку, жалящую осу, птица на всю жизнь запомнит их яркую окраску. Некоторые животные демонстрируют угрожающую окраску лишь при нападении на них хищников.
Приспособления к экстремальным условиям существования. Растения, живущие в полупустынных и пустынных районах, имеют многочисленные и разнообразные адаптации. Это и уходящий на десятки метров в глубь земли корень, извлекающий воду, и резкое уменьшение испарения воды благодаря особому строению кутикулы на листьях, и полная утрата листьев и др.
Чем более жесткие и более определенные требования предъявляет среда, тем более сходные адаптации (конвергенция) развиваются у организмов, зачастую очень далеких друг от друга. Генотипы организмов, имеющих много общего в строении, при этом сильно отличаются. Например, передвижение в водной среде вызывает сходство в строении тела у пингвинов и тюленей, а также рыб и дельфинов, которые относятся к разным классам позвоночных.
Задания для самостоятельного выполнения
Составление конспекта по теме «Вид – элементарная единица эволюции».
Форма контроля самостоятельной работы:
Проверка составление конспекта по теме «Вид – элементарная единица эволюции».
Вопросы для самоконтроля по теме:
В чем состоит учение Ч. Дарвина об эволюции и естественном отборе?
Перечислить и охарактеризовать основные формы борьбы за существование.
Что является движущей силой изменения видов?
В чем выражается приспособленность организмов к условиям среды?
Почему приспособленность организмов к условиям среды носит относительный характер?
Раздел 5. ЭВОЛЮЦИОННОЕ УЧЕНИЕ
Тема 5.3 Микроэволюция. Макроэволюция, её доказательства. Биогенетический закон
28.Микроэволюция. Макроэволюция, её доказательства.
Основные понятия и термины по теме: микроэволюция, макроэволюция, эволюционные преобразования, генетические изменения, единый эволюционный процесс.
План изучения темы (перечень вопросов, обязательных к изучению):
1.Микроэволюция как процесс эволюционных преобразования, происходящих в пределах популяций.
2.Макроэволюция как процесс эволюционного преобразования и развития живых организмов на протяжении сотен миллионов лет.
Краткое изложение теоретических вопросов:
Современная эволюционная теория подразделяет сложный эволюционный процесс на два этапа: макро- и микроэволюцию.
Микроэволюция - эволюционные преобразования, происходящие в пределах популяций в сравнительно короткие промежутки времени (например, изменение частоты генов, гомо- и гетерозигот в популяции за несколько поколений). Иными словами, микроэволюция это совокупность элементарных эволюционных явлений, направленно текущих в популяциях под влиянием различных эволюционных факторов. Элементарное эволюционное явление - стойкое изменение генотипического состава популяции, т. е. совокупность необратимых генетических изменений, которые меняют эволюционные возможности популяции.
Такие генетические изменения могут возникнуть в результате действия различных эволюционных факторов и, в конце концов, сведутся либо к возникновению и распространению новых (ранее не существовавших в популяции) наследственных особенностей, либо к возникновению таких сочетаний генов, которые в сумме дадут совершенно новый результат в виде возникновения нового признака.
Микроэволюция, таким образом, - это процесс эволюционного преобразования популяций, приводящий к образованию внутривидовых форм и новых видов как конечного ее результата.
Макроэволюция это процесс эволюционного преобразования и развития различных групп живых организмов на протяжении десятков и сотен миллионов лет. Иными словами, микроэволюция это эволюционные преобразования живой природы на уровне выше видового (образование высших таксонов, новых органов и систем, вымирание отдельных групп и т. д.). В общем смысле макроэволюцией можно назвать развитие жизни на Земле в целом, включая и ее происхождение. Макроэволюционным событием считается также возникновение человека, по многим признакам отличающегося от других биологических видов. Между микро- и макроэволюцией нельзя провести резкую грань, потому что процесс микроэволюции, первично вызывающий изменение популяций (вплоть до видообразования), продолжается без какого-либо перерыва и на макроэволюционном уровне внутри вновь возникших форм.
Отсутствие принципиальных различий в протекании микро- и макроэволюционного процесса позволяет рассматривать их как две стороны единого эволюционного процесса, и применять для анализа процесса всей эволюции понятия, разработанные в теории микроэволюции, поскольку макроэволюционные явления (возникновение новых семейств, отрядов и других групп) охватывают десятки миллионов лет и исключают возможность их непосредственного экспериментального исследования.
Островные флора и фауна. Для понимания эволюционного процесса интерес представляют фауна и флора островов. Их состав полностью зависит от происхождения этих островов. Острова могут быть материкового происхождения или океанического. Материковые острова характеризуются флорой и фауной, близкой по составу к материковой. Чем древнее остров и чем более значительная водная преграда, тем больше обнаруживается отличий. При рассмотрении океанических островов, можно обнаружить, что их видовой состав очень беден. Отсутствуют наземные млекопитающие и амфибии. Вся фауна океанических островов - результат случайного заселения. Огромное количество разнообразных факторов указывает на то, что особенности распределения живых существ на планете тесно связаны с преобразованием земной коры и с эволюционным изменением видов.
Задания для самостоятельного выполнения
Подготовка презентации (сообщения) по теме: «Многообразие живого мира».
Форма контроля самостоятельной работы:
Защита презентации (сообщения) по теме: «Многообразие живого мира».
Вопросы для самоконтроля по теме:
Дать характеристику микроэволюции как процессу эволюционных преобразований, происходящих в пределах популяций.
Охарактеризовать процесс макроэволюции как эволюционные преобразования и развития организмов на протяжении сотен миллионов лет.
Раздел 5. ЭВОЛЮЦИОННОЕ УЧЕНИЕ
Тема 5.4 Происхождение человека. Доказательства и движущие силы антропогенеза
29.Происхождение человека
Основные понятия и термины по теме: предшественники человека, австралопитеки, древнейшие люди, древние люди, современные люди.
План изучения темы (перечень вопросов, обязательных к изучению):
1.Предшественники человека
2.Этапы становления человека
Краткое изложение теоретических вопросов:
Предшественники человека. В начале кайнозоя, более 40 млн. лет назад, появились первые приматы. От них обособились несколько ветвей эволюции, приведших к современным человекообразным обезьянам, другим приматам и человеку. Современные человекообразные обезьяны - не предки человека, но происходят от общих с ним, уже вымерших предков - наземных человекообразных обезьян - дриопитеков. Они появились 17 - 18 млн. лет назад, в конце неогена, и вымерли около 8 млн. лет назад. Обитали в тропических лесах. Некоторые их популяции и положили, видимо, начало эволюции человека, его предшественникам - австралопитекам.
Австралопитеки (от лат. Australis - южный, греч. питекос - обезьяна) - вымершая группа гоминид (прямоходящих приматов).Их скелетные остатки найдены в Южной Африке. Эти двуногие существа размером с шимпанзе имели много черт, сближающих их с человеком (форма зубов, строение черепной коробки, форма таза). Однако размером мозга (650 см) они не превосходили современных человекообразных обезьян. Раскопки последних 30 лет в Восточной Африке показали, что австралопитеки жили свыше 5 млн. лет назад, а следовательно, для эволюции предков человека путем отбора было достаточно времени. Более поздние из австралопитеков явились, видимо, непосредственными предками людей. Они получили название <человек умелый>. По своему внешнему виду и строению человек умелый не отличался от человекообразных обезьян, но уже умел изготовлять примитивные режущие и рубящие орудия из гальки. Естественный отбор способствовал выживанию особей и групп, обладающих навыками к трудовой деятельности.
Этапы становления человека:
1. Древнейшие люди, к которым относятся питекантроп, синантроп и гейдельбергский человек (вид человек прямоходящий - Homo erectus).
2. Древние люди - неандертальцы (первые представители вида человек разумный -Homo sapiens).
3. Современные (новые) люди, включающие ископаемых кроманьонцев и современных людей (вид человек разумный - Homo sapiens).
Древнейшие люди жили 2 млн. - 500 тыс. лет назад.
Питекантроп - <обезьяночеловек>. Останки были обнаружены сначала на о. Ява в 1891 году Е. Дюбуа, а затем в ряде других мест. Питекантропы ходили на двух ногах, объем мозга у них увеличился, они пользовались примитивными орудиями труда в виде дубин и слегка обтесанных камней. Низкий лоб, мощные надбровные дуги, полусогнутое тело с обильным волосяным покровом - все это указывало на их недавнее (обезьянье) прошлое.
Синантроп, останки которого найдены в 1927 - 1937 гг. в пещере близ Пекина, во многом сходен с питекантропом, это географический вариант человека прямоходящего. Синантропы уже умели поддерживать огонь.Основным фактором эволюции древнейших людей был естественный отбор.
Древние люди характеризуют следующий этап антропогенеза, когда в эволюции начинают играть роль и социальные факторы: трудовая деятельность в группах, которыми они жили, совместная борьба за жизнь и развитие интеллекта. К ним относятся неандертальцы, останки которых были обнаружены в Европе, Азии, Африке. Свое название они получили по месту первой находки в долине р. Неандер (ФРГ). Неандертальцы жили в ледниковую эпоху 200 - 35 тыс. лет назад в пещерах, где постоянно поддерживали огонь, одевались в шкуры. Орудия труда неандертальцев много совершеннее и имеют некоторую специализацию: ножи, скребла, ударные орудия. Нарошеннее и имеют некоторую специализацию: ножи, скребла, ударные орудия. Настоящие название они получили по месту первой находки в долине р. Неандер (ФРГ). Неандертальцы жили группами по 50 - 100 человек. Мужчины коллективно охотились, женщины и дети собирали съедобные корни и плоды, старики изготавливали орудия. Последние неандертальцы жили среди первых современных людей, а затем были ими окончательно вытеснены.
Современные люди. Возникновение людей современного физического типа произошло относительно недавно, около 50 тыс. лет назад. Их останки найдены в Европе, Азии, Африке и Австралии. В гроте Кроманьон (Франция) было обнаружено сразу несколько скелетов ископаемых людей современного типа, которых и назвали кроманьонцами.
У кроманьонцев был высокой лоб, отсутствовал массивный надглазничный валик. Нижняя челюсть имела такой же, как у нас, подбородочный выступ. Этот признак связывают с развитием речевого аппарата. Объем мозга в основном не превосходил объема мозга неандертальца, но строение его было более совершенным, сильнее были развиты лобные доли. Кости скелета менее массивные и более тонкие, чем у [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. У них вполне сформировались прямая походка и современная человеческая рука. В целом по своему физическому строению они не отличались от современных людей.
Раздел 5. ЭВОЛЮЦИОННОЕ УЧЕНИЕ
Тема 5.4 Происхождение человека. Доказательства и движущие силы антропогенеза
30.Доказательства и движущие силы антропогенеза
Основные понятия и термины по теме: движущие силы, антропогенез, эволюция человека, социальные факторы, общественно-трудовые отношения.
План изучения темы (перечень вопросов, обязательных к изучению):
1.Движущие силы антропогенеза.
2.Значение социальных закономерностей в эволюции человека.
3.Средства, контролирующие эволюцию человека.
Краткое изложение теоретических вопросов:
Движущие силы антропогенеза. В эволюции человека - антропогенезе - важнейшая роль принадлежит не только биологическим факторам (изменчивость, наследственность, отбор), но и социальным (речь, накопленный опыт трудовой деятельности и общественного поведения).
Особенности человека, обусловленные социальными факторами, не фиксируются генетически и передаются не по наследству, а в процессе воспитания и обучения. На первых этапах эволюции решающее значение имел отбор на большую приспособляемость к быстро меняющимся обстоятельствам. Однако впоследствии способность передавать из поколения в поколение генетические приобретения в виде разнообразной научно-технической и культурной информации стала играть все более важную роль, освобождая человека от жесткого контроля естественного отбора.
Социальные закономерности приобрели важное значение в эволюции человека. Победителями в борьбе за существование оказывались не обязательно самые сильные, а те, кто сохранял слабых: детей - будущее популяции, стариков - хранителей информации о способах выжить (приемы охоты, изготовление орудий и т.п.). Победа популяций в борьбе за существование обеспечивалась не только силой и разумом, но и способностью жертвовать собой во имя семьи, племени. Человек - общественное существо, отличительной чертой которого является сознание, сформировавшееся на основе коллективного труда.
В эволюции человека разумного социальные отношения играют все возрастающую роль. Для людей современных ведущими и определяющими стали общественно-трудовые отношения. В этом качественное своеобразие эволюции человека.
Человек - существо биологическое и социальное, что и определяет его особое положение в природе и качественно отличает от всех других организмов, Благодаря тому, что человек является биологическим существом, его эволюционное развитие подчиняется всем основным закономерностям наследственности и изменчивости. Реализация наследственной информации в условиях определенной внешней среды формирует биологическую природу человека - его строение и физиологию, создает материальные предпосылки для развития и мышления, способности мозга накапливать информацию нового типа - социальную. В процессе очеловечивания происходит уменьшение плодовитости, удлинение периода детства, замедление полового созревания, возрастание длительности жизни одного поколения.
Социальная информация передается с помощью слова при обучении и определяет духовный облик индивидуума. Она создается при доминирующей роли социально-экономических факторов - общественной формации, уровня производственных сил, производственных отношений, национальных особенностей и рп. Человек как социальное существо эволюционирует быстрее, чем как существо биологическое, поэтому, несмотря на огромные достижения цивилизации, между человеком, жившим тысячелетия назад, и человеком, живущим сейчас, нет существенных биологических различий. Способности, талант, эмоциональность, добродетели, пороки человека зависят от наследственного предрасположения и действий социальной среды. Генотип человека обеспечивает возможность восприятия социальной программы, а полная реализация его биологической организации возможна лишь в условиях социальной среды.
Хотя мутационный процесс продолжается, биологическая эволюция человека будет и далее замедляться благодаря ослаблению естественного отбора. Жизнеспособность человеческого общества в целом возрастает, так как по мере развития цивилизации, устранения национальных и расовых барьеров обеспечивается обмен генами между ранее изолированными популяциями. Средствами, контролирующими эволюцию человека, являются предохранение от воздействия мутагенных факторов, разработка методов лечения наследственных болезней, раскрытие способностей человека в детском и юношеском возрасте и создание оптимальных условий для обучения и воспитания, для повышения культурного уровня всего общества.
Раздел 5. ЭВОЛЮЦИОННОЕ УЧЕНИЕ
Тема 5.4 Происхождение человека. Доказательства и движущие силы антропогенеза
31.Человеческие расы
Основные понятия и термины по теме: человеческие расы, европеоидная раса, монголоидная раса, негроидная раса, сущность и несостоятельность расизма.
План изучения темы (перечень вопросов, обязательных к изучению):
Основные человеческие расы.
Реакционная сущность и несостоятельность расизма.
Краткое изложение теоретических вопросов:
В современном человечестве выделяют три основные расы: европеоидную, монголоидную и негроидную. Это большие группы людей, отличающиеся некоторыми физическими признаками, например чертами лица, цветом кожи, глаз и волос, формой волос. Для каждой расы характерно единство происхождения и формирования на определенной территории. К европеоидной расе относится коренное население Европы, Южной Азии и Северной Африки. Европеоиды характеризуются узким лицом, сильно выступающим носом, мягкими волосами. Цвет кожи у северных европеоидов светлый, у южных преимущественно смуглый. К монголоидной расе относится коренное население Центральной и Восточной Азии, Индонезии, Сибири. Монголоиды отличаются крупным плоским широким лицом, разрезом глаз, жесткими прямыми волосами, смуглым цветом кожи. В негроидной расе выделяют две ветви африканскую и австралийскую. Для негроидной расы характерны темный цвет кожи, курчавые волосы, темные глаза, широкий и плоский нос. Расовые особенности наследственны, но в настоящее время они не имеют существенного значения для жизнедеятельности человека. По-видимому, в далеком прошлом расовые признаки были полезны для их обладателей: темная кожа негров и курчавые волосы, создающие вокруг головы воздушный слой, предохраняли организм от действия солнечных лучей, форма лицевого скелета монголоидов с более обширной носовой полостью, возможно, является полезной для обогрева холодного воздуха перед тем, как он попадает в легкие. По умственным способностям, т. е. способностям к познанию, творческой и вообще трудовой деятельности, все расы одинаковы. Различия в уровне культуры связаны не с биологическими особенностями людей разных рас, а с социальными условиями развития общества. Реакционная сущность расизма. Первоначально некоторые ученые путали уровень социального развития с биологическими особенностями и пытались среди современных народов найти переходные формы, связывающие человека с животными. Эти ошибки использовали расисты, которые стали говорить о якобы существующей неполноценности одних рас и народов и превосходстве других, чтобы оправдать беспощадную эксплуатацию и прямое уничтожение многих народов в результате колонизации, захват чужих земель и развязывание войн. Когда европейский и американский капитализм пытался покорить африканские и азиатские народы, высшей была объявлена белая раса. Позднее, когда гитлеровские полчища шагали по Европе, уничтожая захваченное население в лагерях смерти, высшей была объявлена так называемая арийская раса, к которой фашисты причисляли германские народы. Расизм это реакционная идеология и политика, направленная на оправдание эксплуатации человека человеком. Несостоятельность расизма доказана настоящей наукой о расах расоведением. Расоведение изучает расовые особенности, происхождение, формирование и историю человеческих рас. Данные, полученные расоведением, свидетельствуют о том, что различия между расами недостаточны для того, чтобы считать расы различными биологическими видами людей. Исчезнут ли расы? Одно из важных условий формирования рас изоляция. В Азии, Африке и Европе она в какой-то степени существует и сегодня. Между тем недавно заселенные регионы, такие, как Северная и Южная Америка, можно сравнить с котлом, в котором переплавляются все три расовые группы. Хотя общественное мнение во многих странах не поддерживает межрасовые браки, почти нет сомнений, что смешение рас неизбежно, и рано или поздно приведет к образованию гибридной популяции людей.
Практические и лабораторные занятия- не предусмотрены
КОНТРОЛЬ И ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Текущий контроль
Перечень точек
рубежного контроля
Охват тем
(указать номера тем, подлежащих контролю)
Форма контроля
Химическая организация клетки
Тема 1.1
проверка проработки конспекта и подготовки сообщения по теме: «Биологические функции белков»
защита докладов по теме «Химическая организация клетки».
Строение клетки
Тема 1.2
проверка заполнения таблицы
«Сравнительная характеристика строения растительных и животных клеток»
Обмен веществ и энергии в клетке
Тема 1.3
проверка конспектирования темы «Биосинтез белков»
Деление клетки
Тема 1.4
защита презентации по теме «Митоз»
Формы размножения организмов
Тема 2.1
защита презентаций по теме «Половое и бесполое размножение»
проверка конспектированиея темы «Стадии эмбрионального развития»
Эмбриональное и постэмбриональное развитие организмов
Тема 2.2
проверка подготовки сообщения по теме «Эмбриональный период развития организма»
проверка подготовки докладов по теме «Влияние на развитие организма вредных проявлений внешней среды».
Основные понятия генетики. Закономерности наследственности
Тема 3.1
проверка решения задач по теме «Моногибридное скрещивание»
проверка решения задач по теме «Дигибридное скрещивание»
проверка составления родословной по наследуемому признаку.
Закономерности изменчивости. Основы селекции
Тема 3.2
защита презентации по теме «Мутации и мутагены»
проверка подготовки сообщения по теме «Наследственные заболевания человека»
Возникновение жизни
на Земле
Тема 4.1
защита презентации по теме «Возникновение жизни на Земле».
Этапы развития жизни на Земле
Тема 4.2
проверка составления конспекта
Общая характеристика биологии в додарвиновский период
Тема 5.1
проверка подготовки сообщения на тему «Биология в додарвиновский период»
Дарвинизм. Основные положения теории Ч.Дарвина
Тема 5.2
проверка составлениея конспекта по теме «Вид – элементарная единица эволюции»
Микроэволюция. Макроэволюция, её доказательства. Биогенетический закон
Тема 5.3
защита презентации (сообщения) по теме: «Многообразие живого мира»
Промежуточный контроль по учебной дисциплине
Вопросы к дифференцированному зачету
1. Охарактеризовать неорганические соединения клетки.
2. Дать понятие биополимеров клетки- углеводы и липиды.
3. Охарактеризовать состав и строение белков клетки.
4. Перечислить и охарактеризовать функции белков в клетке.
5. Дать понятие нуклеиновым кислотам.
6. Перечислить и охарактеризовать функции органоидов клетки: плазматическая мембрана, лизосомы, ЭПС, рибосомы, комплекс Гольджи.
7. Перечислить и охарактеризовать функции строение и функции органоидов клетки: ядра, митохондрий, пластид, органоидов движения.
8. Дать понятие процессу фотосинтеза.
9. Охарактеризовать процесс обеспечение клеток энергией за счет окисления органических веществ.
10. Дать понятие и охарактеризовать процесс митоза.
11. Дать понятие и охарактеризовать процесс мейоза.
12. Рассмотреть различные формы размножения организмов.
13. Рассказать о процессе оплодотворения у животных.
14. Рассказать об индивидуальном развитие организмов (эмбриональный этап).
15. Рассказать об постэмбриональном развитии организмов.
16. Проанализировать задачи и методы генетики. Первый и второй законы Г.Менделя.
17. Дать понятие дигибридного скрещивания. Третий закон Г.Менделя.
18. Дать понятие сцепленного наследования генов.
19. Охарактеризовать процесс наследования, сцепленного с полом.
20. Сформировать понятие модификационной изменчивости.
21. Сформировать понятие наследственной изменчивости.
22. Рассказать о методах генетики человека.
23. Охарактеризовать этапы развития жизни на Земле.
24.Дать характеристику биологии в додарвиновский период.
25. Охарактеризовать основные положения теории Ч.Дарвина, значение дарвинизма.
26. Дать понятие приспособленности организмов и ее относительности.
27. Охарактеризовать процессы микро- и макроэволюции.
28. Привести доказательства происхождение человека от животных.
29. Привести доказательства и движущие силы антропогенеза.
30. Рассмотреть различные типы человеческих рас.
ГЛОССАРИЙ
А
Автотроф - организм, производящий питательные вещества из органических соединений в процессе жизнедеятельности при помощи энергии солнечного излучения
Агроценоз - биоценоз, искусственно созданный человеком. Не способен длительно существовать без регулярной поддержки человеком, не обладает саморегуляцией и в то же время характеризуется высокой продуктивностью одного или нескольких видов (сортов, пород) растений или животных
Адаптация - процесс или результат приспособления организма к определенным условиям среды
Ароморфоз - возникающее в ходе эволюции приспособительное изменение общего значения, существенно повышающее уровень организации и жизнеспособность особей, популяций, видов. В результате биологический таксон поднимается на принципиально новую ступень развития
Б
Биогеоценоз - эволюционно сложившаяся, пространственно ограниченная, устойчивая и саморегулирующаяся природная система, в которой органические компоненты неразрывно связаны с неорганическими
Биологические ритмы - периодически повторяющиеся изменения интенсивности и характера проявления биологических процессов и явлений. Присущи всем организмам и отличаются на разных уровнях их организации
Биологический прогресс - эволюционное развитие систематической группы, связанное с повышением численности особей, расширением ареала обитания и увеличением внутренней изменчивости
Биологический регресс - эволюционный упадок, упрощение систематической группы, связанное со снижением численности особей, сужением и разрушением целостности ареала обитания, снижением темпов внутривидовой изменчивости и подверженностью массовой гибели
Биосфера - область обитания живущих на Земле организмов. Охватывает нижнюю часть атмосферы, гидросферу, поверхность суши и верхние слои литосферы
Биоценоз - сообщество взаимосвязанных организмов, населяющих одну территорию
В
Вид - совокупность особей, обладающих наследственным сходством морфологических, физиологических, биохимических, экологических, этологических и некоторых других характеристик. Особи одного вида способны скрещиваться и давать плодовитое потомство
Г
Гетеротроф - организм, получающий «готовые» питательные вещества, произведенные другими организмами, как правило, не способный синтезировать необходимые для жизнедеятельности вещества из неорганических составляющих
Д
Дивергенция - разделение одного сообщества на два в результате внешних или внутренних причин (в экологии)
Е
Естественный отбор - результат борьбы за существование; гибель неприспособленных организмов, выживание и размножение приспособившихся; фактор эволюции (по Ч. Дарвину)
Ж
Жизнь - активное существование организма, протекающее с затратой полученной извне энергии на самоподдержание, самовоспроизведение и саморазвитие специфических структур
З
Загрязнение среды - привнесение в нее несвойственных веществ или увеличение концентрации имеющихся сверх естественно-го многолетнего уровня, приводящие к негативным последствиям
Закон пирамиды энергий (правило 10%) - с одного трофического уровня экологической пирамиды на другой переходит не более 10 % энергии
И
Идиоадаптация - Возникающие в ходе эволюции приспособительные изменения частного характера, не изменяющие уровень организации живых существ
Изменчивость - Способность организмов изменять свои признаки и свойства под влиянием разнообразных факторов среды. Различают наследственную и ненаследствен-ную (модификационную) изменчивость (по Ч. Дарвину является одним из эволюционных факторов)
Иммунитет - Способность организма различать «свое» и «чужое», защищая свою целостность и биологическую индивидуальность. Частными случаями являются иммунитет к инфекционным болезням и трансплантационный иммунитет
Искусственный отбор - Осуществляется человеком в агроценозах; направлен на повышение урожайности сельскохозяйственных культур
К
Конкуренция - Тип отношений, когда представители совместно живущих видов претендуют на одни и те же ограниченные ресурсы. Одно из проявлений борьбы за существование
Консументы - Группа гетеротрофных организмов, потребляющих в пищу продуцентов или других консументов, но в ходэтого поглощения не доводящих разложение органических веществ до простых минеральных составляющих. В современных экосистемах они представлены, в основном, животными
«Красная книга» - Список и описание исчезающих, вымерших и восстановленных видов живых существ
Круговорот веществ биологический (биотический) -Непрерывно повторяющийся под действием энергии Солнца процесс взаимосвязанного перемещения веществ в природе, имеющий более или менее круговой характер, происходящий с обязательным участием организмов. В последний исторический период претерпевает значительные изменения под воздействием человека
М
Мутация - Неопределенная наследуемая изменчивость генетического материала организмов
Мутуализм - Тип отношений, противоположный конкуренции, заключающийся во взаимовыгодном сосуществовании организмов
Н
Наследственность - Способность организмов сохранять и передавать свои признаки и свойства потомству. Обеспечивает постоянство и многообразие форм жизни. Лежит в основе эволюции живой природы
Ноосфера - Завершающий этап развития биосферы, когда разумная деятельность человека становится главным определяющим фактором ее развития. Предсказан В.И. Вернадским
О
Обмен веществ (метаболизм) - Совокупность всех ферментативных реакций пластического и энергетического обмена в организме, позволяющая ему существовать в условиях окружающей среды
П
Паразит - Организм, обитающий во внутренней среде живых существ или питающийся веществами другого организма на протяжении его жизни; тесно связан с ними в своем жизненном цикле
Пищевая цепь (цепь питания) - Последовательная передача питательных веществ в
экосистемах от организма к организму в процессе питания. Различают цепи выедания и детритные цепи
Популяция - Совокупность особей одного вида с общим генофондом, обитающих в едином ареале, свободно скрещивающихся, но находящихся в относительной изоляции от других таких совокупностей особей
Продуценты - Автотрофные организмы, производящие питательные вещества из неорганических составляющих. Являются первым звеном в пищевой цепи и экологической пирамиде. В большинстве современных экосистем это растения
Р
Редуценты - Организмы, перерабатывающие органические соединения в неорганические. Являются завершающим звеном в пищевой цепи и в экологической пирамиде
С
Саморегуляция - Способ поддержания численности популяций в экосистеме, основанной на положительных и отрицательных обратных связях в пищевых цепях
Симбиоз - Тип отношений, основанный на совместном сосуществовании представителей разных систематических групп
Среда жизни (обитания) - Часть природы, окружающая организм (экологическая ниша)
Т
Трофический уровень - Место каждого звена в пищевой цепи
Ф
Фенотип - Совокупность признаков внешнего и внутреннего строения индивида, сформировавшаяся на базе генотипа в процессе онтогенеза и под влиянием среды
Фотопериодизм - Реакция организмов на смену дня и ночи, проявляющаяся в интенсивности физиологических процессов
Э
Эволюция - Процесс необратимого изменения природы под влиянием факторов среды. Ведет к появлению организмов с другими свойствами
Экологическая культура
- Способ соединения человека с природой на основе ответственного отношения к ней
Экологические
факторы - Отдельные свойства или элементы среды, действующие на организмы. Различают абиотические, биотические и антропогенные факторы
Экология - Наука, изучающая взаимное влияние организмов и среды их обитания
Я
Ярусность - Расчлененность растительного сообщества на слои и другие структурные и функциональные толщи. Различают наземную и подземную ярусность
ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Перечень рекомендуемых учебных изданий, Интернет-ресурсов, дополнительной литературы.
Основные источники (для студентов)
Беляев Д.К., Биология 10-11 кл. М.: Просвещение, 2014 г.
Захаров В.Б., Общая биология. М.: Дрофа, 2014 г.
Интернет-ресурсы:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] Биологическая библиотека
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] Теория эволюции как она есть
Дополнительные источники (для студентов)
Дмитриева Т.А., С.И. Гуленков, С.В. Суматохин и др. Биология: 1600 задач, тестов и проверочных работ для школьников и поступающих в вузы, М.:Дрофа, 2012г.
Мишина Н.В., Задания для самостоятельной работы по общей биологии. М.: Просвещение, 2012 г.
Тупикин Е.И., Общая биология с основами экологии и природоохранной деятельности, М.: Издательский центр «Академия», 2012г.
Ракчеева Наталия Александровна
Преподаватель дисциплины Биология
Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение «Ставропольский региональный многопрофильный колледж»
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС
ПО ДИСЦИПЛИНЕ ОДБ 07. БИОЛОГИЯ
для специальностей и профессий технического профиля
для студентов очной формы обучения
ШАБЛОН УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА
ПО ДИСЦИПЛИНЕ/МЕЖДИСЦИПЛИНАРНОМУ КУРСУ
(ОЧНАЯ ФОРМА ОБУЧЕНИЯ)
Разработчик шаблона
Нисман О.Ю. – заместитель директора по УМР ГБОУ СПО «ПГК»
Ответственные за выпуск:
Забегина Т.В. – методист редакционно-издательской деятельности
Перепелов В.В. – зав. копировально–множительным бюро
Перепелова Е.Р. – корректор.
Центр информационно-методического обеспечения образовательного процесса ГБОУ СПО «ПГК»,
443068, Самара, ул. Луначарского, 12
13PAGE 15
13PAGE 14215
Содержание химических элементов в теле человекаРисунок 1Содержание химических элементов в теле человека
Приложенные файлы
