ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ СРЕДНЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ПОВОЛЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОЛЛЕДЖ»

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ СРЕДНЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ПОВОЛЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОЛЛЕДЖ»
О.А.Моргунова
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС
ПО ДИСЦИПЛИНЕ
Биология
«общеобразовательный цикл»
технического профиля
основной профессиональной образовательной программы
по специальностям: 190631 «Техническое обслуживание и ремонт
автомобильного транспорта », 230115 «Программирование компьютерных систем»
ДЛЯ СТУДЕНТОВ ЗАОЧНОЙ ФОРМЫ ОБУЧЕНИЯ
Самара, 2013 г
Учебно-методический комплекс по дисциплине «Биология» составлен в
соответствии с характеристикой профессиональной деятельности выпускников и
требований к минимуму результатов освоения дисциплины, изложенными в
Федеральных государственных образовательных стандартах среднего
профессионального образования по специальностям 190631 «Техническое
обслуживание и ремонт автомобильного транспорта », 230115 «Программирование
компьютерных систем», утвержденным приказом Министерства образования и науки
РФ.
Учебно-методический комплекс по дисциплине «Биология» ( далее УМКД)
входит в образовательный цикл и является частью основной профессиональной
образовательной программы ГБОУ СПО « ПГК»
по специальностям190631
«Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта », 230115
«Программирование компьютерных систем», разработанной в соответствии с ФГОС
СПО третьего поколения.
Учебно-методический комплекс по дисциплине «Биология»
адресован
студентам заочной формы обучения .
УМКД содержит рекомендации по изучению теоретического блока, перечень
практических занятий и/или лабораторных работ, порядок и образцы их выполнения,
перечень контрольных работ, а также включает вопросы и задания по промежуточной
аттестации.
2
СОДЕРЖАНИЕ
1. Введение………………………………………………………………………7
2. Тематический план …………………………………………………………..7
3. Содержание дисциплины…………………………………………………….8
«Введение»………………………………………………………………………..8
Раздел 1 «Учение о клетке»
Тема 1.1 «Клетка-элементарная живая система. Химическая организация
клетки»………………………………………………………………………….10
Тема 1.2 «Строение и функции клетки» ………………………………….. 13
Тема 1.3 «Обмен веществ и энергии в клетке»……………………………. 16
Тема 1.4 «Клеточная теория строения организмов. Митоз»……………… 19
Раздел 2 « Организм. Размножение и индивидуальное развитие
организма»
Тема 2.1 «Организм - единое целое. Размножение. Деление клетки»…….. 21
Тема 2.2 «Индивидуальное развитие организма»……………………………23
Тема 2.3 «Индивидуальное развитие человека»…………………………… 24
Раздел 3 « Основы генетики и селекции»
Тема 3.1 «Генетика - наука о закономерностях наследственности и
изменчивости организмов»…………………………………………………….26
Тема 3.2 «Законы генетики»……………………………………………………28
Тема 3.3 «Закономерности изменчивости»……………………………………32
Тема 3.4 «Селекция»…………………………………………………………….34
Тема 3.5 «Биотехнология»………………………………………………………36
Раздел 4 «Эволюционное учение»
Тема 4.1 «История эволюционных идей»…………………………………….38
Тема 4.2 «Эволюционное учение Ч. Дарвина»……………………………….40
Тема 4.3 «Движущие силы эволюции»……………………………………….42
Тема 4.4 «Концепция вида. Популяция. Видообразование»………………. 45
Тема 4.5 «Доказательства эволюционного процесса»………………………47
Тема 4.6 «Основные направления эволюционного процесса»……………….50
Раздел 5 « История развития жизни на Земле»
Тема 5.1 «Гипотезы происхождения жизни. Развитие органического
мира»…………………………………………………………………………..53
Тема 5.2 «Гипотезы о происхождении человека. Эволюция человека»…..56
Раздел 6 «Основы экологии»
Тема 6.1 «Экология. Экологические факторы»……………………………..59
Тема 6.2 «Экологические системы»……………………………………………61
Тема 6.3 «Биосфера»…………………………………………………………..64
Тема 6.4 «Последствия деятельности человека в окружающей среде»……66
Раздел 7 «Бионика»
Тема 7.1 «Бионика»……………………………………………………………67
4. Контроль и оценка результатов освоения учебной дисциплины
Рубежный контроль……………………………………………………………..69
Итоговый контроль по дисциплине……………………………………………69
5. Глоссарий……………………………………………………………………69
6. Информационное обеспечение дисциплины
Основные источники ( для студентов)………………………………………71
Дополнительные источники ( для студентов)………………………………..72
4
УВАЖАЕМЫЙ СТУДЕНТ!!!
Самостоятельная работа при заочной форме обучения является основным видом
учебной деятельности. Ваша самостоятельная работа по дисциплине предполагает
следующее:
− самостоятельное изучение теоретического материала;
− выполнение практических и/или лабораторных работ;
− выполнение контрольных работ;
− подготовку к промежуточной аттестации.
В помощь Вам предлагается учебно-методический комплекс по дисциплине
Биология (УМКД), подготовленный преподавателями колледжа.
Учебно-методический комплекс по дисциплине «Биология» является частью
основной профессиональной образовательной программы ГБОУ СПО «ПГК» по
специальностям: 190631 «Техническое обслуживание и ремонт автомобильного
транспорта », 230115 «Программирование компьютерных систем», разработанной в
соответствии с ФГОС СПО третьего поколения.
Цель изучения дисциплины - обеспечить прочное усвоение основных теорий
науки о жизни, методов познания и преобразования навыков самообразования
Содержание дисциплины «Биология» разбито на смысловые блоки (разделы),
которые изучаются по темам. Структура каждой темы представлена следующим
образом:
 Основные понятия и термины по теме (определения даются в глоссарии) - Их
нужно знать!
 План изучения темы (вопросы, необходимые для изучения).
 Краткое изложение теоретических вопросов. Наличие тезисной информации по теме
сориентирует Вас на ключевые моменты тем, которые необходимо углубить и
расширить материалом указанной литературы.
 Практическая работа (если предусмотрена в теме) оформляется в виде отчета в
тетрадях. В УМКД представлен порядок выполнения ЛПР, а также образец
выполнения и оформления заданий. Выполнение практических работ
обязательно!
 Вопросы для самоконтроля по теме (ориентированы на вопросы итогового контроля по
дисциплине).
 Основные и дополнительные источники по теме. Из всего перечня
рекомендованной литературы следует опираться на литературу, указанную как
основную, УМКД.
Для того чтобы Вы успешно пройти итоговую форму контроля, Вам необходимо, помимо
освоения теоретического материала и отчета по практическим работам, выполнить контрольную
работу, предусмотренную учебным планом. Для того чтобы получить свой вариант контрольной
работы, Вам достаточно обратиться к методисту заочного отделения.
Получив свой вариант контрольной работы, вы должны:
1) внимательно ознакомиться с вопросами (теоретическими и практическими)
своего варианта;
2) подобрать соответствующую учебно-методические пособия, изданные в
колледже, учебную литературу.
3) ознакомиться с подобранной информацией;
4) выполнить задания по теоретическим вопросам, составив, в зависимости от
задания, конспект, таблицу, схему, план ответа и др.
5)провести расчеты, решить задачи, предварительно изучив типовые
образцы по теме, используя учебно-методические пособия, изданные в
колледже.
5
6) оформить работу в соответствии с образцом.
Если Вами не освоен теоретический материал или у Вас возникают трудности
при выполнении практических работ, а также при выполнении контрольной работы,
необходимо обратиться за помощью к преподавателю или попытаться ещё раз
самостоятельно с помощью данного УМКД пройти весь образовательный маршрут по
проблемному разделу. С графиком
консультаций, проводимых преподавателем,
можно ознакомиться у методиста заочного отделения.
В результате освоения дисциплины студент должен уметь:
-объяснять единство живой и неживой природы;
- характеризовать причины и факторы эволюции, изменяемость
видов;
- решать элементарные биологические задачи;
- составлять элементарные схемы скрещивания и схемы переноса
веществ и передачи энергии в экосистемах (цепи питания);
- описывать особенности видов по морфологическому критерию;
- выявлять приспособления организмов к среде обитания ;
- сравнивать биологические объекты и процессы) и делать выводы и
обобщения на основе сравнения и анализа;
- анализировать и оценивать различные гипотезы о происхождении
жизни и человека, глобальные экологические проблемы и их
решения;
-последствия собственной деятельности в окружающей среде;
- находить информацию о биологических объектах в различных
источниках;
В результате освоения дисциплины студент должен знать:
- основные положения биологических теорий и закономерностей:
клеточной теории, эволюционного учения, учения В.И.Вернадского
о биосфере, законы Г.Менделя, закономерностей изменчивости и
наследственности;
- строение и функционирование биологических объектов: клетки,
генов и хромосом, структуры вида и экосистем;
-сущность биологических процессов: размножения, оплодотворения,
действия искусственного и естественного отбора, формирование
приспособленности, происхождение видов, круговорот веществ и
превращение энергии в клетке, организме, в экосистемах и
биосфере;
- клад выдающихся ученых в развитие биологической науки;
- биологическую терминологию и символику.
В ГБОУ СПО «Поволжский государственный колледж» на дисциплину
Биология
по специальностям: 190631 «Техническое обслуживание и ремонт
автомобильного транспорта », 230115 «Программирование компьютерных систем»,
отводится 117 часов, в том числе 8 часов аудиторной нагрузки и 109 часов
самостоятельной работы студентов. Освоение дисциплины требует обязательного
выполнения студентами 1 контрольной работы, 10 практических занятий. По итогам
изучения дисциплины проводится Д/зачет.
Итоговый контроль по дисциплине
По
итогам изучения дисциплины выставляется зачет на основании оценок за
практические работы и контрольную работу.
6
Желаем Вам удачи!
1. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ МАРШРУТ ПО ДИСЦИПЛИНЕ
Таблица 1
Количество
Формы отчетности, обязательные для сдачи
Практические занятия
10( в т.ч. 2аудиторных)
-
Лабораторные работы
Контрольная работа
1
Итоговая аттестация
д/зачет
2. ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН
Наименование
разделов
и тем
Введение
Раздел 1 «Учение о клетке»
Тема 1.1 «Клетка-элементарная
живая система. Химическая
организация клетки»
Тема 1.2 «Строение и функции
клетки»
Тема 1.3 «Обмен веществ и
энергии в клетке»
Тема 1.4 «Клеточная теория
строения организмов. Митоз»
Раздел 2 « Организм.
Размножение и
индивидуальное развитие
организма»
Тема 2.1 «Организм - единое
целое. Размножение. Деление
клетки»
Тема 2.2 «Индивидуальное
развитие организма»
Тема2.3 «Индивидуальное
развитие человека»
Раздел 3 «Основы генетики и
селекции»
Тема 3.1 «Генетика- наука о
закономерностях
наследственности и
изменчивости организмов»
Тема 3.2 «Законы генетики»
Максимальная
учебная
нагрузка
2
18
Таблица 2
Количество часов
Аудиторные
Самостоятельная
занятия
работа
2
2
16
16
-
16
27
2
25
7
Тема3.3 «Закономерности
изменчивости»
Тема 3.4 «Селекция»
Тема 3.5 «Биотехнология»
Раздел 4 «Эволюционное
учение»
Тема 4.1 «История
эволюционных идей»
Тема 4.2 «Эволюционное
учение Ч. Дарвина»
Тема 4.3 «Движущие силы
эволюции»
Тема 4.4 «Концепция вида.
Популяция. Видообразование»
Тема 4.5 «Доказательства
эволюционного процесса»
Тема 4.6 «Основные
направления эволюционного
процесса»
Раздел 5 « История развития
жизни на Земле»
Тема 5.1 « Гипотезы
происхождения жизни.
Развитие органического мира»
Тема 5.2 «Гипотезы о
происхождении человека.
Эволюция человека»
Раздел 6 «Основы экологии»
Тема 6.1 «Экология.
Экологические факторы»
Тема 6.2 «Экологические
системы»
Тема 6.3 « Биосфера»
Тема 6.4 «Последствия
деятельности человека в
окружающей среде»
Раздел 7 «Бионика»
Тема 7.1 «Бионика»
Итого:
18
-
18
10
-
10
24
2
22
12
2
10
117
8
109
3. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
« Введение»
Основные понятия и термины по теме: биология, методы биологии, жизнь, свойства
живого, уровни организации жизни.
План изучения темы :
1. Биология - наука о жизни.
2. Основные свойства живого.
8
3. Уровни организации жизни.
Краткое изложение теоретических вопросов
1.Биология – наука о жизни
Биология- наука о живых существах, их строении, процессах жизнедеятельности,
взаимосвязях, закономерностях распространения на земном шаре, происхождении,
эволюции, разнообразии.
Предметом общей биологии являются наиболее общие закономерности,
раскрывающие суть жизни, ее формы и закономерности развития.
Термин « биология» впервые был предложен немецким профессором Т. Рузом в 1797г.
Однако общепринятым он стал в 1802 г., после того как его стал употреблять в своих
работах французский натуралист Ж.-Б. Ламарк.
Биология комплексная наука, состоящая из ряда самостоятельных научных
дисциплин со своими объектами исследования. Например: ботаника, зоология,
морфология, физиология, анатомия, цитология, гистология, генетика, микробиология,
экология, биофизика, биохимия, биотехнология.
В биологии используются следующие методы:
наблюдение, позволяющее описать биологическое явление;
2) сравнение, дающее возможность найти закономерности, общие для разных явлений;
3) эксперимент, в ходе которого исследователь искусственно создает ситуацию
позволяющую выявить глубоко лежащие (скрытые) свойства биологических объектов;
4) исторический метод, позволяющий на основе данных о современном мире живого и
о его прошлом, раскрывать законы развития живой природы.
Жизнь – это высшая из природных форм движения материи, она характеризуется
самообновлением, саморегуляцией и самовоспроизведением.
2. Основные свойства живого
1) Единство химического состава.
В живых организмах ~ 98% химического состава приходится на шесть элементов:
кислород , углерод ,водород , азот , кальций , фосфор . Кроме того, живые системы
содержат совокупность сложных полимеров (в основном белки, нуклеиновые кислоты,
ферменты.
2) Обмен веществ.
Живые системы используют внешние источники энергии в виде пищи, света и т.п. Под
обменом веществ можно понимать их поглощение извне, преобразование внутри
организма и усвоение, выделение ненужных веществ во внешнюю среду.
3) Способность к саморегуляции.
Все живые организмы способны регулировать концентрацию различных химических
веществ внутри себя, поддерживать постоянство внутренней среды, координировать
процессы синтеза и распада органических веществ в клетке.
4)Живые системы – самовоспроизводящиеся системы.
Поддержание жизни связано с самовоспроизведением, благодаря чему живое существо
воспроизводит себе подобных.
5)Изменчивость живых систем связана с приобретением организмом новых признаков
и свойств.
6)Способность к росту и развитию.
Рост - увеличение в размерах и массе с сохранением общих черт строения; рост
сопровождается развитием, то есть возникновением новых черт и качеств. Развитие
может быть индивидуальным (онтогенез), когда последовательно проявляются все
свойства организма, и историческим, которое сопровождается образованием новых
видов и прогрессивным усложнением живой системы (филогенез).
7)Раздражимость живых систем.
9
Раздражимость связана с передачей информации из внешней среды к живой системе и
проявляется в виде реакций системы на внешние воздействия.
8)Целостность и дискретность.
Живая система дискретна, так как состоит из отдельных, но взаимодействующих между
собой частей, которые в свою очередь также являются живыми системами. Например:
организм состоит из клеток, являющихся живыми системами; биоценоз состоит из
совокупностей различных видов, которые также являются живыми системами. Вместе с
тем живая система целостна, поскольку входящие в нее элементы обеспечивают
выполнение своих функций не самостоятельно, а во взаимосвязи с другими элементами
системы.
Специфика живого заключается в том, что ни один из перечисленных признаков не
является самым главным. Единственный способ дать определение живому –
перечислить основные свойства живых систем.
3.Уровни организации жизни
Уровни организации жизни представлены в таблице 3.
Уровни организации
Биологическая система
Молекулярный
Клеточный
Тканевый
Организменный
Популяционно-видовой
Биогеоценотический
Биосферный
Клетка
Клетка
Ткань
Организм
Популяция
Биогеоценоз
Биосфера
Таблица 3
Элементы, образующие
систему
Атомы и молекулы
Органоиды
Клетки
Системы органов
Особи
Популяции
Биогеоценозы
Вопросы для самоконтроля по теме:
1.В каких сферах человеческой деятельности имеют большое значение достижения
биологии?
2. Выскажите свое мнение об утверждении, что значение биологических знаний в
современном обществе возрастает.
3.Какой метод исследования в биологии является наиболее древним? А какой – самым
современным?
4.Перечислите свойства живых систем.
5.Укажите критерии различных уровней организации живой материи.
6. Решение, каких проблем, стоящих перед человечеством, зависит от уровня
биологических знаний?
Раздел 1 «Учение о клетке»
Тема 1.1 «Клетка – элементарная живая система. Химическая организация
клетки»
Основные понятия и термины по теме: клетка, макро-микроэлементы,
неорганические вещества, биополимеры, мономеры, углеводы, липиды, гормон,
фермент, витамины, нуклеиновые кислоты, АТФ.
План изучения темы:
1.Понятие о науке цитология. Клетка - элементарная живая система.
2.Химический состав клетки:
а) элементный состав клетки;
б) неорганические вещества клетки: вода, минеральные вещества;
в) органические вещества: белки, углеводы, липиды, нуклеиновые
кислоты, АТФ.
10
Краткое изложение теоретических вопросов
1.Понятие о науке цитология. Клетка - элементарная живая система.
Цитология (гр. kytos — клетка, logos — учение) — наука о строении, функции и
развитии клетки. Клетка составляет основу строения, жизнедеятельности и развития
всех живых форм - одноклеточных, многоклеточных и даже неклеточных.
2. Химический состав клетки:
а) элементный состав клетки;
б) неорганические вещества клетки: вода, минеральные вещества;
в) органические вещества: белки, углеводы, липиды, нуклеиновые
кислоты, АТФ.
Все клетки животных и растительных организмов, а также микроорганизмов сходны по
химическому составу. Сходство в строении и химическом составе разных клеток
свидетельствует о единстве их происхождения.
В состав живой клетки входят химические элементы, которые делят на три группы
( см. рис.1)
Рисунок1- Схема элементного состава клетки
Молекулярный состав клетки представлен в таблице 4.
Таблица 4
Соединения
Неорганические
Органические
Белки
Углеводы
Вода
70—80 %
Жиры
Минеральные соли 1,0—1,5 %
Нуклеиновые кислоты
АТФ
10—20 %
0,2—2,0 %
1—5 %
1,0—2,0 %
0,1—0,5 %
Вода растворяет вещества, участвующих в химических реакциях: переносит
питательные вещества, выводит из клетки отработанные и вредные соединения,
придает объем и упругость
Вещества растворимые в воде гидрофильные (от греческого «гидрос» -вода, «филео» любовь)- спирты, амины, углеводы, белки, соли.
Нерастворимые в воде гидрофобные (от греческого «гидрос» – вода, «фобос» – страх,
ненависть) - жиры, клетчатка.
Минеральные соли обеспечивают стабильные показатели осмотического давления,
передачу нервного импульса, являются носителями электрического заряда
Белки — это биополимеры, мономерами которых являются аминокислоты.
Аминокислоты содержат аминогруппу, карбоксильную группу и радикал. В состав
белков входит 20 основных аминокислот. Соединяются аминокислоты между собой с
11
образованием пептидной связи.. Белки образуют четыре основные структуры:
первичную, вторичную, третичную и четвертичную(см. рис.2)
Рисунок 2- Структура белка
Белки выполняют в клетке ряд функций: пластическую (строительную),
каталитическую (ферментативную), энергетическую (энергетическая ценность
расщепления 1 г белка — 17,6 кДж), сигнальную (рецепторную), сократительную
(двигательную), транспортную, защитную, регуляторную, запасающую.
Углеводы состоят из углерода, водорода и кислорода. Сложные – полимеры с
мономерами в виде моносахаридов (глюкоза, рибоза,дезоксирибоза).К углеводам
относятся глюкоза. животный крахмал-гликоген. Многие углеводы хорошо растворимы
.
Углеводы выполняют в клетке пластическую (строительную), энергетическую
(энергетическая ценность расщепления 1 г углеводов — 17,6 кДж), запасающую и
опорную функции. Углеводы могут также входить в состав сложных липидов и белков.
Липиды представляют собой органические вещества, не растворимые в воде, но
растворимые в бензине, эфире, ацетоне. Из липидов самые распространенные и
известные жиры, а также лецитин, холестерин и витамины А, D и гормоны.
Липиды выполняют в клетке пластическую (строительную), энергетическую
(энергетическая ценность расщепления 1 г жира — 38,9 кДж), запасающую, защитную
(амортизационную) и регуляторную (стероидные гормоны) функции..
Нуклеиновые кислоты образуются в клеточном ядре, с этим связано их название (
от лат. «нуклеус» - ядро). это биополимеры, мономерами которых являются
нуклеотиды. В состав нуклеотида входят азотистое основание, углевод и остаток
ортофосфорной кислоты. Выделяют два типа нуклеиновых кислот:
дезоксирибонуклеиновую (ДНК)
(см. рис .3) и рибонуклеиновую (РНК) (см. рис. 4 )
12
Рисунок 3-Участок двуспиральной молекулы ДНК
молекулы РНК
Рисунок 4- Одинарная нить
ДНК включает четыре типа нуклеотидов: аденин (А), тимин (Т), гуанин (Г) и цитозин
(Ц). Структура ДНК была открыта Ф. Криком и Д. Уотсоном 1953г.Молекула ДНК
представляет собой двуцепочечную спираль. ДНК определяет состав белков клетки и
передачу наследственных признаков и свойств от родителей к потомству.
РНК включает четыре типа нуклеотидов: аденин (А), урацил (А), гуанин (Г) и цитозин
(Ц).Выделяют три вида РНК: информационную (и-РНК), транспортную (т-РНК) и
рибосомальную (р-РНК). Функции РНК связаны с образованием характерных для этой
клетки белков
АТФ (аденозинтрифосфат)- универсальный биологический аккумулятор энергии в
клетке. АТФ содержится в митохондриях, ядре, хлоропластах, цитоплазме. С помощью
АТФ в клетке осуществляется синтез веществ, биение жгутиков и ресничек в клетках
простейших.
Вопросы для самоконтроля по теме:
1. Какие элементы преобладают в составе живых организмов? Каково их
биологическое значение?
2. Какова биологическая роль воды в клетке?
3. Значение минеральных веществ в клетке.
4. Охарактеризуйте строение молекул углеводов в связи с их функциями в
клетке.
5. Охарактеризуйте строение молекул липидов в связи с их функциями в
клетке.
6. Охарактеризуйте строение молекул белков в связи с их функциями в клетке.
7. Докажите справедливость утверждения о том, что белки составляют основу
жизни.
8. Где расположены молекулы ДНК в клетке, каково их строение и какую роль
они играют?
9. Охарактеризуйте строение, виды, функции молекул РНК.
10. Каково строение и значение АТФ в клетке?
Тема 1.2 «Строение и функции клетки»
Основные понятия и термины по теме: оболочка, цитоплазма, эндоплазматическая
сеть, рибосомы, комплекс Гольджи, лизосомы, ядро, хромосомы, эукариоты,
прокариоты, вирусы, бактерии, ВИЧ-инфекция.
План изучения темы
1. Эукариоты. Строение и функции клетки.
2.Растительные и животные клетки.
3. Прокариоты. Бактерии.
4. Вирусы. Борьба с вирусными заболеваниями.
Краткое изложение теоретических вопросов
1. Эукариоты. Строение и функции клетки
Эукариоты-молекулы ДНК имеют линейное строение (растения, животные, грибы)
Эукариотическая клетка отделена от внешней среды плазматической мембраной
(клеточной оболочкой — плазмолеммой) и состоит из ядра и цитоплазмы, в которой
располагаются органоиды и включения (см. таблицу 5).
Таблица 5
Органоиды клетки
13
Органоиды
Строение
Функции
Плазматическая
мембрана
Двойной слой липидов с
находящимися в нем белками.
Барьерная, питательная
Цитоплазма
Внутренняя среда организма
Обеспечивает деятельность
клетки как единой системы
Гладкая эндо Сеть из мембран, схожих по
плазматическая сеть строению с плазматической,
(ЭС)
пронизывающая клетку
Синтез липидов и
углеводов, их хранение и
транспорт.
Шероховатая ЭС
Сеть из мембран, схожих по
строению с плазматической,
пронизывающая клетку
На поверхности
расположены рибосомы, на
которых синтезируется
белок
Рибосомы
Мелкие сферические органоиды,
состоящие из р-РНК и белка.
На рибосомах
синтезируются белки.
Митохондрии
Овальные тельца, состоящие из двух
слоев мембраны: внешнего
Синтез АТФ
(гладкого) и внутреннего(образует
складки-кристы)
Комплекс
Гольджи
Комплекс замкнутых мембранных
Синтез жиров и
резервуаров, расположенный вблизи полисахаридов, транспорт
ядра.
веществ и их секреция.
Лизосомы
Переваривание пищи,
Замкнутые мембранные тельца.
попавшей в животную
Содержащие ферменты,
клетку при фагоцитозе и
расщепляющие различные вещества
пиноцитозе. Защитная
клетки
функция.
Ядро
Замкнутый резервуар, окруженный
двумя слоями мембран, пронизанных
ядерными пора. Внутри находится
Хранение генетической
ядерный сок, хромосомы (состоят из информации и синтез РНК
ДНК и белка) и ядрышки (состоят
РНК и белка)
2.Растительные и животные клетки
Общие признаки растительной и животной клетки:
-единство структурных систем – цитоплазмы и ядра;
-сходство процессов обмена веществ и энергии;
-единство принципа наследственного кода;
-универсальное мембранное строение;
-единство химического состава;
-сходство процесса деления клеток.
Отличительные признаки растительной и животной клетки приведены в таблице 6.
Таблица 6
Черты различия растительной и животной клеток
14
Признаки
Растительная клетка
Животная клетка
Пластиды
Хлоропласты, хромопласты,
лейкопласты
Отсутствует
Способ
питания
Автотрофный (фототрофный,
хемотрофный).
Гетеротрофный (сапротрофный,
хемотрофный).
Синтез АТФ
В хлоропластах, митохондриях.
В митохондриях.
Расщепление
АТФ
В хлоропластах и всех частях
клетки, где необходимы затраты
энергии.
В хлоропластах и всех частях
клетки, где необходимы затраты
энергии.
Клеточный
центр
У низших растений.
Во всех клетках.
Целлюлозная
клеточная
стенка
Расположена снаружи от клеточной
Отсутствует.
мембраны.
Включение
Запасные питательные вещества в
Запасные питательные вещества в
виде зерен и капель (белки, жиры,
виде зерен крахмала, белка, капель
углевод гликоген); конечные
масла; в вакуоли с клеточным
продукты обмена, кристаллы
соком; кристаллы солей.
солей; пигменты.
Вакуоли
Крупные полости, заполненные
клеточным соком – водным
раствором различных веществ,
являющихся запасными или
конечными продуктами.
Осмотические резервуары клетки.
Сократительные,
пищеварительные, выделительные
вакуоли. Обычно мелкие.
3. Прокариоты. Бактерии
Прокариоты-организмы, клетки которых не имеют ядра(все бактерии и сине-зеленые
водоросли)( см. рисунок 5).
Рисунок 5- Схема строения бактериальной клетки
Особенности строения и жизнедеятельности бактерий:
-снаружи клетку окружает плотная оболочка;
-в цитоплазме находится много рибосом;
-имеются включения. содержащие запасные питательные вещества;
-носитель наследственного материала-ДНК или РНК-замкнут в виде кольца и не
образует оформленного ядра;
-размножаются путем деления;
-при неблагоприятных условиях образуют споры.
15
Значение бактерий: круговорот азота в природе, геохимические процессы,
очищают природу от погибших растений и животных, вызывают заболевания,
используют для получения вакцин и антибиотиков.
4. Вирусы. Борьба с вирусными заболеваниями
Вирус ( от лат.яд)-микроскопическая частица. способная инфицировать клетки
живых организмов. Существование вирусов было доказано в 1892г. русским
ботаником Д.И.Ивановским.
Основные признаки вирусов:
-имеют только один тип нуклеиновой кислоты (ДНК, или РНК);
-никогда не размножаются вне клетки хозяина;
- никогда не размножаются делением.
Заболевания, вызываемые вирусами: грипп, оспа, корь, полиомиелит, гепатит, СПИД.
Вопросы для самоконтроля по теме:
1. Из каких веществ состоит биологическая мембрана:
а) из липидов; б) из белков; в) из углеводов ; г) из воды.
2. Какой из компонентов мембраны обуславливает свойство избирательной
проницаемости:
а) липиды; б) белки.
3. Где образуются субъединицы рибосом
а) в ядре; б) в цитоплазме; в) в вакуолях ; г) в ЭПС.
4. Какую функцию выполняют рибосомы:
а) синтез белков; б) фотосинтез; в) синтез жиров ; г) транспортная функция; д) синтез
АТФ.
5.Какое строение имеют митохондрии:
а) одномембранное; б) двухмембранное; в) немембранное.
6. Какие органеллы являются общими для растительной и животной клетки:
а) рибосомы; б) ЭПС; в) пластиды; г) митохондрии.
7. Какие пластиды содержат пигмент хлорофилл:
а) хлоропласты; б) лейкопласты; хромопласты.
8.Какие органеллы цитоплазмы имеют немембранное строение:
а) ЭПС; б) митохондрии; в) пластиды; г) рибосомы; д) лизосомы.
9. В какой части ядре находятся молекулы ДНК?
а) в ядерном соке; б) в ядерной оболочке; в) в хромосомах.
10. Какая из ядерных структур принимает участие в сборке субъединиц рибосом:
а) ядерная оболочка; б) ядрышко; в) ядерный сок.
Тема 1.3 «Обмен веществ и энергии в клетке»
Основные понятия и термины по теме: ассимиляция, диссимиляция, анаболизм,
катаболизм, метаболизм, генетический код, ген, триплет, кодон, фотосинтез,
транскрипция, трансляция.
План изучения темы
1. Понятие «обмен веществ и энергии».
2. Пластический обмен: фотосинтез, биосинтез белка, хемосинтез.
3. Энергетический обмен: гликолиз, дыхание.
Краткое изложение теоретических вопросов
1. Понятие «обмен веществ и энергии»
Обмен веществ (метаболизм) - последовательное потребление, превращение,
использование, накопление и потеря веществ и энергии в живых организмах в процессе
жизни
(см. рис. 6).
16
Рисунок 6- Схема обмена веществ и энергии
Ассимиляция - анаболизм, диссимиляция – катаболизм.
Оба процесса взаимосвязаны и возможны только при наличии другого. Интенсивность
одного процесса зависит от интенсивности другого.
ОРГАНИЧЕСКОЕ ВЕЩЕСТВО
ЭНЕРГИЯ
2. Пластический обмен: фотосинтез, биосинтез белка, хемосинтез
Пластический обмен, ассимиляция, анаболизм.
Фотосинтез – это процесс преобразования поглощенной энергии света в
химическую энергию органических соединений. Впервые процесс фотосинтеза и роль
в нем хлорофилла растений описал русский ученый К.А. Тимирязев. Это сложный
процесс , протекающий в две фазы: световую и темновую (см. рис .7).
Рисунок 7-Схема фотосинтеза
Световая фаза: образуется АТФ, О2,Н
АТФ
Темновая фаза: СО2+Н →С6Н12О6
Ферменты
Результаты фотосинтеза:в световую фазу образуются: АТФ, восстанавливается
НАДФ.Н, выделяется кислород, в темновую фазу: фиксируется углекислый газ и
образуется глюкоза.
Хемосинтез(окисление)-синтез органических веществ из неорганических за счет
энергии химических реакций окисления. Хемосинтез характерен для бактерий
17
(нитрифицирующих, серобактерий, железобактерий, водородных), самый древний
способ автотрофного питания.
Этапы хемосинтеза
Окисление неорга- => Выделение сво- =>Поглощение бактериями вынических веществ
бодной энергии делившейся энергии и ее
бактериями
использование для синтеза
органических веществ
Биосинтез белка-создание молекул белка на основе информации о
последовательности аминокислот в его первичной структуре. заключенной в структуре
ДНК.В клетке синтез белка осуществляется в 2 этапа: транскрипция – снятие
информации с ДНК и-РНК по принципу комплементарности и трансляции –
считывание информации с и-РНК рибосомами и синтез белка при участии т-РНК. тРНК – самые короткие РНК в клетке, их количество соответствует количеству
аминокислот (см. рис. 8).
Рисунок 8-Схема биосинтеза белка
Генетическая информация , содержащая в ДНК и и-РНК, заключена в
последовательности нуклеотидов в молекулах. Суть кода заключается в том, что
последовательность расположения нуклеотидов в и-РНК определяет
последовательность расположения аминокислот в белках. Свойства генетического
кода: триплетен, избыточен, однозначен, между генами имеются « знаки препинания»,
внутри генов нет «знаков препинания», универсален.
3. Энергетический обмен: гликолиз, дыхание
Реакции расщепления биополимеров на простые вещества называют
энергетическим обменом. Он осуществляется в три этапа(см. таб.7).
Таблица 7
Этапы энергетического обмена
Подготовительный
этап
Бескислородный
этап
Гликолиз
Где происходит
расщепление?
В органах
пищеварения, в
клетках под
действием
ферментов
Внутри клетки
Чем активизируется
расщепление?
Ферментами
пищеварительных
соков
Ферментами
мембран клеток
До каких веществ
расщепляются
Белки –
аминокислоты
Глюкоза(С6Н12О6)
2 молекулы
Кислородный этап
Дыхание
В митохондриях
Ферментами
митохондрий
Пировиноградная
кислота до СО2 и
18
соединения клетки?
Жиры – глицерин и пировиноградной
жирные кислоты
кислоты (С3Н4О3)
Углеводы – глюкоза + энергия
Н2О
Сколько выделяется Мало, рассеивается
энергии?
в виде тепла.
За счет 40%
Более 60% энергии
синтезируется АТФ, запасается в виде
60% рассеивается в АТФ
виде тепла
Сколько
синтезируется
энергии в виде
АТФ?
2 молекулы АТФ
____________
36 молекул АТФ
Этот процесс осуществляется в пищеварительном канале многоклеточных организмов,
затем – в клетках под действием ферментов лизосом. Выделившаяся энергия в ходе
превращения веществ, полностью рассеивается в виде тепла.
Вопросы для самоконтроля по теме:
1.Что такое обмен веществ?
2. Какие виды обменов вы знаете?
3.В чем суть световой и темновой фаз фотосинтеза?
4.Что такое биосинтез белка, из каких этапов он состоит?
5. В чем сущность каждого этапа энергетического обмена?
6.Что такое АТФ? Где синтезируется АТФ?
Тема 1. 4 «Клеточная теория строения организмов. Митоз»
Основные понятия и термины по теме: клетка, клеточная теория,
План изучения темы
1.Клеточная теория строения организмов.
2.Жизненный цикл . Митоз.
Краткое изложение теоретических вопросов
1. Клеточная теория строения организмов
Организм состоит из клеток и образуемого ими межклеточного вещества.
Роль клеток в построении организма формулируется клеточной теорией( рис.9).
Рисунок 9-История изучения клетки
Основные положения клеточной теории:
19
-клетка – основная единица строения и развития всех живых организмов;
-клетки всех одно- и многоклеточных организмов сходны по своему строению,
химическому составу, основным проявлением жизнедеятельности и обмену веществ;
-размножаются клетки путём деления;
-в многоклеточных организмах клетки специализированы по выполняемым функциям и
образуют ткани;
-из тканей состоят органы.
Значение теории: она доказывает единство происхождения всех живых организмов на
Земле.
2. Клеточный цикл . Митоз
Важным признаком клетки является деление. Согласно клеточной теории,
возникновение новых клеток, происходит путем деления предыдущей, материнской
клетки.
Жизнь клетки от момента ее появления и до ее собственного деления или гибели
называют клеточным циклом. Обязательным компонентом каждого клеточного цикла
является митотический цикл, который включает в себя подготовку клетки к процессу
деления и само деление. Продолжительность митоза у животных клеток составляет 3060 мин., у растений 2-3 часа. Непрямое деление, или митоз (от древнегреч. «митос» –
нить).
Интерфаза – подготовка клетки к делению. Состоит из трех периодов:
пресинтетический период (G1), период до удвоения хромосом. Продолжительность от
2-3 ч. до нескольких суток. Синтетический период (S), период удвоения хромосом.
Продолжительность от 6 до 10 часов. Постсинтетический период (G2), период после
удвоения хромосом. Самый короткий период интерфазы: от 2 до 5 часов. Различают
четыре фазы митоза. В таб. 8 показан ход митоза.
Таблица 8
Ход митоза
Фаза
Процессы
Профаза
Хромосомы спирализуются. Ядрышко разрушается.
Распадается ядерная оболочка. Центриоли клеточного центра
расходятся к полюсам клетки
Метафаза
Хромосомы располагаются по экватору клетки, образуется
веретено деления
Анафаза
Центромеры делятся, и хроматиды (дочерние хромосомы)
расходятся к полюсам клетки с помощью нитей веретена
деления
Телофаза
Хромосомы деспирализуются. Образуются ядрышки.
Разрушается веретено деления. Материнская клетка делится на
две дочерние
Биологическое значение митоза заключается в сохранении объема и качества
наследственной информации.
Вопросы для самоконтроля по теме:
1. О чем свидетельствует сходство в строении клеток различных организмов?
2. О чем свидетельствует различие в строении клеток различных организмов?
3. Назовите основные положения клеточной теории.
20
4. Используя знания о клеточной теории, докажите единство происхождения
жизни на Земле.
5. Докажите, что клетка - структурная и функциональная единица живых
организмов.
6. Каково значение клеточной теории?
7. Какие клетки взрослого организма способны к делению?
8. Почему дочерние клетки в точности копируют материнскую?
9. В чем заключается биологическое значение митотического цикла?
10. Какие факторы способствовали наступлению митоза?
Раздел 2 «Организм. Размножение и индивидуальное развитие организмов»
Тема.2.1 «Организм – единое целое. Размножение. Деление клетки»
Основные понятия и термины по теме: размножение, бесполое размножение, клон,
вегетативное размножение, спорообразование, половое размножение, партеногенез,
мейоз, кроссинговер, гаметогенез, овогенез, сперматогенез, семенники, яичники.
План изучения темы
1. Организм-единое целое. Многообразие организмов.
2. Размножение. Половое и бесполое размножение.
3.Мейоз
4. Образование половых клеток и оплодотворение.
Краткое изложение теоретических вопросов
1. Организм-единое целое. Многообразие организмов
Организм — это живая биологическая целостная система, обладающая способностью
к самовоспроизведению, саморазвитию и самоуправлению, связанный со средой
обменом вещества, энергии и информации.
Жизнь каждого организма любого уровня организации находится в тесной взаимосвязи
от факторов окружающей среды. Чтобы выжить, организм должен противостоять
влиянию внешних факторов. Гомеостаз-способность живых организмов поддерживать
постоянство своей внутренней среды, а также основные черты присущей им
организации. Фотопериодизм- изменение физиологического состояния организмов в
зависимости от длины светового дня в течении года. Анабиоз-состояние,
характеризующееся резким снижением или временным прекращением обмена веществ.
Регенерация- восстановление разрушенных или изнашиваемых частей организма. Виды
регенерации: репаративная (восстановление клеточных потерь, возникших в результате
травмы), физиологическая ( восполнение клеточных потерь, возникающих в процессе
жизнедеятельности организма), внутриклеточная ( восстановление или увеличение
внутриклеточных структур при снижении функциональной активности ткани)
Существует огромное множество организмов со своими индивидуальными признаками,
разнообразием форм и размеров.
2. Размножение. Половое и бесполое размножение
Размножение-свойство всех организмов, обеспечивающее воспроизведение себе
подобных и продолжение существования вида. В природе встречаются два типа
размножения- бесполое и половое ( см.рис.10)
21
Рисунок 10- Схема типов размножения
Партеногенез-(гр. девственное происхождение)-половое размножение, при котором
развитие нового организма происходит из неоплодотворенной яйцеклетки.
Биологическое значение бесполого размножения-сохранение неизменности вида.
Значение вегетативного размножения-получение потомства с наибольшим сходством с
материнской формой.
Биологическое значение полового размножения-появление видов с новыми
признаками, повышая приспособительные возможности вида.
3. Мейоз
Мейоз (греч. meiosis — уменьшение) — процесс деления созревающих половых
клеток(гамет), в результате которого происходит уменьшение (редукция) числа
хромосом.
Процесс митоза состоит из двух последовательных клеточных делений- мейоза І
(рис.11) и мейоза ІІ ( рис.12 ).
Рисунок 11-І деление мейоза
Рисунок 12-.ІІ деление мейоза
Значение мейоза-обеспечивается многообразие генетического
появляется разнообразное и разнокачественное потомство.
состава
гамет,
4. Образование половых клеток и оплодотворение
Гаметогенез (греч. “гаметес” - супруг, “генезис” - происхождение) – развитие
яйцеклеток и сперматозоидов(см. рис .13).
22
Рисунок 13- Образование половых клеток
Гаметы – это половые клетки, при слиянии которых образуется зигота, дающая начало
новому организму.
Оплодотворение-процесс слияния половых клеток и образование зиготы.
Вопросы для самоконтроля по теме:
1.Почему для воспроизведения организмов выбрано именно слово «
размножение?
2. Какие известны способы размножения растений, животных, грибов?
3.Все перечисленные способы размножения можно отнести к двум основным
формам. Каким?
4.Каково значение мейоза?
5. В чем сущность оплодотворения?
6. В чем проявляется специализация половых клеток?
7. Чем развитие мужских гамет отличается от развития женских?
8. В чем заключается смысл двойного оплодотворения у цветковых растений?
Тема 2.2 «Индивидуальное развитие организма»
Основные понятия и термины по теме: онтогенез, эмбриогенез, дробление, бластула,
гаструла, эктодерма, энтодерма, мезодерма, нейрула, постэмбриональное развитие,
закон зародышевого сходства, биогенетический закон.
План изучения темы
1.Онтогенез
2. Эмбриональное развитие.
3. Постэмбриональное развитие
Краткое изложение теоретических вопросов
1.Онтогенез
Онтогенез – это длительный и сложный процесс формирования организмов с момента
образования половых клеток и оплодотворения (при половом размножении) или
отдельных групп клеток (при бесполом) до завершения жизни. От греческого «ontos» сущее и genesis – возникновение. Онтогенез это цепь строго определенных
сложнейших процессов на всех уровнях организма, в результате которого
формируются присущие только особям данного вида особенности строения,
жизненных процессов, способность к размножению. Онтогенез представляет собой
реализацию наследственной информации.
Онтогенез одноклеточных организмов складывается из двух периодов:
- созревания (синтез клеточных структур, рост);
- зрелости (подготовка к делению), и самого процесса деления.
Индивидуальное развитие многоклеточных организмов( онтогенез) можно поделить на
два этапа: а)эмбриональный период, б)постэмбриональный период.
2. Эмбриональное развитие
Эмбриология – наука о развитии организмов.
23
Индивидуальное развитие – онтогенез – у человека делится на два периода –
эмбриональный и постэмбриональный.
Эмбриональный период состоит из нескольких этапов.
Дробление.
Оплодотворение является стимулом для дробления. Оплодотворенная
яйцеклетка(зигота) делится на 2,4,8 и т. д. клеток, которые называются бластомерами.
Завершается дробление образованием бластулы. В ней по периферии в один слой
располагаются клетки, а внутри находится полость (бластоцель), заполненная
жидкостью.
Следующий этап – гаструляция. Этот процесс начинается с образования в бластуле
круглого отверстия – бластопора.
Гаструла - двухслойный зародышевый мешок. Наружный слой называется
эктодерма, внутренний – энтодерма. Между ними образуется мезодерма.
Эктодерма, энтодерма, мезодерма – это зародышевые листки из них в процессе
органогенеза образуется все ткани и органы зародыша ( см. таб. 9).
Таблица 9
Зародышевые листки и их производные
Зародышевые листки
Органы, система органов
Эктодерма
Кожа, кожные железы, нервная трубка – спинной и
головной мозг, органы чувств.
Мезодерма
Скелет, мышцы, кровеносная и выделительная
системы.
Пищеварительный канал, печень, легкие.
Энтодерма
Эмбриональное развитие может протекать двояко: внутриутробно и заканчиваться
рождением (у большинства млекопитающих), а так же вне тела матери и заканчиваться
выходом из яйцевых оболочек (у птиц, рыб, пресмыкающихся, земноводных,
иглокожие, моллюски и некоторых млекопитающих). Карл Бэр сформулировал закон
зародышевого сходства: «Эмбрионы обнаруживают, уже начиная с самых ранних
стадий, известное общее сходство в пределах типа».
Биогенетический закон Мюллера и Геккеля: Каждая особь в индивидуальном
развитии (онтогенезе) повторяет историю развития своего вида (филогенеза), т.е.
онтогенез есть краткое повторение филогенеза.В онтогенезе повторяются стадии не
взрослых особей, а их зародышей.
3. Постэмбриональное развитие
Развитие организма с момента его рождения или выхода из яйцевых оболочек до
смерти называют постэмбриональным периодом. Различают два основных типа
постэмбрионального развития: прямое и непрямое.
Прямое развитие, при котором из тела матери или яйцевых оболочек выходит особь,
отличающаяся от взрослого организма только меньшим размером (птицы,
млекопитающие). Различают: неличиночный (яйцекладный) тип, при котором зародыш
развивается внутри яйца (рыбы, птицы), и внутриутробный тип, при котором зародыш
развивается внутри организма матери - и связан с ним через плаценту (плацентарные
млекопитающие).
Непрямое ( с превращением , метаморфозом), при котором из яйца выходит личинка,
устроенная проще взрослого животного (иногда сильно отличающаяся от него); как
правило, она имеет специальные личиночные органы, отсутствующие у взрослого
животного, и не способна к размножению; часто личинка ведет иной образ жизни, чем
взрослое животное (насекомые, амфибии).
Вопросы для самоконтроля по теме:
1.Дайте определение следующим понятиям: онтогенез, эмбриогенез, эмбриология,
бластула, гаструла, нейрула.
24
2.На какие периоды делится онтогенез? Охарактеризуйте каждый из периодов.
3. Какие изменения происходят с зиготой в эмбриональном периоде?
4. В чем смысл биогенетического закона?
5.Какой период индивидуального развития называют постэмбриональным?
6. Какие различают типы постэмбрионального развития? Что для них характерно?
7. В чем проявляются преимущества непрямого развития перед прямым?
Тема 2.3 «Индивидуальное развитие человека»
Основные понятия и термины по теме: плацента, беременность,
репродуктивный период.
План изучения темы
1.Периоды онтогенеза
2.Репродуктивное здоровье
3.Последствия влияния алкоголя, никотина, наркотических веществ на развитие
человека
Краткое изложение теоретических вопросов
1.Периоды онтогенеза
В эмбриональном развитии человека, выделяют три периода:а)начальный (1-я
неделя); б)зародышевый (2-8-я неделя);в)плодный (с 9-й недели до рождения).
Периоды онтогенеза, когда развивающийся организм наиболее подвержен действию
различных вредных факторов: момент оплодотворения;
имплантация зародыша в стенку матки(7-8 сутки развития);смыкание нервной
трубки (4-я неделя развития);закладка основных органов и формирование плаценты(38-я недели);усиленный рост головного мозга
и дифференцировка нервной ткани(15-20-я недели);дифференцировка полового
аппарата(20-24-я недели);момент рождения; новорожденность (до года);половое
созревание (11-16 лет).
2.Репродуктивное здоровье
Репродуктивное здоровье человека является его личной ответственностью. Под
понятием репродуктивного здоровья понимается физическое, социальное и
психологическое благополучие мужчин и женщин, которое позволяет осуществлять им
ведение безопасной половой жизни и свободно принимать решение в отношении
рождения и/или воспитания потомства при отсутствии заболеваний репродуктивной
системы на протяжении всей жизни. Удовлетворительное состояние репродуктивного
здоровья напрямую зависит от ряда различных факторов, среди которых можно
встретить такие как: половая грамотность, профилактика и предупреждение болезней,
которые передаются половым путем, своевременное предупреждение беременности и
беспрепятственный доступ к приобретению средств контрацепции, своевременная
медицинская помощь и медицинский контроль в ходе беременности женщины, во
время родов, а также устранение неблагоприятных факторов, осложняющих зачатие,
протекание беременности, роды. Какие факторы способны ухудшить репродуктивное
здоровье человека? Это: экология, половая безграмотность, ведущая к ранним
прерываниям беременности, распущенность в интимных связях, венерические
заболевания. Несомненно, что от того насколько высок уровень репродуктивного
здоровья населения будет зависеть и демографическая картина, складывающаяся в
стране в целом. Поэтому в настоящее время в России уделяется все больше внимания
охране репродуктивного здоровья человека, которое подразумевает реализацию ряда
программ, проводимых государством, направленных на решение проблем и вопросов,
так или иначе касающихся данной сферы.
25
3. Последствия влияния алкоголя, никотина, наркотических веществ на развитие
человека
Влияние никотина
Никотин, попадающий в кровь матери, легко проникает сквозь плаценту в кровеносную
систему плода и вызывает сужение сосудов. Если поступление крови в плод
ограничена, то снижается его снабжение кислородом и питательными веществами, что
может вызвать задержку развития. У курящих женщин ребёнок при рождении весит в
среднем на 300-350г меньше нормы. Происходят преждевременные роды и выкидыши
на поздних сроках беременности. На 30% выше вероятность ранней детской
смертности и на 50% - вероятность развитие пороков сердце у детей, чьи матери не
смогли во время беременности отказаться от сигарет.
Влияние алкоголя
Употребление спиртного при беременности может вызвать у ребенка состояние,
известное, как алкогольный синдром плода. При этом синдроме наблюдается задержка
умственного развития, микроцефалия (недоразвития головного мозга), расстройства
поведения (повышенная возбудимость, невозможность сосредоточиться), снижение
скорости роста, слабость мышц.
Влияние наркотических веществ
Если женщина имеет зависимость от наркотических препаратов, то её ребёнок, как
правило, в эмбриональный период развитие приобретает такую же зависимость. После
рождения у него возникает синдром отмены (ломка), потому что исчезает постоянное
поступление наркотика, который до этого ребёнок получал из крови матери через
плаценту. Так как героин, кокаин и другие наркотики в первую очередь поражают
нервную систему, у таких детей ещё в период внутриутробного развития может
возникнуть поражение головного мозга, что приведёт в дальнейшем к задержке
умственного развития или нарушения поведения.
Вирусные заболевания
Наиболее опасны краснуха, гепатит В и ВИЧ-инфекции. В случае заражения краснухой
на первом месяце беременности у 50% детей развиваются врождённые пороки: слепота,
глухота, расстройства нервной системы и пороки сердца.
Вопросы для самоконтроля по теме:
1.Наукой доказано, что алкоголь, никотин, наркотики особенно вредны для эмбриона.
Почему? Выскажите свое мнение.
2.Большое влияние на развитие зародыша оказывают условия внешней среды, в
которой формируется будущий организм. Охарактеризуйте факторы, способные
оказать негативное воздействие на эмбриональное развитие ребенка в крупном
промышленном городе?
3.Начальные стадии развития почти всех животных имеют много общего. Какой вывод
о происхождении всех организмов на Земле можно сделать из этого факта?
4.Онтогенез каждого организма включает обязательные этапы, назовите их. В какой
среде осуществляется эмбриональная стадия у ящерицы, карася, воробья, лягушки,
кенгуру, ежа, крокодила? Какие особенности обеспечивают зародышам этих животных
защиту от негативных воздействий среды?
5.До беременности и в течение беременности женщина систематически курила?
Выскажите свое мнение о влиянии никотина на развитие зародыша?
6.Беременная женщина работает в химической лаборатории. Выскажите свое мнение о
влиянии химических веществ на внутриутробное развитие зародыша.
26
РАЗДЕЛ 3 « Основы генетики и селекции»
Тема 3.1 «Генетика-наука о закономерностях
изменчивости организмов»
наследственности и
Основные понятия и термины по теме: генетика, альтернативные признаки,
изменчивость, наследственность, генотип, фенотип, гибриды .
План изучения темы
1.Генетика - наука о закономерностях наследственности и изменчивости организмов.
2.Г.Мендель- основоположник генетики.
3.Генетическая терминология и символика.
Краткое изложение теоретических вопросов
1. Генетика - наука о закономерностях наследственности и изменчивости
организмов
Генетика — наука о закономерностях наследственности и изменчивости.
Наследственность — свойство организмов передавать свои признаки от одного
поколения к другому. Изменчивость – свойство организмов приобретать новые
признаки в процессе индивидуального развития. Мы наследуем не свойства, а
генетическую информацию.
Задачи генетики: изучение закономерностей наследственности, разработка методов
практического использования этих закономерностей.
2. Г.Мендель- основоположник генетики
Датой «рождения» генетики можно считать 1900 год, когда Г. Де Фриз в Голландии,
К. Корренс в Германии и Э. Чермак в Австрии независимо друг от друга
«переоткрыли» законы наследования признаков, установленные Г. Менделем еще в
1865 году. Г. Менделя по праву считают «отцом генетики». Г. Мендель стал известным
после о публикации работы о гибридизации растений. Основной метод, который Г.
Мендель разработал и положил в основу своих опытов, называют гибридологическим
— система скрещиваний, позволяющая проследить закономерности наследования
признаков в ряду поколений. Поколения потомков называют «Гибрид» F (от лат
«филие»- дети).
Объектом для опытов он выбрал горох и не случайно, это: а) самоопыляющееся
растение, значит, цветки гороха защищены от проникновения чужой пыльцы; б)
гибриды плодовиты, значит можно следить за ходом наследования в ряду поколений.
3.Генетическая терминология и символика
Ген – элементарная единица наследственности, участок молекулы ДНК, несущий
информацию об одном белке, тем самым определяя развитие признака.
Гомологичные хромосомы – одинаковые по строению и составу; парные хромосомы.
Аллельные гены – гены, расположенные в одинаковых локусах гомологичных
хромосом и отвечающие за развитие одного и того же признака.
Признак (фен) – любая особенность организма (цвет глаз, длина ресниц, способность
складывать язык в трубочку и др.).
Альтернативные признаки (взаимоисключающие) – контрастное проявление одного
признака (владение рукой: правша – левша).
Признак (как и аллель гена) по своему проявлению может быть либо доминантным,
либо рецессивным:
Доминантный признак – преобладающий, подавляющий проявление рецессивного.
Рецессивный признак – подавляемый.
Фенотип – совокупность всех признаков организма.
27
Генотип – совокупность всех генов организма..
Зигота – оплодотворенная яйцеклетка, содержащая диплоидный набор хромосом, т.е.
парное число генов.
Гомозигота – зигота, содержащая одинаковые аллели данного гена. Различают два
вида гомозигот: гомозигота по доминантному признаку (АА) и гомозигота по
рецессивному признаку (аа).
Гетерозигота – зигота, содержащая разные аллели данного гена (Аа).
Гибридизация – скрещивание организмов, отличающихся друг от друга по одному или
нескольким признакам. Потомки от такого скрещивания именуются гибридами.
Подобное скрещивание может быть моногобридным (моно- – один), дигибридным (ди– два), полигибридным (поли- – много).
Генетическая символика:
~
~
~
~
~
Родительские организмы -Р.
Женский пол - , мужской- .
Скрещивание обозначают знаком умножения ( ).
G (g) – гаметы ,
Первое поколение (дети) обозначают F1; второе поколение F2 (внуки), третье
поколение (правнуки) – F3 .
Вопросы для самоконтроля по теме:
1. Что изучает генетика?
2. Дайте определение наследственности и изменчивости.
3. В чем особенности гибридологического метода?
4. Какие признаки называются доминантными и какие –рецессивными?
5. Какие гены называются аллельными?
6. Дайте определение таким понятиям, как гомозигота и гетерозигота.
3.2 « Законы генетики»
Основные понятия и термины по теме: закон единообразия гибридов первого
поколения, закон расщепления, закон независимого наследования признаков при
скрещивании, правило частоты гамет
План изучения темы
1.Законы генетики, установленные Г.Менделем.
2. Закон Т. Моргана. Хромосомная теория наследственности
3. Генетика пола. Сцепленное с полом наследование.
4.Значение генетики для медицины. Наследственные болезни человека.
Краткое изложение теоретических вопросов
1. Законы генетики, установленные Г.Менделем
В 1860-х годах монах Г. Мендель занялся исследованием наследования признаков Он
регистрировал передачу каждого признака в отдельности, независимо от того, как
передались потомкам другие признаки. Для исследования
брал признаки
альтернативные признаки: горошина либо зеленая, либо желтая.
Это количественный, статистический метод анализа: все потомки с данным
состоянием признака (например – горошины зеленые) объединялись в одну группу и
подсчитывалось их число, которое сравнивали с числом потомков с другим состоянием
признака (горошины желтые). При скрещивании Мендель исследовал передачу
признаков от родителей к их потомкам.
Мендель брал самоопыляющееся растение – горох . Для получения потомства
необходимы специализированные клетки – гаметы, содержащие гаплоидный набор
хромосом, а значит и непарное число генов. Гаметы образуются в результате мейоза,
при котором гомологичные хромосомы в норме не могут попасть в одну клетку. На
основании всего перечисленного формулируем
28
Р:
G:
желтые
♀ АА

А
зеленые
♂ аа
А
а
Правило чистоты гамет: при образовании
половых клеток в каждую гамету попадает только
один ген из каждой аллельной пары. Чистота
гамет обеспечивается независимым расхождением
хромосом при мейозе.
а
F1:
Аа - 100%
Правило единообразия гибридов первого поколения (первый закон Менделя): гибриды
первого поколения (F1), полученные при скрещивании гомозиготных особей,
однообразны по генотипу и фенотипу и обладают доминантным признаком.
Обратная формулировка: если гибриды первого поколения однообразны по фенотипу
(и генотипу), то их родители гомозиготны)
Мендель скрещивает между собой гибриды первого поколения, обращая внимание на
то, что гетерозиготы образуют несколько сортов гамет.
желтые
желтые
Р(F1): ♀ Аа

♂ Аа
Расщепление по генотипу: 1:2:1
G:
F2:
А
АА
ж
а
А
Аа Аа
ж ж
а
Расщепление по фенотипу: 3:1
аа
з
Закон расщепления (второй закон Менделя): в потомстве (F2), полученном при
скрещивании гибридов первого поколения (F1), наблюдается расщепление признаков в
соотношении 3 к 1: 75% гибридов второго поколения обладают доминантными и 25% рецессивными признаками.
(Обратная формулировка: Если в потомстве наблюдается расщепление по фенотипу с
соотношении 3:1, то родительские особи гетерозиготны по данному признаку)
Наследование признаков при дигибридном скрещивании.
Р:
G:
F1:
ж. гл.
♀ ААВВ
АВ
В

Одним из условий верного решения задачи
является
правильное
определение
всех
возможных сортов гамет, которые образуют
родительские особи. Это возможно только при
четком понимании Правила чистоты гамет. Так
как генотип родителей содержит две пары
аллельных генов, в гамете должно содержаться
два гена: по одному из каждой пары.
з. морщ.
♂ ааbb
аb
АаBb
- 100%
желтые, гладкие семена
ж. гл.
ж. гл.
Р(F1): ♀ АаВb

♂ АаВb
Так как скрещиваемые растения гетерозиготны, гетерозиготы всегда образуют четное
количество сортов гамет, равное 2n , где n – число “гетеро-“ пар аллельных генов.
В нашем случае n = 2, т.е. дигетерозигота образует 22 = 4 сорта гамет:
АаВb
AB
Ab
aB
ab
29
Так как генотипы особей идентичны, то и гаметы они образуют одинаковые – по 4
сорта.Для определения генотипов и фенотипов второго поколения гибридов (т.е.
результатов оплодотворения) используется решетка Пеннета(рис.14).
F2:
Г-
гаметы
♀
♂
гаметы
AB
Ab
aB
ab
AB
Ab
aB
ab
AABB
ж. гл.
AABb
ж. гл.
AaBB
ж. гл.
AaBb
ж. гл.
AABb
ж. гл.
AAbb
Ж.морщ
AaBb
ж. гл.
Aabb
ж.морщ
AaBB
ж. гл.
AaBb
ж. гл
aaBB
зел.гл.
aaBb
зел.гл.
AaBb
ж. гл.
Aabb
ж.морщ
aaBb
зел.гл.
аabb
зел.морщ
Расщепление по фенотипу
9:3:3:1:
Расщепление по
генотипу –
1:2:2:4:1:2:1:2:1
Рисунок 14-Механизм наследования окраски и формы семян у гороха при
дигибридном скрещивании. Решетка Пеннета.
Третий закон Менделя (закона независимого наследования признаков): каждая пара
признаков наследуется независимо от другой
2. Закон Т. Моргана. Хромосомная теория наследственности
Законы, установленные Менделем справедливы лишь тогда, когда гены расположены
в разных парах хромосом. Т.Морган исследовал наследование различных признаков,
гены которых находятся в одной хромосоме. Объектом для генетических
исследований выбрана плодовая мушка дрозофила, у которой всего четыре пары
хромосомы и большое число ярко выраженных альтернативных признаков. Гены,
находящиеся в одной хромосоме, при мейозе попадают в одну гамету, признаки, гены
которых располагаются в одной хромосоме, будут наследоваться совместно, сцепленно.
Закон Т.Моргана. Гены, находящиеся в одной хромосоме, образуют группу сцепления
и наследуются совместно, сцепленно.
Основные положения хромосомной теории наследственности:
-гены располагаются в хромосомах в определенной линейной последовательности;
-в хромосоме каждый ген занимает определенное место( локус);
- расстояние между генами в хромосоме пропорционально проценту кроссинговера
между ними;
- гены одной хромосомы образуют группу сцепления, благодаря этому происходит
сцепленное наследование некоторых признаков;
- каждый вид имеет определенное количество групп сцепления, соответствующее числу
хромосом в гаплоидном наборе.
3. Генетика пола. Сцепленное с полом наследование
30
Пол – совокупность признаков и свойств организма, обеспечивающих функцию
воспроизведения потомства и передачу генетической информации на основе
образования гамет. Схема хромосомного определения пола представлена на рисунке
15.
Диплоидная клетка организма человека
↓
Кариотип человека: 46 хромосом- 23 пары гомологичных хромосом
↓
22 пары-аутосомы (одинаковые
у мужчин и женщин)
↓
1 пара – половые хромосомы
( различные у мужчин и женщин)
↓
↓
У мужчин –ХУ
У женщин –ХХ
( пол гетерогаметен)
( пол гомогаметен)
Рисунок 15- Схема хромосомного определения пола
Наследование признаков, сцепленных с полом.
Характер наследования признаков зависит от положения генов в хромосомах. Признаки
(гены), расположенные в аутосомах, наследуются одинаково, независимо от пола
особи. Признаки, расположенные в половых хромосомах, сцеплены с полом особи и
проявляются по- разному у различных полов.
Различают три типа наследования, сцепленного с полом:
● наследование с помощью генов, локализованных в Х- хромосоме;
● наследование, обусловленное присутствием аллелей одинаковых генов в Х-иУхромосомах
● наследование, наблюдаемое при наличии определенных генов только в У-хромосоме.
4. Значение генетики для медицины. Наследственные болезни человека
Генетика человека получила своё развитие с формирования медицинской генетики.
Её задачей является выявление, изучение, профилактика и лечение наследственных
болезней, а также разработка путей предотвращения вредного воздействия факторов
среды на наследственность человека. Человек как объект генетических исследований
имеет большую специфику, которая создаёт значительные трудности в изучении его
наследственности и изменчивости:
- невозможность направленных скрещиваний;
- позднее половое созревание;
- малочисленность потомства;
- невозможность обеспечения одинаковых и строго контролируемых условий для
развития потомков от разных браков;
- большое число хромосом;
- невозможность проведения прямых экспериментов.
Методы изучения наследственности человека.
1. Генеалогический метод позволяет выяснить родственные связи и проследить
наследование нормальных или патологических признаков в данной семье на основе
составления родословных – генеалогии.
2.Близнецовый метод состоит в изучении развития признаков у близнецов. Позволяет
определить роль генотипа в наследовании признаков и оценить влияние воспитания и
обучения на их развитие
3. Биохимический метод помогает обнаружить ряд заболеваний обмена веществ при
помощи исследования биологических жидкостей (крови, мочи, амниотической
31
жидкости). Причиной этих болезней является изменение активности определенных
ферментов.
4.Онтогенетический метод позволяет рассматривать развитие нормальных и
патологических признаков в ходе онтогенеза.
5. Цитогенетический метод основан на микроскопическом исследовании структуры
хромосом у здоровых и больных людей. Применяют при диагностике ряда
наследственных заболеваний, связанных с явлениями анеуплоидии с различными
хромосомными перестройками.
Практическое занятие № 1
Тема : «Решение генетических задач»
(Инструкция по выполнению Практического занятия находится в тетради для
практических занятий и лабораторных работ по Биологии и входит в Студенческий
кейс)
Вопросы для самоконтроля по теме:
1.Ген-это участок молекулы:
а) ДНК; б) АТФ; в) белка.
2.Как называется первый закон Менделя:
а) закон единообразия гибридов первого поколения;
б) закон расщепления признаков в фенотипе гибридов второго поколения;
в) неполное доминирование при промежуточном наследовании признаков.
3. Гаметы, образуемые гомозиготными особями при моногибридном скрещивании:
а) А,а ; б) Аа, Аа ; в) АА, аа ; г) АА, Аа.
4. Основной метод исследования закономерностей наследственности и изменчивости,
примененный Г.Менделем, - это:
а) статистический ; б) гибридологический ; в) генеалогический ;г) биохимический.
5.Основные закономерности наследственности и изменчивости впервые установил в
1865г.:
а) Т.Морганом ; б) Ч.Дарвин ; в) Г.Мендель ; г) Г.Де Фриз
6.Фенотип – это совокупность:
а) генов данной популяции или вида; б) генов организма;
в) внешних и внутренних признаков организма.
7. Моногибридным называется скрещивание, в котором родители отличаются :
а) двумя и более парами признаков; б) двумя парами признаков ;
в) одной парой альтернативных признаков.
8. Как называется второй закон Г. Менделя:
а) закон единообразия гибридов первого поколения; б) закон расщепления гибридов
первого поколения; в) закон независимого наследования.
9. Что отражает закон Моргана?
а) закон единообразия. б) закон расщепления признаков в потомстве в соотношении
3 : 1; в) закон независимого расщепления признаков, если гены находятся в разных
парах гомологичных хромосом; г) закон сцепленного наследования признаков, если
гены находятся в одной хромосоме.
10. Сколько пар хромосом отвечают за наследование окраски семян (жёлтая и зелёная)
и их формы (гладкая и морщинистая) у гороха?
а)одна пара ; б) две пары; в) три пары; г)четыре пары
Тема 3.3 «Закономерности изменчивости»
Основные понятия и термины по теме: изменчивость, модификация, норма реакции,
комбинативная изменчивость, мутационная изменчивость, мутации, мутагены.
План изучения темы
1.Изменчивость. Виды изменчивости.
32
2. Наследственная или генотипическая изменчивость.
3. Модификационная изменчивость.
Краткое изложение теоретических вопросов:
1 Изменчивость. Виды изменчивости
Изменчивость – это универсальное свойство живых организмов приобретать новые
признаки под действием среды (как внешней, так и внутренней). Ненаследственная,
или модификационная, и наследственная (мутационная и комбинативная) изменчивость
( см. рис.16). Примеры ненаследственной изменчивости: увеличение массы человека
при обильном питании и малоподвижном образе жизни, появление загара; примеры
наследственной изменчивости: белая прядь волос у человека, цветок сирени с пятью
лепестками.
Рисунок 16- Типы изменчивости
2. Наследственная или генотипическая изменчивость
В основе наследственной изменчивости лежит половое размножение живых
организмов, которое обеспечивает огромное разнообразие генотипов. При
комбинативной изменчивости в результате слияния родительских гамет возникают
новые комбинации генов, однако сами гены и хромосомы остаются неизменными
(пример: каждый новый организм является новый комбинацией генов родителей).
Механизмы комбинативной изменчивости:
1) независимое расхождение хромосом в анафазу І мейоза;
2) кроссинговер ;
3) случайное слияние гамет;
4) случайный подбор родительских пар.
Термин « мутация» был введен голландским биологом Хуто де Фризом в 1901 году.
На основе исследований Де Фриза была создана мутационная теория, суть которой
сводится к тому, что «мутационные изменения возникают внезапно, в результате у
организмов появляются новые свойства».
В 1920 году генетик-селекционер Н.И. Вавилов сформулировал закон
гомологических рядов: «Виды и роды, генетически близкие, характеризуются
сходными рядами наследственной изменчивости с такой правильностью, что, зная
ряд форм в пределах одного вида, можно предвидеть существование параллельных
форм у других видов и родов». Закон позволяет предвидеть возможные проявление
мутаций.
3. Модификационная изменчивость
Изменения фенотипа под действием внешних факторов называют модификациями
Модификации не передаются по наследству. Модификации - проявление гена в разных
условиях. Модификации носят приспособительный характер, к изменяющимся
условиям внешней среды.
Пределы модификационной изменчивости обусловлены генотипом и называют
нормой реакции. Одни признаки обладают широкой нормой реакции (рост, вес...),
другие - узкой (цвет глаз, окраска шерсти...). Чем шире норма реакции, тем больше
33
возможности у организма приспособиться к разным условиям среды обитания.
Следовательно, наследуется не признак, а ген, обладающий способностью реализовать
данный признак в зависимости от условий среды.
Морфозы – это ненаследственные изменения фенотипа, которые возникают под
действием экстремальных факторов среды, не носят адаптивный характер и
необратимы (например: ожоги, шрамы).
Фенокопии – это ненаследственное изменение генотипа, которое напоминает
наследственные заболевания (увеличение щитовидной железы на территории, где в
воде или земле не хватает йода).
Вопросы для самоконтроля по теме:
1.Какой из видов изменчивости не наследуются?
а) цитологическая; б) комбинативная; в) фенотипическая; г) мутационная
2. Под модификационной изменчивостью понимают:
а) генотипическую стабильность особей ; б ) изменения генотипа под влиянием
среды; в) изменения фенотипа под влиянием среды.
3. Под нормой реакции понимают:
а) изменения генотипа под влиянием окружающей среды ; б) пределы изменений
фенотипа под влиянием среды; в) все признаки, передаваемые по наследству.
4. Какой из перечисленных признаков в большей степени подвержен
влиянию
внешней среды и обладает широкой нормой реакции?
а) реакция птиц на длину светового дня; б) сигнальная окраска животных; в)
изменения окраски китайской примулы от красной до белой в диапазоне температур 20
– 35°.
5.Какое из явлений является примером геномной мутации?
а) возникновение серповидноклеточной анемии; б) появление триплоидных форм
картофеля; в) появление в потомстве красноглазых мух особей с темными
глазами.
6.В каком случае показан поворот участка хромосомы с последовательностью генов
АБВГДЕ на 180°
а) АБВГДЕ; б) АБГДЕВ ; в) АБВГЕД г) АБДЕВГ.
7. Какое из приведенных утверждений является правильным?
а) все мутации вредны для организма ; б) в определенных условиях среды некоторые
мутации могут оказаться полезными; в) хромосомные мутации приводят к нарушению
синтеза одной из аминокислот в белке.
8.Закон гомологичных рядов наследственной изменчивости утверждает, что:
а) близкородственные виды обладают сходной изменчивостью;
б) близкородственные виды мутируют с одинаковой частотой;
в) близкородственные виды обладают одинаковыми генотипами.
9. Альбинизм у человека – результат нарушения аминокислотного обмена. У
альбиносов отсутствует фермент тирозиназа, превращающий аминокислоту тирозин в
пигмент меланин. Дан фрагмент гена: ГТГ-АЦА-АТТ-ААГ-АТГ. На каком его участке
должна произойти мутация, приводящая к появлению альбинизма?( воспользуйтесь
таблицей генетического кода)
10. Ускоренное старение кожи у сельских жителей по сравнению с городскими
является:
а)
примером модификационной изменчивости; б) примером наследственной
изменчивости;в) результатом мутаций под действием ультрафиолетовых лучей.
34
Тема 3.4 «Селекция»
Основные понятия и термины по теме: селекция, сорт, порода, штамм,
центры происхождения культурных растений, гибридизация, массовый отбор,
индивидуальный отбор, аутбридинг, инбридинг, искусственный мутагенез.
План изучения темы
1.Предмет и задачи селекции.
2. Работы В.И.Вавилова.
3. Основные методы селекции.
Краткое изложение теоретических вопросов
1. Предмет и задачи селекции
Слово "селекция" произошло от лат. "selectio" , что в переводе обозначает "выбор,
отбор". Селекция - это наука, которая разрабатывает новые пути и методы получения
сортов растений и их гибридов, пород животных. Теоретической основой селекции
является генетика. Порода, сорт, штамм-это искусственно полученные популяции
животных, растений, грибов, бактерий с нужными для человека признаками.
Задачи селекции: выведение новых сортов и пород с нужными для человека
свойствами: высокой продуктивностью, определенными качествами продукции,
невосприимчивых к болезням , хорошо приспособленных к тем или иным условиям
роста.
Примитивная селекция растений возникла одновременно с земледелием. Начав
возделывать растения, человек стал отбирать, сохранять и размножать лучшие из них.
Многие культурные растения возделывались примерно за 10 тысяч лет до нашей эры.
Одомашнивание началось более 10 тыс. лет назад. Его центры в основном совпадают с
центрами многообразия и происхождения культурных растений. Одомашнивание
способствовало резкому повышению уровня изменчивости у животных.
2. Работы В.И.Вавилова
Первыми разработали научные основы селекционной работы русский ученый Н.И.
Вавилов и его ученики. Установили закономерности: разные культуры растений имеют
свои центры разнообразия (см. таб.10), где сосредоточено наибольшее число
разновидностей, разнообразных наследственных уклонений; не во всех
географических зонах культурные растения обладают одинаковым разнообразием.
Таблица 10
Главные центры происхождения культурных растений и их одомашнивание
Название центра
Южноазиатский
тропический
Восточноазиатский
Географическое
положение
Окультуренные растения
Тропическая Индия,
Индокитай, Южный
Китай, острова ЮгоВосточной Азии
Рис, сахарный тростник, огурец,
баклажан, черный перец, банан,
сахарная пальма, хлебное дерево,
чай, лимон, апельсин, манго,
джут и др.
Центральный и
Восточный Китай,
Япония, Корея, Тайвань
Соя, просо, гречиха, слива,
вишня, редька, шелковица,
гаолян, конопля, хурма, ревень,
корица, олива и др.
35
Юго-Западноазиатский
Средиземноморский
Абиссинский
Малая Азия, Средняя
Азия, Иран,
Афганистан, ЮгоЗападная Индия
Мягкая пшеница, рожь, лен,
репа, морковь, чеснок, виноград,
бобы, абрикос, груша, горох,
дыня, овес, ячмень, черешня,
шпинат, базилик, грецкий орех
Страны по берегам
Средиземного моря
Капуста, сахарная свекла,
маслина клевер, люпин, лук,
горчица, сельдерей, укроп,
щавель, тмин и др.
Эфиопское нагорье
Африки
Твердая пшеница, ячмень, арбуз,
кофейное дерево, сорго, бананы,
нут, клещевина и др.
Южная Мексика
Кукуруза, хлопчатник, какао,
тыква, табак, фасоль, красный
перец, подсолнечник, батат и др.
Южная Америка вдоль
западного побережья
Картофель, ананас, хинное
дерево, маниок, томаты, арахис,
садовая земляника и др.
Центральноамериканский
Южноамериканский
Вавилов Н.И сформулировал в 1920 году закон гомологических рядов
наследственной изменчивости: « Генетически близкие виды и роды характеризуются
сходными рядами наследственной изменчивости с такой правильностью, что зная ряд
форм в пределах одного вида, можно предвидеть существование параллельных форм у
других родственных видов и родов». Закон позволяет предсказать существование
дикорастущих растений с признаками, ценными для селекционной работы.
3. Основные методы селекции
Основные методы селекции показаны на рис.17.
Рисунок 17-Методы селекции
Вопросы для самоконтроля по теме: (должны быть ориентированы на вопросы
точек рубежного и итогового контроля по дисциплине)
1. Охарактеризуйте и раскройте сущность первого этапа селекции.
2. Какой вклад внес Н.И. Вавилов в развитие селекции как науки?
36
3. Объясните закономерности географического расположения центров
многообразия и происхождения культурных растений.
4. В чем преимущества индивидуального отбора перед массовым?
5. В чем сущность и какова цель отдаленной гибридизации растений?
6. Каково значение полиплоидии в селекции растений?
7. Какие вам известны мутагенные факторы и какова их роль в создании новых
сортов растений?
8.Почему в практике сельского хозяйства используют близкородственное
скрещивание?
9. Каково биологическое значение гетерозиса?
10.Сравните между собой внутривидовую и отдаленную
гибридизацию, выявите черты сходства и различия
11. Что такое полиплоидия и каково ее применение в селекции?
12. Какой вклад внес И.В. Мичурин в развитие селекции?
13. Объясните механизм искусственного мутагенеза, его
молекулярные основы.
Тема 3.5 « Биотехнология»
Основные понятия и термины по теме: биотехнология, генная и клеточная
инженерия, клонирование, трансгенные клетки
План изучения темы
1.Биотехнология, ее объекты и основные направления
2.Клеточная инженерия.
3. Генная инженерия.
Краткое изложение теоретических вопросов
1. Биотехнология, ее объекты и основные направления
Биотехнология (от греч. bios – жизнь, techne – искусство, мастерство и logos )– учение
-это производство необходимых человеку продуктов и биологически активных
соединений с помощью живых организмов, культивируемых клеток и биологических
процессов.
Объектами биотехнологии служат вирусы, бактерии, протисты, дрожжи, а также
растения, животные или изолированные клетки и субклеточные структуры (органеллы).
Основными направлениями биотехнологии являются:
1) производство с помощью микроорганизмов и культивируемых эукариотических
клеток биологически активных соединений (ферментов, витаминов, гормонов),
лекарственных препаратов (антибиотиков, вакцин, сывороток, высокоспецифичных
антител и др.), а также ценных соединений (кормовых добавок, например незаменимых
аминокислот, кормовых белков;
2) использование биологических методов борьбы с загрязнением окружающей среды
(биологическая очистка сточных вод, загрязнений почвы) и защита растений от
вредителей и болезней;
3) создание новых полезных штаммов микроорганизмов, сортов растений, пород
животных и т.п.
2. Клеточная инженерия
Клеточная инженерия — метод, позволяющий конструировать клетки нового типа.
Метод заключается в культивировании изолированных клеток и тканей на
искусственной питательной среде в регулируемых условиях, что стало возможным
37
благодаря способности растительных клеток в результате регенерации формировать
целое растение из единичной клетки. Условия регенерации разработаны для многих
культурных растений, таких как картофель, пшеница, ячмень, кукуруза, томат и др.
Соматическая гибридизация — это слияние двух различных клеток в культуре
тканей. Пересадка ядер соматических клеток в яйцеклетки, это метод клонирования,
который позволяет получать клонированные организмы- генетические копии. В 1997 г.
в Англии были проведены успешные эксперименты по генетическому клонированию
овцы. В зародыши клеток животных научились вводить новые гены и получать
животных с новыми наследуемыми свойствами Казалось, стало возможным
воспроизведение многочисленных генетических копий выдающихся по
продуктивности животных-рекордистов. Но после наблюдений за овечкой Долли
установили, что по достижению размеров взрослой овцы, ее физиологическое
состояние было как у старой особи. Это поставило под сомнение целесообразность
клонирования животных.
Важное направление клеточной инженерии связано с ранними стадиями
эмбриогенеза. Например, оплодотворение яйцеклеток в пробирке уже сейчас позволяет
преодолевать некоторые распространенные формы бесплодия у человека.
3.Генная инженерия
Генная инженерия — направленное изменение наследственных свойств животных и
растений путем создания действующих генов искусственным путем или извлечения
генов из одних организмов и введения их в клетки других. Генная инженерия
занимается расшифровкой структуры генов, их синтезом и клонированием, вставкой
выделенных из клеток живых организмов или вновь синтезированных генов в клетки
растений и животных с целью направленного изменения их наследственных свойств.
Для осуществления переноса генов (или трансгенеза) от одного вида организмов в
другой, часто очень далекий по своему происхождению, необходимо выполнить
несколько сложных операций:

выделение генов (отдельных фрагментов ДНК) из клеток бактерий, растений
или животных. В отдельных случаях эту операцию заменяют искусственным
синтезом нужных генов;

соединение (сшивание) отдельных фрагментов ДНК любого происхождения в
единую молекулу в составе плазмиды;

введение гибридной плазмидной ДНК, содержащей нужный ген, в клетки
хозяина;

копирование (клонирование) этого гена в новом хозяине с обеспечением его
работы
Клонированный ген путем микроинъекции вводят в яйцеклетку млекопитающего или
протопласт растения (изолированная клетка, лишенная клеточной стенки) и
выращивают из них целое животное или растение. Растения и животные, геном
которых изменен путем генно-инженерных операций, получили название трансгенных
растений и трансгенных животных. Уже получены трансгенные мыши, кролики,
свиньи, овцы, в геноме которых работают чужеродные гены различного
происхождения, в том числе гены бактерий, дрожжей, млекопитающих, человека, а
также трансгенные растения с генами других, неродственных видов.
38
На сегодняшний день методы генной инженерии позволили осуществить синтез в
промышленных количествах таких гормонов, как инсулин, интерферон и соматотропин
(гормон роста), которые необходимы для лечения генетических болезней человека —
сахарного диабета, некоторых видов злокачественных опухолей и карликовости
соответственно.
Вопросы для самоконтроля по теме:
1. Что такое биотехнология?
2. Каковы основные задачи и направления биотехнологии?
3. Расскажите о методах генной и клеточной инженерии. Какие
результаты получены при их применении?
4. Какие перспективы открываются в селекции в связи с применением
методов генной и клеточной инженерии?
Раздел 4 « Эволюционное учение»
Тема 4.1 « История развития эволюционных идей»
Основные понятия и термины по теме: бинарная номенклатура, естественная
система, искусственная система, эволюция, систематика, вид,
План изучения темы
1. Эволюция. История развития эволюционных идей.
2. Значение работ К. Линнея.
3. Значение работ Ж.Б. Ламарка.
Краткое изложение теоретических вопросов
1.Эволюция. История развития эволюционных идей
Термин «эволюция» (от лат. evolutio — развертывание) впервые был использован в
биологии в 1762 г. швейцарским натуралистом Шарлем Бонне (1720—1793). Эволюция
необратимое направленное историческое развитие живой природы, сопровождающееся
изменением, генетического состава популяций, формированием адаптаций,
образованием и вымиранием видов, преобразованием биогеоценозов и биосферы в
целом.
Эволюция — это процесс приспособительного исторического развития живых
организмов на всех уровнях организации живого.
Издавна мыслителей поражало многообразие форм организмов, удивительная
целесообразность в их строении и поведении, соответствие их среде обитания и
прогрессивное развитие от простого к сложному.
Греческий философ Гераклит, живший в 6 в. до н. э., считал, что все живые
существа, в том числе и человек, развивались естественным путем из первичной
материи. Его изречение «Все течет, все изменяется» предполагает признание
изменения живой природы.
Аристотель (384—322 до н. э.) рассматривал развитие природы с идеалистических
позиций. Он считал, что материя пассивна, а ее стремление к движению обусловливает
форма — особое нематериальное начало, и допускал существование божественного
«первого двигателя». Важную роль в развитии революционной идеи сыграла работа
Аристотеля «Лестница природы», в которой он расположил живых существ в
определенном порядке. Таким образом, философы древности выдвигали две
важнейшие идеи: единства и развития живой природы.
2. Значение работ К. Линнея
39
Впоследствии с установлением господства христианской церкви в Европе
представления античных мыслителей были отвергнуты. Начался метафизический
период развития естествознания, когда главным было утверждение абсолютной
неизменности природы и изначальной целесообразности. Царил креационизм (от лат.
creato — творить) — учение о постоянстве видов, рассматривающее многообразие. К
началу 18 в. накопилось много сведений о растениях и животных. Английский ботаник
Джон Рей (1627—1705) ввел в научное употребление единицу систематики — вид.
Шведский натуралист Карл Линней (1707—1778) в работе «Система природы» (1753)
создал классификацию растений и животных объединив их в группы разного ранга. К.
Линнеем было определено понятие вида как основной формы организации живого и
как основной единицы классификации. Он предложил и утвердил принцип двойных
названий (бинарная номенклатура). Первым дается название рода (существительное),
вторым — название вида, к которому принадлежит организм (прилагательное).
Например, лютик едкий, медведь бурый, человек разумный. Классификация К. Линнея
была искусственной, так как основывалась на небольшом числе произвольно взятых
признаков (число тычинок в цветке, форма клюва птицы или строение кровеносной
системы) и не отражала исторического родства между группами организмов. К. Линней
был сыном своего времени, т.е. представлял природу как нечто застывшее, не
изменяющееся во времени. По Линнею, видов существует столько, сколько их было
создано во время «творения мира», и они неизменны.
3. Значение работ Ж.Б. Ламарка
В естествознании стало развиваться новое направление —трансформизм (от лат.
transformare — преобразовывать). В основе его лежит представление об изменяемости
видов живых организмов и возможности превращения одного вида в другой. В то же
время трансформизм не признавал преемственности и поступательного характера
развития органического мира. Приверженцами трансформизма были русские
материалисты М.В. Ломоносов (1711 —1765), А.Н. Радищев (1749—1802),
французские ученые, Ж. Бюффон (1707—1788), Ж.Б. Ламарк (1744—1829).
Ж.Б. Ламарк в 1809 г. издал свой труд «Философия зоологии». В нем он высказал
воззрение, которое по праву оценивают как первое эволюционное учение. По Ламарку,
жизнь возникает путем самозарождения простейших живых тел из веществ неживой
природы. Дальнейшее развитие идет в направлении прогрессивного усложнения
организмов, т.е. путем эволюции. Ламарк выделил два независимых пути эволюции: 1)
градация — ступенчатое повышение организации (развитие от простого к сложному)2)
изменение организмов под воздействием окружающей среды, благодаря которому
создается разнообразие видов на каждой ступени градации. Ж.Б. Ламарк — создатель
естественной системы животного мира, в основе которой лежит принцип родства
между организмами. Исследовав строение нервной, кровеносной, дыхательной и
других систем, он разместил 14 классов животных на б ступенях в порядке их
усложнения — от инфузории и полипов до птиц и млекопитающих. Причины градации
Ламарк объяснял неправильно. По его мнению, усложнение организации происходит
под действием внутренне присущего всем живым существами стремления к
совершенствованию, заложенного при сотворении мира.
Изменение организмов под воздействием окружающей среды Ламарк объяснял с
помощью двух законов: 1 — упражнения и неупражнения органов и 2 — наследования
благоприобретенных признаков. Организм, согласно Ламарку, изменяется в полезную
для себя сторону: у жирафа вытянулась шея благодаря упражнениям, чтобы он смог
достать листву деревьев, у змеи исчезли конечности для удобства передвижения по
40
песку. Ламарк полагал, что приобретенная полезная изменчивость обязательно
передается по наследству.
Главная заслуга Ламарка состоит в том, что он создал цельное учение об эволюции
органического мира. Он первым обратил внимание на связь организмов со средой,
которую рассматривал как причину изменения видов. Недостатки учения Ламарка
можно свести к следующим пунктам: а)не вскрываются причины развития
органического мира от простых форм к сложным; б)не решена проблема органической
целесообразности. Изменчивость, по Ламарку, адекватна приспособленности;
Утверждение о внутреннем стремлении организмов к самосовершенствованию,
являющемся главной движущей силой эволюции, не научно.
Вопросы для самоконтроля по теме:
1. Что такое биологическая эволюция?
2. Какие идеи о развитии природы выдвигали мыслители древности?
3. Чем характеризовался метафизический период развития
естествознании
4. С чем связано появление систематики как науки
5. Что такое креационизм, трансформизм?
6. Чем отличается искусственная систематика от естественной?
7. Какова роль Ламарка в развитии представлений об эволюции живой
природы?
8. Как можно объяснить появление перепонок на ногах у
водоплавающих птиц с позиций эволюционного учения Ламарка?
Тема 4.2 «Эволюционное учение Ч.Дарвина»
Основные понятия и термины по теме: изменчивость, естественный отбор,
искусственный отбор, борьба за существование,
План изучения темы
1. Предпосылки возникновения эволюционной теории Ч. Дарвина
2. Краткий очерк жизни и деятельности Ч.Дарвина.
3. Основные положения эволюционного учения Ч.Дарвина.
4. Роль эволюционного учения в формировании современной
естественнонаучной картине мира.
Краткое изложение теоретических вопросов
1. Предпосылки возникновения эволюционной теории Ч. Дарвина
Общественно-экономическая обстановка в Англии в середине 19 в. оказалась весьма
благоприятной для развития эволюционной теории.Социально-экономические
предпосылки: развитие промышленности в Англии, интенсивный рост городов,
развитие колоний, бурное развитие селекции, выведение новых сортов растений и
видов животных, проведение многочисленных научных экспедиций.Научные
предпосылки создания эволюционной теории: успехи систематики растений и
животных, развитие биогеографии, сравнительной анатомии, эмбриологии и
палеонтологии, появление клеточной теории и эволюционного учения Ламарка.
2. Краткий очерк жизни и деятельности Ч.Дарвина
Чарлз Дарвин (1809-1882)родился в Англии .Годы его жизни вместили в себя почти
весь ХІХ в., век иллюзий возможного прогресса и всемогущества человека. Первой его
работой было описание кругосветного путешествия на корабле « Бигль» (1831-1836),
благодаря которому Дарвин сложился как ученый – натуралист. ). Во время стоянок
судна Ч. Дарвин проводил геологические наблюдения, собирал коллекции, совершал
длительные экскурсии. Дарвин пишет: « …Путешествуя на корабле в качестве
41
натуралиста, я был поражен некоторыми фактами, касавшимися распределения
органических существ в Южной Америке, и геологическими отношениями между
прежними и современными обитателями этого континента».
Дарвин замечает, что многообразие животного мира логичнее о объяснить медленно
текущими процессами изменения форм, чем отдельными актами творения. Находки
ископаемых животных- родственников ныне живущих форм- приводит его к выводу о
родстве вымерших и существующих форм.
Исследовав флору и фауну Галапагосских островов, Дарвин на примере различий
между близкими видами вьюрков, черепах, ящериц увидел как бы сам процесс
эволюции в действии. Ч. Дарвин возвратился в Англию в 1836 г. строгим и
пристрастным критиком креационизма. Он посвятил несколько лет обработке
обширных материалов, собранных во время путешествия.
3. Основные положения эволюционного учения Ч.Дарвина
Эволюционная теория Дарвина представляет собой целостное учение об историческом
развитии органического мира. Она охватывает широкий круг проблем, важнейшими из
которых являются доказательства эволюции, выявление движущих сил эволюции,
определение путей и закономерностей эволюционного процесса и т.д.
Взгляды на эволюцию живой природы Ч. Дарвин изложил в работе «Происхождение
видов путем естественного отбора, или сохранение пород в борьбе за жизнь», которая
вышла в свет в 1859 г., через 50 лет после появления учения Ламарка. Эта книга в корне
изменила представления о живой природе.
Суть теории эволюции Ч. Дарвина можно свести к следующим положениям:
- Все виды живых существ, населяющих Землю, никогда не были кем- то созданы.
- Возникнув естественным путем, органические формы медленно и постепенно
преобразовывались и совершенствовались в соответствии, с окружающими условиями.
-В основе преобразования видов в природе лежат такие свойства организмов, как
изменчивость и наследственность, а также происходящий в природе естественный
отбор, являющийся следствием борьбы за существование.
-Результатом эволюции является приспособленность организмов к условиям их
обитания и многообразие видов в природе.
Таким образом, движущими силами эволюции органического мира, Ч. Дарвину,
являются борьба за существование и естественный отбор, а предпосылкой эволюции —
наследственная изменчивость.
4. Роль эволюционного учения в формировании современной естественнонаучной
картине мира
Заслуга Ч. Дарвина заключается в том, что он методически правильно избрал
логическую схему для анализа факторов эволюции и успешно решил вопрос о
движущих силах — борьбе за существование и естественном отборе.
Эволюционная теория Ч. Дарвина имела большое мировоззренческое значение, так
как подорвала веру в креационистские взгляды о постоянстве видов. Дарвинизм стал
методологической наукой: все биологические дисциплины (ботаника, зоология и др.)
стали рассматривать объекты изучения с позиций их эволюционного развития. При
этом эволюционная теория основывалась на данных многих наук. Теория Ч. Дарвина
находится также в тесной связи с селекционной практикой.
В труде «Происхождение видов путем естественного отбора» Ч. Дарвин обосновал
изменение видов в природе. Он показал, что предпосылкой эволюции является
наследственная изменчивость, а движущими силами — борьба за существование и
естественный отбор. Результаты естественного отбора (результаты эволюции) —
многообразие видов, их приспособленность к условиям окружающей среды,
существование организмов с разным уровнем организации.
42
Вопросы для самоконтроля по теме:
1.Каковы предпосылки эволюционной теории Ч. Дарвина?
2. Что, по Ч. Дарвину, является движущими силами эволюции?
3. Почему эволюционную теорию Ч. Дарвина называют теорией
естественного отбора?
4. Что, по Ч. Дарвину, является результатами эволюции?
Тема 4.3 «Движущие силы эволюции»
Основные понятия и термины по теме: борьба за существование, естественный
отбор, наследственная изменчивость, искусственный отбор.
План изучения темы
1.Изменчивость и искусственный отбор
2.Борьба за существование.
3.Естественный отбор
Краткое изложение теоретических вопросов
1. Изменчивость и искусственный отбор
При создании эволюционной теории Ч. Дарвин многократно обращался к
результатам селекционной практики. Дарвин считал, что разводившиеся в его время
животные и растения произошли от диких в результате приручения и одомашнивания.
Он приходит к выводу, что человек не только отбирал из дикой природы
интересующие его виды, но и изменял их в нужном направлении. Ч. Дарвин выделил
три ее формы: определенную, неопределенную и коррелятивную.
Определенная, или групповая, изменчивость возникает под влиянием какого-либо
фактора среды, действующего одинаково на всех особей сорта (породы) и
изменяющего их в определенном направлении. Определенная изменчивость является
массовой, не наследуется.
Неопределенная, или индивидуальная, изменчивость проявляется специфично у
каждой особи и индивидуальна по своему характеру. Например, число рулевых перьев
у павлиньих голубей колеблется от 14 до 42. Ученый придавал ей важное значение в
эволюции.
При соотносительной, или коррелятивной, изменчивости изменение одной части тела
обусловливает изменение других.
Искусственный отбор — это процесс создания новых пород животных и сортов
культурных растений путем систематического сохранения и размножения особей с
определенными, ценными для человека свойствами.
Ч. Дарвин выделил две формы отбора — бессознательный и методический.
2. Борьба за существование
Любые виды организмов в природе приспособлены к жизни в определенных условиях
внешней среды, так как целесообразность строения и функций организмов
способствует их выживанию. Размышляя об этом, Ч. Дарвин пришел к представлению
о борьбе за существование. Каждый вид стремится к размножению в геометрической
прогрессии. Например, одна самка сельди выметывает в среднем 40 000 икринок,
осетра — 2 000 000, лягушки — 10 000. Число особей каждого вида остается
относительно постоянным. Значит, часть потомства гибнет, не достигнув половой
зрелости. Причины гибели могут быть разными: враги, недостаток корма, действие
неблагоприятных факторов среды и др. Ч. Дарвин заключает: «Так как производится
более особей, чем может выжить, в каждом случае должна возникнуть борьба за
существование...».
Борьба за существование-сложные и многообразные внутривидовые и межвидовые
отношения, а также взаимоотношения организмов с факторами среды.
43
Ч. Дарвин выделил три формы борьбы за существование: межвидовую, внутривидовую
и борьбу с неблагоприятными условиями среды.
Внутривидовая борьба происходит между особями одного вида Это объясняется тем,
что у особей одного вида потребности в пище, территории и других условиях
существования одинаковые.
К межвидовой борьбе сводятся такие типы межвидовых взаимоотношений, как
хищник—жертва, паразит—хозяин и др.
Борьба с неблагоприятными условиями внешней среды. Факторы неживой природы
оказывают заметное влияние на выживаемость организмов. Другой важной причиной
борьбы за существование (кроме перенаселения) Ч. Дарвин считал относительную
приспособленность любого организма к окружающей среде.
3. Естественный отбор
В борьбе за существование выживают и оставляют потомство индивидуумы,
обладающие комплексом свойств и признаков, которые позволяют наиболее успешно
конкурировать с другими индивидуумами.
В природе происходит процесс избирательного уничтожения одних особей и
преимущественного размножения других — явление, названное Ч. Дарвином
естественным отбором, или выживанием наиболее приспособленных.
Естественный отбор- процесс дифференцированного (неслучайного, избирательного)
выживания и воспроизведения организмов в ходе эволюции
Стабилизирующий отбор сохраняет в популяции среднюю ранее сформировавшуюся
норму признака. Он действует в относительно постоянных условиях среды и направлен
против крайних вариантов изменчивости в популяциях. После снегопада и сильных
ветров в Северной Америке было найдено 136 оглушенных домовых воробьев; 72 из
них выжили, а 64 погибли. У погибших были очень длинные или очень короткие
крылья. Воробьи, имеющие средние размеры крыльев, выжили, что способствовало
сохранению вида.
Движущий отбор- при постоянном изменении в определенном направлении условий
среды происходит смещение нормы реакции организма в сторону изменчивости
признака Такой отбор способствует закреплению новой формы взамен старой,
пришедшей в несоответствие с изменившейся средой.
Классическим примером движущего отбора является «промышленный меланизм»
бабочек. В промышленных городах Англии за 100 лет ночные бабочки березовой
пяденицы изменили окраску. Преимущество получили меланические формы — особи с
темной окраской, так как птицы их не замечают на темных стволах деревьев. Значение
движущего отбора в эволюции заключается в выработке у живых организмов
приспособлений к окружающей среде.
Половой отбор – естественный отбор, касающийся признаков особей одного пола.
Это частный случай внутривидового естественного отбора , а не самостоятельный
фактор эволюции(Яркая окраска самцов и невзрачная окраска самок, брачные крики и
другие формы брачного поведения, специфические запахи, орудия турнирного боя(
рога, клыки, шпоры).
Естественный отбор-главная движущая сила, результатом являются: постепенное
усложнение и повышение уровня организации живых существ; приспособленность
организмов к условиям среды; многообразие видов. Отбор происходит непрерывно на
протяжении бесконечного ряда следующих друг за другом поколений, в каждом из
которых будут
сохраняться те формы, которые соответствуют данным условиям среды.
Вопросы для самоконтроля по теме:
1. В результате взаимодействия движущих сил эволюции происходит:
а) мутационный процесс;
44
б) образование новых видов в природе;
в) размножение организмов;
г) изоляция популяций.
2. Наследственную изменчивость Ч.Дарвин называл:
а) неопределенной ; б) определенной ;в) групповой ;
г)модификационной.
3. Причиной борьбы за существование является:
а) изменчивость особей популяции;
б) природные катаклизмы;
в) ограниченность ресурсов среды и интенсивное размножение;
г) отсутствие у особей приспособлений к среде обитания.
4. В чем проявляется роль наследственной изменчивости в эволюции?
а) в повышении жизнеспособности популяции;
б) в увеличении генетического разнообразия особей в популяции и повышении
эффективности отбора;
в) в уменьшении генетического разнообразия особей в популяции и повышении
эффективности отбора;
г) в увеличении числа неоднородных особей в популяции и снижении
эффективности отбора.
5.Материалом для эволюции является :
а) борьба за существование;
б) естественный отбор ;
в) мутационный процесс;
г) модификационная изменчивость.
6. При помощи стрелок установите соответствие между видами отбора
и их характеристиками.
Искусственный отбор
Отбирающий фактор - условия среды
Отбирающий фактор- человек
Отбираются признаки, полезные для человека
Естественный отбор
Образуются новые виды
Отбираются признаки, полезные для человека
Создаются новые сорта, породы
Происходит медленно
Неблагоприятные изменения бракуются, уничтожаются
Происходит быстро
7.При помощи стрелок установите соответствие между формами естественного отбора
и их примерами.
Движущий отбор
Стабилизирующий отбор
Половой отбор
Индустриальный меланизм
Выработка
у
микроорганизмов
устойчивости
к
антибиотикам
Конкуренция
между
самцами
за
возможность
размножения
Устойчивая форма и размеры цветков
Выживание особей со средней выраженностью признаков
Тема 4.4 «Концепция вида. Популяция. Видообразование»
Основные понятия и термины по теме: ареал, популяция, микроэволюция, вид,
критерии вида, видообразование.
План изучения темы
1.Популяция - структурная единица вида
2. Вид. Критерии вида.
3. Видообразование.
45
4. Синтетическая теория эволюции
Краткое изложение теоретических вопросов
1. Популяция - структурная единица вида
Часть земной поверхности (или акватории), в пределах которой встречается данный
вид, называется ареалом (от лат. area — площадь, пространство). Виды, имеющие узкий
ареал распространения, называются эндемичными, или эндемиками.
Виды, ареалы которых расположены в пределах всех континентов, называются
всесветными, или космополитами.
Популяция -группировки (совокупности) особей одного вида, длительно населяющих
определенную часть ареала, свободно скрещивающихся друг с другом и дающих
плодовитое потомство, относительно обособленные от других совокупностей этого же
вида, называются популяцией (от лат. populus — народ, население).
Основными параметрами популяции являются :численность , плотность,
пространственное распределение, возрастная структура ,половую структуру,
рождаемость, смертность.
2. Вид. Критерии вида
Вид — исторически сложившаяся совокупность популяций, особи которых обладают
наследственным сходством морфологических, физиологических и биохимических
особенностей, могут свободно скрещиваться и давать плодовитое потомство,
приспособлены к определенным условиям жизни и занимают определенную область —
ареал.
Понятие «вид» впервые было введено в конце17 в. английским ботаником Джоном
Реем (1627—1709), отметившим, что разные виды отличаются по внешнему и
внутреннему строению и не скрещиваются между собой.
Основной формой существования жизни и единицей классификации живых
организмов является вид. Для выделения вида используется совокупность критериев:
морфологический, физиологический, географический, экологический, генетический,
биохимический. Вид является результатом длительной эволюции органического мира.
Будучи генетически закрытой системой, он, тем не менее, исторически развивается и
изменяется.
3. Видообразование
Микроэволюция - процессы, происходящие в ходе естественного отбора и ведущие к
видообразованию
Видообразование — процесс возникновения одного или нескольких новых видов на
основе существовавшего ранее.
Факторы видообразования:
-географическая изоляция( образование новых частей суши, возникновение
географических барьеров приводит к накоплению наследственных изменений у
организмов);
-биологическая, или репродуктивная, изоляция, определяется всевозможными
различиями индивидуумов внутри вида, предупреждающими скрещивание между
особями. Выделяют 3 основные формы биологической изоляции: экологическую,
морфофизиологическую и генетическую.
Аллопатрическое (от греч. allos — разный и patris — родина) ( географическое)
видообразование. Новые виды могут возникать в условиях пространственной изоляции
46
популяций, т.е. из популяций, занимающих разные географические ареалы. В
результате длительного разобщения популяций между ними может возникнуть
генетическая изоляция, сохраняющаяся даже в том случае, если изоляция прекратится.
Симпатрическое(от греч. syn — вместе) экологическое видообразование. Новый вид
зарождается в пределах одной популяции материнского вида с возникновением
биологической изоляции.
4. Синтетическая теория эволюции
Основы СТЭ были заложены в ряде научных работ, опубликованных в конце 30-х—
начале 40-х гг. 20 в. Основные положения синтетической теории эволюции:

Материалом для эволюции служат мелкие наследуемые изменения — мутации.
Мутационная изменчивость носит случайный и ненаправленный характер.

Основным движущим фактором эволюции является естественный отбор,
возникающий на основе борьбы за существование.

Наименьшей эволюционной единицей является популяция.

Эволюция носит дивергентный характер, т.е. один таксон (например, вид)
может стать предком нескольких дочерних таксонов, но каждый вид имеет
единственный предковый вид.

Эволюция носит постепенный и длительный характер. Видообразование как
этап эволюционного процесса представляет собой последовательную смену
одной временной популяции чередой последующих временных популяций.

Вид состоит из множества соподчиненных, но репродуктивно не изолированных
единиц — подвидов и популяций.

Вид существует как целостное и замкнутое образование. Целостность видов
поддерживается миграциями особей из одной популяции в другую, при которых
наблюдается обмен аллелями («поток генов»).
Вопросы для самоконтроля по теме:
1. Что представляет собой вид?
2. Что такое критерии вида?
3. Можно ли по одному критерию установить принадлежность
организма к конкретному виду?
4.Что такое популяция?
5. Почему вид в природе существует в виде популяций?
6.Приведите примеры аллопатрического видообразования? На каких
механизмах основывается аллопатрическое видообразование?
7.В каких случаях происходит симпатическое видообразование? Какие
47
механизмы приводят к нему?
Тема 4.5 «Доказательства эволюционного процесса»
Основные понятия и термины по теме: макроэволюция, биогеография, биохимия,
генетика, палеонтология, эмбриология, биогенетический закон, филогенез,
гомологичные органы, аналогичные органы, атавизмы, рудименты.
План изучения темы
1. Макроэволюция.
2. Доказательства эволюции.
Краткое изложение теоретических вопросов
1. Макроэволюция
Развитие жизни на Земле в целом, включая ее происхождение, называется
макроэволюцией.
Макроэволюция-процесс образования надвидовых таксонов ( из видов родов, из родов
- новых семейств) в ходе эволюции на протяжении всей истории Земли.
Результатом макроэволюционных процессов становятся существенные изменения
внешнего строения и физиологии организмов. Доказательством макроэволюционных
процессов служат палеонтологические, сравнительно-анатомические,
эмбриологические, биогеографические данные.
2. Доказательства эволюции
Палеонтологические – ископаемые останки животных и растений (см. рис.18) , в том
числе промежуточных форм; составление филогенетических рядов ( см.рис. 19).
Ископаемые переходные формы — формы организмов, сочетающие признаки более
древних и молодых групп.
Рисунок 18-. Ископаемые формы
Рисунок19- Филогенетический ряд лошади
Семенные папоротники — переходная форма между папоротниковидными и
голосеменными, древнейшая группа кистеперых рыб дала начало первым земноводным
— стегоцефалам превращения их в пятипалые конечности первичных земноводных.
Связующим звеном между пресмыкающимися и птицами явилась первоптица
(археоптерикс). Палеонтологические ряды — ряды ископаемых форм, связанные друг с
другом в процессе эволюции и отражающие ход филогенеза (от греч. phylon — род,
племя, genesis — происхождение).
Сравнительно-анатомические доказательства основаны на принципе: глубокое
внутреннее сходство организмов может показать родство сравниваемых форм,
следовательно, чем больше сходство, тем ближе их родство.
48
Органы, имеющие сходное строение и общее происхождение, называются
гомологичными (см. рис. 20), например конечности наземных позвоночных животных
,ядовитые железы змей — гомолог слюнных желез других животных, жало пчелы —
гомолог яйцеклада, а сосущий хоботок бабочек — гомолог нижней пары челюстей
других насекомых, усики гороха, колючки кактуса и барбариса — видоизмененные
листья.
.
Рисунок 20- Гомология передних конечностей наземных позвоночных
Аналогичные органы — это органы, имеющие внешнее сходство и выполняющие
одинаковые функции, но имеющие разное происхождение. Эти органы
свидетельствуют о сходном направлении приспособлений организмов, определяемом в
процессе эволюции действием естественного отбора (наружные жабры головастиков,
жабры рыб, многощетинковых кольчатых червей и водных личинок насекомых
(например, стрекоз) аналогичны. Бивни моржа (видоизмененные клыки) и бивни слона
(разросшиеся резцы) — типичные аналогичные органы, так как их функции сходны. У
растений аналогичны колючки барбариса (см. рис.21) (видоизмененные листья),
колючки белой акации( см.рис.22) (видоизмененные прилистники) и шиповника(см.
рис.23) (развиваются из клеток коры).
Рисунок 21-Барбарис
Рисунок22-Белая акация
Рисунок 23-Шиповник
Рудиментарными (от лат. rudimentum — зачаток, первооснова) называются органы,
которые закладываются в ходе эмбрионального раз вития, но в дальнейшем перестают
развиваться и остаются у взрослых форм в недоразвитом состоянии. Рудименты — это
органы, утратившие свои функции, у муравьедов рудиментарны зубы, у человека —
ушные мышцы, кожная мускулатура, третье веко, а у змей — конечности
Появление у отдельных организмов какого-либо вида признаков, которые
существовали у отдаленных предков, но были утрачены в ходе эволюции, называется
атавизмом (от лат. atavus — предок). У человека атавизмами являются хвост,
волосяной покров на всей поверхности тела, многососковость.
Эмбриологические доказательства.
В первой половине 19 в. русский эмбриолог К.М. Бэр (1792—1876) сформулировал
закон зародышевого сходства: чем более ранние стадии индивидуального развития
исследуются, тем больше сходства обнаруживается между различными организмами.
На ранних стадиях развития эмбрионы позвоночных не отличаются друг от друга.
Только на средних стадиях появляются особенности, характерные для рыб и амфибий,
49
а на более поздних — особенности развития рептилий, птиц и млекопитающих(см. рис.
24).
Рисунок 24- Стадии эмбрионального развития позвоночных
Эта закономерность в развитии зародышей указывает на родство и последовательность
расхождения в эволюции этих групп животных.
Во второй половине 19 в. немецкими учеными Э. Геккелем (1834—1919) и Ф.
Мюллером (1821—1897). Согласно этому закону каждая особь в своем
индивидуальном развитии (онтогенезе) повторяет историю развития своего вида, или
онтогенез есть краткое и быстрое повторение филогенеза.
Русский ученый А.Н. Северцов (1866—1936). внесен поправки биогенетический закон зародыши организмов одного вида сходны не со взрослыми формами другого вида, а с
их зародышами.
Биогеографические доказательства.
Биогеография — это наука о закономерностях современного расселения животных и
растений на Земле.
Современные географические зоны сформировались в ходе исторического развития
Земли, в результате действия климатических и геологических факторов. Например,
своеобразие флоры и фауны Австралии объясняется обособлением ее в далеком
прошлом, в связи, с чем развитие животного и растительного мира происходило в
изоляции от других материков (см. рис. 25 ).
Рисунок 25- Карта зоогеографических зон
Биохимические – принципиальное сходство химического состава
внутриклеточной среды у разных организмов.
Генетические – сходство количества хромосом и их генного состава у родственных
организмов.
Эволюция органического мира на Земле подтверждается множеством фактов из всех
областей биологии: палеонтологии (филогенетические ряды, переходные формы),
морфологии (гомология, аналогия, рудименты, атавизмы), эмбриологии (закон
зародышевого сходства, биогенетический закон), биогеографии и др.
Вопросы для самоконтроля по теме:
1. Что изучает палеонтология и какие палеонтологические
доказательства эволюции вы знаете?
2. Чем отличаются гомологичные органы от аналогичных и каково их значение в
доказательстве эволюции?
3. Какие из перечисленных органов относятся к гомологичным, а какие
к аналогичным: жабры рыбы, рака; чашелистики, лепестки,
тычинки, пестик, листья; колючки барбариса, усики гороха, усики
50
винограда?
4. О чем свидетельствуют рудименты и атавизмы?
5. В чем суть и значение закона зародышевого сходства?
6. Почему сумчатые животные встречаются преимущественно в
Австралии?
7. Какие методы используются в настоящее время для доказательства
родства между организмами разных видов?
Тема 4.6 «Основные направления эволюционного процесса»
Основные понятия и термины по теме: ароморфоз, идиоадаптация, дегенерация,
конвергенция, дивергенция, параллелизм,
План изучения темы
1. Основные направления эволюционного процесса.
2. Пути достижения биологического прогресса
3.Типы эволюционных изменений.
Краткое изложение теоретических вопросов
1 . Основные направления эволюционного процесса
На протяжении всей истории живой природы ее развитие осуществляется от более
простого к более сложному, от менее совершенного к более совершенному, т.е.
эволюция носит прогрессивный характер. Учение о прогрессе в эволюции было в
дальнейшем развито в начале 20-х гг. 20 в. А.Н. Северцовым и И.И. Шмальгаузеном.
Процесс эволюции идет непрерывно в направлении максимального приспособления
живых организмов к условиям окружающей среды (т. е. происходит возрастание
приспособленности потомков по сравнению с предками).
Критериями биологического прогресса являются:
-увеличение численности особей;
-расширение ареала;
-прогрессивная дифференциация — увеличение числа систематических групп,
составляющих данный таксон.
Биологический регресс — характеризуется снижением численности особей
вследствие превышения смертности над рождаемостью, сужением или разрушением
целостности ареала, постепенным или быстрым уменьшением видового многообразия
группы. Биологический регресс может привести вид к вымиранию. Эволюционные
факторы действуют непрерывно, в результате чего происходит совершенствование
приспособлений к изменяющимся условиям среды.
2. Пути достижения биологического прогресса
Биологический прогресс достигается различными путями. А.Н. Северцов назвал их
главными направлениями эволюционного процесса. В настоящее время выделяют
следующие пути биологического прогресса (: ароморфоз (арогенез), идиоадаптации
(аллогенез ) и дегенерация (катагенез).
Арогенез (от греч. airo — поднимаю и genesis — развитие) — эволюционный путь
развития группы организмов с выходом в новую адаптивную зону под влиянием
приобретения каких-то принципиально новых приспособлений. Арогенез
характеризуется повышением организации, развитием приспособлений широкого
значения, расширением среды обитания.Примером арогенеза (возникновение и расцвет
класса птиц, четырехкамерное сердце, теплокровность; развитию отделов мозга, выход
растений на сушу, возникновение голосеменных, покрытосеменных растений,
возникновение эпидермиса, устьиц, проводящей и механической систем, закономерная
смена поколений в цикле развития, образование цветков, плодов).Общая черта
ароморфозов в том, что они сохраняются в ходе дальнейшей эволюции и приводят к
51
возникновению крупных систематических групп — типов, отделов, классов, некоторых
отрядов (у млекопитающих).
Аллогенез (от греч. allo — разный и genesis — развитие) — развитие группы живых
организмов внутри одной адаптивной зоны с возникновением большого числа близких
форм, различающихся приспособлениями одного масштаба. Этот путь достижения
биологического прогресса связан с проникновением организмов в какие-либо узкие
(дифференцированные) условия среды в результате развития частных приспособлений.
Алломорфозы открывают перед организмами возможность прогрессивного развития
без повышения уровня организации.
Катагенез (от греч. kata — движение вниз и genesis — развитие) — особый путь
эволюции, связанный с проникновением организмов в более простую среду обитания и
резким упрощением строения и образа жизни. Например, у видов, обитающих в
пещерах, почве, происходит редукция органов зрения, депигментация, снижается
активность передвижения. Примером катагенеза является возникновение
паразитических форм.
Пути эволюции органического мира либо сочетаются друг с другом, либо сменяют
друг друга (см. рис.26).
Рисунок 26-Схема соотношений между ароморфозом, идиоадаптацией и дегенерацией
3. Типы эволюционных изменений
Ученые выделяют типы эволюционных изменений:
Дивергенция —расхождение признаков у родственных организмов в процессе
эволюции, ведущее к возникновению новых систематических групп. При дивергенции
сходство между организмами объясняется общностью их происхождения, а различия —
приспособлением к разным условиям среды.Примером дивергенции является
возникновение разных по признакам подвидов вьюрков от одного или немногих
предковых видов на Галапагосских островах.
Параллелизм—одинаковая направленность естественного отбора , независимое
приобретение организмами в ходе эволюции сходных черт строения. Примером может
служить развитие саблезубости у представителей разных подсемейств кошачьих С
генетической точки зрения, параллельная эволюция объясняется общностью генной
структуры родственных групп и сходной ее изменчивостью.
Конвергенция— появление в результате естественного отбора сходных черт у
относительно далеких по происхождению групп организмов.. Конвергенция
обусловлена одинаковой средой обитания, в которую попадают неродственные
52
организмы. Примером конвергентного развития считается возникновение сходных
форм тела у акуловых ,ихтиозавров и китообразных При конвергентном развитии
сходство между неродственными организмами бывает всегда только внешним
(эволюционным изменениям в одном направлении подвергаются внешние признаки как
результат приспособления к одинаковым условиям среды).
Вопросы для самоконтроля по теме:
1.Морфологический критерий вида характеризует:
а) сходство внешнего и внутреннего строения особей; б) сходство особей процессов
жизнедеятельности; в) набор хромосом,
характерный для вида; г) совокупность
факторов внешней среды, в которой существует вид
2.В популяции возникают мутации, происходит борьба за существование, действует
естественный отбор, поэтому популяцию считают:
а) структурной единицей вида; б) единицей эволюции; в) результатом эволюции; г)
структурной единицей биогеоценоза.
3.Результатом Взаимодействия таких факторов, как интенсивность размножения и
ограниченность места и ресурсов для жизни, является:
а) естественный отбор; б) образование новых видов;
в) приспособленность организмов; г) борьба за существование.
4. Приспособленность организмов к среде обитания формируется в результате:
а) выживания особей с разнообразными наследственными изменениями; б) стремления
особей к самосовершенствованию; в) интенсивности размножения организмов и
популяции;г) действия движущих сил эволюции.
5. Сходство строения зародышей человека и позвоночных животных на начальных
этапах развития – доказательство эволюции:
а)
палеонтологическое;
б)
эмбриологическое;
в)
морфологическое;
г)
биогеографическое.
6. Примеры ароморфоза:
а) яркие цветки насекомоопыляемых растений; б) возникновение
защитной
окраски; в) уплощение тела у камбалы; г) выкармливание детенышей молоком у
млекопитающих.
7. Человек, в отличие от животных, способен к:
а) строительству жилища; б) жизни в семье; в) трудовой деятельности; г) охране своей
территории.
8.
Под влиянием биологических факторов у человека в процессе эволюции
сформировалась:
а) сводчатая стопа; б) письменная речь; в) членораздельная речь; г) трудовая
деятельность.
9. Многообразие видов вьюрков на Галапагосских островах
образовалось в
результате:
а) зарастания островов лесом; б) скрещивания особей разных популяций данного вида;
в) многократного заноса на острова видов- предшественников; г) приспособления к
разным экологическим нишам.
10. Путем экологического видообразования сформировались:
а) лиственницы сибирская и даурская; б) прострелы западный и восточный; в) бизон и
зубр; г) популяции форели, обитающих в озере Севан.
11. Установите соответствие между направлениями эволюции и их
признаками:
Признаки
Направления эволюции
1) многообразие видов;
А) Биологический процесс.
2) ограниченный ареал;
3) малочисленность видов;
Б) Биологический регресс.
4) широкая экологическая
адаптация;
5) широкий ареал;
53
6) уменьшение числа популяций вида.
Раздел 5 «История развития жизни на Земле»
Тема.5.1 « Гипотезы происхождения жизни. Развитие органического мира»
Основные понятия и термины по теме: креационизм, самопроизвольное
самозарождение, гипотеза стационарного состояния, гипотеза панспермии, гипотеза
биохимической эволюции, абиогенез, биогенез, коацерваты, пробионты, эра, период,
архей, протерозой, палеозой, мезозой, кайнозой.
План изучения темы
1.Гипотезы происхождения жизни.
2.История развития органического мира
Краткое изложение теоретических вопросов
1. Гипотезы происхождения жизни
Жизнь — одно из сложнейших явлений природы. Приверженцы идеалистических
взглядов считали (и считают) жизнь духовным, нематериальным началом, возникшим в
результате божественного творения. Материалисты же, напротив, полагали, что жизнь
на Земле могла возникнуть из неживой материи путем самозарождения (абиогенез) или
занесения из других миров, т.е. является порождением других живых организмов
(биогенез).
Жизнь — это процесс существования сложных систем, состоящих из больших
органических молекул и неорганических веществ и способных самовоспроизводиться,
саморазвиваться и поддерживать свое существование в результате обмена энергией и
веществом с окружающей средой.
Существует множество гипотез происхождения жизни. Наиболее важными из них
являются следующие:
• креационизм (жизнь была создана Творцом);
• гипотезы самопроизвольного зарождения (самозарождение; жизнь возникала
неоднократно из неживого вещества);
• гипотеза стационарного состояния (жизнь существовала всегда);
• ипотеза панспермии (жизнь занесена на Землю с других планет);
• биохимические гипотезы (жизнь возникла в условиях Земли в
результате процессов, подчиняющихся физическим и химическим законам, т.е. в
результате биохимической эволюции).
Биохимическую концепцию выдвинул в 1924 г. советский биохимик А.И. Опарин.
Процесс возникновения жизни включает этапы:
•возникновение органических веществ;
•образование из более простых органических веществ биополимеров (белков,
нуклеиновых кислот, полисахаридов, липидов и др.);
•образование многомолекулярных комплексов- коацерватов (от лат. coaceruus —
сгусток, куча), которые обладали признаками, характерными для живых организмов;
•образование предшественников живых организмов - пробионтов, или белковых
коацерватов;
•образование примитивных проклеток (первых клеток)
Жизнь на Земле могла возникнуть при следующих условиях: наличие определенных
химических веществ, отсутствие газообразного кислорода, наличие источников энергии
и безгранично долгое время.
2. История развития органического мира
История Земли разделяется на эры, эры – на периоды, периоды –на эпохи, эпохи- на
века ( см.таб. 11).
Таблица 11
История развития жизни на Земле
54
Эра
Период
Архейская
(3,5 млдр.л)
Условия
неживой Развитие
растительного и
природы
животного мира
Преобладание
суши Появление многоклеточности,
над морем; мелководье
полового размножения и
с
пониженной
фотосинтеза.
Простейшие
солёностью;
слабое
одноклеточные организмы
расчленение рельефа; в
дали начало бактериям и
атмосфере
много
углекислого газа и жгутиковым организмам, от
которых обособились
мало кислорода
одноклеточные
водоросли(ветвь
растительного мира) и губки и
кишечнополостные(ветвь
животного мира)
На суше- каменная
пустыня(жизнь -только
в воде), в атмосфере
начинается накопление
кислорода
Суша бесплодна и
пустынна.
Тектонические
движения земной коры.
Появление многоклеточных
водорослей. Существуют все
типы
беспозвоночных,
появляются первые хордовые
животные- бесчерепные
Расцвет водорослей Широкое
распространение
морских
беспозвоночныхтрилобитов(древних
членистоногих) и медуз
силур
Продолжается
горообразование, моря
тёплые, преобладают
над сушей
Первые наземные
растения(псилофиты. Выход
беспозвоночных на
сушу(паукообразные),
пышное развитие кораллов,
трилобитов; появление
бесчелюстных позвоночныхщитковых
девон
Климат
сухой,
континентальный, на
суше высокие горы,
моря теплые
Псилофиты исчезают,
появляются споровые
растения- папоротники, мхи,
хвощи, плауны. Господство
челюстных, панцирных,
кистеперых и двоякодышащих
рыб в морях.
карбон
Происходит опускание
материков и
заболачивание
огромных пространств
суши, климат тёплый и
очень влажный, в
атмосфере много
кислорода и
углекислого газа
Исчезновение
древовидных
папоротников;
появление
семенных
растений
(голосеменных).
Появление
первых
земноводныхстегоцефалов.
пермь
Сухой жаркий климат, Расцвет
бурная вулканическая папоротникообразных;
Протерозойская
эра (2,7млрд.
лет.)
Палеозойская
Кембрий,
эра(570млн.лет) ордовик
55
деятельность
горообразование;
болота высыхают.
Мезозойская
эра(230млн.лет
триасовый
юрский
Кайнозойская
эра(67млн.лет.)
и появление
семенных
папоротников.
Вымирание
трилобитов
и
многих
земноводных;
появление
пресмыкающихся, развитие
насекомых, кистепёрых рыб и
акул.
Резкоконтинентальный Развитие
голосеменных
тёплый
климат, Расцвет
пресмыкающихся;
вулканическая
появление
первых
деятельность
млекопитающих и настоящих
костных рыб
Наступление морей на Господство
голосеменных;
сушу; климат мягкий и появление
первых
тёплый
покрытосеменных
Расцвет
пресмыкающихся; появление
археоптерикса (первоптицы);
меловой
Отступление
морей;
климат
тёплый,
в
конце похолодание
Распространение
покрытосеменных,
сокращение папоротников и
голосеменных. Широкое
распространение костных
рыб; появление настоящих
птиц и высших
млекопитающих.
Палеоген
Формирование
современных
континентов. Климат
мягкий, появление трёх
географических
зон:
тропики, субтропики,
умеренная зона.
Климат
сухой;
появление степей и
саван,
отступление
лесов.
Господство
покрытосеменных. Бурный
расцвет насекомых
неоген
антропоген
Неоднократное
оледенение северного
полушария
Господство млекопитающих,
появление лемуров, позднее
приматов.
Формирование
современного вида растений
Окончательно формирование
современного растительного
мира Животный мир примял
современный облик.
появление и развитие
человека.
Вопросы для самоконтроля по теме:
1. Сопоставьте название эры со значением слова ( ответ оформить в
виде 1-А).
1. Катархей
А) « новая жизнь»
2. Архей
Б) « древняя жизнь»
3. Протерозой
В) « древнейший»
4. Палеозой
Г) « средняя жизнь»
5. Мезозой
Д) « первичная жизнь»
6. Кайнозой
Е) « ниже древнейшего»
56
2. Сопоставьте события с эрой, в которой они происходили.
1. Протерозой
А) расцвет динозавров
2.Палеозой
Б) Расцвет покрытосеменных растений
3.Мезозой
В) Массовое вымирание рептилий
4.Кайнозой
Г) Появились предки человека
Д)
были
распространенны
древнейшие
членистоногие- трилобиты
Е) Возникли многоклеточные водоросли
Ж) выход растений и животных на сушу
З) Появились гетеротрофные организмы
И) Появились первые амфибии- стегоцефалы
К) Появились мамонты и шерстистые носороги
3. Распределите периоды по эрам
1. Палеозой
А) кембрий
2.Мезозой
Б) палеоген
3.Кайнозой
В) мел
Г) силур
Д) неоген
Е) триас
Ж) антропоген
З) юра
И) карбон
4.Сопоставьте гипотезы о происхождении жизни с их определением
1. Креационизм
А) Жизнь возникла самопроизвольно из неживого
2.Самопроизвольное зарождение вещества
живого из неживого
Б) Жизнь занесена на нашу планету извне
3. Стационарное состояние
В) Все живое создал Бог
4. Панспермия
Г) Жизнь существовала всегда
5. Биохимическая эволюция
Д) Жизнь возникла в результате процессов,
подчиняющихся законам природы.
Тема 5.2 «Гипотезы о происхождении человека. Эволюция человека»
Основные понятия и термины по теме: антропогенез, атавизмы, рудименты,
парапитеки, дриопитеки, прямохождение, австралопитеки, человек умелый,
архантропы, человек прямоходящий, неандертальцы, человек разумный, неоантропы,
расы и нации, расизм, видовое единство человека.
План изучения темы
1.Гипотезы о происхождении человека.
2. Доказательства родства человека с млекопитающими животными.
3.Эволюция человека.
4.Человеческие расы.
Краткое изложение теоретических вопросов
1.Гипотезы о происхождении человека
Две гипотезы появления человека на Земле
А) Библейская
Согласно этой гипотезе – творцом человека был Бог.
Б) Научная
Человек происходит от животных предков – обезьяны. Сторонником этой
гипотезы был английский ученый Ч.Дарвин. Он на основе фактов доказал, что
человек находится в родстве с обезьянами. Дарвин не отрицал существования
Бога, однако считал, что Бог создал лишь начальные виды, остальные же возникли
57
под действием естественного отбора. А. Уоллес утверждал, что между человеком и
животными существует резкая грань в отношении психической деятельности. Чем
дольше ученые изучают палеонтологическую летопись, тем яснее вырисовывается
картина превращения обезьяны в человека, что человек и человекообразные
обезьяны происходят от общих предков, живших в далекие времена.
2. Доказательства родства человека с млекопитающими животными
Физиологические – принципиальное сходство процессов, протекающих в организмах
человека и животных;
Эмбриологические – сходные этапы зародышевого развития и человека и животных;
Палеонтологические – находки останков древних человекоподобных существ;
Биохимические – сходство химического состава внутриклеточной среды у человека и
животных;
Сравнительно – анатомические – единый план строения тел человека и животных,
наличие у человека рудиментов и атавизмов;
Генетические – сходство количества хромосом у человека и человекообразных
обезьян.
3.Эволюция человека
Эволюция предков человека представлена в таб.12.
Таблица 12
Основные этапы эволюции человека
Признаки
Объем
мозга,см
Череп
Австралопитеки Питекантропы,
синантропы
550 -650
700-1200
Неандертальцы
Кроманьонцы
до1400
около 1400
Мозговой
череп
преобладает
над лицевым,
сплошной
надглазничный
валик отсутст вует, надбров ный выступ
хорошо развит
Изготовление
сложных
орудий труда
и механизмов
Настоящая
речь,
абстрактное
мышление
Массивные
челюсти,
небольшие
резцы и клыки
Кости черепа
массивные, лоб
покатый,
надбровные
валики выражены
Скошенный
лоб и затылок,
большой
надглазничный
валик,
подбородочный
выступ слабо
развит
Орудия труда
Использование
естествен ных
пред -метов
Образ жизни
Стадность,
охота,
собирательство
Использование
хорошо
выделанных
орудий труда
Общественный
образ жизни,
поддержание
огня,примитивная
речь
Изготовление
разнообразных
и каменных
орудий труда
Коллективная
деятельность,
забота о
ближнем,
продвину -тая
речь
Основными итогами эволюции человека являются: возникновение прямохождения, и,
как следствие, расширение и укрепление таза, освобождение рук для труда; облегчение
челюстного аппарата в связи с уменьшением нагрузки при жевании;
противопоставление большого пальца; изготовление и использование орудий труда,
сплочение членов общества и усложнение их трудовой деятельности;
совершенствование звуковой сигнализации, появление второй сигнальной системы
58
(речи); прогрессивное развитие головного мозга возникновение абстрактного
мышления.
Факторы антропогенеза: биологические (наследственность, изменчивость,
изоляция ,борьба за существование, естественный отбор),социальные (труд ,
речь ,сознание ,общественная жизнь, культура.
4. Человеческие расы
Раса – это совокупность людей, обладающих генетико-физиологической общностью,
происхождением, которое связано с ареалом. В основе понятия «раса» лежит
биологическое, прежде всего физическое сходство людей и общность населяемой ими
территории (ареала) в прошлом или настоящем. Раса характеризуется комплексом
наследуемых признаков, к которым относятся цвет кожи, волос, глаз, форма волос,
мягких частей лица, черепа, отчасти рост, пропорции тела и др. Расовые признаки
наследственны, они возникли в далеком прошлом под непосредственным влиянием
среды и носили адаптивный характер. По мере заселения человеком земного шара,
сталкиваясь с новыми условиями среды, выживали и давали потомство
приспособленные индивиды.
Выделяют три основные, или большие, расы: европеоидная (евразийская,
кавказоидная), монголоидная (азиатско-американская) и экваториальная (негроавстралоидная)
(см. рис.27).
Рисунок 27- Человеческие расы
Для людей всех рас характерны видовые признаки: сходство строения тела (строение
черепа, мозга, внутренних органов);физиологическое сходство (группы крови, болезни,
защитные реакции);возможность для неограниченного скрещивания, в результате
которого появляется плодовитое потомство; все едины по происхождению. Расизмсовокупность антинаучных концепций о физической и психической неполноценности
отдельных человеческих рас, об исконном разделении людей на высшие и низшие
расы.
Вопросы для самоконтроля по теме:
1. Первыми представителями семейства люди (Ноminidas) были:
а) одна из ветвей австралопитеков;
б) неандертальцы;
в) кроманьонцы;
59
г) питекантропы.
2. Человек умелый - это по – латыни:
а) Ноmо sapiens;
б) Ноmо habilis;
в) Ноmо erectus;
г) Аustralopithecus africanus .
3. Что способствовало противопоставлению большого пальца в
процессе эволюции человека?
а) прямохождение;
б) трудовая деятельность;
в) развитие членораздельной речи;
г) стадный образ жизни.
4. К рудиментам человека относят:
а) аппендикс;
б) хвост;
в) многососковость;
г) волосатое лицо.
5.К какому типу можно отнести кроманьонца?
а) к древнейшим людям ;
б) к древним людям;
в) к человеку современного типа;
г) все ответы ошибочны.
6.К атавизмам человека относят:
а) аппендикс;
б) зубы « мудрости»;
в) многососковость;
г) остаток третьего века.
7.У человека, в отличие от человекообразных обезьян:
а) есть ногти;
б) отсутствуют волосы на ладонях;
в) отсутствуют волосы на лице ;
г) есть свод стопы.
8.Видовыми признаками человека являются:
а) две пары конечностей;
б) живорождение;
в) 23 пары хромосом в
генах;
г) специфическое строение кисти;
д) возможность смешанных браков;
е) наличие млечных желез.
9.Основной причиной формирования разных рас стали:
а) генетическая изоляция;
б) экологическая изоляция;
в) географическая изоляция.
10. Одной из причин, по которым сейчас не возникают новые виды
человека являются:
а) отсутствие репродуктивной изоляции между расами;
б) сходство генотипов всех людей;
в) принадлежность рас к разным видам.
Раздел 6 « Основы экологии»
Тема 6.1 «Экология. Экологические факторы»
Основные понятия и термины по теме: экология, абиотические, биотические,
антропогенные факторы, оптимум,
План изучения темы
1. Экология.
60
2 .Экологические факторы.
3.Адаптация организмов к различным условиям существования.
4.Экологические законы Б. Коммонера
Краткое изложение теоретических вопросов
1.Экология
Экология - это наука об отношениях растительных и животных организмов или их
сообществ между собой и с окружающей средой.
Термин «экология», образованный из двух греческих слов: ойкос - дом, жилище,
родина и логос - наука, был предложен немецким биологом Э. Геккелем в 1869 г. и
обозначает буквально «изучение собственного дома», или «наука о местообитании».
Раздел экологии, в рамках которого исследуется взаимодействие отдельного
организма со средой обитания (образ жизни, поведение, взаимодействие с отдельными
элементами окружающей среды и др.), носит название аутэкологии (от греческого
аутос - сам).Раздел экологии, изучающий взаимоотношения между организмом и
средой обитания на уровне популяций, носит название демэкологии, или
популяционной экологии.Комплексное изучение сообществ является предметом еще
более сложного раздела экологии – синэкологии (от греческого син - вместе), или
экологии сообществ.
Задачи экологии - изучить закономерности размещения живых организмов в
пространстве, изменения численности организмов, поток энергии через живые системы
и круговорот веществ, происходящих при участии живых организмов.
2. Экологические факторы.
Экологический фактор — отдельная характеристика среды, определенное явление,
процесс или свойство, которые могут влиять на изучаемый организм ( см.таб.13).
Таблица 13
Экологические факторы
Группа
Абиотические
Биотические
Антропогенные
Примеры
Температура, влажность, солнечное излучение, осадки, ветер, состав
атмосферы, водной среды и почвенного раствора, состав почвы,
характер частиц ,рельеф, географическая широта, экспозиция склона
и т.д.
Связанные с деятельностью растений, животных, грибов, бактерий
Связанные с прямым влиянием человека как живого существа,
вызванные деятельностью человека по изменению абиотической
среды ,влиянием сельскохозяйственной деятельности человека
Ограничивающий фактор-фактор, значение которого выходит за
пределы выносливости вида.
Биологический оптимум - наилучшее сочетание экофакторов, оптимальное для
роста, развития, размножения организма
3. Адаптация организмов к различным условиям существования
61
Адаптации- любые признаки и свойства организмов, повышающие их шансы на
выживание во внешней среде
Морфологические адаптации - по внешнему облику разных видов животных и
растений можно понять в какой среде они обитают и какой образ жизни в ней ведут.
Жизненные формы - своеобразие внешнего строения, отражающее приспособление
вида к определенному образу жизни в среде обитания.
Экологические адаптации выражаются в изменениях физиологических процессов, в
характере поведения, в жизненных циклах, во внутриклеточных биохимических
превращениях и при распространении.
Ритмы жизни.
- Циклические - повторяются через равные промежутки времени (сезоны сухие,
влажные; смена времен года).
-Направленные – изменяются в одну сторону (заболачивание почвы, увеличение
температуры и влажности).
-Хаотичные – являются неопределенными, плохо предсказуемы( ураганы,
наводнения, похолодание).
Любой вид приспособлен (адаптирован) к строго определенным экологическим
факторам и занимает в природе свою, лишь ему присущую экологическую нишу.
4. Экологические законы Б. Коммонера
Б. Коммонером были предложены понятные и простые законы экологии,
помогающие определить совместное развитие человека и природы.
Все связано со всем. Закон о хозяйственной деятельности человека, отходы от
которой неизбежны, и потому нужно думать и об уменьшении их количества и
последующем захоронении этих отходов.
За все надо платить. Это всеобщий закон рационального природопользования.
Платить надо энергией за дополнительную очистку отходов, удобрением - за
повышение урожая, санаториями и лекарствами - за ухудшение здоровья человека.
Природа знает лучше. Нельзя покорять природу, нужно сотрудничать с ней, используя
биологические механизмы и для очистки стоков, и для повышения урожая культурных
растений. И не забывать о том, что сам человек - тоже биологический вид, что он сам
часть природы, а не ее властелин.
Вопросы для самоконтроля по теме:
1. Что изучает экология?
2. Кто и когда ввел термин « экология»?
3.Каковы задачи экологии
4. Что такое среда обитания?
5. Назовите экологические факторы
6.Как организм реагирует на недостаток воды?
7. Как организмы реагируют на недостаток света?
8. Как организмы приспосабливаются к колебаниям температуры?
Тема 6.2 «Экологические системы»
Основные понятия и термины по теме: биоценоз, биогеоценоз, агроценоз,
продуценты, консументы, редуценты, автотрофы, гетеротрофы, сапрофиты, пищевая
цепь, конкуренция, симбиоз, хищничество, паразитизм, сукцессия.
План изучения темы
1.Экологические системы
2.Характеристика экологических систем.
3. Межвидовые взаимоотношения в экосистеме.
4.Свойства и смена экосистем.
Краткое изложение теоретических вопросов
62
1. Экологические системы
В природе виды растений, животных, грибов, бактерий расселились неслучайно, не
беспорядочно, а образовали комплексы.
Экосистема (Тенсли в 1935 г.) представляет собой совокупность живых организмов
(биоценоз) и среды их обитания (климат, почва, водная среда), в которой
осуществляется круговорот веществ. Экосистемой может быть отдельная кочка на
болоте и все болото, лужа, озеро и океан, луг, лес и Земля в целом, парка,
сельскохозяйственная экосистема. Экосистема -самоорганизующаяся,
саморегулирующаяся и саморазвивающаяся система.
Биоценоз (от греч. bios — жизнь и koinos — общий, делать что-либо общим) — это
исторически сложившаяся группировка растений, животных, грибов и
микроорганизмов, населяющих относительно однородное жизненное пространство
(участок суши или водоема)
Биогеоценоз (от греч. bios — жизнь, ge — земля, koinos — общий) — это
совокупность растений, животных, грибов и микроорганизмов, почвы и атмосферы на
однородном участке суши, которые объединены обменом веществ и энергии в единый
природный комплекс.
Агроценоз, или агробиоценоз, (сельскохозяйственная экосистема) — созданное и
регулярно поддерживаемое человеком с целью получения сельскохозяйственной
продукции сообщество (поля, пастбища, огороды, сады, зеленые насаждения, крупные
животноводческие комплексы с прилегающими пастбищами, космический корабль,
город)
2. Характеристика экологических систем
Основные компоненты экосистемы: продуценты (автотрофы) — организмы,
создающие первичную продукцию; консументы — гетеротрофы, поедающие другие
организмы или крупные частицы органического вещества; редуценты (сапротрофы) —
гетеротрофы, в основном грибы и бактерии, которые разрушают мёртвое органическое
вещество, минерализуя его, тем самым возвращая в круговорот(см. рис. 28).
Рисунок 28-Строение экосистемы
Основные показатели экосистемы:
Видовая структура - число видов, или видовой состав входящих в сообщество
организмов и количественное соотношение видовых популяций.
Пространственная структура - особенности размещения особей на занимаемой
территории.
Пространственная структура
63
↓
↓
По горизонтали
По вертикале
Ярусность ( наземная и подземнаяНеоднородность открытых структур
В лесу, на лугу и пр.). В каждом
(естественные возвышения и углубярусе встречаются только опреде ления рельефа, разный уровень
ленные к условиям этого яруса
влажности и пр.)
Пищевая цепь - система передачи вещества и энергии от организма к организму, в
которой каждый предыдущий организм истребляется последующим.
растения →кузнечик→лягушка → хищная птица
Пищевые цепи, которые начинаются с автотрофных фотосинтезирующих
организмов, называются пастбищными, или цепями выедания. Если пищевая цепь
начинается с отмерших остатков растений, трупов и экскрементов животных, т.е. с
детрита, она называется детритной, или цепью разложения.
В экосистемах возникает и поддерживается биологический круговорот веществ через
взаимодействие биогенов, продуцентов, консументов и редуцентов.
Правило экологической пирамиды :в цепи питания каждое последующее звено
теряет 90% органического вещества, получаемого с пищей, теряет часть извлеченной из
нее энергии.
Пищевая или трофическая (от греч. trophe - питание) сеть - сложный тип
взаимоотношений, включающий разные цепи питания
3. Межвидовые взаимоотношения в экосистеме
Жизнь организмов в экосистеме зависит не только от абиотических факторов, но и
от того, в какие взаимодействия организмы вступают друг с другом. Живущие рядом
организмы находятся в различных территориальных и пищевых взаимоотношениях.
Симбиоз - взаимополезное сожительство организмов (лишайники, представляющие
собой тесное взаимовыгодное сожительство грибов и водоросли)
Конкуренция- сталкивание, соперничество, соревнование(конкуренция между видами
за жизненные ресурсы).
Хищничество - тип взаимоотношений популяций , при котором представители
одного вида поедают (уничтожают) представителей другого, то есть организмы одной
популяции служат пищей для организмов другой( см.рис. 29).
Рисунок 29- Хищничество
Паразитизм - форма взаимосвязей между видами, при которой организмы одного
вида (паразита, потребителя) живут за счет питательных веществ или тканей организма
другого вида (хозяина) в течение определенного времени.
4. Свойства и смена экосистем
64
Свойства экосистем: устойчивость (способность выдерживать изменения,
создаваемые внешними воздействиями), саморегуляция (способность поддерживать
определенную численность особей популяции в сообществе).
Сукцессия – это постепенная, необратимая, направленная смена одних биоценозов
другими на одной и той же территории под влиянием природных факторов или
воздействия человека.Пример: зарастание небольшого озера с последующим
появлением на его месте болота.Причины сукцессий: влияние изменения среды самими
живыми организмами, смена климатических условий, влияние антропогенного
воздействия.
Климакс (от греч. klimax — лестница) - заключительная стадия развития биоценоза,
на которой он находится в равновесном состоянии с окружающей средой довольно
продолжительное время.
Вопросы для самоконтроля по теме:
1. Что такое экосистема?
2. Каковы основные типы взаимоотношений между организмами в
экосистеме?
3. Охарактеризуйте основные структурные части биогеоценоза.
4. Что составляет пространственную структуру биоценоза ?
5. Назовите основные ярусы, составляющие вертикальную структуру
лесного биоценоза.
6.Приведите примеры экосистем.
7. В чем принципиальное отличие понятия «биогеоценоз» от понятия
«экосистема».
8. Дайте определение трофического уровня. Приведите примеры
организмов, относящихся к одному трофическому уровню.
9. Что такое экологическая сукцессия ? В чем различие между
первичной и вторичной сукцессией?
10. Дайте определение климаксового сообщества
Тема 6.3 « Биосфера»
Основные понятия и термины по теме: биосфера, живое вещество, биогенное
вещество, биокосное вещество, биохимический цикл,
План изучения темы
1. Биосфера и ее структура.
2.Биохимические циклы.
Краткое изложение теоретических вопросов
1. Биосфера и ее структура.
Биосфера: 1) оболочка Земли, населенная живыми организмами; 2)совокупность всех
живых организмов и результатов их прошлой и современной деятельности на
поверхности Земли
Термин биосфера был введён Жаном-Батистом Ламарком в начале XIX века, а в
геологии предложен австрийским геологом Эдуардом Зюссом в 1875 году. Целостное
учение о биосфере принадлежит русскому учёному В. И.Вернадскому.
Биосфера включает в себя(см. рис.30).
65
Рисунок 30- Биосфера - область распространения жизни
- живое вещество, то есть совокупность всех живых организмов (растения, животные,
микроорганизмы),
- биогенное вещество, то есть органо-минеральные или органические продукты,
созданные живым веществом (торф, каменный уголь, нефть),
- биокостное вещество, созданное живыми организмами вместе с неживой (костной)
природой (водой, атмосферой, горными породами),
- почвенный покров.
В состав биосферы входят следующие «сферы»:
Атмосфера — это самая лёгкая из оболочек Земли, граничит с космическим
пространством; через атмосферу происходит обмен вещества и энергии с космосом
(внешним пространством).
Гидросфера — водная оболочка Земли. Почти такая же подвижная, как и атмосфера,
она фактически проникает всюду.
Литосфера — внешняя твёрдая оболочка Земли, состоит из осадочных и магматических
пород.
2 .Биохимические циклы
Деятельность живых существ в биосфере сопровождается потреблением из среды их
обитания больших количеств разнообразных органических и неорганических веществ.
После отмирания организмов и последующей минерализации их органических остатков
высвободившиеся неорганические вещества вновь возвращаются во внешнюю среду.
Так осуществляется круговорот веществ в природе, т.е. движение веществ между
литосферой, атмосферой, гидросферой и живыми организмами.
Круговорот веществ - повторяющийся процесс превращения и перемещения веществ в
природе, имеющий более или менее выраженный циклический характер.
Вопросы для самоконтроля по теме:
1.Что такое биосфера?
2.Какова структура биосферы?
3.Что такое круговорот веществ и как живые организмы в нем
участвуют?
4. Какие условия необходимы для стабильного функционирования
биосферы?
5. Какова роль растений в биосфере?
66
Тема 6.4 «Последствия деятельности человека в окружающей среде»
Основные понятия и термины по теме: природные ресурсы, антропогенное
воздействие, рациональное природопользование
План изучения темы
1. История взаимоотношений человека и биосферы
2.Глобальные экологические проблемы и пути их решения.
3.Охрана природы и рациональное природопользование.
Краткое изложение теоретических вопросов:
1. История взаимоотношений человека и биосферы
Человечество представляет собой часть биомассы биосферы. Если на заре своего
становления человек полностью зависел от окружающей среды и оказывал очень
небольшое влияние на природу, то с развитием мозга человек сам становится мощным
фактором (антропогенный фактор) дальнейшей эволюции на Земле. Овладение
человеком различными формами энергии - механической, электрической и атомнойспособствовало значительному изменению земной коры и биогенной миграции атомов.
2. Глобальные экологические проблемы и пути их решения.
Существует четыре основные проблемы человечества:
1) экологическая; 2) демографическая ; 3) проблема питания ; 4) энергетическая.
Энергетическая проблема связана с истощением исчерпаемых природных ресурсов.
Неисчерпаемые ←Природные ресурсы→Исчерпаемые
1. Возобновимые
2. Невозобновимые
Отрицательное воздействие человека на биосферу:
1) нерациональное использование природных ресурсов;
2)загрязнение окружающей среды промышленными и бытовыми отходами;
3) загрязнение почвы, воды, атмосферы;
4) неправильное использование ядохимикатов;
5) разрушение экосистем;
6)прямое истребление биологических видов.
3. Охрана природы и рациональное природопользование
Необходимо создание системы охраны природы, которая представляет комплекс
природоохранных мероприятий, направленных на сохранение естественных экосистем ,
генофонда популяций редких и находящихся под угрозой исчезновения видов
животных, растений , грибов и т.д., на уменьшение воздействия человека на
окружающую среду, а также внедрение методов рационального использования
экосистем и контроля за их состоянием. В настоящее время система охраны природы
действует лишь на отдельных территориях на основании международного,
государственного и местного законодательств. С целью недопущения возникновения и
развития экологических катастроф разработана система природоохранных
мероприятий:
1) создание охраняемых природных территорий (заповедников, заказников,
национальных парков);
2)разработка систем наблюдения- мониторинга, позволяющего осуществлять контроль
за состоянием окружающей среды, судить о степени ее деградации, источниках
загрязнения, а также делать прогнозы о дальнейших тенденциях развития и
функционирования экосистем;
3) принятие законов , обеспечивающих правовую основу природоохранных
мероприятий и предусматривающих меры ответственности за нарушение режима
заповедных территорий, загрязнение почвы, воды, воздушного пространства и
варварского отношения к природе, жестокое обращение с животными, браконьерство;
4) разработка методов разведения редких и исчезающих видов животных и растений;
67
5) просветительская работа- разъяснение населению задач и методов системы охраны
природы и необходимости ограничения использования ресурсов, а также
недопустимости хозяйственного использования охраняемых территорий.
Практическое занятие №2
Тема: «Решение экологических задач»
(Инструкция по выполнению Практического занятия находится в тетради для
практических занятий и лабораторных работ по Биологии и входит в Студенческий
кейс)
Вопросы для самоконтроля по теме:
1. Как отразилась человеческая деятельность на состоянии биосферы?
2. В чем опасность химического, радиоактивного и биологического
Загрязнения окружающей среды? Приведите примеры.
3. Каковы пути рационального использования природных ресурсов и
охраны биосферы?
4.Считаете ли вы достаточной мерой для охраны природы создание
заповедников, заказников и национальных парков? Ответ обоснуйте
Тема 7.1 « Бионика»
Основные понятия и термины по теме: бионика, кибернетика,
План изучения темы
1.Бионика как одно из направлений кибернетики.
2.Основные направления бионики
Краткое изложение теоретических вопросов
1. Бионика как одно из направлений кибернетики
Природа и люди строят по одним и тем же законам, соблюдая принцип экономии
материала и подбирая для создаваемых систем оптимальные конструктивные решения
(перераспределение нагрузки, устойчивость, экономию материала, энергии).
Науку, занимающуюся изучением строения и функционирования живых организмов
(см.рис.31) , чтобы использовать это для решения инженерных задач, создания новых
приборов и механизмов, называют бионикой (от греческого bios «жизнь»).
Рисунок 31- Пример архитектурно- строительной бионики- полная аналогия принципа
конструкции дерева и современного высотного сооружения.
Появление кибернетики, рассматривающей общие принципы управления и связи в
живых организмах и машинах, стало стимулом для более широкого изучения строения
68
и функций живых систем с целью выяснения их общности с техническими системами, а
также использования полученных сведений о живых организмах для создания новых
приборов, механизмов, материалов и т.п. Термин « бионика» впервые прозвучал
13 сентября 1960 г. в Дайтоне на американском национальном симпозиуме «Живые
прототипы — ключ к новой технике» и обозначил новое научное направление,
возникшее на стыке биологии и инженерного искусства. Праотцом бионики считается
Леонардо да Винчи. Его чертежи и схемы летательных аппаратов основаны на
строении крыла птицы (см.рис.32).
Рисунок 32- Схема летательного аппарата и строение крыла птицы
Задача бионики — не только найти эти механизмы, но и понять их действие и
воссоздать его в электронных схемах, приборах, конструкциях.
2. Основные направления бионики
Основными направлениями бионики считаются следующие:
1) изучение и моделирование нейронов, нейронных сетей нервных центров, принципов
организации мозга с целью их использования в технических системах;
2) изучение принципов повышения надежности биологических систем, их
резервирования и способности к адаптации;
3) изучение органов зрения, слуха и обоняния с целью их моделирования;
4) изучение систем навигации, локации, ориентации и стабилизации движения у
животных в целях создания принципиально новых технических устройств;
5) изучение методов кодирования, передачи и обмена информацией в биологических
системах на уровне коллектива, отдельного организма, органа, на клеточном и
молекулярном уровне с целью создания новых средств связи;
6) разработка методов изучения психофизиологических возможностей и способностей
человека, оптимальных методов обучения и тренировки, облегчения работы человекаоператора, контроля и прогнозирования его состояния (бионические аспекты проблемы
«человек–машина»);
7) изучение гидродинамических свойств рыб и китообразных, аэродинамических
характеристик насекомых и птиц, рыхлящих и землеройных приспособлений животных
с последующим моделированием в авиа и судостроении, робототехнике;
8) получение энергии в технических системах по аналогии с биологическими, в том
числе непосредственно от биологических систем;
9) разработка биологических способов добычи полезных ископаемых, биологических
методов в технологиях производства сложных органических веществ;
10) изучение природных конструкций и форм в целях их использования в строительной
технике и архитектуре.
В настоящее время началось и прогнозируется на последующие годы бурное развитие
таких направлений, как математическая бионика, занятая совершенствованием и
созданием компьютерных моделей, в том числе информационных; медикобиологическая бионика, использующая достижения природы для разработки методов
69
лечения заболеваний человека, их профилактики; ветеринарно-биологическая,
занимающаяся близкими задачами, но применительно к домашним и диким животным.
Вопросы для самоконтроля по теме:
1. На чем основано утверждение о том, что многие системы жизнедеятельности
животных более совершенны, чем у людей?
2. Докажите, что для творчества архитекторов природа предоставляет экономные
образцы конструкций.
3. Какие особенности животных могут иметь значения для моделирования водных и
воздушных аппаратов?
4.КОНТРОЛЬ И ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Рубежный контроль
Перечень лабораторных и/или практических работ, обязательных к сдаче
 Решение генетических задач
 Решение экологических задач
Внимание! Выполнение практических/лабораторных работ является допуском к
итоговой аттестации по дисциплине.
На основании факта сдачи практических/лабораторных работ и контрольной работы
Вы получаете оценку за зачет/дифференцированный зачет.
Итоговый контроль по дисциплине
дифференцированный зачет
5. ГЛОССАРИЙ
Абиогенез - возникновение живого из неживого в процессе эволюции
Автотроф - организм синтезирующий из неорганических веществ
органическое вещество
Агроценоз - биологическое сообщество растений, животных, грибов, микроорганизмов
созданное человеком
Адаптация - приспособленность организмов морфофизиологических, поведенческих к
воздействиям окружающей среды
Акклиматизация- комплекс мероприятий по вселению вида в новые
условия обитания
Альбинизм -врожденное отсутствие нормальной окраски данного
организма
Амитоз- деление клетки перетяжкой у низших организмов
Ареал -область распространения вида
Бактериофаг -вирус бактерий способный поражать бактериальную
клетку
Биогеоценоз- природная система организмов в конкретной среде
обитания
Биология -комплекс знаний о жизни
Биосфера -область существования и функционирования живых
организмов (био – сфера - шар)
Биосинтез -процесс образования веществ необходимых организму
70
Вирус- неклеточная форма жизни
Гамета -половые, репродуктивные клетки
Гаструла- двухслойный зародыш
Ген -единица наследственности
Генетика – наука изучающая механизмы и закономерности
наследственности и изменчивости
Генотип -совокупность всех наследственных свойств особи
Гетерозис- «гибридная сила» первого поколения гибридов
(гетерозигота)
Гетеротроф -организмы не способные сами синтезировать
органические вещества, питаются готовыми органическими
веществами (сапрофиты, паразиты)
Гибрид- организм полученный в результате скрещивания
Дегенерация- вырождение, ухудшение поколения
ДНК -носитель генетической информации
Доминант -(преобладающий) господствующий, признак, ген
Дробление -процесс деления зиготы
Иммунитет- невосприимчивость организма к инфекционным
агентам
Инбридинг -скрещивание близкородственных особей (снижение
жизнеспособности)
Генная инженерия-целенаправленное изменения генетических программ половых
клеток
Инстинкт -врожденная, выработанная приспособительная форма
поведения
Локус -участок локализации гена
Мейоз -процесс деления созревающих половых клеток, в результате которого
происходит уменьшения (редукция) числа хромосом
Мембрана биологическая-белково-липидная структура расположенная на поверхности
клеток, канальцев, пузырьков, органелл клетки
Микроорганизмы- преимущественные одноклеточные организмы видимые только в микроскоп: бактерии, грибы, водоросли, простейшие, вирусы
Мимикрия -подражательность менее приспособленных организмов под более
приспособленные (окраска, форма тела, поведения)
Митоз -непрямое деление ядра клеток тела без изменения наследственной информации
Модификации-ненаследственная изменчивость организмов
Мутации -наследственная изменчивость организмов
Мониторинг- слежение за объектами, явлениями с оценкой и прогнозом состояния
природной среды
Онтогенез- индивидуальные развития организма от зарождения
до смерти
Филогенез -историческое развитие вида в ходе эволюции
Отбор естественный-процесс неслучайного выживания и воспроизведения в ходе
эволюции
Органоиды -обязательные цитоплазматические структуры в клетках организмов
Отбор искусственный- сознательный и бессознательный отбор нужных человеку
организмов
Порода -устойчивые генетически особи одного вида созданные в ходе искусственного
отбора
Прокариоты -безъядерные клетки
Репродукция- размножение, воспроизводство себе подобных
71
Расизм -реакционная теория делящая людей на «высшие» расы и «низшие»
Регресс биологический эволюционный упадок, движение назад
Регенерация -восстановление, возобновление
Ритмичность-(биол) периодически повторяющиеся процессы в организмах
Сапрофит -бактерии, грибы, растения питающиеся за счет
готового органического вещества (отмерщих организмов)
Фенотип- совокупность всех признаков на основе генотипа их
внешнее проявление
Экосистема -единый природный или природно-антропогенный
комплекс всех организмов
6. ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Основные источники (для студентов)
1. Беляев Д.К., Общая биология./ Д.К. Беляев, Г.М. Дымшиц, - М.: Просвещение,
2006.
2. Полянский Ю.И., Общая биология 10-11 кл./ Ю.И. Полянский,-М:
Просвещение,2005.
Дополнительные источники (для студентов)
1. Захаров В.Б., Общая биология/ В.Б. Захаров, С.Г. Мамонтов,
Н.И. Сонин ,- Дрофа, 2004.
2. Каменский А.А., введение в общую биологию и экологию 9кл./ А.А. Каменский,
Е.А. Криксунов, В.В. Пасечник,- М: Дрофа , 2004.
3. Константинов В.М., Общая биология/ В.М. Константинов, А.Г. Рязанов, Е.О.
Фадеева ,- М: Просвещение, 2006.
4. Рувинский А.О., Общая биология/О.А. Рувинский ,-М: Просвещение, 1993.
5.http://catalog.alledu.ru/predmet/bio/ - Каталог ссылок на образовательные
ресурсы Интернета по разделу "Биология"
6.http://nrc.edu.ru/est/r4/ - Биологическая картина мира
7.http://www.uic.ssu.samara.ru/~nauka/BIOL/biol.htm/ - Путеводитель "В
мире науки" . Раздел Биология
8.http://bio.1september.ru// - БИОЛОГИЯ. Еженедельник Издательского
дома "Первое сентября"
72
Моргунова Ольга Алексеевна
Преподаватель биологии
ГБОУ СПО «Поволжский государственный колледж»
ГБОУ СПО «ПГК»
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС
ПО ДИСЦИПЛИНЕ
Биология
«общеобразовательный цикл»
«технический профиль»
основной профессиональной образовательной программы
по специальностям: 190631 «Техническое обслуживание и ремонт
автомобильного транспорта », 230115 «Программирование компьютерных систем»
73
Моргунова Ольга Алексеевна
Преподаватель биологии
ГБОУ СПО «Поволжский государственный колледж»
ГБОУ СПО «ПГК»
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС
ПО ДИСЦИПЛИНЕ
БИОЛОГИЯ
« общеобразовательного цикла»
основной профессиональной образовательной программы
по специальностям:190631 «Техническое обслуживание и ремонт автомобильного
транспорта », 230115 «Программирование компьютерных систем»