МИНИСТЕРСТВО
ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ ДОНЕЦКОЙ НАРОДНОЙ РЕСПУБЛИКИ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ
ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «КОМСОМОЛЬСКИЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ
ТЕХНИКУМ»
МЕТОДИЧЕСКИЕ
УКАЗАНИЯ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ
ЛАБОРАТОРНО - ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ
УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ ОДБ.11.
БИОЛОГИЯ
ДЛЯ ВСЕХ СПЕЦИАЛЬНОСТЕЙ
Разработчик: Ларионова
Надежда Константиновна,
преподаватель высшей
квалификационной категории
цикловой комиссии
естественно – научных дисциплин
Одобрена и рекомендована
с целью практического
применения
цикловой комиссией естественно – научных
дисциплин
протокол № 1 от « 30 »
08 2018 г.
Председатель ЦК Т.Ф.Кулага
Содержание
1.Лабораторная работа 1.
«Определение органических молекул (липиды, углеводы, белки)».
2.Практическая работа 1. «Решение
задач по молекулярной биологии».
3.Лабораторная работа 2. «Изготовление микропрепаратов. Явление плазмолиза и деплазмолиза в
растительных клетках».
4.Практическая работа 2. «Решение задач по генетике».
5.Лабораторная работа 3. «Филогенез опорно-двигательной системы у животных».
6.Лабораторная
работа 4. «Изучение водной экосистемы на примере аквариума».
Литература:
1.Беляев Д. К. Биология. 10 класс:
учеб. для общеобразоват. организаций: базовый уровень / [Д.К. Беляев, Г.М.
Дымшиц, Л.Н. Кузнецова и др.]; под ред. Д.К. Беляева и Г.М.
Дымшица. – 3-е изд. – М.: Просвещение, 2016. – 223 с.
2. Беляев Д. К. Биология. 11 класс:
учеб. для общеобразоват. организаций: базовый уровень / [Д.К. Беляев,
Г.М. Дымшиц, Л.Н. Кузнецова и др.]; под ред. Д.К. Беляева и
Г.М. Дымшица. – 3-е изд. – М.: Просвещение, 2016.
КРИТЕРИИ ОЦЕНИВАНИЯ ЛАБОРАТОРНО-ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ
Выполненная работа должна быть представлена в виде оформленной работы
по заданной форме.
Результат выполнения практических работ оценивается – по 5-балльной
системе оценивания(5,4,3,2).
Критерии оценок едины для выполнения всех практических работ по
дисциплине ОДБ.12 «Биология».
Отметка
"5"
Практическая
работа выполнена в полном объеме с соблюдением необходимой последовательности.
Обучающиеся работали полностью самостоятельно: подобрали необходимые для
выполнения предлагаемых работ источники знаний, показали необходимые для
проведения практических и самостоятельных работ теоретические знания,
практические умения и навыки.
Работа оформлена аккуратно, в оптимальной для фиксации результатов форме.
Отметка
"4"
Практическая или
самостоятельная работа выполнена студентами в полном объеме и самостоятельно.
Допускается отклонение от необходимой последовательности выполнения, не
влияющее на правильность конечного результата (перестановка пунктов типового
плана, последовательность выполняемых заданий, ответы на вопросы). Использованы
указанные источники знаний. Работа показала знание основного теоретического
материала и овладение умениями, необходимыми для самостоятельного выполнения
работы. Допускаются неточности и небрежность в оформлении результатов работы.
Отметка
"3"
Практическая
работа выполнена и оформлена с помощью преподавателя. На выполнение работы
затрачено много времени (дана возможность доделать работу дома). Обучающийся
показал знания теоретического материала, но испытывали затруднения при
самостоятельной работе со статистическими материалами.
Отметка
"2"
Выставляется в том
случае, когда обучающийся оказался не подготовленными к выполнению этой работы.
Полученные результаты не позволяют сделать правильных выводов и полностью
расходятся с поставленной целью. Обнаружено плохое знание теоретического
материала и отсутствие необходимых умений.
С учётом вышеизложенного в данных методических указаниях приведено 4
лабораторные работы и 2 практических занятия. Каждое занятие содержит цель,
методическое руководство к выполнению, перечень оснащения работы, содержание
работы, контрольные вопросы, форму предъявления отчета, критерии оценки.
ПРАВИЛА ВЫПОЛНЕНИЯ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАДАНИЙ
Подготовка к практическим работам заключатся в самостоятельном изучении
теории по рекомендуемой литературе, предусмотренной рабочей программой.
Выполнение заданий производится индивидуально в часы, предусмотренные
расписанием занятий в соответствии с методическими указаниями к практическим работам.
Отчет по практической работе каждый студент выполняет индивидуально с учетом
рекомендаций по оформлению.
Отчет выполняется в рабочей тетради, сдается преподавателю по окончанию
занятия или в начале следующего занятия. Отчет должен включать пункты:
- название практической работы
- цель работы
- оснащение
- задание
- порядок работы
- решение, развернутый ответ, таблица, ответы на контрольные вопросы (в
зависимости от задания)
- вывод по работе
Практическая работа считается выполненной, если она соответствует
критериям, указанным в практической работе. Если студент имеет пропуски
практических занятий по уважительной или неуважительной причине, то выполняет
работу во время консультаций отведенных группе по данной дисциплине.
Инструкция
по
охране труда при проведении лабораторных и практических работ по биологии
1.
Общие требования охраны труда
1.1. К проведению
лабораторных и практических работ по биологии допускаются обучающиеся,
прошедшие инструктаж по охране труда, медицинский осмотр и не имеющие
противопоказаний по состоянию здоровья.
1.2. Обучающиеся
должны соблюдать правила поведения, расписание учебных занятий, установленные
режимы труда и отдыха.
1.3. При проведении
лабораторных и практических работ по биологии возможно воздействие на
обучающихся следующих опасных и вредных производственных факторов:
Ø
химические ожоги при работе с химреактивами;
Ø
термические ожоги при неаккуратном пользовании
спиртовками;
Ø
порезы и уколы рук при небрежном обращении с
лабораторной посудой, режущим и колющим инструментом.
1.4. Кабинет
биологии должен быть укомплектован медицинской аптечкой с набором необходимых
медикаментов и перевязочных средств. В медицинской аптечке должны быть опись
медикаментов и инструкция по оказанию первой помощи при травмах.
1.5. Обучающиеся
обязаны соблюдать правила пожарной безопасности, знать места расположения
первичных средств пожаротушения. Кабинет биологии должен быть оснащен
первичными средствами пожаротушения: огнетушителями химическим пенным и
углекислотным.
1.6. О каждом
несчастном случае пострадавший или очевидец несчастного случая обязан
немедленно сообщить преподавателю, который сообщает администрации гимназии. При
неисправности оборудования, приспособлений и инструмента прекратить работу и
сообщить об этом преподавателю.
1.7. В процессе
работы учащиеся должны соблюдать порядок проведения лабораторных и практических
работ, правила личной гигиены, содержать в чистоте рабочее место.
1.8. Учащиеся,
допустившие невыполнение или нарушение инструкции по охране труда, привлекаются
к ответственности, и со всеми учащимися проводится внеплановый инструктаж по
охране труда.
2.
Требования охраны труда перед началом работы
2.1. Внимательно
изучить содержание и порядок выполнения работы, а также безопасные приемы ее
выполнения.
2.2. Подготовить к
работе рабочее место, убрать посторонние предметы.
2.3. Проверить
исправность оборудования, инструмента, целостность лабораторной посуды.
3.
Требования охраны труда во время работы
3.1. Точно
выполнять все указания преподавателя при проведении работы, без его разрешения
не выполнять самостоятельно никаких работ.
3.2. При
использовании режущих и колющих инструментов (скальпелей, ножниц,
препаровальных игл и др.) брать их только за ручки, не направлять их
заостренные части на себя и на своих товарищей, класть их на рабочее место
заостренными концами от себя.
3.3. При работе со
спиртовкой беречь одежду и волосы от воспламенения, не зажигать одну спиртовку
от другой, не извлекать из горящей спиртовки горелку с фитилем, не задувать
пламя спиртовки, а гасить его, накрывая специальным колпачком.
3.4. При нагревании
жидкости в пробирке или колбе использовать специальные держатели (штативы),
отверстие пробирки или горлышко колбы не направлять на себя и на своих
товарищей, не наклоняться над сосудами и не заглядывать в них.
3.5. Соблюдать
осторожность при обращении с лабораторной посудой и приборами из стекла, не
бросать, не ронять и не ударять их.
3.6. Изготавливая
препараты для рассматривания их под микроскопом, осторожно брать покровное
стекло большим и указательным пальцами за края и аккуратно опускать на
предметное стекло, чтобы оно свободно легло на препарат.
3.7. При
использовании растворов кислот и щелочей наливать их только в посуду из стекла,
не допускать попадания их на кожу, глаза и одежду.
3.8. При работе с
твердыми химреактивами не брать их незащищенными руками, ни в коем случае не
пробовать на вкус, набирать для опыта специальными ложечками (не
металлическими).
3.9. Во избежание
отравлений и аллергических реакций не нюхать растения и грибы, не пробовать их
на вкус.
4.
Требования охраны труда в аварийных ситуациях
4.1. При разливе
легковоспламеняющихся жидкостей или органических веществ немедленно погасить
открытый огонь спиртовки и сообщить об этом преподавателю, не убирать
самостоятельно разлитые вещества.
4.2. В случае если
разбилась лабораторная посуда или приборы из стекла, не собирать их осколки
незащищенными руками, а использовать для этой цели щетку и совок.
4.3. При получении
травмы сообщить об этом преподавателю, оказать первую помощь пострадавшему,
сообщить об этом администрации учреждения, при необходимости отправить
пострадавшего в ближайшее лечебное учреждение.
5.
Требования охраны труда по окончании работы
5.1. Привести в
порядок рабочее место, сдать преподавателю оборудование, приборы, инструменты,
препараты, химреактивы.
5.2. Отработанные
водные растворы реактивов не сливать в канализацию, а в закрывающийся
стеклянный сосуд вместимостью не менее 3 л с крышкой для их последующего
уничтожения.
5.3. Проветрить
помещение кабинета и тщательно вымыть руки с мылом.
Лабораторная работа
Тема: «Определение
органических молекул (липиды, углеводы, белки)».
Цель:
научиться определять органические молекулы, изучить функции и свойства белков,
липидов, углеводов. Доказать присутствие в биологических объектах
высокомолекулярных органических соединений белковой природы.
Техника
безопасности: соблюдать правила пожарной безопасности и требования безопасности
при выполнении лабораторно-практических работ по биологии.
Ход работы.
Опыт: Выявление углеводов
Оборудование и материалы: штатив с пробирками, водяная баня, раствор крахмала,
раствор йода, пипетка, сырой картофель, хлеб.
1.
Определение содержание
крахмала в пищевых продуктах (сырой картофель, хлеб). К каждому из образцов
добавьте несколько капель спиртового раствора йода.
2. С помощью реакции с нафтолом или тимолом обнаруживаются
незначительные количества углеводов или углеводных компонентов в сложных
соединениях. В две пробирки налейте по 10 капель раствора сахарозы. Затем в
одну из них добавьте 3 капли спиртового раствора нафтола, а в другую — такое же
количество спиртового раствора тимола. В пробирки осторожно налейте по 0,5 мл
концентрированной серной кислоты. На границе двух жидкостей наблюдается
фиолетовое окрашивание в пробирке с нафтолом и красное — в пробирке с тимолом.
- Какие изменения наблюдаются?
- О чем свидетельствует изменение окраски?
- Перечислите и опишите функции углеводов.
Опыт: Выявление липидов
Материалы и оборудование - штатив с пробирками, пипетки емкостью 1 мл, водяная
баня, стеклянные стаканчики, стеклянные палочки, марля; спиртовой раствор
лецитина, 1 %- ный раствор холестерина в спирте, концентрированная серная
кислота, ацетон.
1. Выявление лецитина. Лецитин относится к группе фосфолипидов,
входит в состав клеточных мембран.
В сухую пробирку налейте 10 капель ацетона, в стаканчик положите 1/2
желтка куриного яйца и, помешивая палочкой, по каплям долейте 40 мл теплого
спирта. Выпадает белый осадок. После того как раствор остынет, отфильтруйте его
в сухую пробирку.
2. Выявление холестерина. Холестерин входит в клеточные мембраны
многих органов и тканей, является предшественником желчных кислот, витамина Б,
половых гормонов, гормонов коры надпочечников. В основе реакции лежит его
способность отдавать воду и конденсироваться в окрашенные соединения.
В сухую пробирку налейте 10 капель раствора холестерина
в спирте, по стенке сосуда (осторожно!) добавьте 0,5 мл концентрированной
серной кислоты и осторожно встряхните. Наблюдается красно-оранжевое окрашивание
верхнего слоя раствора.
- Что такое жиры?
- Каковы физические свойства и функции жиров?
- От каких факторов зависит агрегатное состояние жиров?
Опыт: Выявление белков
Материалы и оборудование: штатив с пробирками, капельница, пипетки емкостью 1
мл, водяная баня; 1%-ный раствор яичного белка, 10%-ный раствор гидроксида
натрия, 1%-ный раствор сульфата меди, нингидрин (0,5%-ный водный раствор),
концентрированная азотная кислота.
Практическая часть
Инструктивная карточка лабораторного исследования
1. Биуретовая реакция на определение пептидной связи. Метод
основан на способности пептидной связи в щелочной среде образовывать с сульфатом
меди окрашенные комплексные соединения.
В пробирку налейте 5 капель раствора яичного белка (белок
куриного яйца отфильтруйте через марлю, затем разведите дистиллированной водой
1:10), добавьте 3 капли раствора гидроксида натрия и 1 каплю раствора сульфата меди
и перемешайте. Содержимое пробирки приобретает сине-фиолетовое окрашивание.
2. Нингидриновая реакция. Белки, полипептиды и свободные аминокислоты
дают с нингидрином синее или фиолетовое окрашивание.
К 5 каплям раствора яичного белка прилейте 5 капель
водного раствора нингидрина и нагрейте до кипения. Через 2 — 3 мин развивается
розовое или сине-фиолетовое окрашивание.
3. Ксантопротеиновая реакция. С помощью этой реакции в белке
обнаруживают циклические аминокислоты, имеющие в составе бензольные кольца.
К 5 каплям раствора яичного белка добавьте (осторожно!) 3
капли концентрированной азотной кислоты и нагрейте до появления осадка желтого
цвета. После охлаждения в пробирку добавьте 5-10 капель раствора гидроксида
натрия до появления оранжевого окрашивания (оно связано с образованием
натриевой соли этих нитросоединений).
- Исследуемый раствор приобрел фиолетовую окраску, о чем это свидетельствует?
- Перечислите и опишите функции белков
- Распределите следующие продукты в порядке убывания по количеству
содержания белков: мясо, дистиллированная вода, яблоко, подсолнечное масло,
соевое мясо
Вывод:
Дополнительный
вопрос:
Известно, что простые углеводы, как правило, расходуются в клетке и организме,
а сложные накапливаются.
Почему и как эта информация может помочь желающим похудеть или
поправиться?
Объясните биологическое значение вакцинации.
Литература:
1.Беляев Д. К. Биология. 10 класс:
учеб. для общеобразоват. организаций: базовый уровень / [Д.К. Беляев, Г.М.
Дымшиц, Л.Н. Кузнецова и др.]; под ред. Д.К. Беляева и Г.М.
Дымшица. – 3-е изд. – М.: Просвещение, 2016. – 223 с.
2. Беляев Д. К. Биология. 11 класс:
учеб. для общеобразоват. организаций: базовый уровень / [Д.К. Беляев,
Г.М. Дымшиц, Л.Н. Кузнецова и др.]; под ред. Д.К. Беляева и
Г.М. Дымшица. – 3-е изд. – М.: Просвещение, 2016.
Практическая работа
Тема: «Решение
задач по молекулярной биологии».
Цель:
закрепить теоретические знания решения задач по молекулярной биологии.
Техника безопасности: соблюдать правила пожарной
безопасности и требования безопасности при выполнении лабораторно-практических
работ по биологии.
Оборудование: таблица генетического кода, инструкции, методические рекомендации,
учебник.
Ход работы:
Задача № 1
Фрагмент молекулы ДНК содержит 560 тимидилового нуклеидов, что
составляет 28% общего количества. Определите:
а) сколько в данном фрагменте адениловых,
гуаниловых и цитидиловых нуклеотидов;
б) размер данного фрагмента
Задача № 2
В молекуле ДНК с относительной
массой 69000 на долю адениловых нуклеотидов приходится 8625. Определите
количество нуклеотидов каждого вида, если молекулярная масса одного нуклеотида
345.
Задача № 3
Определить последовательность
нуклеотидов в цепи ДНК, если комплементарная цепь имеет такое строение:
ТАГ-АГЦ-ЦТА-АГА-ГТЦ.
Задача № 4
Молекула ДНК распалась на две цепи.
Определена последовательность нуклеотидов в одной из цепей:
АТГ-ТАА-ЦГА-ЦЦГ-АТА-ГТА.
Задача № 5
Определите последовательность
нуклеотидов ДНК, которая будет комплементарной такой:
А Т Г -А Ц Т- Г Г Т- А Ц Г -Т Т А -Г.
Задача № 6
Длина фрагмента ДНК 680 нм.
Определите количество азотистых оснований в данном фрагменте.
Задача № 7
ДНК сперматозоида человека содержит
109 пар азотистых оснований. Определите длину ДНК.
Задача № 8
Фрагмент одной из цепей ДНК имеет
такой нуклеотидный состав:
АТГ-ГАЦ-АЦГ-ТГА.
Определите:
а) последовательность нуклеотидов во второй цепи ДHК;
б) длину этого участка ДHК
Методические рекомендации к практической работе
Проработайте теоретический материал: «Как решать задачи по общей
биологии»
Алгоритм решения любой задачи:
I.
Внимательно прочитайте условие задачи, вдумываясь в каждое слово.
II.
Изучите условие задачи на столько, что бы она была вам понятна.
III.
Сделайте короткую запись условия задачи. Не забывайте ставить символы.
IV.
Подумайте, какие из известных вам величин вы можете использовать во время
решения задачи. Запишите их.
V.
Запишите, что вам необходимо найти в задании.
VI.
Процесс решения задачи:
а)
поиск способа решения задачи;
б)
действий в задании может быть несколько. Записывайте их в таком виде: 1) ...,
2) ..., 3) ... и так далее.
VII.
Проверьте правильность решения.
VIII.
Запишите ответ (результат, который вы получили).
«Как решать задачи по молекулярной биологии»
Известно, что ДНК - дезоксирибонуклеиновая кислота - это биологическая макро
молекула, носитель наследственной информации, с РНК - рибонуклеиновою кислотой
– связанны процессы переноса генетической информации в клетках, транспорта
аминокислот к месту синтеза белка и осуществления самого процесса биосинтеза
белков. ДНК и РНК являются полимерами, мономерами которых выступают, так
называемые нуклеотиды.
Нуклеотиды состоят из трех компонентов: азотистого основания, сахара (рибоза
или дезоксирибоза) и остатка фосфорной кислоты. Азотистые основания в
нуклеиновых кислотах представлены аденином, гуанином, цитозином, тимином,
урацилом. В ДНК используются четыре основания, а в РНК не встречается тимин,
вместо которого в полинуклеотидную цепь включается урацил.
Молекула
ДНК представляет собой двойную спираль. Спираль из двух полинуклеотидных цепей
по одной и той же оси. Сахарофосфатный остов располагается снаружи двойной
спирали, а азотистые основания находятся внутри и соединяются друг с другом
водородными связями согласно принципам комплементарности: напротив аденилового
нуклеотида всегда располагается тимидиловый нуклеотид и они связаны двумя
водородными связями, а наоборот гуанилового нуклеотида выстраивается
цитидиловый, связывается с ним тремя водородными связями.
Следствием
комплементарности двух полинуклеотидных цепей в молекуле ДНК есть правила
Чаргаффа:
-
количество адениловых нуклеотидов в ДНК всегда равно количеству тимидиловых
нуклеотидов, а количество гуаниловых равно количеству
цитидиловых;
-
сумма адениловых и гуаниловых нуклеотидов равна сумме тимидиловых и цитидиловых
нуклеотидов.
При решении задач необходимо учитывать,
что: -
на один нуклеотид в молекуле ДНК или РНК приходится примерно 0,34
нм; - средняя масса нуклеотида соответствует
примерно 345 дальтон; -
Нуклеотиды условно обозначаются:
А - адениловый, Ц - цитидиловый,
Г - гуаниловый, Т - тимидиловый;
У - урациловый,
- "нонсенс", + "стоп-кодон" ,
"терминатор" - условные названия триплетов, обозначающие конец
синтеза.
Примеры решения типовых задач и правила их оформления:
Задача № 1 Участок первой цепи молекулы ДНК имеет следующую структуру:
...-А-А-Ц-Г-Ц-Г-Ц-А-Т-А- ...
Определить структуру соответствующего участка левой цепи молекулы ДНК.
Какова длина этого участка молекулы ДНК?
Решение:
1. Записываем структуру участка правой цепи молекул ДНК, а ниже, в
соответствии с принципом комплементарности, - структуру участка левой цепи
молекулы ДНК:
ДНК правая: ... -
А-А-Ц-Г-Ц-Г-Ц-А-Т-А...
| | | | | | | | |
|
ДНК левая Т-Т-Г-Ц-Г-Ц-Г-Т-А-Т-...
2. Участок цепи ДНК содержит 10 нуклеотидов, а средняя длина одного нуклеотида
равна 0, 34 нм, следовательно, длина участка цепи ДНК будет равна 0,34 * 10 =
3,4 нм.
Задача № 2 Определите
последовательность нуклеотидов в участке молекулы и-РНК, синтезированного с
участка ДНК такого строения:
...-Г-Ц-Т-А-А-Ц-Ц-Г-А-А-Г-Г-А-... Решение:
Записываем структуру участка цепи ДНК, а ниже, в соответствии с принципом
комплементарности, - структуру участка и-РНК, помня о том, что в РНК вместо
тимидинового нуклеотида присутствует урациловый, который комплементарный
адениловому нуклеотиду молекулы
ДНК:
ДНК: ...-Г-Ц-Т-А-А-Ц-Ц-Г-А-А-Г-Г-А-...
і–РНК: ...-Ц-Г-А-У-У-Г-Г-Ц-У-У-Ц-Ц-У-...
Задача № 3. Фрагмент
правой цепи ДНК имеет следующий нуклеотидный состав: ЦЦГ-ЦАТ-АЦЦ-ГЦТ.
Определите порядок чередования нуклеотидов в левой цепи. Какова длина этого
фрагмента молекулы ДНК? Найдите процентное содержание каждого нуклеотида в
данном
фрагменте.
Решение.
1.
По принципу комплементарности восстановим последовательность нуклеотидов в
левой цепи ДНК: ЦГГ - ЦАТ-АЦЦ- ГЦТ
ГЦЦ- ГТА - ТГГ- ЦГА
2.Зная,
что на один нуклеотид приходится 0, 34 нм, а всего нуклеотидов 12, найдем длину
ДНК: 0,34*12=4,08
(нм)
3.Установим процентное содержание каждого нуклеотида в данном фрагменте
ДНК: Всего нуклеотидов - 24, из них А = 5, Г = 7, Ц = 7,отсюда:
24-100% 24-100%
5-х% 7
-х%
Х=(5*100)/24=20,8 (%)
х=(7*100)/24=29,2 (%)
Ответ: содержание
адениловых нуклеотидов равно 20,8%, тимидиловых - 20,8%, гуаниловых - 29,2%,
цитидиловых - 29,2%;
Порядок чередования нуклеотидов в левой цепи: ГЦЦ-ГТА-ТГГ-ЦГА.
Задача № 4. Фрагмент молекулы ДНК содержит 440 адениловых нуклеотидов, что
составляет 22% от их общего количества. Определите, сколько цитидиловых,
гуаниловых и тимидиловых нуклеотидов содержится в данном фрагменте, его размеры
и молекулярную массу
Дано:
Решение: А=440 нуклеотидов=22% 1.Согласно
правилу комплементарности: А = Т = 440 = 22%
Т - ?
2. Из правила Чаргаффа: Г -
?
(А+Г)+(Т+Ц)=100%,
Ц - ?
А+Т=22% + 22% =44%, тогда: Lфрагмента -?
Г+Ц=100%-44%=56%, на Г и Ц
Мфрагмента -?
Отдельно приходится по 28% .
3. Выясним количество гуаниловых и цитидиловых нуклеотидов в данном
фрагменте ДНК:
22%
- 440,
28%
- х
Х== 560 (нуклеотидов)
Значит Г = Ц =
560
4. Выясним общее количество нуклеотидов в этом фрагменте ДНК:
440+440+560+560=2000 (нуклеотидов)
5. Зная примерную массу нуклеотида, вычислим значение этого фрагмента:
345*2000=690000 (даль тон)
6.Поскольку нуклеотиды в двухцепочной ДНК
размещены парами, то в длину молекула содержит вдвое меньшее число нуклеотидов:
2000/2 = 1000(нуклеотидов), а длина
фрагмента 0,34*10
3= 340(нм)
Ответ:
Т = 440 = 22%, Г = Ц =560 =28%, Lфрагмента =340нм, Мфрагмента=
690000 дальтон.
Литература:
1.Беляев Д. К. Биология. 10 класс:
учеб. для общеобразоват. организаций: базовый уровень / [Д.К. Беляев, Г.М.
Дымшиц, Л.Н. Кузнецова и др.]; под ред. Д.К. Беляева и Г.М.
Дымшица. – 3-е изд. – М.: Просвещение, 2016. – 223 с.
2. Беляев Д. К. Биология. 11 класс:
учеб. для общеобразоват. организаций: базовый уровень / [Д.К. Беляев,
Г.М. Дымшиц, Л.Н. Кузнецова и др.]; под ред. Д.К. Беляева и
Г.М. Дымшица. – 3-е изд. – М.: Просвещение, 2016.
Лабораторная работа
Тема: «Изготовление микропрепаратов.
Явление плазмолиза и деплазмолиза в растительных клетках».
Цель: разобрать
основные способы и закономерности поступления веществ в клетку, уяснить
значение этих процессов для нормальной жизнедеятельности клетки, ознакомиться с
ними на примере различных биологических объектов.
Техника
безопасности: соблюдать правила пожарной безопасности и требования безопасности
при выполнении лабораторно-практических работ по биологии.
Материалы и оборудование: луковица
репчатого лука, микроскопы, предметные стекла и покровные стеклышки, препаровальные
иглы, пинцеты, бюксы с дистиллированной водой, 15 %-м раствором NаС1, физиологическим
раствором.
Основные теоретические
сведения
Живая клетка — это открытая система,
постоянно обменивающаяся веществом и энергией с окружающей средой. Существуют
различные пути движения ионов и молекул через мембраны, образующие поверхность
клетки. 1. Движение может быть обусловлено разницей концентраций в
разделяемых клеточной мембраной средах (явление градиента концентраций). 2.
Движение определяется разницей электрических зарядов поверхностной мембраны
клетки и транспортируемой частицы (явление электрохимического градиента).
Простейший способ переноса — это
диффузия, основанная на принципе пассивного транспорта по концентрационному или
электрохимическому градиентам без затраты энергии АТФ. Диффузия происходит
через мельчайшие поры, занимающие определенную площадь цитолеммы, или
осуществляется непосредственно через ее липидный слой при условии
жирорастворимости поступающих в клетку органических молекул. При этом может
иметь место двустороннее проникновение веществ через мембрану.
В тех случаях, когда цитолемма
пропускает вещества только в одном направлении, происходит медленная одно - ,
сторонняя диффузия, называемая осмосом. Одностороннее давление на
полупроницаемую мембрану, возникающее вследствие осмоса, получило название
осмотического давления. В результате такого давления клетка становится плотной
и может растягиваться до определенного предела.
Это явление особенно характерно для
растительных клеток, имеющих оболочку, и называется тургором. В животных
клетках, чья цитолемма не укреплена оболочкой, тургор обычно отсутствует.
Баланс осмотических сил между внешним раствором и содержимым клетки является
важным фактором в перемещении воды, которая в количественном отношении
преобладает в цитоплазме. В растворах, осмотическое давление которых выше, чем
в клетке (гипертонический раствор), клетка теряет воду, что называется
плазмолизом. В растворах с низким осмотическим давлением (гипотонический раствор)
клетка приобретает воду — деплазмолиз.
Важное место в обменных процессах
занимает активный транспорт веществ в клетку. Способы его различны.
1. Поступление ионов и молекул
против градиента концентрации. Этот процесс связан со значительными затратами
энергии, источником которой служит АТФ. Иллюстрацией подобного транспорта
является «натриевая помпа» —система, регулирующая содержание в клетке Na+ и К+.
Биохимически активная система «натриевая помпа» откачивает из клетки ионы Nа+,
поступающие по градиенту концентрации, и одновременно нагнетает в нее из среды
ионы К+. Это приводит к преимущественному накоплению в клетке К+ по сравнению с
Na+. Работа указанной системы используется для поступления сахаров и
аминокислот в цитоплазму.
2. Фагоцитоз — процесс
активного захвата и поглощения клетками плотных частиц самого разнообразного
диаметра и формы. У простейших с помощью фагоцитоза осуществляется функция
питания. В составе многоклеточных организмов путем фагоцитоза выполняются
защитные реакции. У человека существуют особые специализированные группы
клеток, называемые фагоцитами.
3. Пиноцитоз активный захват
цитолеммой небольших порций жидкости в виде различного диаметра пузырьков с
последующим включением в состав цитоплазмы. Пиноцитоз — один из способов
поступления в клетку высокомолекулярных соединений, в частности белков и
углеводно-белковых комплексов.
Ход работы
1. Изучить явление плазмолиза и
деплазмолиза в клетках пленки лука. С помощью пинцета снять с внутренней
стороны чешуи лука тонкую пленку и сделать временный микропрепарат пленки лука
в воде. Изучить клетки лука в состоянии полного тургора, используя малое и
большое увеличение микроскопа.
Плазмолиз.
Используя полоску фильтровальной бумаги, отсосать с одной стороны покровного стекла
избыток воды, одновременно вводя пипеткой с другой стороны 15 %-й раствор NаС1
(гипертонический раствор). Наблюдать изменения в клетках в течение 10—15 мин.
Отметить, что с переходом воды из клетки в наружный раствор происходит падение
тургора, цитоплазма отстает от оболочки, принимает форму шара, объем вакуолей
резко уменьшается.
Деплазмолиз.
С помощью фильтровальной бумаги отсосать из-под покровного стекла
гипертонический раствор NаС1, одновременно вводя с другой стороны дистиллированную
воду. Вследствие того, что под покровным стеклом образуется гипотонический
раствор, вода начнет поступать в клетку, сжатие цитоплазмы постепенно исчезнет
и клетка, приобретя тургор, примет обычный вид.
Зарисовать
явление плазмолиза и деплазмолиза, используя большое увеличение микроскопа.
По
результатам работы заполните таблицу:
Транспорт
веществ через поверхностный аппарат клетки
|
Путь мембранного транспорта
|
Сущность процесса
|
Примеры транспортируемых веществ
|
|
|
|
|
Ответьте
на вопросы по таблице:
Каковы
основные пути мембранного транспорта?
Чем
различаются активный и пассивный транспорт?
Почему клетке
выгодно иметь мембранный транспорт, связанный с потерями энергии?
Какие
вещества могут перемещаться свободно, а какие – с обязательной потерей энергии?
Контрольные вопросы и
задания.
1. Назовите основные способы
поступления веществ в клетку.
2. Чем отличается осмос от диффузии
и что такое осмотическое давление?
3. В чем сущность тургорного
давления, и для каких клеток оно характерно?
4. Назовите виды поступления
биологически активных веществ в клетку.
Литература:
1.Беляев Д. К. Биология. 10 класс:
учеб. для общеобразоват. организаций: базовый уровень / [Д.К. Беляев, Г.М.
Дымшиц, Л.Н. Кузнецова и др.]; под ред. Д.К. Беляева и Г.М.
Дымшица. – 3-е изд. – М.: Просвещение, 2016. – 223 с.
2. Беляев Д. К. Биология. 11 класс:
учеб. для общеобразоват. организаций: базовый уровень / [Д.К. Беляев,
Г.М. Дымшиц, Л.Н. Кузнецова и др.]; под ред. Д.К. Беляева и
Г.М. Дымшица. – 3-е изд. – М.: Просвещение, 2016.
Практическая работа
Тема: «Решение задач по генетике».
Цель: применить
теоретические знания закономерностей наследственных признаков при решении
задач по генетике.
Техника
безопасности: соблюдать правила пожарной безопасности и требования безопасности
при выполнении лабораторно-практических работ по биологии.
Оборудование: инструктивные карточки, таблицы, методические
рекомендации
Ход работы:
Изучите теоретический материал и рассмотрите примеры решения задач по
генетике:
В генетических задачах используются следующие условные
обозначения:
P-родители; F-потомки, гибриды. 1,2,..-цифровые индексы, обозначающие
номер гибридного поколения, (зеркало Венеры) - материнская особь, женщина;
(копье Марса) - родительская особь, мужчина; х- скрещивания; : - соотношение в
потомстве; | - направление от родителей к потомкам, А-доминантный ген, а
рецессивный ген (А, а-аллельные гены) А, В- неаллельные гены; Аа- гетерозигота;
АА-доминантная гомозигота; аа-рецессивный гомозигота, -А - хромосомная формула
зиготы.
Условия задачи записываются в виде таблички, где в принятых
условных обозначениях указываются гены и контролируемые ими признаки; кроме
этого, можно записывать и схемы скрещиваний, в которых приведены или генотипы
(если это возможно) или фенотипы всех особей, о которых идет речь в задании .
При составлении схемы скрещивания на одной строке записывают условное
обозначение: родители (Р), затем - знак матери и ее генотип, знак скрещивания
(х), знак отца и его генотип. Если все генотип родителей или потомков
определить сразу невозможно, то в этом случае генотип записывают в виде
генотипического радикала - А - В -, где прочерки обозначают неизвестные гены.
Ниже записывают типы гамет, которые образуются в родительских организмах, и
обводят их в кружок. Под ними записывают генотипы потомков, их фенотипы и
соотношение по гено-и фенотипу. После решения задачи записывают ответ.
Для правильного решения задачи необходимо установить:
а) количество анализируемых признаков (моно-, ди-, полигибридное
скрещивание),
б) характер наследования признаков (независимое наследование,
сцепленное наследование; наследование, сцепленное с
полом)
в) характер взаимодействия генов (полное или неполное доминирование,
эпистаз, полимерия, комплементарность, множественный аллелизм).
Исходя из полученной информации, следует вспомнить основные
закономерности, характерные для того или иного вида скрещивания.
Кроме этого, в решении задач вам помогут следующие закономерности:
1. Если при скрещивании двух фенотипически одинаковых родительских
особей в их потомстве наблюдается расщепление, то эти особи гетерозиготные.
2.Если в результате скрещивания родительских особей, отличающихся по
одной паре признаков, получается потомство, у которого наблюдается расщепление
по этой же паре признаков соотношение 1:1, то одна из родительских особей была
гетерозиготная, а другая - гомозиготная по рецессивным признаком.
3. Если при скрещивании двух особей, фенотипическое по одной паре
признаков, в их потомстве наблюдается расщепление признаков на 3 фенотипических
класса в соотношении 1:2:1, то это свидетельствует о неполном доминировании, и
оба родителя гетерозиготные.
Неполное доминирование:
В некоторых случаях гибриды F1 имеют фенотип промежуточного
характера, то есть доминантный ген, не полностью подавляет проявления
рецессивного гена. Такое явление получило название неполного доминирования.
При этом, хотя признак и носит промежуточный характер, все гибриды
первого поколения (F1) будут - единообразно (с промежуточной признаку), а в F2
наблюдаться одинаковое расщепление по фенотипу и генотипу, то есть - 1:2:1,
поскольку доминантное гомозигота АА отличается от гетерозиготы Аа.
Например, если скрестить гомозиготные растения ночной красавицы с
красными и белыми цветками, то в первом и втором поколениях получим следующую
картину:
В первом поколении наблюдается однообразие потомков по фенотипу (все
цветки розовые) и по генотипу (у всех особей генотип Аа). Во втором поколении
произошло расщепление и по фенотипу и по генотипу в соотношении 1 (АА-красные):
2 (Аа-розовые): 1 (аа-белые).
Явление неполного доминирования можно объяснить дозой гена, т.е. гетерозиготы,
содержат только один активный ген, детерминирует проявление доминантного
признака. Промежуточное наследование может иметь как один, так и несколько
признаков у конкретного индивидуума.
Задание на неполное доминирование решаются по схеме, аналогичной
моногибридному или дигибридному скрещиванию, но при этом надо учитывать
промежуточное наследование признака.
Дигибридное скрещивание - это скрещивание,
в котором принимают участие две пары аллелей (парные гены - аллельные и
располагаются только в гомологичных хромосомах).
При дигибридном скрещивании Г. Мендель изучал наследование
признаков, за которые отвечают гены, лежащие в разных парах гомологичных
хромосом. В связи с этим каждая гамета должна содержать по одному гену из
каждой аллельной пары. Для скрещивания были взяты две начальные гомозиготные
родительские формы: первая форма имела желтые и гладкие семена, вторая форма
обладала зеленым и морщинистым семенами. Желтый цвет и гладкая форма семян -
доминантные признаки; зеленый цвет и морщинистое семя - рецессивные признаки.
Гибриды первого поколения скрещивались между собой, и во втором поколении
наблюдалось расщепление по фенотипу в соотношении 9:3:3:1, или (3 +2) 2. Таким
образом, при скрещивании гетерозиготных особей, отличающихся по нескольким
парам альтернативных признаков, в потомстве наблюдается расщепление по фенотипу
в соотношении (3 +1) n, где n - число пар альтернативных признаков.
Закон независимого комбинирования признаков свидетельствует:
При скрещивании гомозиготных
особей, отличающихся по двум или нескольким парам альтернативных признаков, во
втором гибридном поколении наблюдается независимое комбинирование этих
признаков, в результате чего получаются новые формы, обладающие несвойственными
родителям сочетаниями признаков.
Законы Г. Менделя выполняются при следующих условиях:
а) гены, контролирующие рассматриваемые признаки, расположены в разных
парах гомологичных хромосом;
б) равна вероятность образования и выживания гамет и зигот всех типов;
в) отсутствие избирательнности оплодотворения.
Нарушение хотя бы одного из перечисленных условий вызывает
отклонения от ожидаемого расщепления в потомстве гибридов.
Таким образом, в F2 возможны 16 комбинаций, а именно: расщепление по
фенотипу будет следующим: 9 желтых гладких (в генотипе должно быть хотя бы по
одной доминантной аллели каждого гена, а именно «А-В-»), 3 желтых морщинистых
(в генотипе должна быть хотя бы одна доминантная аллель «А» и две рецессивные
аллели «вв»), 3 зеленых гладких (в генотипе должно быть две рецессивные аллели
«аа» и хотя бы одна доминантная аллель «В»), 1 зеленая морщинистая (в генотипе
должны быть только рецессивные аллели обоих генов). Расщепление по генотипу
происходит в соотношении: 1 (ААВВ): 2 (АаВВ): 1 (ааВВ): 2 (ААВв): 4 (АаВв): 2
(ааВв): 1 (ААвв): 2 (Аавв): 1 (аавв ).
Примеры решения задач на дигибридное скрещивание:
Задача 1. У человека кареглазосгь доминирует над голубоглазостью, а праворукость
- над леворукостью. Кареглазый левша женился на голубоглазой женщине - правши.
У них родился голубоглазый ребенок-левша. Определите генотип матери, отца и
ребенка.
|
Дано:
А - ген кареглазости
а - ген
голубоглазости
С - ген
праворукости
с- ген
леворукости
F1 - голубоглазый
левша
|
Решение:
Проанализируем
условие задачи. Генотип кареглазой мужчины-левши может быть ААСС или ААСС.
Поскольку оба варианта генотипа отличаются лишь одним геном, то можно
записать генотип отца в виде генотипического радикала А_ сс.
Генотип
голубоглазой матери-правши может быть ААСС или ААСС; запишем его также в виде
генотипического радикала ааС__.
Голубоглазая
ребенок-левша, может быть только рецессивной дигомозиготой - ААСС.
|
|
♀=?
♂=?
F1=?
|
Составим схему брака:
P ♀ aaC_
x ♂ A_cc
Гаметы
F1 аасс
Поскольку потомки получают один ген из аллельной пары от
матери, а второй - от отца, то факт рождения голубоглазого ребенка
свидетельствует о наличии гена голубоглазости у обоих родителей. Поэтому вторым
геном с аллельной пары, отвечающий за окраску глаз, у отца будет рецессивный
ген а; Его генотип - ААСС.
Аналогично ребенок получил один рецессивный ген
леворукости от матери, второй - от отца, поэтому генотип матери будет таким
ААСС (логика рассуждений показана в схеме брака пунктирными линиями).
Для решения задачи можно воспользоваться также II
законом Менделя: расщепление потомков по фенотипу наблюдается только в случае
гетерозиготности хотя бы одного из родителей. Отсюда следует, что мать будет
гетерозиготная по генам, определяющим право-и леворукость, а отец -
гетерозиготен по генам окраски глаз.
Ответ: генотип матери ААСС; генотип отца ААСС;
генотип ребенка ААСС.
Задача 6. В морских свинок хохлатая шерсть
доминирует над гладкой, черный окрас шерсти - над белой. Среди гибридов первого
поколения, полученных от скрещивания черной хохлатой морской свинки с белой
хохлатой, оказалось 28 черных гладких, 30 черных хохлатых, 9 белых гладких и 11
белых хохлатых потомков. Определите генотип родителей и потомства.
Решение.
Введем условные обозначения и запишем краткое условие
задачи в принятых условных обозначениях.
|
Дано:
А-ген хохлатой шерсти
а-ген гладкой шерсти
Р-ген черного окраса шерсти
р-ген белой окраски шерсти
♀-А_Р_;
♂-А_рр
F1 - черные гладкие, черные хохлатые, беды гладкие, белые чубатые
|
Решение:
Составим схему скрещивания с использованием генотипических радикалов.
P ♀ А_р_ x ♂ A_рр
  гаметы
F1
ааР_ А_р_ аарр А_рр
чёрные чёрные белые белые
гладкие хохлатые гладкие хохлатые проанализируем фено-и генотипы
потомков.
|
|
♀=?, ♂=?, F1
=?
|
Животные
с гладкой шерстью имеют генотипы ааР_ (черная гладкая шерсть) или ААРР (белая
гладкая шерсть), т.е. гладкую шерсть определяет аллельные пара генов аа.
Потомки один ген с аллельной пары получают от матери, а второй от отца,
следовательно, каждый из родителей имел один рецессивный ген а и был
гетерозиготным по этому признаку.
Факт рождения потомков с белой шерстью (рр) свидетельствует о гетерозиготности
матери по этому признаку, поскольку один ген р потомки получают от матери, а
второй от отца. Итак, мать была гетерозиготная по этому признаку. На основе
проведенных рассуждений можно окончательно записать генотипы родителей: ♀-АаРа;
♂-Аарр.
Далее
составим полную схему скрещивания для определения генотипов
потомков. P ♀ А_р_ x ♂ A_рр
Гаметы: 2АР,
аР,ар Ар,ар
F1
2АаРр : Аарр : 2Аарр : 1Аарр : ааРр : аарр
чорные хохлатые
белые хохлатые чорные гладкие белые гладкие
Ответ: генотипы черных хохлатых потомков -
АаРр и Аарр; белых хохлатых-Аарр и Аарр; черных с гладкой шерстью – ааРр; белых
с гладкой шерстью - аарр.
Задания
Задание № 1. Выпишите гаметы организмов со следующими генотипами:
Задача № 2. У крупного рогатого скота ген
комолости доминирует над геном рогатости, а ген черного цвета шерсти - над
геном красной окраски. Обе пары генов находятся в разных парах хромосом
1. Какими окажутся телята, если скрестить гетерозиготных по обеим парам
признаков быка и корову.
2. Какое потомство следует ожидать от скрещивания черного комолого
быка, гетерозиготного по обоим парам признаков, с красной рогатой коровой?
Задача № 3. У собак черный цвет шерсти доминирует
над кофейным, а короткая шерсть - над длинной. Обе пары генов находятся в
разных хромосомах.
1.Какой процент черных короткошерстных щенков можно ожидать от
скрещивания двух особей, гетерозиготных по обоим признакам?
2.Охотник купил черную собаку с короткой шерстью и хочет быть уверен,
что она не несет генов длинной шерсти кофейного цвета. Какого партнера по
фенотипу и генотипу надо подобрать для скрещивания, чтобы проверить генотип
купленной собаки?
Задание № 4.В человека ген карих глаз
доминирует над геном определяющим развитие голубой окраски глаз, а ген,
обусловливающий умение лучше владеть правой рукой, преобладает над геном,
определяющим развитие леворукости. Обе пары генов расположены в разных
хромосомах. Какими могут быть дети, если родители их гетерозиготные?
Литература:
1.Беляев Д. К. Биология. 10 класс:
учеб. для общеобразоват. организаций: базовый уровень / [Д.К. Беляев, Г.М.
Дымшиц, Л.Н. Кузнецова и др.]; под ред. Д.К. Беляева и Г.М.
Дымшица. – 3-е изд. – М.: Просвещение, 2016. – 223 с.
2. Беляев Д. К. Биология. 11 класс:
учеб. для общеобразоват. организаций: базовый уровень / [Д.К. Беляев,
Г.М. Дымшиц, Л.Н. Кузнецова и др.]; под ред. Д.К. Беляева и
Г.М. Дымшица. – 3-е изд. – М.: Просвещение, 2016.
Лабораторная работа
Тема: «Филогенез скелета передних конечностей у представителей
различных классов позвоночных».
Цель: Цель работы: изучить эволюцию передних конечностей у
различных представителей подтипа позвоночных; проследить гомологию в строении
их скелета, уяснить взаимосвязь особенностей строения передних конечностей с
условиями среды.
Техника
безопасности: соблюдать правила пожарной безопасности и требования безопасности
при выполнении лабораторно-практических работ по биологии.
Оборудование: раздаточный
материал; муляжи и натуральные
скелеты рыбы, амфибии, ящерицы, птицы, летучей мыши, крота, кошки; схемы,
диаграммы эволюции передних конечностей; ручные лупы; таблицы..
Техника
безопасности:
1.
Инструментами,
относящимися к лабораторному оборудованию, пользуйся только с разрешения
преподавателя.
2.
После работы приведи
рабочее место в порядок, приборы сдай преподавателю.
Ход работы:
1.Рассмотри
предложенные материалы.
-Изучить по схемам и таблицам общий план строения передней конечности
позвоночных.
-Зарисовать схему скелета парного плавника кистеперой рыбы.
-Изучить при помощи ручной лупы скелет передней конечности лягушки.
-Рассмотреть скелет крыла птицы. Зарисовать. Наряду с гомологией в
строении передней конечности отметить черты специализации, связанные с полетом.
-Рассмотреть скелет крыла летучей мыши. Зарисовать. Отметить изменения,
связанные со специализацией.
-Рассмотреть скелет передней конечности крота, зарисовать. Отметить
изменения, связанные со специализацией.
-Рассмотреть скелет передней конечности кошки — характерный пример
строения скелета передней конечности наземных млекопитающих. Зарисовать.
Рис. Гомологичные органы (скелет конечности позвоночных):
а — саламандры; б — морской черепахи; в — крокодила; г — птицы; д —
крота; е — человека; ж — плечо; 2 — локтевая кость; 3 — лучевая кость; 4 —
кости запястья; 5 — кости пястья; 6 — фаланги пальцев.
2.Заполни
таблицу.
Таблица: Конечности
наземных позвоночных.
|
Класс наземных позвоночных
|
Особенности строения отделов передней
конечности
|
|
плечо
|
предплечье
|
Запястье и пясть
|
пальцы
|
|
Земноводные
|
|
|
|
|
|
Пресмыкающиеся
|
|
|
|
|
|
Птицы
|
|
|
|
|
|
Млекопитающие
|
|
|
|
|
3.Сделать
вывод о постепенном изменении органов.
Проверь свои знания:
Какие выводы можно
сделать в результате сравнения определенных объектов
Контрольные вопросы и задания.
1. В чем проявляется общий план строения передних конечностей у всех
классов позвоночных?
2. В чем особенность строения скелета передней конечности кистеперой
рыбы, стегоцефала, лягушки, рептилии?
3. Перечислите характерные черты строения скелета крыла птицы,
связанные с приспособлением к полету.
4. С чем связана специализация в скелете передних конечностей различных
представителей позвоночных?
5. Какие особенности скелета крыла летучей мыши вызваны специализацией?
6. Назовите особенности строения скелета передней конечности крота,
связанные с его образом жизни.
7. Перечислите основные черты строения скелета передней конечности
кошки, характерные для всех представителей наземных млекопитающих.
8. В чем состоят особенности строения и функции руки человека?
Основные теоретические сведения
Передние конечности позвоночных, несмотря на различие
выполняемых функций, имеют сходный план строения. Эволюция их шла по пути
уменьшения числа костных элементов. Так, в кисти высших позвоночных, в том
числе человека, ряд костей представляет собой результат слияния двух или
нескольких костных элементов. Некоторые кости в процессе эволюции
рудиментировали, а иные совершенно исчезли. Чтобы проследить гомологию в
строении скелета передних конечностей позвоночных, необходимо ознакомиться с общим
планом их строения (рис.).
Передняя конечность подразделяется на три отдела: плечо, предплечье и
кисть. Плечо у всех без исключения позвоночных состоит из одного скелетного
элемента — плечевой кости. Предплечье, как правило, имеет две кости: лучевую и
локтевую. Кисть низших позвоночных включает три ряда костей запястья, один ряд
костей пясти и фаланги пальцев.
С костями предплечья сочленяются кости проксимального ряда запястья.
Этот ряд обычно представлен четырьмя-пятью элементами. Против лучевой кости
предплечья в запястье расположена лучезапястная кость, против локтевой —
локтезапястная. Между ними промежуточная и центральная. Снаружи от
локтезапястной кости может находиться гороховидная кость. Затем следует
медиальный ряд запястья, представленный одной или несколькими медиально-запястными
костями. Третий ряд костей запястья образован дистальнозапястными костями.
Против последних лежат костные элементы пясти и фаланги пальцев.
Передняя конечность различных позвоночных представляет большие или
меньшие видоизменения описанного плана строения. Эти видоизменения связаны с
приспособлением органов к выполнению определенных функций, с особенностями
среды обитания животных.
Скелет парного плавника кистеперых рыб. Проксимальный отдел представлен
массивным непарным элементом, за ним следуют два парных — базалии плавника,
гомологичные плечу и предплечью наземных позвоночных. За базалиями
располагаются радиально расположенные более мелкие косточки — радиалии.
Скелет передней конечности стегоцефала. Четко обозначены все три
отдела: плечо, предплечье, кисть. Костные элементы всех отделов короткие и
массивные, в запястье имеют радиальное расположение.
Скелет передней конечности лягушки значительно отличается от
предыдущих, хотя общий план строения сохранен. Эти изменения связаны с
особенностями способа движения: у лягушки основная нагрузка приходится на задние
конечности, так как она передвигается скачками. Плечевая кость относительно
короткая, предплечье состоит из одной кости (плечевая и локтевая сращены с
дольной бороздкой на месте соединения). Запястье с из двух рядов костей:
проксимальный и дистальный. Проксимальный ряд имеет три кости: лучезапястную,
центральную и локтезапястную, сращенную с промежуточной. В дистальном ряду
находятся всего три кости, так как вторая, третья и четвертая кости сращены
между собой. Первая кость этого ряда — самая крупная. В пястном отделе четыре
обычных кости и одна рудиментарная — кость первого пальца. Сам первый палец
также рудиментарен, остальные пальцы развиты нормально. По сравнению с костными
элементами проксимального ряда кистеперых рыб и стегоцефалов кости лягушки
имеют тенденцию к увеличению длины.
Крыло птицы несет на себе многочисленные признаки приспособленности к
полету. Трубчатые кости плеча и предплечья заполнены воздухом, что уменьшает их
плотность. У основания кисти находятся две кости: лучезапястная, сросшаяся с
промежуточной, и локтезапястная, сросшаяся с гороховидной. Остальные элементы
запястья и пясти срастаются в один комплекс — запястно-пястную кость, являющуюся
прочной опорой для маховых крыльев. Фаланги пальцев редуцированы.
Крыло летучей мыши. Несущая поверхность образована не перьевым
покровом, а кожной складкой, находящейся как между крылом и туловищем, так и
между пальцами. Скелет кисти по длине превосходит длину предплечья, а также и
длину плечевой кости. В предплечье развита лучевая кость, а локтевая
рудиментарна.
Крыло летучей мыши — пример специализации (приспособления к конкретным
условиям среды обитания).
Скелет передней конечности крота является органом, при помощи которого
крот прокладывает в земле ходы. В связи с этим передняя конечность имеет
лопатообразную форму, она широкая и массивная. Короткая изогнутая плечевая
кость сочленяется с несколько более длинными костями предплечья. Локтевая кость
имеет сильно развитый локтевой отросток. Основание кости запястья очень
широкое. Кости пястья резко укорочены, так же, как основная и средняя фаланги
всех пяти пальцев. Серповидноизогнутый отросток у основания лучевой кости
выполняет роль шестого пальца. Передняя конечность крота также является
примером специализации к конкретным экологическим условиям.
Скелет передней конечности кошки характеризует строение передних конечностей
наземных млекопитающих животных. Проксимальные отделы значительно удлинены по
сравнению с дистальными. Лучевая и локтевая кости развиты одинаково. Плечевая
кость сочленяется с локтевой при помощи крупного выступа на последней. В
переднем ряду запястья имеются все кости, характерные для общей схемы скелета
передних конечностей позвоночных: лучезапястная, промежуточная, локтевая,
гороховидная. Последняя является постоянным элементом у млекопитающих. Пястье
состоит из пяти костей. Все пять пальцев хорошо развиты. Способ сочленения
предпоследней и последней фаланг обеспечивает втягивание и выпускание когтей,
так как у хищников передние конечности приспособлены не только для
передвижения, но и для захвата добычи.
Рука человека, в отличие от конечностей животных, является органом
труда и способна выполнять различные действия, недоступные животным. Это
достигается тем, что пальцы соединены с пястью очень подвижно. Самый подвижный
большой палец, хорошо развитый у человека, противопоставлен всем остальным, что
очень важно для трудовой деятельности. Однако в целом рука человека сохраняет
общий план строения, характерный для всех наземных позвоночных. Гомология эта
служит одним из доказательств животного происхождения человека.
Литература:
1.Беляев Д. К. Биология. 10 класс:
учеб. для общеобразоват. организаций: базовый уровень / [Д.К. Беляев, Г.М.
Дымшиц, Л.Н. Кузнецова и др.]; под ред. Д.К. Беляева и Г.М.
Дымшица. – 3-е изд. – М.: Просвещение, 2016. – 223 с.
2. Беляев Д. К. Биология. 11 класс:
учеб. для общеобразоват. организаций: базовый уровень / [Д.К. Беляев,
Г.М. Дымшиц, Л.Н. Кузнецова и др.]; под ред. Д.К. Беляева и
Г.М. Дымшица. – 3-е изд. – М.: Просвещение, 2016.
Лабораторная работа
Тема: Изучение водной экосистемы
на примере аквариума
Цель: на примере искусственной
экосистемы проследить изменения, происходящие под воздействием условий
окружающей среды. Показать особенности аквариума как искусственной экосистемы.
Материалы и оборудование: большой аквариум с компрессором и
подсветкой, временные аквариумы (стеклянные банки объемом 2,5 — 3 л), водные
растения, ручные лупы, световые микроскопы, коллекция «Биогеоценоз пресного
водоема».
Техника безопасности: соблюдать правила пожарной
безопасности и требования безопасности при выполнении лабораторно-практических
работ по биологии.
Ход работы.
Выполнить задания:
- Какие условия необходимо соблюдать при
создании экосистемы аквариума.
- Опишите аквариум как экосистему, с
указанием абиотических, биотических факторов среды, компонентов экосистемы
(продуценты, консументы, редуценты).
- Составьте пищевые цепи в аквариуме.
- Какие изменения могут произойти в
аквариуме, если:
падают прямые солнечные лучи; в аквариуме обитает большое
количество рыб.
- Сделайте вывод о последствиях изменений
в экосистемах.
Основные понятия и особенности
проведения работы
Водоем представляет собой биогеоценоз, в котором длительное
время в определенной акватории обитают организмы — продуценты, редуценты и
консументы, связанные между собой и с абиотическими факторами (рис.).
К особенностям абиотических факторов водоема относят
высокую плотность среды, низкое содержание в ней кислорода, незначительные
колебания температуры. К биотическим факторам можно отнести все живое население
водоема, поскольку жизнедеятельность одних организмов оказывает существенное
влияние на другие, на биогеоценоз в целом и круговорот веществ в нем.
Самой густозаселенной частью водоема является прибрежная
зона. Причины этого феномена в обилии света, необходимого для жизни растений, и
как следствие — в обилии пищи для животных. Недостаток света, кислорода, тепла,
пищи — причина бедности видового состава в глубинах водоема.
Продуцентами в экосистеме водоема являются автотрофы
(водоросли и высшие растения). Их роль в биогеоценозе водоема заключается в
создании органических веществ из неорганических в процессе фотосинтеза и
обогащении воды кислородом как основе обеспечения животных и других гетеротрофов
пищей, энергией, кислородом.
Консументы водоема — это разные виды животных (рыбы,
моллюски, насекомые, ракообразные и др.). Их роль в водоеме заключается в расщеплении
органических веществ, обогащении воды углекислым газом (исходным продуктом фотосинтеза).
Редуцентами в водоеме являются чаще всего сапротрофные
бактерии, разрушающие органические вещества до неорганических, однако их роль невелика,
поскольку низко содержание кислорода. Поэтому для экосистемы водоема характер
ил — скопление остатков организмов на дне.
Как и в наземных экосистемах, для водоема характер два типа
цепей питания: цепь выедания и цепь разложения. Причем цепь разложения является
основной для придонного слоя водоема, поскольку недостаток света делает
невозможным фотосинтез, а запасы органических остатков в иле очень большие.
Выделяющийся углекислый газ в силу постоянного перемешивания слоев воды и своей
слабой растворимости постоянно поднимается к поверхности, а недостаток кислорода,
приводит к практически полному отсутствию окисления органики в придонном слое.
Цепи питания в водоеме короткие. Они включают в себя растения или органические
остатки, растительноядных животных или сапротрофов и хищных.
Аквариум является моделью биогеоценоза водоема. Это искусственная
экосистема с незамкнутым круговоротом веществ, расход кислорода в процессе
дыхания и гниения превышает его пополнение за счет фотосинтеза. Вода в
аквариуме слабо перемешивается, в нижних слоях накапливается углекислый газ.
Поэтому необходимо периодически накачивать в аквариум воздух.
В аквариуме можно наблюдать взаимодействие между организмами
различных систематических групп, поскольку экосистема — это совокупность живых
организмов разных видов, связанных между собой и с компонентами неживой природы
обменом веществ и превращениями энергии на определенном участке биосферы.
Аквариум представляет собой ограниченное водное пространство.
Три группы организмов, обитающих в аквариуме, — производители органических
веществ (водоросли и высшие водные растения); потребители органических веществ
(рыбы, одноклеточные животные, моллюски); разрушители органических веществ (бактерии,
грибы, разлагающие органические остатки до минеральных веществ).
Аквариум как экосистема включает в себя пространственную и
видовую структуры. Пространственная показывает размещение организмов в вертикальном
и горизонтальном направлениях. Вертикальное размещение включает три слоя:
поверхностный, толщу воды и придонный. Горизонтальное же не имеет большого
значения из-за малых размеров аквариума. Видовая структура определяет общее
число обитающих в экосистеме видов и соотношение их численности. Ее обычно
составляют 3 — 4 вида растения, 1 — 2 вида рачков, 2 — 3 вида моллюсков и 3 — 4
вида рыб.
Растения поглощают углекислый газ из окружающей среды и
расходуют его углерод в процессе фотосинтеза на создание органических веществ.
Их используют как сами растения, так и животные (рыбы, моллюски), которые
питаются ими, создают из них вещества, свойственные организму. Органические
вещества организмы используют в процессе дыхания, при этом в окружающую среду
выделяется углекислый газ. Расщепление мертвых остатков микроорганизмами
сопровождается выделением в атмосферу углекислого газа. Таким образом, как и в
любой водной экосистеме, осуществляется круговорот углерода. Вместе с тем в
аквариуме масса пищи, а значит, и содержание углерода не соответствует правилу
экологической пирамиды (масса растений должна 1000 раз превышать массу
животных), поэтому рыб приходится подкармливать.
Из пищевых цепей в аквариуме можно составить следующие:
сапротрофные бактерии — инфузория туфелька — карась; сапротрофные бактерии —
моллюски; водные растения — рыбы; органические остатки — моллюски. Небольшое
число звеньев в цепи питания объясняется тем, что в аквариуме обитает мало
видов, численность каждого вида небольшая, мало пищи, кислорода, в соответствии
с правилом экологической пирамиды потеря энергии от звена к звену составляет
около 90 %.
Моллюски очищают стенки аквариума и поверхность растений от
разных органических остатков. Исключение моллюсков из пищевой цепи приводит к
помутнению воды в результате массового размножения бактерий, а также бесконтрольному
выделению рыбами продуктов обмена и непереваренных остатков пищи.
Как любые биологические системы, биоценозы изменяются во
времени, порой полностью меняя свой облик. Последовательная смена биоценозов в
пределах одного и того же биотопа называется экологической сукцессией.
Если в биоценозах деятельность одних видов не компенсирует
деятельность других, то условия среды неминуемо изменяются. Популяции меняют
среду в неблагоприятную для себя сторону и вытесняются другими видами, для
которых новые условия экологически более выгодны. Этот процесс продолжается до
тех пор, пока не сформируется уравновешенное сообщество, которое способно поддержать
баланс веществ в экосистеме.
Подготовительный этап
1. Во временный аквариум поместите несколько
кустиков элодеи и двух-трех моллюсков (например, катушек).
2. Опишите состояние аквариума: прозрачность воды;
температура воды; наличие пузырьков воздуха, микроорганизмов, налета на
поверхности и пр.
3. Поместите один из временных аквариумов в темное
прохладное место (аквариум № 1), а второй выставьте на свет в теплом помещении
(аквариум № 2).
4. Оставьте временные аквариумы на неделю (до
следующего занятия).
Практическая часть
Инструктивная карточка
лабораторного исследования:
1. Изучите состояние временных
аквариумов. Определите, произошло ли изменение численности его обитателей.
2. Аккуратно пипеткой возьмите пробы
воды у поверхности и около дна аквариума.
3. Приготовьте два временных
микропрепарата и рассмотрите их под микроскопом. Опишите, какие микроорганизмы
вами обнаружены.
4. С помощью ручной лупы изучите
поверхность аквариума. Имеется ли налет на его поверхности, плавают ли мелкие
рачки — циклопы и дафнии — в толще воды?
5. Результаты занесите в таблицу:
|
Параметр
|
Временный
аквариум № 1
|
Временный
аквариум № 2
|
|
В начале опыта
|
В конце опыта
|
В начале опыта
|
В конце опыта
|
|
Температура воды
|
|
|
|
|
|
Прозрачность воды
|
|
|
|
|
|
Наличие пузырьков воздуха
|
|
|
|
|
|
Наличие микроорганизмов
|
|
|
|
|
|
Наличие мелких ракообразных
|
|
|
|
|
6. Сделайте вывод по результатам опыта.
Литература:
1.Беляев Д. К. Биология. 10 класс:
учеб. для общеобразоват. организаций: базовый уровень / [Д.К. Беляев, Г.М.
Дымшиц, Л.Н. Кузнецова и др.]; под ред. Д.К. Беляева и Г.М.
Дымшица. – 3-е изд. – М.: Просвещение, 2016. – 223 с.
2. Беляев Д. К. Биология. 11 класс:
учеб. для общеобразоват. организаций: базовый уровень / [Д.К. Беляев,
Г.М. Дымшиц, Л.Н. Кузнецова и др.]; под ред. Д.К. Беляева и
Г.М. Дымшица. – 3-е изд. – М.: Просвещение, 2016.
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.