Галина Ильина

Биология с основами экологии

Закладка:

Блинохватова Ю. В., Ильин Д. Ю., Ильина Г. В.

ВВЕДЕНИЕ

Биология –наука о жизни, ее формах и закономерностях. Предметом изучения биологии является весь мир живых существ, начиная от микроорганизмов примитивного строения, и до человека. Раскрывая механизмы биологических процессов, биология помогает понимать сущность разнообразных явлений природы, уяснить причины возникновения проблем в состоянии окружающей среды, здоровье человека. Живой организм представляет собой неразрывное целое, что составляет одно из его отличий от объектов неорганического мира.

В процессе эволюции организмы выработали целесообразные механизмы, приспособленные к выполнению тех или иных физиологических функций. По своему совершенству эти механизмы часто превосходят машины, которые созданы человеком, в связи с чем биологические системы могут быть использованы для создания более совершенных машин, приборов.

Живые организмы рассматриваются современной биологией в историческом развитии, в постоянном движении, изменении, в проявлениях их жизнедеятельности и существующих связях с окружающей средой. Все типы взаимодействия живых организмов между собой и с окружающей их неорганической средой, а также все формы взаимного влияния организмов, в том числе и человека со всем спектром его деятельности, и среды обитания изучает наукаэкология.

Целью настоящих «Методических указаний» является оптимизация выполнения практических работ студентами инженерного факультета, концентрация их внимания на основных прикладных вопросах биологии, формирование представления о картине мира в рамках существующих естественно – научных концепций. «Методические указания» призваны облегчить выполнение основной задачи курса – формирования верной мировоззренческой установки у будущих специалистов на взаимоотношения человека с природой в рамках концепции экоразвития.

Занятие № 1. Строение клетки

Цель работы:Сформулировать основные положения об организации живых систем. Ознакомиться с принципом клеточного строения организмов как принципом единства живого. Изучить строение растительной и животной клеток.

Жизнь– одна из форм существования материи, закономерно возникшая при определенных условиях. Организм – открытая система, находящаяся в стационарном состоянии: скорость поступления веществ и энергии из среды уравновешивается скоростью их переноса из системы.

Важным признаком живых организмов и свидетельством единства их происхождения являетсяклеточное строение. Понятие «клетка» ввел Р. Гук. Немецкие ученые М. Шлейден и Т. Шванн сформулировали положенияклеточной теории:

– все живое состоит из клеток;

– общий принцип развития элементарных частей организма – клеткообразование;

– все клетки сходны по химическом составу и протекающим процессам;

– каждая клетка в определенных границах есть индивидуум, но при их совместном действии возникает единое целое.

Все ткани состоят из клеток;

Пятый принцип сформулирован позже немецким врачом Р. Вирховым:

– всякая клетка происходит от клетки и предшествует клетке.

Таким образом, клетка – это сложная система, образованная из взаимодействующих компонентов.

Химические вещества входят в состав клеток в виде ионов или компонентов неорганических или органических молекул.Неорганическиевещества – относительно простые соединения, которые встречаются и в живой, и в неживой природе;органическимиявляются многообразные соединения углерода, синтезируемые преимущественно живыми организмами.

Задание 1.

Заполните таблицу 1.

Таблица 1 – Химические вещества в клетке

У многоклеточного организма содержимое клетки отделено от внешней среды и соседних клеток плазматической мембраной, или плазмалеммой. Все содержимое клетки, за исключением ядра, носит названиецитоплазмы. Она включает вязкую жидкость –цитозоль(или гиалоплазму),мембранныеинемембранныеорганоиды.К мембранным компонентам клетки относятся ядро, митохондрии, пластиды, эндоплазматическая сеть, аппарат Гольджи, лизосомы, вакуоли растительных клеток. К немембранным компонентам относятся хромосомы, рибосомы, клеточный центр и центриоли, органоиды передвижения (реснички и жгутики). Клеточная мембрана (плазмалемма) состоит из липидов и белков. Липиды в мембране образуют двойной слой (бислой), а белки пронизывают всю ее толщу или располагаются на внешней или внутренней поверхности мембраны. К некоторым белкам, находящимся на наружной поверхности, прикреплены углеводы. Белки и углеводы на поверхности мембран у разных клеток неодинаковы и являются своеобразными указателями типа клеток. Благодаря этому клетки, принадлежащие к одному типу, удерживаются вместе, образуя ткани. Кроме того, белковые молекулы обеспечивают избирательный транспорт сахаров, аминокислот, нуклеотидов и других веществ в клетку и из клетки. Таким образом, клеточная мембрана выполняет функции избирательно проницаемого барьера, регулирующего обмен между клеткой и средой.

Ядро– самый крупный органоид клетки, заключенный в оболочку из двух мембран, насквозь пронизанных многочисленными порами. Через них осуществляется активный обмен веществами между ядром и цитоплазмой. Полость ядра заполнена ядерным соком.

В нем находятся ядрышко (одно или несколько), хромосомы, ДНК, РНК, белки, углеводы, липиды. Ядрышко формируется определенными участками хромосом; в нем образуются рибосомы. Хромосомы видны только в делящихся клетках. В интерфазном (неделящемся) ядре они присутствуют в виде тонких длинных нитей хроматина (соединения ДНК с белком). Ядро, благодаря наличию в нем хромосом, содержащих наследственную информацию, выполняет функции центра, управляющего всей жизнедеятельностью и развитием клетки (рисунки 1, 2).

Эндоплазматическая сеть (ЭПС)– это состоящая из мембран сложная система каналов и полостей, пронизывающая всю цитоплазму и образующая единое целое с наружной клеточной мембраной и ядерной оболочкой. ЭПС бывает двух типов – гранулированная (шероховатая) и гладкая. На мембранах гранулированной сети располагается множество рибосом, на мембранах гладкой сети их нет. Основная функция ЭПС – участие синтезе, накоплении и транспортировке основных органических веществ, вырабатываемых клеткой. Белок синтезируется гранулированной, а углеводы и жиры – гладкой ЭПС.

Рибосомы– очень мелкие органоиды, состоящие из двух субчастиц. В их состав входят белки и РНК. Основная функция рибосом – синтез белка.

Митохондрииснаружи ограничены внешней мембраной, имеющей в основном то же строение, что и плазматическая мембрана. Под наружной мембраной располагается внутренняя мембрана, образующая многочисленные складки – кристы. На кристах находятся дыхательные ферменты. Во внутренней полости митохондрий размещаются рибосомы, ДНК, РНК. Новые митохондрии образуются при делении старых. Основная функция митохондрий – синтез АТФ. В них синтезируется небольшое количество белков ДНК и РНК.

Хлоропласты– это органоиды, свойственные только клеткам растений. По своему строению они сходны с митохондриями. С поверхности каждый хлоропласт ограничен двумя мембранами – наружной и внутренней. Внутри хлоропласт заполнен студенистой стромой. В строме располагаются особые мембранные образования – граны, связанные между собой и с внутренней мембраной хлоропласта. В мембранах гран находится хлорофилл. Благодаря хлорофиллу происходит превращение энергий солнечного света в химическую энергию АТФ. Энергия АТФ используется в хлоропластах для синтеза углеводов.

Рисунок 1 – Строение животной клетки

Аппарат Гольджисостоит из 3 – 8 сложенных стопкой, уплощенных и слегка изогнутых дискообразных полостей. Он выполняет в клетке разнообразные функции: участвует в транспорте продуктов биосинтеза к поверхности клетки и в выведении их из клетки, в формировании лизосом, в построении клеточной мембраны.

Лизосомыпредставляют собой простые сферические мембранные мешочки (мембрана одинарная), заполненные пищеварительными ферментами, расщепляющими углеводы, жиры, белки, нуклеиновые кислоты. Их основная функция – переваривание пищевых частиц и удаление отмерших органоидов.

Рисунок 2 – Строение растительной клетки

Клеточный центрпринимает участие в делении клетки и располагается около ядра. В состав клеточного центра клеток животных и низших растений входит центриоль. Центриоль – парное образование, она содержит две удлиненные гранулы, состоящие из микротрубочек и расположенные перпендикулярно друг другу центриоли.

Закладка:

Органоиды движения –жгутики и реснички– представляют собой выросты клетки и имеют однотипное строение у животных и растений. Движение многоклеточных животных обеспечивается сокращениями мышц. Основной структурной единицей мышечной клетки являются миофибриоллы – тонкие нити, расположенные пучками вдоль мышечного волокна.

Клеточные включения– углеводы, жиры и белки – это непостоянные компоненты клетки. Они периодически синтезируются, накапливаются в цитоплазме в качестве запасных веществ и используются в процессе жизнедеятельности организма.

Задание 2.

Охарактеризуйте строение и функции основных органелл клетки, схематически зарисуйте их, заполнив таблицу 2. Сделайте вывод о различиях в строении растительной и животной клетки.

Таблица 2 – Основные органеллы клетки, их строение и функции

По характеру клеточной организации выделяют прокариотические (доядерные) и эукариотические (ядерные) клетки. Клетки эукариотических организмов состоят из ядра, цитоплазмы и содержащихся в ней органелл. Большинство таких клеток имеют одно ядро, но встречаются и многоядерные клетки. Некоторые высокоспециализированные клетки утрачивают ядра (эритроциты млекопитающих, клетки ситовидных трубок у покрытосеменных растений). Клетки прокариот лишены настоящего ядра, его функции выполняет нуклеоид. Кроме того, в их клетках практически не содержится мембранных органоидов, их функции берет на себя мезосома – совокупность складок внутреннего слоя плазмалеммы.

Задание 3.

Охарактеризуйте особенности строения прокариотических и эукариотических клеток, заполнив таблицу 3.

Таблица 3 – Строение клеток различных организмов

Проверьте свои знания, решив тестовые задания:

1. Определите среди перечисленных ниже структур ту, которая является структурной и функциональной единицей организма (выберите ответ): а) желудок; б) ген; в) сердце; г) корень; д) клетка.

2. Укажите среди перечисленных ниже названий органоидов тот, в котором реализуется фотосинтез: а) ядро; б) пластиды; в) хлоропласты; г) лейкопласты; д) митохондрии.

3. Назовите органоиды, в которых содержится ДНК (выберите ответ): а) лизосомы; 6) ядро; в) гиалоплазма; г) клеточный центр; д) реснички; е) рибосомы; ж) пластиды; з) вакуоли; и) клеточная оболочка; к) эндоплазматическая сеть; л) митохондрии.

4. Найдите среди перечисленных органоидов клетки те, которых нет в животной клетке: а) эндоплазматическая сеть; б) аппарат Гольджи; в) вакуоли; г) ядро; д) клеточная оболочка, упрочненная целлюлозой; е) пластиды; ж) клеточный центр.

5. Закончите фразу: «Клеточная оболочка растений содержит ...... которая обеспечивает механическую прочность как клетки, так и организма растения в целом».

6. Закончите фразу: «Углерод, азот, водород и кислород являются важнейшими … » (выберите ответ): а) абиогенными химическими элементами; б) химическими элементами; в) макроэлементами; г) биогенными химическими элементами; д) микроэлементами.

Контрольные вопросы:

1. Охарактеризуйте основные свойства и признаки живой материи.

2. На чем основан принцип химического единства живого?

3. Строение клетки, отличия растительных клеток от животных.

4. Сформулируйте основные положения клеточной теории.

Занятие № 2. Закономерности наследственности и изменчивости

Цель работы:Изучить принципы локализации, хранения, передачи и реализации генетической информации. Познакомиться с молекулярными механизмами наследственности и изменчивости.

Ген– элементарная единица наследственности. Каждый ген кодирует одну полипептидную цепь белка. В то же время ген представляет собой участок ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты), двухцепочечная молекула которой (рисунок 3) составляет хромосому.ДНК– биологический полимер, хранитель наследственной информации, которая закодирована в последовательности нуклеотидов – мономеров, составляющих полимер.

В состав участка ДНК – гена обычно входит 1000 нуклеотидов. При делении клеток (митозе) ДНК материнской клетки предварительно удваивается в количестве (реплицируется), в результате чего дочерние клетки получат точные копии ДНК, а соответственно, одинаковые наборы генов. Таким образом информация будет передана последующему поколению клеток.

Репликация– синтез новых цепей ДНК на матрице старых на основе принципа комплементарности азотистых оснований, антипараллельности и полуконсервативности. Пуриновые азотистые основания (аденин и гуанин) комплементарны пиримидиновым (тимин и цитозин). Азотистое основание, связанное ковалентной связью с остатком пятиуглеродного сахара дезоксирибозы и остатком фосфорной кислоты представляет собой нуклеотид – мономер ДНК. Основание аденин (А) комплементарно тимину (Т), гуанин (Г) – цитозину (Ц). Нуклеотиды, содержащие соответствующие азотистые основания, располагаются на цепях напротив и связываются между собой водородными связями. В ходе репликации двухцепочечная молекула расплетается и начинается синтез комплементарной цепи на каждой из материнских «матриц».

Транскрипция– синтез мРНК (матричной рибонуклеиновой кислоты) на матрице ДНК (происходит на том участке молекулы ДНК, где зашифрована информация о белке, нужном в настоящей момент клетке).

Рисунок 3 – Строение молекулы ДНК

РНК –полинуклеотид, отличающийся от ДНК меньшими размерами молекулы, сахаром (рибоза вместо дезоксирибозы), и одним азотистым основанием – тимин в РНК заменяется на урацил (У). Ход транскрипции напоминает репликацию, но происходит на одной из цепей ДНК. В дальнейшем мРНК будет служить матрицей для синтеза белка в клетке при участии транспортных РНК (тРНК), содержащихся в цитоплазме и рибосомальных РНК (рРНК), входящих в состав рибосом.

Задание 1.

а) Постройте комплементарную цепь для участка ДНК: ТТГАГЦЦГТААГГЦТТЦЦ;

б) Постройте мРНК для участка ДНК: ГГЦТАГГЦАААТГЦ.

в) В одном из участков ДНК имеется 37 нуклеотидов, содержащих аденин и 13 нуклеотидов, содержащих гуанин. Сколько в этом участке нуклеотидов, содержащих тимин? Цитозин?

Задание 2.

Зарисуйте схему репликации ДНК и транскрипции мРНК, сделайте обозначения.

Изменчивостьобъясняется рекомбинацией родительских генов, а также спонтанным мутированием. Изменчивость, связанная с изменением генотипа называетсянаследственной. Модификационнаяизменчивость не связана с изменением генотипа, она возникает в результате взаимодействия заложенных в генотипе качеств с внешней средой.

У организмов одного вида гены располагаются в локусах гомологичных хромосом. Существуют два альтернативных аллеля (положения) гена:рецессивныйаллель (признак запрограммирован, но не проявляется внешне, т.е. фенотипически) идоминантный(превалирующий, признак проявляется внешне). Основные закономерности наследования сформулированы Г. Менделем.

Задание 3.

Заполните таблицу 4.

Таблица 4 – Законы Менделя

Скрещивание особей, различающихся одной парой признаков, называетсямоногибридным.Для решения задач на моногибридное скрещивание необходимо уяснить, какой из признаков является доминирующим, определить, гаметы каких сортов продуцируют родительские организмы. Затем следует воспользоваться соответствующими законами Менделя.

Пример решения задачина моногибридное скрещивание:

У человека карий цвет глаз А доминирует над голубым а. Голубоглазая женщина вышла замуж за кареглазого мужчину, мать которого имела голубые глаза. Какой цвет глаз возможен у детей от этого брака?

Решение:

Ответ: 50 % потомков будут голубоглазыми, 50 % кареглазыми.

Задание 4.

Решите задачи:

а) У гороха желтая окраска семян В доминирует над зеленой в. Растение гороха, гомозиготное желтое скрестили с зеленым растением. Определите генотипы и фенотипы потомства.

б) При скрещивании норок коричневого и серого цвета получен приплод, все особи которого имели коричневую окраску. При скрещивании зверьков первого поколения получен приплод, в котором 167 норок имели коричневый цвет, а 58 – серый. Ген какой окраски является доминирующим? Какой генотип был у родительских особей и потомства? Какой закон Менделя иллюстрирует эта задача?

Закладка:

в) У растения ночной красавицы наблюдается явление неполного доминирования: красная окраска цветков Р не полностью доминирует над белой р. Гетерозиготы имеют розовые цветки. Красноцветковое растение скрестили с белоцветковым. Определите генотипы и фенотипы родительских растений и потомства.

Если родители отличаются двумя парами генов, то этодигибридноескрещивание. Гены различных аллельных пар комбинируются независимо друг от друга.

Пример решения задачина дигибридное скрещивание:

У человека карий цвет глаз К доминирует над голубым k, а праворукость H над леворукостью h. Кареглазая правша, гетерозиготная по обоим признакам вышла замуж за голубоглазого левшу. Определите генотипы и фенотипы детей от этого брака.

Решение:Воспользуемся решеткой Пеннета, записав гаметы родителей:

Ответ: 25 % дигетерозигот – кареглазых правшей; 25 % гетерозигот – кареглазых левшей; 25 % гетерозигот – голубоглазых правшей; 25 % дигомозигот – голубоглазых левшей.

Задание 5.

Решите задачу:

Женщина с вьющимися волосами (неполное доминирование), имеющая карие глаза, выходит замуж за голубоглазого мужчину с вьющимися волосами. Первая дочь родилась голубоглазой и курчавой. Возможно ли в этой семье рождение кареглазых детей с вьющимися волосами?

При изучениигенетики популяцийпользуются законом Харди – Вайнберга («В панмиксных популяциях наследование, как таковое, не меняет частоты аллелей в популяции»), выражающегося в виде формулы:

где p2 – число гомозиготных особей по доминантному гену (генотип АА), 2pq – число гетерозигот (Аа), q2 число гомозигот по рецессивному гену.

Пример решения задачпо популяционной генетике:

В выборке, состоящей из 84000 растений ржи, 210 растений оказалось альбиносами, у которых рецессивные гены находятся в гомозиготном состоянии. Определить частоту аллелей R и r и частоту гетерозиготных растений, несущих признак альбинизма.

Решение.

q 2 = rr = 210/84000 = 0,0025

p +q = 1

q = 0,05

p = 1 – 0,05 = 0,95

Ответ: p2 = RR = 0,9025

Rr = 2pq = 2 · 0,95 · 0,05 = 0,095

√q2 = rr = 0,0025

p = 0,95 q = 0,05

Задание 6.

Решите задачу:

В популяции Европы частота альбинизма (отсутствие пигментации кожи) с генотипом аа составляет 7 х 10-5. На какое число особей в популяции приходится один альбинос?

Проверьте себя, решив тестовые задания:

1. Какие из перечисленных веществ являются компонентами нуклеотидов ДНК (1) и РНК (2): а) рибоза; б) фосфорная кислота; в) аденин; г) тимин; д) дезоксирибоза; е) урацил; ж) гуанин; з) цитозин.

2. Закончите формулировку: «Совокупность генов, которыми обладает организм, полученная потомками от родителей, называется «…».

3. Закончите формулировку: «Совокупность признаков и свойств организма, формирующихся в зависимости от генотипа и влияния среды обитания, называется «… ».

Контрольные вопросы:

1. Роль нуклеиновых кислот в хранении и передаче генетической информации.

2. Охарактеризуйте взаимозависимость генотипа и фенотипа.

3. Использование знаний о наследственности и изменчивости в практической деятельности.

4. Какова роль мутаций в природных популяциях?

Занятие № 3. Обмен веществ и энергии в клетке

Цель занятия:ознакомиться с основными биохимическими процессами, протекающими в живом организме, сформировать представление о взаимосвязи процессов ассимиляции и диссимиляции в природе и организме.

Обмен веществ– основа жизнедеятельности каждой клетки и организма в целом. Для всех процессов, протекающих в клетке, нужна дополнительная энергия. Организмы способны использовать только два вида энергии: световую (фотосинтезирующие организмы –фототрофы) и энергию химических связей(хемотрофы). Главным структурным элементом органических молекул является углерод. В зависимости от источников его поступления, организмы делятся на две группы:автотрофы, использующие углерод неорганических соединений (СО2) игетеротрофы, использующие органические соединения углерода. Процесс потребления вещества и энергии называется питанием. Пищевые вещества, попавшие в организм, вовлекаются в процессыметаболизма(рисунок 4). Химические превращения веществ в организме, сопровождающиеся потреблением энергии, в результате которых осуществляются реакции синтеза, называются процессамианаболизма(фотосинтез, синтез белка и т.д.). Реакции расщепления, идущие с высвобождением энергии называются процессамикатаболизма(анаэробное и аэробное дыхание). Энергия, высвобождающаяся при распаде органических веществ, не сразу используется клеткой, а запасается в форме аденозинотрифосфата (АТФ).

Фотосинтез–синтез органических веществ из неорганических, идущий с использованием энергии света. Ведущую роль играют светоулавливающие пигменты, в основном хлорофиллы, содержащиеся в пластидах растений – хлоропластах. Процесс складывается из двух фаз: световой, в ходе которой происходит фотолиз воды и выделение О2, в результате чего образуются продукты, необходимые в темновой фазе (АТФ и НАДФ Н), и собственно темновой фазы, где с помощью указанных продуктов СО2 восстанавливается до сахаров. Суммарная реакция фотосинтеза имеет вид:

Рисунок 4 – Схема обмена веществ

Гетеротрофная ассимиляция сводится к перестройке молекул: органические вещества пищи (белки, жиры, углеводы) простые органические молекулы (аминокислоты, жирные кислоты, моносахара)макромолекулы тела (белки, жиры, углеводы).

Белок– основной строительный материал клетки и организма. Помимо этого, белки выполняют целый ряд функций.

Задание 1.

Заполните таблицу 5.

Таблица 5 – Типы и функции белков

Белки – полимеры, состоящие из мономеров – аминокислот. Аминокислот 20 и они универсальны для всех организмов. Ряд из них организм человека может синтезировать сам (они называются заменимыми), а некоторые должен получать с пищей (незаменимые).

Задание 2.

Цепочка аминокислот, соединенных пептидной связью, представляет собой первичную структуру белка. Как образуются вторичная, третичная и четвертичная его структуры (рисунок 5)?

Заполните таблицу 6.

Таблица 6 – Структура белка

Рисунок 5 – Структурная организация молекул белка

Синтез белка в клетке осуществляется по матричному принципу, информацию об одной полипептидной цепи несет один ген (участок ДНК), ее «считывает» мРНК и несет в цитоплазму, к рибосомам – «машинам для синтеза белка». В ходе трансляции происходит «перевод» этой информации с языка нуклеотидной последовательности на язык последовательности аминокислот. Аминокислоты строго в порядке, записанном на мРНК, доставляются в рибосому тРНК и там присоединяются к цепочке белка. Транспортные РНК, несущие каждая свою аминокислоту, попадают в рибосому по принципу кодон – антикодонного соответствия (рисунок 6).

Каждая аминокислота закодирована триплетным кодом – тройками нуклеотидов на мРНК (таблица 7).

Рисунок 6 – Синтез белка

Задание 3.

Решите задачи:

а) Участок мРНК имеет последовательность нуклеотидов: …ААГЦАГГУУУУГГ… Определите аминокислотную последовательность закодированного здесь участка белковой молекулы.

б) Фрагмент цепи ДНК имеет вид ..ГААГАГЦЦАГЦАГАГАГААГГГА… Какие аминокислоты закодированы в этом участке ДНК (следует вспомнить правила транскрипции).

в) Фрагмент белка Д имеет следующий состав аминокислот: …мет-фен-тир-асп-гис-гис… Напишите нуклеотидный состав мРНК и ДНК, в которых закодирован данный белок.

Диссимиляцияосуществляется в два этапа. Первый этап – бескислородное дыхание, неполное окисление глюкозы –гликолиз.Это ферментативный процесс расщепления шестиуглеродной глюкозы до двух трехуглеродных молекул пировиноградной кислоты.

Образовавшийся пируват может включаться в разные типы брожения в зависимости от условий (спиртовое, уксуснокислое, молочное, пропионовокислое). А при наличии в среде кислорода пируват расщепляется до конечных продуктов – этокислородное дыхание. Процесс протекает в митохондриях и называется циклом трикарбоновых кислот (или циклом Кребса). Суммарное уравнение дыхания:

Закладка:

Таблица 7 – Коды аминокислот

Задание 4.

а) Сравните суммарные уравнения фотосинтеза и полного цикла дыхания и сделайте вывод.

б) Рассмотрите на схеме (рисунок 7) ход диссимиляции. Отметьте основные этапы.

Рисунок 7 – Схема диссимиляции

Проверьте себя, решив тестовые задания:

1. Укажите среди перечисленных ниже веществ те, которые выполняют «строительную» функцию в клетках разных организмов (выберите ответ): а) глюкоза; б) жиры; в) белки; г) нуклеиновые кислоты; д) вода.

2. Найдите среди приведенных ниже названий веществ те, которые являются углеводами: а) триолеин; б) пепсин; в) яичный альбумин; г) глюкоза; д) гликоген; е) глицин; ж) сахароза.

3. Выберете среди перечисленных функций те, которые характерны для белков: а) несут сведения о признаках организма; б) являются веществами, из которых построены наиболее важные структуры клетки; в) входят в состав ферментов (биологических катализаторов; г) являются матрицей для синтеза мРНК; д) являются источником энергии для организмов, т.к. при их окислении выделяется энергия.

Контрольные вопросы:

1. В каких частях клетки происходят этапы энергообмена?

2. Объясните, почему потребление избыточного количества пищи приводит к ожирению?

3. Объясните потребность большинства живых организмов в кислороде.

Занятие № 4. Наследственность и изменчивость (семинар)

Вопросы для подготовки:

1. Виды и структура хромосом. Аутосомы, гетерохромосомы, их значение. Плоидность соматических и половых клеток. Понятие о кариотипе.

2. Ген, генетический код. Свойства кода.

3. Особенности организации генетического аппарата прокариот. Специфика процесса репликации у бактерий.

4. Механизм репликации у эукариот. Что такое репликон? Какие ферменты участвуют в процессе репликации?

5. Транскрипция и трансляция: локализация и механизм этих процессов. Возможна ли транскрипция на этапах деления клетки?

6. Мейоз, его этапы и биологическое значение.

7. Митоз, фазы митоза и его биологическое значение.

8. Гаметогенез, этапы овогенеза и сперматогенеза. Механизм оплодотворения.

9. Понятие онтогенеза. Этапы эмбрионального развития.

10. Масса одного нуклеотида в среднем составляет 300 дальтон. Определите массу участка двойной спирали ДНК, если известно, что белок, кодируемый этим участком, состоит из 200 аминокислот.

11. Масса одного нуклеотида в среднем составляет 300 дальтон. Определите массу участка одной цепи двойной спирали ДНК, если известно, что белок, кодируемый этим участком, состоит из 150 аминокислот.

12. Факторы и значение мутационного процесса.

13. Задача. Кареглазый мужчина, сын голубоглазой женщины, вступает в брак с голубоглазой девушкой. Какова вероятность рождения в семье голубоглазых детей, если карий цвет глаз является доминирующим признаком?

14. Законы Менделя.

15. Факторы наследственности и изменчивости.

16. Задача. Близорукий мужчина вступает в брак с девушкой с нормальным зрением. Определите вероятность рождения в семье здоровых детей, если отец: а) гомозиготен; б) гетерозиготен, а близорукость – доминирующий признак.

17. Закон Харди – Вайнберга.

18. Организация генетического аппарата. Хромосомы вирусов и бактерий. Хромосомы ядерных организмов.

19. Генетический код и биосинтез белка.

20. Типы мутаций. Мутагенные факторы.

21. Генетическая инженерия. Генетические основы селекции.

22. Хромосомное определение пола. Сцепленное наследование.

23. Генетическое картирование, методы и значение.

24. Цитоплазматическая наследственность – понятие, значение.

25. Мутационная и модификационная изменчивость.

Занятие № 5. Строение растительного организма. Способы размножения растений

Цель работы:Получить представление о строении растительного организма, изучить способы размножения растений.

Части растения, имеющие определенную форму и строение и выполняющие специфические функции, называюторганами. Органы, обеспечивающие жизненные функции, являютсявегетативными, к ним относят корень, стебель и лист.Генеративныеорганы осуществляют половое размножение растений, это цветок, плод, семя.

Корень– осевой орган растения, функциями которого являются всасывание воды и минеральных веществ и закрепление растения в почве. На продольном разрезе корня различают следующие зоны: деления, растяжения, всасывания и проведения (рисунок 8).

Рисунок 8 – Продольный разрез корня:

I – корневой чехлик, II – зона деления и зона растяжения, III – зона всасывания, IV – зона проведения; 1– зачаток бокового корня, 2 – корневые волоски, 3 – первичная кора, 4 – эндодерма, 5 – эпиблема, 6 – осевой цилиндр

Совокупность корней одного растения называюткорневой системой. Различают два вида корневых систем: стержневую и мочковатую.

Задание 1.

Охарактеризуйте особенности стержневой и мочковатой корневых систем, заполнив таблицу 8.

Таблица 8 – Корневые системы растений

Видоизменение корней связано с выполнением особых функций.

Задание 2.

Охарактеризуйте типы видоизменений корней, отметив их функции. Заполните таблицу 9.

Таблица 9 – Типы видоизменений корней у растений

Стебелькак осевой орган растения характеризуется верхушечным ростом, ветвлением, образует листья и почки. Развитиепобегаосуществляется за счет деления клеток конуса нарастания. Формы побегов разнообразны: прямостоячие, стелющиеся, вьющиеся, лазающие. Во внутреннем строении стебля древесного растения различают ряд слоев: кора, слой древесины и сердцевина. К функциям корня относятся транспорт и запас веществ, вегетативное размножение.

Задание 3.

Охарактеризуйте видоизменения побегов, заполнив таблицу 10.

Таблица 10 – Видоизменения побега

Лист– боковой орган растения, который обеспечивает функции фотосинтеза, транспирации и газообмена. Лист состоит излистовой пластинкиичерешка. Листовые пластинки могут быть цельными или рассеченными. Листья различаются по форме листовой пластинки (округлые, ланцетовидные, овальные, игольчатые и т.д.) и по форме края листовой пластинки (цельнокрайние, зубчатые, выемчатые). Расположение листьев на стебле может быть очередным, супротивным, мутовчатым. Различаютпростыеисложныелистья. У сложных имеется несколько листовых пластин, прикрепленных к основному черешку черешочками. Лист снаружи и снизу покрыт эпидермой, между слоями которой находится мякоть листа – мезофил, содержащий хлорофиллоносную ткань, а также сосудисто – волокнистые пучки и механическую ткань (рисунок 9).

Задание 4.

Рассмотрите рисунок 9 и определите назначение различных элементов листа. В чем состоит роль столбчатой и губчатой паренхимы? В чем заключается значение устьиц, проводящих пучков?

Цветок– орган семенного размножения. Стебель цветка образуетцветоножкуицветоложе, а видоизмененные листья –чашелистики,лепестки,тычинкииплодолистики, формирующиепестик(рисунок 10). Цветки с тычинками и пестиками называют обоеполыми, только с тычинками или только с пестиками – однополыми. Растения с мужскими и женскими цветками называются однодомными, только с одним из типов цветков – двудомными.

Конец ознакомительного фрагмента.

Спасибо за чтение

Вернуться к книге