Gribanova_pract_biol

60

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Основная

1.Лысов П.К., Акифьев А.П., Добротина Н.А. Биология с основами экологии. — М.: Высшая школа, 2007. — 655с.

2.Мамонтов С.Г. Биология / С.Г. Мамонтов. — М.: Высшая школа, 2011. — 478 с.

Дополнительная

1.Большой энциклопедический словарь. Биология. — М.: Научное издательство «Большая Российская энциклопедия», 1999

2.Викторова Т.В., Асанов А.Ю. Биология: учебное пособие. — М.: Изд. центр Академия, 2010. — 400 с.

3.Давыдова Н.Ю. Основные закономерности живых систем: учебное пособие / Н.Ю. Давыдова. — Барнаул: Изд-во АГАУ, 2010. —104 с.

4.Пехов А.П. Биология с основами экологии: учебник для вузов. —

СПб.: Изд-во Лань, 2002. — 672 с.

5.Тейлор Д., Грин Н., Стаут У. Биология в 3-х т. / под ред. Р. Со-

пера. 3-е изд. – М.: Изд-во Мир, 2008. — Т.1. — 454 с.

6.Тейлор Д., Грин Н., Стаут У. Биология в 3-х т./под ред. Р. Сопера. 3-е изд. – М.: Изд-во Мир, 2008. —Т.2. — 436 с.

7.Тейлор Д., Грин Н., Стаут У. Биология в 3-х т./под ред. Р. Сопера. 3-е изд. – М.: Изд-во Мир, 2008. — Т.3. — 451 с.

8.Уразаев Н.А. Сельскохозяйственная экология: учебник / Н.А. Уразаев, А.А. Вакулин, А.В. Никитин и др. – М.: Колос, 2000. – 304 с.

9.Ярыгин В.Н., Васильева В.И., И.Н. и др. Биология: в 2-х кн.: учебник для мед. вузов Волков /под ред. В.Н. Ярыгина. 9 изд., стер. –М.: Высшая школа, 2010

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«АЛТАЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

О.Г. ГРИБАНОВА, Л.А. БОНДЫРЕВА

УЧЕБНЫЙ ПРАКТИКУМ ПО БИОЛОГИИ

Часть 1

УДК 57 (076.5)

Рецензенты:

к.б.н., доцент кафедры зоологии и физиологии АлтГУ Е.В. Шапетько;

к.с.-х.н., доцент кафедры ботаники, физиологии растений и кормопроизводства АГАУ Н.В. Чернецова.

Грибанова О.Г., Бондырева Л.А. Учебный практикум по биологии. Часть 1. − Барнаул: РИО АГАУ, 2013. – 60 с.

В учебно-практическом издании даны практические задания по изучению отдельных тем раздела «Живые системы», рекомендации по их выполнению, контрольные вопросы, представлен список рекомендуемой литературы.

Предназначено для студентов, обучающихся по направлениям «Зоотехния» и «Продукты питания животного происхождения».

Рекомендовано к изданию методической комиссией биоло- го-технологического факультета АГАУ (протокол № 5 от 11 ноября 2013 г.).

Грибанова О.Г., Бондырева Л.А., 2013

ФГБОУ ВПО АГАУ, 2013

59

Темы докладов по разделу «Эволюционное учение. Происхождение жизни на Земле»

1.История развития эволюционных представлений.

2.Додарвиновские представления о развитии органического мира.

3.Эволюционная теория Ж.Б. Ламарка.

4.Эволюционные идеи в России.

5.Предпосылки возникновения эволюционной теории Ч. Дарвина.

6.Гипотезы возникновения жизни на Земле.

7.Теория происхождения жизни на Земле Опарина-Холдейна.

8.Первый этап химической эволюции.

9.Второй этап химической эволюции.

10.Третий этап химической эволюции.

11.Биологическая эволюция по теории Опарина-Холдейна.

12.Начальные этапы развития жизни на Земле.

13.Эволюция многоклеточных растений.

14.Эволюция многоклеточных животных.

Вопросы для коллоквиума № 3

1.Строение и происхождение вирусов.

2.Жизненный цикл вирусов. Значение вирусов.

3.Строение и обмен веществ прокариот.

4.Способы размножения прокариот.

5.Классификация и значение прокариот.

6.Отличительные признаки царства Растения и царства Животные.

7.Отличительные признаки грибов.

8.Способы размножения и значение грибов.

9.Изменчивость, ее причины и виды.

10.Понятие эволюции. Современное эволюционное учение. Макроэволюция и микроэволюция.

11.Характеристика элементарных факторов микроэволюции. 12.Естественный отбор, его формы. Способы видообразования. 13.Доказательства эволюционного процесса.

14.Главные направления и пути эволюционного процесса.

15.Основные этапы возникновения жизни на Земле.

16.Антропогенез. Движущие силы антропогенеза.

17.Черты сходства и отличия человека и млекопитающих.

18.Основные этапы антропогенеза.

19.Человеческие расы.

58

6.Что такое микроэволюция?

7.Что является элементарной единицей эволюции?

8.Что относят к элементарным факторам эволюции?

9.Что является направляющим фактором эволюции?

10.Что является результатом эволюции?

11.Какие существуют способы видообразования?

12.Какова роль мутаций в эволюции?

13.Что происходит с мутациями при стабилизирующей форме отбора?

14.В чем причины и влияние дрейфа генов на генофонд популяции?

15.Какие формы изоляции при экологическом видообразовании?

16.Почему особи одного вида в пределах ареала распределяются неравномерно?

17.Какой вид изоляции характерен для зайцев-русаков, разделенных лесистыми горами в районах Приуралья и Зауралья?

18.В Европе встречаются две формы растения прострел: у видов, произрастающих в европейской части, листья рассеченные, цветки поникшие; у видов Западной Сибири листья лировидные, цветки стоячие. Какой способ видообразования характеризует этот пример?

19.В смешанном лесу, состоящем из березы и сосны, на обоих деревьях обитали популяции бабочек, которые имели светлую и темную окраску. Позже лес был разбит просекой на две части, в одной из которых сосна в значительной мере вытеснила березу, а в другой – береза сосну. Какие бабочки больше сохранятся в разных частях леса? Почему?

20.В чем сходство и различие микроэволюции и макроэволюции?

21.Перечислите доказательства эволюции. 23.Сформулируйте биогенетический закон.

24.Каковы палеонтологические доказательства эволюции?

25.Что такое конвергенция? 276Что такое дивергенция?

27.Чем отличаются рудименты и атавизмы?

28.Что такое биологический прогресс? Чем он характеризуется?

29.Каковы причины биологического регресса?

30.Что такое ароморфоз?

31.Что такое идиоадаптация? Приведите примеры.

32.Чем обусловлена общая дегенерация?

33.Происходит ли образование новых видов в современную эпоху?

3

Содержание

Введение…………...………………………………….............................4 1.Сущность и субстрат жизни. Свойства живого……………...…....….5

2. Устройство светового микроскопа и техника микроскопирования…………………………………………………..…..7 3.Уровни организации живых систем……………………………..……9

4.Строение клетки животных ……………………………………….…14

5.Строение растительной клетки…………………………………….…18

6.Молекулярный уровень организации организмов…………………..24

7.Формы размножение организмов…………………………………….29

8.Гаметогенез. Этапы онтогенеза………………………………………36

9.Многообразие организмов……………………………………………44

10.Изменчивость организмов ………………………………………….50

11. Эволюция органического мира……………………………………..55 Список рекомендуемой литературы…………………………………...60

4

ВВЕДЕНИЕ

Современная биология дает представление о биоразнообразии, о сущности жизни, свойствах и организации живого, о росте и индивидуальном развитии организмов, о наследственности и изменчивости организмов, об эволюции органического мира, о биотехнологии.

Все эти знания способствуют формированию естественнонаучного мировоззрения, а также являются базой для изучения специальных дисциплин в области животноводства. Общая биология представляет собой фундаментальную науку, включающую совокупность знаний и о животном мире. Значение биологии для народного хозяйства подчеркивается еще и тем, что проекты обогащения и реконструкции фауны, охраны природы и рационального использования природных богатств базируются на достижениях этой науки.

Дисциплина «Биология» входит в состав федерального компонента блока естественнонаучных дисциплин.

Учебное пособие предназначено для использования на лабораторных занятиях и для самостоятельной работы студентов при изучении учебной дисциплины «Биология». Руководство охватывает разделы дисциплины, связанные с описанием строения и функционирования живых систем. В пособии представлены различные задания, таблицы и схемы для заполнения и сравнения, биологические задачи, методические рекомендации для выполнения лабораторного практикума, контрольные вопросы.

Выполнение этих заданий поможет закрепить и конкретизировать знания по биологии, а также правильно применять полученные знания. Данный практикум необходимо использовать на лабораторных занятиях, для подготовки к ним, также для самостоятельной работы.

57

Задание 3. Заполните таблицу 14. Из перечисленных органов и признаков организмов выделите, какие из них служат рудиментарными органами, а какие являются атавизмами.

Контрольные вопросы

1.Что такое эволюция?

2.Что такое борьба за существование?

3.Что такое естественный отбор?

4.Определение понятия вид.

5.Что такое популяция?

56

Задание 2. Заполните таблицу 13, указав во втором столбце, к какому варианту органов (гомологичным или аналогичным) относятся приведенные примеры, а в третьем - какие функции выполняют органы.

5

1. Сущность и субстрат жизни. Свойства живого

Цель занятия: Раскрыть содержание определения жизни, охарактеризовать общие свойства живых организмов, изучить методы биологических исследований.

Задание 1. Ответить на вопросы:

1 Кто ввел понятие биология? Какие биологические науки выделяют по объектам изучения?

2.Что изучает морфология? Что изучает физиология?

3.Что изучает генетика? Что изучат экология? Что изучает биохимия?

4.Что изучает систематика?

5.В чем суть метода наблюдения? В каких науках он используется?

6.В чем суть метода сравнения? В каких науках он используется?

7.В чем суть метода эксперимента? В каких науках он используется?

8.В чем суть исторического метода?

9.В чем суть метода моделирования? В каких науках он используется?

10.Каково значение биологии для сельскохозяйственного производства?

11.Зачем нужны биологические знания образованному человеку?

12.Что является субстратом жизни? Почему?

13.Чем отличается живое от мертвого?

14.Какие свойства являются специфическими для живых организмов?

15.На каких уровнях организации происходит самовоспроизведение?

16.Почему живые организмы называют открытыми системами?

17.Почему организмы называют целостными и непрерывными?

18.Что такое обмен веществ?

19.Какие организмы называют автотрофами? Кто к ним относится?

20.Какие организмы называют гетеротрофами? Кто к ним относится?

21.За счет чего происходит рост у живых организмов?

22.Что такое раздражимость? Как проявляется раздражимость у растений и у животных?

23.Что такое саморегуляция?

24.На какие основные систематические группы делятся живые организмы?

Задание 2.Проанализируйте некоторые из определений жизни и выскажите свое мнение.

«Система может быть названа живой, - если в ней закодирована передаваемая по наследству информация, если информация претерпе-

6

вает изменения, и если изменения информации наследуются» - К. Уоддингтон;

«Жизнь - есть частичное, непрерывное, прогрессирующее, многообразное и взаимодействующее со средой саморегуляция потенциальных возможностей электронных состояний атомов» - Дж. Бернал;

«Жизнь - есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней средой, причем с прекращением этого обмена веществ прекращается и жизнь, что приводит к разложению белка» - Ф. Энгельс;

«Жизнь - это активное, идущее с затратой энергии поддержание и воспроизведение специфической структуры» - Б. Медников.

Задание 3. Проанализируйте аксиомы теоретической биологии как одну из наиболее удачных попыток охарактеризовать особенности живых организмов и выполните тестовые задания.

1.Все живые организмы оказываются единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающейся по наследству из поколения в поколение.

2.Генетическая программа образуется матричным путем. В качестве матрицы, на которой строится ген будущего поколения, используется ген предшествующего поколения.

3.В процессе передачи из поколения в поколение генетические программы в результате различных причин изменяются случайно и не направленно, и лишь случайно такие изменения могут оказаться удачными в данной среде.

4.Случайные изменения генетических программ при становлении фенотипа многократно усиливаются.

5.Многократно усиленные изменения генетических программ подвергаются отбору условиями внешней среды.

Тестовые задания

1.Согласно аксиоме 1 теоретической биологии, все живые организмы являются единством: 1) популяции и вида; 2) кариотипа и генотипа; 3) фенотипа и генотипа; 4) особи и популяции.

2.Согласно аксиоме 2 теоретической биологии, генетические программы образуются____________ путем.

3.Согласно аксиоме 3 теоретической биологии, в процессе передачи из поколения в поколение генетические программы в результате

55

11. Эволюция органического мира

Цель занятия: Изучить ход, главные направления и доказательства эволюции; направления макроэволюции.

Задание 1. Заполните таблицу 12, указав, какое из направлений эволюции (ароморфоз, идиоадаптация, общая дегенерация) характеризует приведенный пример.

54

Контрольные вопросы

1.Что такое генотип?

2.Что такое фенотип?

3.Почему в соматических клетках набор хромосом диплоидный?

4.Чем отличается наследственная изменчивость от модификационной?

5.Какие выделяют виды наследственной изменчивости?

6.Каковы причины комбинативной изменчивости?

7.Какие причины могут привести к мутациям?

8.Почему модификационную изменчивость называют фенотипической?

9.Каковы причины модификационной изменчивости?

10.Что такое норма реакции?

11.Почему считают, что наследуется не признак, а норма реакции?

12.Какие признаки остаются неизменными независимо от факторов среды?

13.Масса тела животных – это широкая или узкая норма реакции?

14.Длина шерсти у овец – это широкая или узкая норма реакции?

15.Размеры внутренних органов животных – это широкая или узкая норма реакции?

7

различных причин изменяются: 1) направленно; 2) случайно; 3) закономерно; 4) прогрессивно.

4.Согласно аксиоме 4 теоретической биологии, случайные изменения генетических программ при становлении фенотипа многократно усиливаются и подвергаются: 1) уничтожению; 2) естественному отбору; 3) исправлению; 4) корректировке.

5.Специфическое свойство для жизни на Земле: 1) конвариантная редупликация; 2) развитие; 3) обмен веществ и энергии; 4) дыхание.

6.Конвариантная редупликация означает: 1) матричное копирование; 2) воспроизведение с изменениями; 3) сохранение специфического; 4) воспроизведение по матричному принципу.

7.Элементарной неделимой единицей жизни на Земле является: 1) особь; 2) вид; 3) популяция; 4) экосистема.

8.Выберите несколько характерных свойств живых организмов 1) самовоспроизведение; 2) закрытость; 3) наследственность и изменчивость; 4) обмен веществ и энергии; 5) дискретность.

9.Выберите несколько характерных свойств живых организмов: 1) саморегуляция; 2) самовоспроизведение; 3) раздражимость; 4) уникальность; 5) способность к росту и развитию.

10.Какие из следующих характерных свойств живых организмов определяют возможность выделения различных уровней организации живого: 1) самовоспроизведение; 2) дискретность; 3) самосохранение;

4)целостность

2. Устройство светового микроскопа и техника микроскопирования

Цель занятия: познакомиться со строением светового микроскопа, сформировать навыки практической работы с микроскопом.

Задание 1. Рассмотрите основные части микроскопа. Изучите правила работы с микроскопом.

8

Рис. 1. Устройство световых микроскопов:

А- МИКМЕД-1; Б - БИОЛАМ.

1 - окуляр, 2 - тубус, 3 - тубусодержатель, 4 - винт грубой наводки, 5 - микрометренный винт, 6 - подставка, 7 - зеркало, 8 - конденсор, ирисовая диафрагма и светофильтр, 9 - предметный столик, 10 - револьверное устройство, 11 - объектив, 12 - корпус коллекторной линзы, 13 - патрон с лампой, 14 - источник электропитания.

При работе с микроскопом необходимо соблюдать операции в следующем порядке:

1.Микроскоп установить перед собой, немного слева на 2-3 см от края стола. Во время работы его не сдвигать;

2.Работу с микроскопом всегда начинать с малого увеличения – объектива 8;

3.Положить микропрепарат на предметный столик так, чтобы изучаемый объект находился под объективом. Глядя сбоку, опускать объектив при помощи макровинта до тех пор, пока расстояние между нижней линзой объектива и микропрепаратом не станет 4-5 мм;

4.Смотреть одним глазом в окуляр и вращать винт грубой наводки на себя, плавно поднимая объектив до положения, при котором хорошо будет видно изображение объекта. Нельзя смотреть в окуляр и опускать объектив. Фронтальная линза может раздавить покровное стекло;

5.Передвигая препарат рукой, найти нужное место, расположить его в центре поля зрения микроскопа;

53

M =679 : 50 = 13,58. Средней величине признака на графике соответствует самая высокая точка.

Задание 2. Постройте вариационный ряд и определите среднее значение признаков, приведенных в таблице 11. Сделайте вывод об изменчивости признака.

Таблица 11 Цифровые показатели модификационной изменчивости

Задание 3. Ознакомьтесь с Законом Харди-Вайнберга и решите задачу.

Закон Харди-Вайнберга: Соотношении трех генотипов для одной пары аллелей (АА, Аа, аа) в популяции подчиняется строгим закономерностям. Соотношение трех генотипов для одной пары аллелей выражается формулой р2+2рq+q2, где р – частота одного аллеля в популяции, q – частота другого аллеля, р2 – число особей с генотипом АА,2рq – число особей с генотипом Аа, q2 – число особей с генотипом аа.

Задача

При определении MN групп крови в популяции города Р. из 4200 обследованных 1218 человек имело антиген М (генотип LMLM), 882 человека – антиген N (генотип LNLN) и 2100 человек – оба антигена(генотип LMLN).Вычислите частоты всех трех генотипов в популяции, выразив их: а) в процентах, б) в долях единицы.

52

Таблица отражает распределение частоты встречаемости признака в зависимости от величины. Представим полученные результаты в виде графика. Для этого на оси абсцисс отложим значение отдельных вариант (величину семян), по оси ординат - числа, соответствующие частотам встречаемости каждой варианты (признака). Соединив точки на графике, получим кривую, которая является графическим выражением изменчивости признака. Вариационная кривая - это графическое выражение характера изменчивости признака, которая отражает размах вариаций и частоту встречаемости вариант (рис. 64).

Рис. 64. Распределение семян тыквы по их величине Из графика видно, что варианты со средним значением встре-

чаются наиболее часто. Варианты с двумя крайними значениями встречаются наиболее редко. Они являются отклонениями от средней величины нормы. Чем сильнее отклонение, тем меньше частота встречаемости варианты. Для объективной характеристики изменчивости признака определяется среднее значение по формуле: M = ∑ (υ • ρ) / n, где M - средняя величина; ∑ - знак суммирования; υ - варианта; ρ - частота встречаемости вариант; n - общее число вариант вариационного ряда. Определим среднее значение величины семян тыквы, исходя из данных, приведенных в таблице10.

Таблица 10 Значения варианты, частоты встречаемости признака

9

6.Если изображение не появилось, то надо повторить все операции пунктов 3 и 4;

7.Для изучения объекта при большом увеличении, сначала нужно поставить выбранный участок в центр поля зрения микроскопа при малом увеличении. Затем поменять объектив на 40, поворачивая револьвер, так, чтобы он занял рабочее положение. При помощи микрометренного винта добиться хорошего изображения объекта;

8.По окончании работы выключить осветительную лампу, установить малое увеличение, снять с рабочего столика препарат, накрыть его полиэтиленовым пакетом.

Задание 2. Рассмотрите под микроскопом перекрест волос. Отрежьте ножницами часть волоса примерно 3 см, разрежьте пополам и положите на предметное стекло, сделав перекрест, капните из пипетки одну каплю воды и накройте покровным стеклом. Рассмотрите под увеличениями 15х8, 15х20,15 х40.

Задание 3. Приготовьте временный микропрепарат волокон ваты: на поверхность предметного стекла нанесите пипеткой каплю воды, в которую с помощью пинцета поместите несколько волокон ваты; возьмите покровное стекло (двумя пальцами за уголки), опустите его одним краем до соприкосновения с каплей, а затем медленно накройте препарат. Рассмотрите волокна под увеличениями 15х8, 15х20, 15х40.

3. Уровни организации живых систем

Цель занятия: дать характеристику различным уровням организации живого, изучить микроскопическое строение тканей растений и животных.

Задание 1. Ответить на вопросы.

1.Почему считают, что живые организмы образуют системы?

2.Какие выделяют уровни организации живых систем?

3.Какие структуры образуют молекулярный уровень?

4.Почему клетку называют элементарной единицей живого?

10

5.Какие биологические явления происходят на клеточном уровне?

6.Что такое ткань?

7.Сколько типов тканей выделяют у растений и животных?

8.В чем особенности эпителиальной ткани животных?

9.Чем отличаются клетки мышечной ткани?

10.Какие черты объединяют клетки соединительной ткани?

11.Чем образована нервная ткань?

12.Каковы особенности клеток образовательной ткани растений?

13.Чем отличаются различные типы покровной ткани растений?

14.Какую роль выполняют клетки основной ткани растений?

15.В чем отличия разных клеток механической ткани растений?

16.Какую роль играют ксилема и флоэма растений?

17.Клетки какого типа тканей выделяют млечный сок?

18.Что называют органом?

19.Какие типы органов выделяют у растений и животных?

20.Каково определение вида?

21.Что такое экосистема? Какие биологические явления происходят на экосистемном уровне?

22.Какой уровень организации живого является самым крупным?

Задание 2. Изучите под микроскопом микропрепарат поперечнополосатого мышечного волокна млекопитающих. Обратите внимание на поперечно-полосатую исчерченность волокна. Зарисуйте строение мышечной ткани.

51

произвести множество измерений и определить среднее значение признака.

В качестве примера определим среднюю величину семян тыквы одного сорта. Измерим длину (в мм) 50 взятых произвольно семян.

Таблица 8

Значения длины семян тыквы

Расположим числа, отображающие последовательное изменение признака, в порядке его увеличения: от самого малого до самого большого. Каждая величина семени в ряду представляет собой варианту. Если расположить все значения величины семян в порядке их возрастания, то получится вариационный ряд. Вариационный ряд - это ряд изменчивости признака, который образован отдельными значениями вариант, расположенных в порядке увеличения или уменьшения количественного выражения признака.

Для определения предела изменчивости признака определим частоту встречаемости каждой варианты. Подсчитаем количество семян, имеющих одинаковую величину. Составим на основе данных первый ряд чисел, отображающий величину изменения признака, и второй ряд чисел, соответствующий частоте встречаемости этих изменений (количество семян каждой величины).

Таблица 9 Частота встречаемости семян тыквы разной длины