МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД

«УКРАЇНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ХІМІКО-ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ»

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

ДО САМОСТІЙНОЇ РОБОТИ З КУРСУ

«БІОЛОГІЯ»

для студентів І-ІІ курсів напряму 0401 «Екологія, охорона навколишнього середовища та збалансоване природокористування»

усіх форм навчання

Затверджено на засіданні кафедри

біотехнології та БЖД.

Протокол № 13 від 27.06.2014.

Дніпропетровськ УДХТУ 2014

Методичні вказівки до самостійної роботи з курсу «Біологія» для студентів І-ІІ курсів напряму 0401 «Екологія, охорона навколишнього середовища та збалансоване природокористування» усіх форм навчання / Укл.: О.В. Кузнецова, К.М. Власенко. – Дніпропетровськ: ДВНЗ УДХТУ, 2014. – 23 с.

Укладачі: О.В. Кузнецова, канд. біол. наук

К.М. Власенко

Відповідальний за випуск В. Т. Сметанін, д-р с.-г. наук

Навчальне видання

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

ДО САМОСТІЙНОЇ РОБОТИ З КУРСУ «БІОЛОГІЯ»

для студентів І-ІІ курсів напряму 0401 «Екологія, охорона навколишнього середовища та збалансоване природокористування» усіх форм навчання

Укладачі: КУЗНЕЦОВА Ольга Віталіївна

ВЛАСЕНКО Катерина Миколаївна

Редактор Л.М.Тонкошкур

Коректор Л.Я.Гоцуцова

Підписано до друку 12.01.15. Формат 60×84 1/16. Папір ксероксн. Друк офсетний. Умов.-друк. арк. 0,97. Облік.-вид. арк. 2,0. Тираж 100 прим. Зам. № 69. Свідоцтво ДК № 308 від 27.12.2007.

ДВНЗ УДХТУ, 49005, Дніпропетровськ – 5, просп. Гагаріна, 8.

Видавничо-поліграфічний комплекс ІнКомЦентру

ВСТУП

Предмет навчальної дисципліни «Біологія» охоплює наступні основні об’єкти: загальні закони біології, ознаки живих організмів, різноманіття живих істот на Землі, основи гістології, ембріології, генетики, селекції, систематики, зоології та ботаніки.

Курс «Біологія» є теоретичною основою спецдисциплін: біогеохімія, основи екології, ґрунтознавство та ін.

Метою вивчення дисципліни «Біологія» ставиться теоретична та практична підготовка студентів для подальшого успішного засвоєння спецдисциплін, особливо тих, що зв`язані з вивченням впливу промислових факторів на життєдіяльність біологічних об`єктів.

Завданням дисципліни «Біологія» являється вивчення загальних закономірностей, що притаманні всьому живому світу, особливостей будови різних біологічних систем, різноманітності живого світу, взаємовідношення організмів з навколишнім середовищем та один з одним, впливу навколишнього середовища на живі системи.

В результаті вивчення дисципліни студент повинен

1. ЗНАТИ:

   1. Закони, принципи, правила, формули:

– принципи саморегулювання у клітині;

– положення клітинної теорії;

– основні принципи і закони організації живих систем;

– основний закон біології;

– біогенетичний закон;

– ембріологічний закон;

– принципи систематики живих систем;

– закони спадкування та мінливості у клітині.

1.2. Поняття, визначення, терміни.

– терміни і поняття, що використовуються в біології;

– поняття про клітинний цикл;

– визначення клітинних структур;

– поняття про обмін речовин;

– поняття про транспорт речовин у клітині;

– сучасне визначення життя;

– поняття про структурну організацію живих систем;

– поняття про еволюцію життя на Землі.

1.3. Фізико-хімічні властивості основних класів органічних речовин, які притаманні живій природі, та їх вплив на функціональні особливості життєдіяльності різних клітин.

1.4. Будову генетичного апарата клітини та закономірності передавання генетичної інформації, причини виникнення мутацій.

1.5. Будову рослинних, тваринних та бактеріальних клітин, клітинні органели.

1.6. Особливості протікання та види клітинного поділу.

1.7. Джерела енергії у клітині: основні та додаткові.

8. Значення та умови протікання фотосинтезу у клітині.

9. Класифікацію живих систем, біологічне та господарське значення різних об'єктів живого світу та їх застосування у промисловості.

10. Загальні відомості про існуючих сьогодні і вимерлих живих істотах.

11. Основні закони формування живих систем та їх взаємодію з навколишнім середовищем і один з одним.

12. Основні поняття про завдання й особливості основних напрямків біології, вірусології, мікробіології, ботаніки, зоології, цитології, біофізики, біохімії, екології.

1. ВМІТИ:

1. Застосовувати різні методи вивчення біологічних об’єктів.

2. Визначати тип, форму клітини та клітинні органели.

3. Проводити якісний біохімічний аналіз органічних сполук живих об’єктів.

4. Визначати та описувати види клітинного поділу.

5. Визначати систематичне положення біологічних об`єктів у класифікації живих систем.

6. Визначати клітинні органели та біологічні об`єкти при мікроскопічному дослідженні.

2.7. Використовувати базові біологічні знання при вивченні особливостей різних екосистем, при визначенні ступеня екологічного навантаження території та акваторій, прогнозуванні екологічних ситуацій, при розрахунках біопродуктивності різних природних об’єктів та виконанні екологічних експертиз і паспортизації.

Навчальна програма дисципліни «біологія» розділ і: будова живих організмів, їх розвиток та функціонування

БІОЛОГІЯ – НАУКА ПРО ЖИТТЯ. Предмет вивчення, завдання. Точки зору в оцінці явища життя. Етапи розвитку біології. Ознаки живих систем. Визначення життя. Теорії виникнення життя на Землі. Основні рівні організації життя. Зв`язок біології з іншими науками. Ділення біології на окремі науки. Проблеми сучасної біології. Основні принципи і закони організації живих систем (принцип цілісності організму, закон саморегулювання, принцип ієрархічності). Етапи еволюції живого.

МОЛЕКУЛЯРНІ ОСНОВИ СТРУКТУРНОЇ ОРГАНІЗАЦІЇ КЛІТИНИ. НЕОРГАНІЧНІ ТА ОРГАНІЧНІ РЕЧОВИНИ КЛІТИНИ. Наявність хімічних елементів у клітині. Відзнака живої та неживої природи за хімічним складом. Вода – універсальне дисперсійне середовище живих організмів. Будова молекули води. Фізико-хімічні властивості води. Біологічні функції води. Мінеральні речовини клітин. Біологічні функції неорганічних іонів. Роль та функції окремих хімічних елементів у живих організмах (N, Ca, Na, P, Fe, K, Mg, F, B, I, Br, Cu, Mo, Mn, Zn). Поняття про структуру та функції білків, вуглеводів, ліпідів та нуклеїнових кислот у клітині. Біологічно активні речовини клітини та їх фізіологічне значення.

БУДОВА КЛІТИНИ. ПЛАЗМАТИЧНА МЕМБРАНА ТА КЛІТИННІ ОРГАНЕЛИ. Історія відкриття будови мембрани. Модель Давсона та Даніеллі. Модель Сингера та Ніколсона. Будова плазматичної мембрани. Властивості, функції і значення плазматичної мембрани. Глікокалікс: будова, значення. Транспортування речовин крізь плазматичну мембрану: активне та пасивне транспортування. Модифікації плазматичної мембрани (джгутики, війки, мікроворсинки, клітинні контакти). Склад та значення цитоплазми. Поняття “цитоплазма-матрикс-цитозоль”. Клітинне ядро – будова, функції, значення. Клітинні органели: ендоплазматичний ретикулум, апарат Гольджі, лізосоми, мітохондрії, пероксисоми – будова, функції, знаходження у клітині. Немембранні компоненти клітини: рибосоми, мікротрубочки, центріолі, базальні тільця, веретено поділу – будова, функції, значення. Будова та функції мікрофіламентів.

СТРУКТУРИ РОСЛИННИХ КЛІТИН. Будова та функції клітинної стінки. Будова та функції пластид (хлоропласти, хромопласти, лейкопласти). Будова та функції вакуолі. Види клітинних включень та їх функції.

ТКАНИНИ ЖИВИХ ОРГАНІЗМІВ. Визначення поняття «тканини». Клітинна диференціація. Класифікація тканин згідно з основою їх будови, функцією, онтогенезом, ступенем обновлення та еволюцією розвитку. Тканини тваринних організмів. Будова та функції епітеліальних тканин. Сполучні тканини: власно-сполучні тканини, кісткова тканина, хрящова тканина, кров та лімфа. Будова та функції м’язових тканин, види м’язових тканин, механізм скорочення м’язів. Особливості будови та функції нервової тканини. Структура нейрона. Тканини рослин. Будова та функції рослинних тканин: меристематичні, покривні, основні, механічні, провідні, видільні. З’єднання тканин між собою та утворення цілісного організму.

ФОРМИ КЛІТИННОГО ПОДІЛУ. БІОЛОГІЧНЕ ЗНАЧЕННЯ. Форми клітинного поділу. Амітоз, біологічне значення. Поняття про клітинний цикл. Інтерфаза. Фази мітозу. Цитокінез. Біологічне значення мітозу. Хромосомне складання клітини. Поняття про каріотип. Види хромосом. Мейоз – фази, умови протікання, біологічне значення. Кросинговер – еволюційне значення процесу.

РОЗМНОЖЕННЯ ОРГАНІЗМІВ. Форми розмноження організмів. Безстатеве розмноження (поділ, брунькування, фрагментація, спороутворення). Статеве розмноження (гологамія, мерогамія, гермафродитизм). Статеві та соматичні клітини. Гаметогенез (оогенез, сперматогенез). Спорогенез у рослин. Запліднення. Подвійне запліднення рослин.

ІНДИВІДУАЛЬНИЙ РОЗВИТОК ОРГАНІЗМІВ. Предмет біології індивідуального розвитку (ембріологія). Преформізм та епігенез. Ембріональний розвиток організмів (дробіння, бластуляція, гаструляція). Формування основних закладок. Постембріональний розвиток організмів. Метаморфоз та його біологічне значення. Ембріологічний закон Бера. Поняття про онтогенез та філогенез. Співвідношення між онтогенезом та філогенезом. Біогенетичний закон. Практичні аспекти вивчення розмноження та індивідуального розвитку організмів.

ПОНЯТТЯ ПРО ОБМІН РЕЧОВИН. АСИМІЛЯЦІЯ ТА ДИСИМІЛЯЦІЯ. Зовнішній та внутрішній обмін речовин. Катаболізм й анаболізм. Асиміляція і дисиміляція – біологічне значення та сутність. Автотрофи, гетеротрофи, міксотрофи. Енергетика біохімічних реакцій. Закони термодинаміки. Ентропія та життя. Основний закон біології. Вільна енергія. Екзергонічні та ендергонічні реакції. АТФ – універсальне джерело енергії у клітині.

ОСНОВНІ ШЛЯХИ УТВОРЕННЯ ЕНЕРГІЇ В ОРГАНІЗМІ. Фази визволення енергії. Бродіння та дихання – сутність процесів. Безкисневий етап розщеплення вуглеводів – гліколіз: умови протікання процесу, біологічне значення. Кисневий етап розщеплення речовин. Поняття про дихання. Стадії циклу Кребса. Біохімічні функції циклу Кребса. Біологічне окиснення. Дихальний ланцюг. Тканинне дихання. Окислювальне фосфорилювання. Енергетичний баланс дихального процесу. Взаємозв’язок обмінів вуглеводів, білків та ліпідів в організмах. Регуляція обмінів речовин та енергії.

ФОТОСИНТЕЗ. ХЕМОСИНТЕЗ. Поняття про фотосинтез. Автотрофна та гетеротрофна асиміляція. Біологічне значення фотосинтезу. Фотосинтезуючі організми. Будова листа. Фотосинтезуючі пігменти. Світлова стадія фотосинтезу. Фотосистеми І та ІІ. Циклічне та нециклічне фотофосфорилювання. Фотоліз. Темнувата стадія фотосинтезу. Синтез вуглеводів, білків, ліпідів при фотосинтезі. Фактори, які впливають на фотосинтез. Фотосинтезуючі бактерії. Хемосинтез – сутність та біологічне значення процесу.

РОЗДІЛ ІІ: МЕХАНІЗМИ СПАДКОВОСТІ ТА МІНЛИВОСТІ У КЛІТИНІ. КЛАСИФІКАЦІЯ ЖИВИХ СИСТЕМ

ПОНЯТТЯ ПРО КЛАСИФІКАЦІЮ ЖИВИХ СИСТЕМ. ЦАРСТВО ANIMALIA (ТВАРИНИ). Різноманітність живих істот на Землі, їх розподіл у просторі і часі. Внесок К. Ліннея у класифікацію живих систем. Сучасні класифікації живих систем. Царства живого світу. Загальна характеристика Царства тварин. Таксономічні одиниці. Найпростіші – одноклітинні тварини (Protozoa): особливості будови, корисні та шкідливі представники. Багатоклітинні тварини (Metazoa) – найбільш розповсюджені типи. Значення тварин у природі та житті людини. Тварини, занесені у Червону Книгу України.

ЦАРСТВО FUNGI (ГРИБИ). Загальна характеристика та будова грибів. Хімічний склад грибів, отруйні речовини. Сучасна систематика грибів. Розмноження та живлення грибів. Симбіози грибів, поняття про мікоризу. Екологічні групи грибів (грунтові, будинкові, водні; гриби, які розвиваються на промислових матеріалах). Найбільш розповсюджені морфологічні групи грибів (шапкові гриби – споживчі та отруйні, плісняві, дріжджі, гриби-паразити). Роль грибів у природі та їх господарське значення. Гриби, які є шкідливими для людини, тварин та рослин.

ЦАРСТВО PLANTAE (РОСЛИНИ). Різноманітність рослинного світу. Загальна характеристика Царства Рослин. Основні таксономічні одиниці. Групи рослин за їх господарським значенням (кормові, технічні, медоносні, ефіроолійні, харчові, лікарські). Отруйні рослини та бур’яни. Нижчі та вищі рослини. Рослини, занесені у Червону Книгу України.

НИЖЧІ РОСЛИНИ. ВОДОРОСТІ (ALGAE). Загальна характеристика нижчих рослин. Вчення про водорості – альгологія. Загальна характеристика та будова водоростей. Типи водоростей за будовою. Розмноження водоростей. Розповсюдження та екологічні групи водоростей. Відділи водоростей та їх біологічне значення (синьо-зелені, евгленові, діатомові, зелені, харові, жовто-зелені, бурі, пирофітові, золотисті, червоні). Роль водоростей у природі та їх господарське значення. Використання водоростей у біотехнології.

НИЖЧІ РОСЛИНИ. ЛИШАЙНИКИ (LICHENES). Поняття про науку ліхенологію. Лишайники – комплексні нижчі рослини. Загальна характеристика лишайників, їх розповсюдження. Будова лишайника, особливості існування. Живлення та розмноження лишайників. Морфологічні групи лишайників (накипні, листові, кущові). Екологічні групи лишайників: наземні, скельні, епифітні. Роль лишайників у природі, їх господарське значення.

ВИЩІ РОСЛИНИ. СПОРОВІ. Вихід рослин на сушу. Загальна характеристика вищих рослин. Відзнака вищих рослин від нижчих. Основні закономірності морфологічної будови органів вищих рослин. Поняття про гаметофіт та спорофіт. Систематика вищих рослин. Ери та періоди розвитку вищих рослин. Характеристика відділів вищих рослин, їх природне та господарське значення: мохоподібні, плауноподібні, хвощеподібні, папоротеподібні, псилотоподібні, голонасінні. Корисні та шкідливі представники відділів.

ВИЩІ РОСЛИНИ. ПОКРИТОНАСІННІ. Розповсюдження квіткових рослин, їх чисельність. Характерні ознаки покритонасінних. Класи покритонасінних: однодольні, дводольні – особливості будови, представники, основні родини. Будова квітки. Виникнення квітки. Еволюція квіткових рослин. Причини успіху покритонасінних.

ОСНОВИ МІКРОБІОЛОГІЇ. ПІДЦАРСТВО БАКТЕРІЇ. Поняття про мікроорганізми. Предмет та завдання мікробіології. Історія розвитку науки. Основні розділи мікробіології. Внесок Антоні Ван Левенгука у розвиток науки. Відкриття Луї Пастера, їх значення. Вітчизняні дослідники. Загальні властивості мікроорганізмів. Особливості будови та хімічний склад прокаріотичної клітини. Морфологія бактерій. Значення бактерій у природі та у житті людини.

БІОЛОГІЧНИЙ КРУГООБІГ РЕЧОВИН. Поняття про кругообіг речовин. Роль бактерій у кругообігу азоту, вуглецю, фосфору, сірки, заліза. Фіксація молекулярного азоту. Азотфіксатори.

Бульбові бактерії. Застосування азотфіксуючих організмів у біотехнології.

МІКРООРГАНІЗМИ ТА НАВКОЛИШНЄ СЕРЕДОВИЩЕ. Типи симбіозів у мікроорганізмів. Мікроорганізми ґрунту, води, повітря, харчових продуктів. Мікрофлора організму людини. Значення бактерійної флори для людини. Дія на мікроорганізми факторів навколишнього середовища (фізичних, хімічних).

НЕКЛІТИННІ ФОРМИ ЖИТТЯ. Поняття про віруси, фаги, віроїди, пріони. Загальна характеристика та класифікація вірусів. Структура віріонів. Механізм дії вірусів. Віруси бактерій – бактеріофаги, механізм дії. Хвороби, які викликаються неклітинними формами життя.

ВЗАЄМОВІДНОШЕННЯ ОРГАНІЗМУ ТА СЕРЕДОВИЩА (ОСНОВИ ЕКОЛОГІЇ). Предмет екології, завдання. Екологічні фактори: світло, температура, повітря, вода, грунт, рельєф. Поняття про біосферу. Хімічний склад біосфери, компоненти біосфери, фази, яруси. Біомаса та біопродукція біосфери. Біогеоценоз – основна структурна одиниця біосфери. Екологічні системи, їх види. Екологічна ніша. Життєві форми екосистеми. Екологія популяцій. Екологія людини. Поняття про екологічні катастрофи.

МЕХАНІЗМИ СПАДКОВОСТІ У КЛІТИНІ. Генетика як наука про спадковість та мінливість. Історія розвитку науки. Молекулярні основи спадковості. Сутність генетичного коду та його універсальність. Біосинтез білка. Гібридологічний метод вивчення спадковості. Закони Г.Менделя. Моногібридне схрещування. Закон домінування. Поняття про алелі. Закон розщеплення. Закон чистоти гамет. Генотип й фенотип. Дигібридне схрещування. Закон незалежного розподілення. Хромосомна теорія Моргана. Хромосомне визначення статі. Спадкування груп крові людини.

МІНЛИВІСТЬ ОРГАНІЗМІВ. Поняття про мінливість. Молекулярні механізми мінливості. Мутації. Причини виникнення мутацій, їх класифікація. Мутагенні фактори. Геномні мутації (поліплоїдія, еуплоїдія, анеуплоїдія). Хромосомні мутації. Генні мутації. Репараційні процеси у клітині. Значення мутацій. Поняття про генетичну інженерію. Неспадкова мінливість (модифікація), біологічна корисність явища. Генетика людини. Методи вивчення спадковості людини. Спадкові захворювання людини.

ПОНЯТТЯ ПРО БІОІНДИКАЦІЮ. Можливості біоіндикації. Рослини – індикатори. Ксерофіти, гігрофіти, мезофіти, псамофіти, галофіти. Індикація територій з великим техногенним навантаженням. Бактерії – індикатори. Тварини – індикатори.