Тема: История биологии. Уровни организации живой материи
УДК 57
ББК 28.08
| Ó ФГБОУ ВПО Костромская ГСХА, 2015 | |
| Ó Е.В.Олейникова, 2015 | |
| Ó РИО Костромской ГСХА, оформление, 2015 |
БИОЛОГИЯ
Содержание
Введение…………………………………………………………………………. 4
Общие методические указания…………………………………………………..5
Тема: История биологии. Уровни организации живой материи ……………...5
Тема: Химический состав клетки………………………………………………. 8
Тема: Строение и функции клеток……………………………………………. 10
Тема: Обмен веществ и энергии в клетке ……………………………………..11
Тема: Размножение и индивидуальное развитие организмов……………….. 12
Тема: Основы генетики………………………………………………………….15
Тема: Закономерности изменчивости…………………………………………. 17
Тема: Основы селекции………………………………………………………... 18
Тема: Основы эволюционного учения………………………………………... 20
Вопросы итогового контроля………………………………………………….. 21
Список рекомендуемой литературы…………………………………………... 22
ВВЕДЕНИЕ
Биология – наука о жизни. Название возникло из сочетания двух греческих слов: bios (жизнь) и logos (слово, учение). Биология изучает строение, проявление жизнедеятельности, среду обитания всех живых организмов. В настоящее время описано около 600 тыс. видов растений, более 2,5 млн. видов животных, несколько тыс. видов грибов и прокариот. Раскрытие общих свойств живых организмов и объяснение причин их многообразия, выявление связей между строением и условиями окружающей среды относятся к основным задачам биологии. Важное место в этой науке занимают вопросы возникновения и законы развития жизни на Земле – эволюционное учение. Понимание этих законов является основой научного мировоззрения и необходимо для решения практических задач.
Достижения биологии привели к возникновению принципиально новых направлений в науке. Значение биологии для человека огромно. Общебиологические закономерности используются для решения самых разных вопросов во многих отраслях хозяйства. Благодаря знанию законов наследственности и изменчивости достигнуты большие успехи в сельском хозяйстве при создании новых высокопродуктивных пород домашних животных и сортов культурных растений. На основе этих знаний проводится селекция микроорганизмов, продуцирующих антибиотики.
В дальнейшем практическое значение биологии еще больше возрастет. Это связано с быстрыми темпами роста населения планеты. В этой ситуации основой увеличения количества пищевых ресурсов может быть лишь интенсификация сельского хозяйства. Важную роль в этом процессе играет выведение новых высокопродуктивных форм микроорганизмов, растений и животных, а также рациональное, научно обоснованное использование природных богатств.
Учебная дисциплина биология относится к базовой части, математическому и естественно-научному циклу.
В результате освоения дисциплины студент должен:
Знать:свойства живого; уровни организации живого; клетку – основную форму организации живой материи; основные органоиды; химический состав клетки; обмен веществ и превращение энергии; размножение, рост, индивидуальное развитие организмов; эволюцию органического мира.
Уметь: использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности: применять биологические знания при прогнозировании последствий своей профессиональной деятельности с точки зрения биосферных процессов, рационально использовать биологические особенности животных при производстве продукции.
Владеть навыками: приема мониторинга обменных процессов, методов изучения изменчивости и наследственности.
Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетные единицы, 72 часа. Из них по очной форме обучения 36 часов – аудиторные занятия (18 часов лекции и 18 часов лабораторные работы). По заочной форме обучения 4 часа отводится на аудиторную работу и 68 часов на самостоятельную работу.
Общие методические указания по изучению дисциплины
1. Для изучения курса биологии студент должен приобрести рекомендуемую литературу.
2. Базовой основой теории являются лекции. Следует фиксировать основные положения, отмечать не вполне ясный материал, чтобы поднять эти вопросы при обсуждении. Кроме того, студентам на лекциях следует обратить внимание на источники получения информации.
3. Изучать дисциплину следует по программе, руководствуясь методическими указаниями.
4. В методическом кабинете и в библиотеке академии имеются методические рекомендации по организации изучения дисциплины и рекомендованная основная учебная литература.
5. Возникшие в процессе проработки предмета вопросы следует выписывать, а в последствии выяснять их на консультации.
Тема: Основы генетики
Генетика изучает два фундаментальных свойства живых организмов - наследственность и изменчивость. Наследственность – это свойство живых организмов передавать свои признаки из поколения в поколение. Изменчивость – свойство приобретать в процессе индивидуального развития новые по сравнению с другими особями того же вида признаки. Заполнив таблицу 12, вы уясните основные термины, используемые в генетике. Эти термины помогут вам в дальнейшем изучении генетики.
Таблица 12. Основные термины и понятия генетики
| Термин | Определение |
| Генетика | |
| Наследственность | |
| Изменчивость | |
| Ген | |
| Аллельные гены | |
| Альтернативные признаки | |
| Генотип | |
| Фенотип | |
| Кариотип | |
| Генофонд | |
| Геном | |
| Сверхдоминирование | |
| Кодоминирование | |
| Неполное доминирование | |
| Анализирующее скрещивание | |
| Хромосомная карта | |
| Гомогаметный | |
| Гетерогаметный | |
| Локус |
Одной из задач медицинской и ветеринарной генетики является выявление и профилактика наследственных болезней. У человека и животных не возможности провести экспериментальное скрещивание, но можно наблюдать обширные популяции, может выбрать другие методы для генетического анализа. В таблице 11 перечислены основные методы генетических исследований. Необходимо уяснить сущность каждого метода.
Таблица 13. Методы генетических исследований
| Название метода | Сущность метода |
| Гибридологический | |
| Цитологический | |
| Цитогенетический | |
| Популяционно-статистический | |
| Биохимический | |
| Математический | |
| Генеалогический | |
| Близнецовый | |
| Онтогенетический |
Основные закономерности наследования признаков можно оформить в
таблицу 14.
Таблица 14. Закономерности наследования признака
| Автор открытия | Название открытия | Суть |
| Г. Мендель | Закон доминирования, или единообразия гибридов первого поколения | |
| Закон расщепления | При скрещивании гетерозиготных родителей в потомстве наблюдается расщепление признаков в соотношении 3:1 по фенотипу и 1:2:1 по генотипу | |
| Закон независимого наследования признаков | ||
| Закон чистоты гамет | ||
| Т. Морган | Закон сцепленного наследования | |
| Н.И. Вавилов | Закон гомологичных рядов наследственной изменчивости |
Вопросы для самоконтроля
1. Благодаря каким приемам Г. Менделю удалось вскрыть законы наследования признаков?
2. Какое скрещивание называется моногибридным? Дигибридным?
3. Что такое неполное доминирование? Приведите примеры. Каким образом его можно использовать при анализе наследования признаков?
4. В чем заключаются цитологические основы чистоты гамет?
5. Какое практическое значение может иметь изучение видов доминирования?
6. В чем сущность закона независимого наследования признаков?
7. В каком случае закон независимого наследования признаков несправедлив?
8. В каких случаях справедливо правило независимого наследования признаков?
9. Какая наследственность называется цитоплазматической? Какое значение она имеет?
11. Что собой представляет группа сцепления? Какие хромосомы включаются в одну группу сцепления?
12.Когда проявляются в виде признака рецессивные гены, локализованные в Х-хромосоме человека?
Тема: Основы селекции
Практическое воплощение законов наследственности и изменчивости нашло отражение в селекции животных, растений и микроорганизмов как способа выведения полезных для человека пород и сортов организмов. При изучении этой темы необходимо уяснить задачи селекции, основные методы селекции (отбор, гибридизацию, мутагенез, клеточную и генную инженерию), сравнить искусственный и естественный отбор, индивидуальный и массовый отбор, неродственную (аутбридинг) и близкородственную (инбридинг) гибридизацию. Заполните таблицу 16.
Таблица 16. Методы селекции
| Метод | Использование в селекции | |
| растений | животных | |
| Неродственная гибридизация | ||
| Близкородственная гибридизация | ||
| Массовый отбор | ||
| Индивидуальный отбор | ||
| Экспериментальное получение полиплоидов | ||
| Экспериментальный мутагенез | ||
| Генетическая инженерия |
Вопросы для самоконтроля
1. Какие задачи решает селекция?
2. Какое значение для селекции имеет знание центров происхождения культурных растений и домашних животных?
3. Чем отличаются домашние животные от диких предков?
4. Что называют сортом, породой, штаммом?
5. Чем методический отбор отличается от бессознательного?
6. Какой вид искусственного отбора применяют хозяева беспородных животных при появлении у них потомства?
7. Приведите примеры достижения селекционеров нашей страны в области животноводства.
8. Перечислите основные методы селекции.
9. Дайте определение инбридингу, аутбридингу, гетерозису. Чем можно объяснить явление гетерозиса?
10. Почему межвидовые гибриды, как правило, стерильны?
11. Почему рождение овечки Долли можно рассматривать как важное событие с биологической точки зрения, но не как перспективное направление в селекции животных?
12. Почему многие ученые и общественные деятели высказывают опасение в связи с развитием биотехнологических исследований и производств?
УДК 57
ББК 28.08
| Ó ФГБОУ ВПО Костромская ГСХА, 2015 | |
| Ó Е.В.Олейникова, 2015 | |
| Ó РИО Костромской ГСХА, оформление, 2015 |
БИОЛОГИЯ
Содержание
Введение…………………………………………………………………………. 4
Общие методические указания…………………………………………………..5
Тема: История биологии. Уровни организации живой материи ……………...5
Тема: Химический состав клетки………………………………………………. 8
Тема: Строение и функции клеток……………………………………………. 10
Тема: Обмен веществ и энергии в клетке ……………………………………..11
Тема: Размножение и индивидуальное развитие организмов……………….. 12
Тема: Основы генетики………………………………………………………….15
Тема: Закономерности изменчивости…………………………………………. 17
Тема: Основы селекции………………………………………………………... 18
Тема: Основы эволюционного учения………………………………………... 20
Вопросы итогового контроля………………………………………………….. 21
Список рекомендуемой литературы…………………………………………... 22
ВВЕДЕНИЕ
Биология – наука о жизни. Название возникло из сочетания двух греческих слов: bios (жизнь) и logos (слово, учение). Биология изучает строение, проявление жизнедеятельности, среду обитания всех живых организмов. В настоящее время описано около 600 тыс. видов растений, более 2,5 млн. видов животных, несколько тыс. видов грибов и прокариот. Раскрытие общих свойств живых организмов и объяснение причин их многообразия, выявление связей между строением и условиями окружающей среды относятся к основным задачам биологии. Важное место в этой науке занимают вопросы возникновения и законы развития жизни на Земле – эволюционное учение. Понимание этих законов является основой научного мировоззрения и необходимо для решения практических задач.
Достижения биологии привели к возникновению принципиально новых направлений в науке. Значение биологии для человека огромно. Общебиологические закономерности используются для решения самых разных вопросов во многих отраслях хозяйства. Благодаря знанию законов наследственности и изменчивости достигнуты большие успехи в сельском хозяйстве при создании новых высокопродуктивных пород домашних животных и сортов культурных растений. На основе этих знаний проводится селекция микроорганизмов, продуцирующих антибиотики.
В дальнейшем практическое значение биологии еще больше возрастет. Это связано с быстрыми темпами роста населения планеты. В этой ситуации основой увеличения количества пищевых ресурсов может быть лишь интенсификация сельского хозяйства. Важную роль в этом процессе играет выведение новых высокопродуктивных форм микроорганизмов, растений и животных, а также рациональное, научно обоснованное использование природных богатств.
Учебная дисциплина биология относится к базовой части, математическому и естественно-научному циклу.
В результате освоения дисциплины студент должен:
Знать:свойства живого; уровни организации живого; клетку – основную форму организации живой материи; основные органоиды; химический состав клетки; обмен веществ и превращение энергии; размножение, рост, индивидуальное развитие организмов; эволюцию органического мира.
Уметь: использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности: применять биологические знания при прогнозировании последствий своей профессиональной деятельности с точки зрения биосферных процессов, рационально использовать биологические особенности животных при производстве продукции.
Владеть навыками: приема мониторинга обменных процессов, методов изучения изменчивости и наследственности.
Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетные единицы, 72 часа. Из них по очной форме обучения 36 часов – аудиторные занятия (18 часов лекции и 18 часов лабораторные работы). По заочной форме обучения 4 часа отводится на аудиторную работу и 68 часов на самостоятельную работу.
Общие методические указания по изучению дисциплины
1. Для изучения курса биологии студент должен приобрести рекомендуемую литературу.
2. Базовой основой теории являются лекции. Следует фиксировать основные положения, отмечать не вполне ясный материал, чтобы поднять эти вопросы при обсуждении. Кроме того, студентам на лекциях следует обратить внимание на источники получения информации.
3. Изучать дисциплину следует по программе, руководствуясь методическими указаниями.
4. В методическом кабинете и в библиотеке академии имеются методические рекомендации по организации изучения дисциплины и рекомендованная основная учебная литература.
5. Возникшие в процессе проработки предмета вопросы следует выписывать, а в последствии выяснять их на консультации.
Тема: История биологии. Уровни организации живой материи
С возникновением жизни деятельность живого вещества, проникшего во все уголки планеты, привела к образованию биосферы, тесно взаимосвязанной единой системы геологических и биологических тел и процессов преобразования энергии и веществ. Начиная с момента зарождения, жизнь постоянно развивается и усложняется, оказывая действия на окружающую среду. Поэтому возникновение жизни на нашей планете является одной из центральных проблем естествознания. Следует рассмотреть гипотезы возникновения жизни, сторонников гипотезы и слабые стороны каждой гипотезы.
Для конкретизации изучаемого материала следует заполнить таблицу 1.
Таблица 1. Гипотезы происхождения жизни на Земле
| Гипотеза | Сторонники гипотезы | Представление о возникновении жизни | Слабые стороны гипотезы |
| Креационизм | Божественное творение | ||
| Самопроизвольное зарождение | |||
| Панспермия | Ю. Либих, В.И. Вернадский, С. Аррениус | Жизнь занесена на нашу планету из Космоса | |
| Биохимическая эволюция | А.И.Опарин, Дж. Холдейн, С. Миллер | ||
| Вечности жизни | |||
| Современные представления (абиогенный синтез) |
Классическим определением понятия «жизни» является определение немецкого философа Фридриха Энгельса: «Жизнь есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней средой, причем при прекращении этого обмена веществ прекращается и жизнь, что приводит к разложению белка». Существует несколько десятков определения жизни, но более общим является определение В.М. Волькенштейна, по его мнению живые тела, представляют собой открытые, саморегулирующиеся и самовоспроизводящие системы, построенные из полимеров- белков и нуклеиновых кислот». Чаще при попытках дать определение жизни, подходят к описанию свойств живого.
В таблице 2 перечислены свойства живых систем. Студенту следует заполнить графы «Проявление свойства».
Таблица 2. Основные свойства живых систем
| Свойство | Проявление свойства живых систем |
| Единство химического состава | |
| Обмен веществ и энергии | |
| Самовопроизведение | |
| Наследственность | |
| Изменчивость | |
| Рост и развитие | |
| Раздражимость | Любой организм способен реагировать на внешние и внутренние воздействия |
| Дискретность | |
| Саморегуляция | |
| Иерархичность организации |
Живые организмы – системы, состоящие из взаимосвязанных частей. Вся живая природа представляет собой совокупность биологических систем. В таблице 3 представлены уровни организации живой материи, начиная с наиболее высокого – биосферного. Для лучшего усвоения этой темы необходимо заполнить таблицу 3, дать определение каждому уровню и выделить компоненты, входящие в состав этого уровня.
Таблица 3. Уровни организации живой материи
| Название уровня | Компоненты, составляющие уровень |
| Биосферный | |
| Биогеоценотический | |
| Популяционно-видовой | |
| Организменный | Организм - отдельное живое существо, относительно самостоятельно взаимодействующее со средой обитания |
| Клеточный | |
| Молекулярный |
Вопросы для самоконтроля
1. Что изучает биология? Какова структура биологии? Показать связь биологии с другими науками.
2. Охарактеризуйте развитие биологии в Античный период, в Средние века и Эпоху Возрождения.
3. Как развивалась биология в период НТР и последующие периоды?
4. Охарактеризуйте основные направления развития современной биологии.
5. Какие методы исследований используются в биологии? Почему экспериментальный метод получил набольшее распространение?
6. Приведите примеры практических достижений на базе развития биологии.
7. Дайте определение жизни. Назовите фундаментальные свойства живого.
8. Дайте краткую характеристику креационизму и гипотезе самопроизвольного зарождения жизни
9. Охарактеризуйте гипотезы панспермии и биохимической эволюции.
10. Каково современное представление о происхождении жизни?
11. Приведите основные характеристики химической и биологической эволюции.
12. Охарактеризуйте гипотезы происхождения эукариотической клетки.
13. Выделите уровни организации живой материи. Охарактеризуйте молекулярный и клеточный уровень.
14. Дайте характеристику организменного и популяционно-видовой уровней организации живой материи.
15. Что представляют экосистемный и биосферный уровни жизни?