53

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

ХАРКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ АВТОМОБІЛЬНО-ДОРОЖНІЙ УНІВЕРСИТЕТ

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до виконання лабораторних робіт та самостійної роботи студентів

з дисципліни «Біологія»

Затверджено методичною радою університету Протокол № ____ від "___" _________ 2011 р.

Харків 2011

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

ХАРКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ АВТОМОБІЛЬНО-ДОРОЖНІЙ УНІВЕРСИТЕТ

До друку і в світ дозволяю

Проректор Гладкий І.П.

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до виконання лабораторних робіт та самостійної роботи студентів

з дисципліни «Біологія» для студентів денної форми навчання

галузь знань 0401 «Природничі науки»

Усі цитати, цифровий, фактичний матеріал та бібліографічні відомості перевірені, написання одиниць відповідає стандартам

Затверджено методичною радою університету Протокол № ____ від "___" _________ 2011 р.

Укладачі: Юрченко В.О., Бригада О.В.

Відповідальний за випуск: Внукова Н.В.

Харків 2011

Укладачі: проф. кафедри екології, д.т.н. Юрченко В.О., ас. Бригада О.В.

Кафедра екології

Дисципліна “Біологія” відноситься до циклу професійно-орієнтованих дисциплін підготовки фахівців на основі базової вищої освіти за напрямком 6.040106 “Екологія, охорона навколишнього середовища та збалансоване природокористування” за освітньо-кваліфікаційним рівнем 6.070800 - бакалавр.

Предметом навчальної дисципліни “Біологія” є педагогічно-адаптована система понять про біологічні закономірності розвитку життя на Землі.

Метою вивчення дисципліни є підготовка фахівців до самостійного вирішування професійних проблем та типових задач на етапах проектування, експлуатації та контролю екологічної безпеки технічних об’єктів з урахуванням біологічних факторів.

Основні задачі дисципліни – формування у студентів комплексу знань, навичок та уявлень для визначення екологічної ситуації в регіонах, ступеню техногенного та антропогенного навантаження на території і акваторії, прогнозування екологічних ситуацій.

Лабораторна робота № 1 лабораторний посуд

Мета роботи: вивчити хімічний посуд, який використовується для хімічних і мікробіологічних аналізів в лабораторії.

Хімічний посуд, який застосовується в лабораторіях, може бути розділений на ряд груп. За призначенням посуд можна розділити на посуд загального, спеціального призначення та мірний посуд. За матеріалом - на посуд з простого скла, спеціального скла, з кварцу, порцеляновий, металевий (держателі, затискачі), пластмасовий (штативи) та ін.

До групи загального призначення належать ті предмети, які завжди повинні бути в лабораторії і без яких не можна провести більшість робіт. Такими є: пробірки, лійки прості і ділильні, склянки, плоскодонні колби, кристалізатори, конічні колби, колби Бунзена, холодильники, реторти, колби для дистильованої води, трійники, крани і т.п.

До групи спеціального призначення належать ті предмети, які вживаються для одного якого-небудь аналізу, наприклад: апарат Кіпа, апарат Сокслета, колби К'єльдаля, дефлегматори, склянки Вульфа, склянки Тищенко, пікнометри, ареометри, склянки Дрекселя, круглодонні колби, спеціальні холодильники та ін.

До мірної посуді відносяться: мірні циліндри та мензурки, піпетки, бюретки і мірні колби.

Посуд загального призначення

Пробірки являють собою вузькі циліндричної форми посудини з заокругленим дном, вони бувають різного розміру та діаметру і з різного скла. Звичайні лабораторні пробірки виготовляють з легкоплавкого скла, але для особливих робіт, коли потрібно нагрівання до високих температур, пробірки виготовляють з тугоплавкого скла або кварцу. Крім звичайних, простих пробірок, застосовують також градуйовані пробірки і центрифужні конічні.

Для зберігання пробірок, що знаходяться в роботі, служать спеціальні дерев'яні, пластмасові або металеві штативи.

Хімічні склянки ‑ це тонкостінні циліндри різної ємності. Вони бувають двох видів: з носиками і без носиків. Так само як і інший скляний хімічний посуд, склянки роблять і з тугоплавкого, і з хімічно стійкого скла.

Плоскодонні колби бувають найрізноманітнішої місткості, починаючи від 50 см³ і до декількох дм³, зі шліфом і без шліфа на горлі. Їх виготовляють із звичайного, а також з кварцового або спеціальних сортів скла.

Промивалки. Для промивання осадів дистильованою водою або будь-яким розчином, для змивання осадів з фільтрів і стінок посуду застосовують так звані промивалки. Вони служать і для зберігання невеликих кількостей дистильованої води.

Конічні колби (Ерленмейера) знаходять широке застосування при аналітичних роботах (титрування). Вони бувають різної місткості, з носиками і без носиків. Крім того, для деяких робіт застосовуються колби з притертою пробкою.

Кристалізатори - тонкостінний скляний плоскодонний посуд різних діаметрів і ємностей. Їх застосовують при перекристалізації речовин, а іноді в них проводять випарювання.

Посуд спеціального призначення

Холодильники - прилади, які застосовують для охолодження та конденсації. У залежності від умов роботи рідина, що утворюється в холодильнику при охолодженні парів (конденсат), повинна або виділяється в приймач, або повертатися в ту посудину, в якій проводять нагрівання. Ця різниця в призначенні холодильників визначає їх форму та назву. Холодильники, призначені для збирання конденсату, називають прямими, а холодильники, з яких конденсат повертається в процес, називають зворотними.

Круглодонні колби виготовляють із звичайного і зі спеціального скла. Все, що сказано про поводження з плоскодонними колбами, відноситься і до круглодонних; їх застосовують при багатьох роботах. Деякі круглодонні колби мають коротке, але широке горло. Для нагрівання круглодонні колб на голому полум'я застосовують азбестові сітки з поглибленням.

Колби К'єльдаля мають грушоподібну форму і подовжене горло, їх застосовують для визначення азоту за К’єльдалем; ємність їх зазвичай від 300 до 800 см³. Такі колби виготовляють з тугоплавкого і термостійкого скла.

Ексикатор - прилад, який застосовують для повільного висушування і для збереження речовин, що легко поглинають вологу з повітря. Ексикатор закривають скляними кришками, краї яких притерті до верхньої частини ємності.

Мірний посуд

Мірним називають посуд, який вживають для вимірювання об'єму рідини.

Мірні циліндри - скляні товстостінні посудини з нанесеними на зовнішній стінці поділами, які вказують обсяг у мілілітрах. Вони бувають найрізноманітнішої ємності: від 5-10 см³ до 1 дм³ і більше. Для того щоб відміряти потрібний обсяг рідини, її наливають у мірний циліндр до тих пір, поки нижній меніск не досягне рівня потрібного поділу.

Піпетки для рідин. Звичайні піпетки (піпетки Мора) представляють собою скляні трубки невеликого діаметру з розширенням посередині. Нижній кінець піпетки злегка відтягнуть і має діаметр близько 1 мм. Піпетки бувають ємністю від 1 до 100 см³, у верхній частині їх є мітка, до якої набирають рідину.

Широко застосовують також градуйовані піпетки різної ємності, на зовнішній стінці яких нанесені поділки в 0,1 см³.

Бюретки застосовують при титруванні, для вимірювання точних обсягів та ін. Розрізняють бюретки об'ємні, вагові, поршневі, мікробюретки і газові.

Мірні колби ‑ украй необхідний посуд для більшості аналітичних робіт; вони являють собою плоскодонні колби різної ємності. На горлі колби є кільцева позначка, а на самій колбі витравлено число, яке вказує її ємність у мілілітрах при певній температурі. Наведена ємність означає, що при даній температурі об'єм води, налитої в колбу до мітки, точно відповідає вказаному. Обсяг вилитої з колби води буде дещо менше поміченого, так як частина її залишиться на стінках. Тому мірні колби не придатні для відмірювання точного обсягу води з подальшим виливанням її.

Мірні колби служать для розведення різних розчинів до певного обсягу або ж для розчинення якої-небудь речовини в певному обсязі відповідного розчинника.

Порцеляновий посуд

Порцеляновий посуд має ряд переваг перед скляним: він міцніший, витримує сильне нагрівання, в нього можна наливати гарячі рідини, не боючись за цілість посуду, і т.д. Недоліком порцелянових виробів є те, що вони важкі, непрозорі і значно дорожче скляних.

Випарювальні чашки широко застосовують в лабораторіях для випарювання різних розчинів. Вони бувають найрізноманітніших ємностей, з діаметром від 3-4 см до 50 см і більше. Їх можна нагрівати на голому полум'ї, однак при випаровуванні слід застосовувати азбестові сітки або водяні лазні, оскільки нагрівання в цьому випадку більш рівномірне.

Ступки застосовують для роздрібнення твердих речовин.

Тиглі порцелянові судини з порцеляновими кришками. У тиглях прожарюють речовини, спалюють органічні сполуки при визначенні зольності і т.д. У більшості випадків нагрівання тиглів проводять прямо на пальнику без застосування азбестованих сіток або лазень.

Питання для самоперевірки

1. Класифікація лабораторного посуду.

2. Що відноситься до посуду спеціального призначення?

3. Назвіть основні переваги порцелянового посуду.

Лабораторна робота № 2

БУДОВА ТА ОСНОВНІ ПРИНЦИПИ РОБОТИ З МІКРОСКОПОМ

Мета роботи: вивчити основні складові оптичного мікроскопу та навчитись працювати з цим приладом.

Будова оптичного мікроскопа, підготовка його до роботи

Мікроскоп - це оптичний прилад для отримання збільшених зображень дуже маленьких предметів.

Мікроскоп (рис. 1) складається із оптичної системи та механічної частини. Оптична система призначена для збільшення зображення предмета. Вона складається зі збільшувальної (об’єктив і окуляр) та освітлювальної систем (дзеркало і конденсор з ірисовою діафрагмою та відкидною лінзою).

Рисунок 1 ‑ Мікроскоп

Об’єктив - це система лінз, вмонтованих у трубку. Об’єктиви малого збільшення (х3, х5, х8, х10) застосовуються для попереднього огляду препарату; об’єктиви середнього збільшення (х20, х40, х60) - для вивчення великих клітин мікроорганізмів; об’єктиви великого збільшення (х85, х90) - імерсійні - для вивчення внутрішніх структур клітин.

Окуляр служить для збільшення зображення, отриманого від об’єктива. Звичайно окуляри мають збільшення х7, х10 і х15. Збільшення об’єктива й окуляра наводиться на їх оправі. Загальне збільшення мікроскопа дорівнює добутку збільшень окуляра та об’єктива. Наприклад, якщо на окулярі є позначка «х8», а на об'єктиві «х20», то загальна кратність збільшення становитиме 8 х 20 = 160.

Освітлювальний пристрій складається із дзеркала і конденсора. Дзеркало має плоску та ввігнуту відбиваючі поверхні. Звичайно при роботі дзеркало повернено до світла плоскою стороною. Конденсор складається із двох лінз. Лінзи збирають паралельні промені світла, відбиті від дзеркала, в один пучок у площині досліджуваного препарату. Конденсор закріплено на кронштейні, і він може рухатися вгору і вниз із допомогою ручки. На нижній частині конденсора знаходиться ірисова діафрагма, із допомогою якої регулюється інтенсивність освітлення препарату.

Пучок променів від джерела світла потрапляє на дзеркало, відбивається через діафрагму конденсора, проходить крізь неї, далі - через досліджуваний препарат і нарешті потрапляє в об’єктив. Об’єктив дає збільшене зображення препарату в площині окуляра.

Механічна частина мікроскопа складається із основи та тубусотримача, на якому закріплено предметний столик, кронштейн конденсора та дзеркало. У верхній частині знаходяться головка для насадки з окуляром і револьвер із об’єктивами. Предметний столик служить для закріплення на ньому досліджуваного препарату. Фокусування здійснюється при переміщенні тубуса з допомогою механізму, що приводиться в рух двома гвинтами - макрометричним (грубе фокусування) і мікрометричним (тонке фокусування).

Мікроскоп - дорогий прилад, що потребує ретельного догляду. Суворе дотримання правил користування мікроскопом є неодмінною умовою для кожного початківця. Варто пам'ятати, що незначна недбалість у роботі з приладом може привести або до ушкодження мікроскопа, особливо його оптичної частини і мікрометричного гвинта, або до даремної витрати часу. Тому слід дотримуватися кількох правил роботи з мікроскопом:

• переносячи мікроскоп, треба упевнитись, що всі деталі мікроскопа добре закріплені; мікроскоп переносьте лише обома руками: одну руку підкладіть під його основу, іншою тримайте штатив;

• працюючи з мікроскопом, звільніть стіл від усього зайвого;

• мікроскоп не можна розбирати.

При роботі з мікроскопом необхідно дотримуватись наступної послідовності операцій.

Прочищають оптику (окуляр, об'єктиви) і дзеркало. Лінзи протирають сухою м'якою чистою ганчірочкою або, якщо цього недостатньо, ганчірочкою, змоченою бензином, толуолом або ксилолом. Варто пам'ятати, що всі ці рідини розчиняють речовину, якою приклеєні лінзи, тому користуватися ними треба вкрай обережно.

Спочатку слід поставити об’єктив з малим збільшенням (х10 і при цьому збільшенні встановити найкраще освітлення, що досягається регулюванням положення дзеркала, конденсора та діафрагми.

При огляді незафарбованих препаратів застосовується звужена діафрагма та опущений конденсор; при огляді зафарбованих препаратів - відкрита діафрагма і піднятий конденсор.

Потім препарат слід розмістити на предметному столику мікроскопа, під об’єктив і закріпити зажимами. Об’єктив (х10) опускають із допомогою макрометричного гвинта так, щоб він майже торкнувся предметного столика (на відстані 0,5 см від нього).

Слід повільно покрутити макрогвинт проти часової стрілки до появи чіткого зображення препарату, після цього потрібно навести різкість мікрометричним гвинтом, повертаючи в межах одного обороту макрогвинта. Повернувши револьвер, слід установити об’єктив із середнім збільшенням (х20, х40 або х60).

Можливі помилки при роботі з мікроскопом

1. Забруднено оптику. Дослідник бачить на об'єкті плями (окремі утворення) або зовсім не може (при сильному забрудненні) розрізнити предмет.

2. Об'єктив підведений під тубус не до кінця. Поле зору виявляється скраю затемненим, ніяке зміна положення дзеркала не допомагає.

3. Не відкрита діафрагма або не піднята конденсор. Темно, обертання дзеркала не допомагає, поле зору залишається неосвітленим.

4. Препарат покладений покривним склом униз. При малому збільшенні об'єкт видний, але на велике збільшення не наставляється. Товщина предметного скла, під яким при такому положенні препарату знаходиться об'єкт, не дозволяє опустити тубус до необхідної фокусної відстані.

5. Об'єкт (або його ділянка) поставлений не в центрі полю зору. Виникає непорозуміння з великим збільшенням; при малому збільшенні об'єкт видний, після переведення на велике - об'єкт зникає. Причина - поле зору зменшилося й об'єкт виявився за його межами.

Морфологічні та цитологічні особливості клітин мікроорганізмів можна вивчати, використовуючи різноманітні методи мікроскопії, а також використовуючи деякі способи фарбування. Вибір методів мікроскопічного дослідження і способів фарбування визначається конкретною метою дослідження.

Питання для самоперевірки

1. Вкажіть та охарактеризуйте основні складові мікроскопу.

2. Назвіть основні етапи підготовки мікроскопу до роботи.

3. Назвіть основні помилки при роботі з мікроскопом.