litceysel.ru
добавить свой файл
1 2 3 4


Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Магнитогорский государственный университет»


Кафедра биомедицинских и экологических знаний


Легостаева Татьяна Борисовна


Методические рекомендации для студентов

по изучению дисциплины

«Биология с основами экологии»


Руководство по изучению дисциплины согласовано с рабочей программой

_____________________

(подпись зав. кафедрой)


Магнитогорск, 2010



Содержание

1. Основные сведения об авторе 3

Легостаева Т.Б., доцент кафедры биомедицинских и экологических знаний, имеет общий стаж педагогической работы – 24 года, в том числе педагогической работы в МаГУ – 8 лет. Основные научные интересы: изучение выявления атмосферных загрязнений с участием методов биотестирования и химико-аналитических методов и влияния факторов окружающей среды на генетическое здоровье детей города Магнитогорска с участием цитогенетических методов. 3

2. Цели и задачи дисциплины 3

Глоссарий 44

5. Список основной литературы 46


1. Основные сведения об авторе

Легостаева Т.Б., доцент кафедры биомедицинских и экологических знаний, имеет общий стаж педагогической работы – 24 года, в том числе педагогической работы в МаГУ – 8 лет. Основные научные интересы: изучение выявления атмосферных загрязнений с участием методов биотестирования и химико-аналитических методов и влияния факторов окружающей среды на генетическое здоровье детей города Магнитогорска с участием цитогенетических методов.

2. Цели и задачи дисциплины


2.1. Цель: Формирование у студентов целостного естественнонаучного мировоззрения и биолого-экологического мышления.

2.2. Задачи:


  1. 1. Получение знаний о фундаментальных законах биологии и экологии и проявлении этих законов на разных уровнях организации живой материи.

  2. 2. Формирование общих представлений о единстве всего живого, о человеке как части природы и невозможности выживания человечества без сохранения биосферы.

3. Обучение грамотному восприятию практических проблем, связанных с биологией и экологией, в том числе – здоровья человека и охраны природы.

4.Воспитание ответственного отношения к окружающей среде и собственному здоровью, привитие навыков экологической культуры.

5. Развитие способностей сравнивать биологические объекты, анализировать и обобщать сведения, уметь находить и использовать информацию из различных источников.

6. Использование приобретенных знаний и умений в повседневной жизни для оценки последствий своей деятельности по отношению к окружающей среде, собственному здоровью; выработки навыков экологической культуры; обоснования и соблюдения мер профилактики заболеваний и ВИЧ-инфекции.

2.3. Особенности изучения дисциплины:

1 Освоение учебной дисциплины «Биология с основами экологии» базируется на знаниях обучающихся, полученных при изучении биологических предметов, химии, физики в основной школе. Одновременно сам предмет биологии является базовым для ряда биологических, медицинских и других специальных дисциплин.

2. При изучении каждой темы студент должен придерживаться определенного порядка в связи с тем, что учебные темы выстроены в логическом порядке, по уровням организации живой природы.

3. Переход к изучению новой темы возможен только в случае выполнения всех заданий предыдущих разделов.

4. Для успешного усвоения знаний, приобретения студентами практических навыков и опыта самостоятельной деятельности в содержание обучения включено выполнение практических работ и семинарских занятий, самостоятельное написание рефератов, создание мультимедийных презентаций, разработка проблемных вопросов для дискуссии.



Особое внимание обратить на то, что материал лекций, выделенный курсивом, изучается студентами самостоятельно или используется для повторения (если он основан на школьном базовом уровне). Текст, выделенный мелким шрифтом (шрифт 12) - для дополнительного чтения и не оценивается при контроле. Термины и определения, выделенные во всех текстах лекций жирным шрифтом, подлежат обязательному изучению.

Задания со значком * - относятся к категории повышенной сложности.

3. Перечень основных разделов и тем

3.1. Раздел № 1 «ЖИВЫЕ СИСТЕМЫ»

Цель изучения:

формирование представлений о фундаментальных принципах, особенностях, многообразии и происхождении биологических систем.

Изучив данный раздел, студент должен:

- знать:


  • уровни биологической организации;

  • проявление фундаментальных свойства живых систем;

  • концепции и теории происхождения жизни на Земле;

  • принципы современной системы органического мира;

  • основные положения современной клеточной теории;

  • химический состав, строение и функции клеток разнообразных

организмов;

  • особенности обмена веществ и энергии в биологических системах;

  • закономерности наследования признаков организмов;

  • современные представления о механизмах и закономерностях

  • эволюции; об адаптациях и адаптациогенезе.


- уметь:

  • находить сходства и различия в строении и функциях клеток

прокариот и эукариот, растительной и животной клеток; авто- и гетеротрофных организмов;

  • использовать знания молекулярной биологии и законы

наследования признаков для решения молекулярных и генетических задач по медицинской генетике;


  • различать представителей различных таксономических групп по

особенностям строения на различных уровнях организации;

  • владеть основными биологическими понятиями;

  • выполнять рисунки и схемы биологических объектов;

  • формулировать самостоятельные выводы.



обладать навыками:


графического оформления результатов;

навыками использования новых информационных технологий компьютерного дизайна): графика, анимация, видео и др. для создания мультимедийных презентаций.


Тема № 1. ЖИВЫЕ СИСТЕМЫ.


1. Введение


Биология – комплексная наука о живой природе, её место в образовании и жизни человека, роль в формировании современного экологического мышления. Содержание, предмет и задачи биологии. Деление современной биологии на отдельные дисциплины. Различные направления в изучении живых систем и объектов. Вклад современных биологических данных в создании научной картины мира. Дифференциация и интеграция различных биологических наук. Подразделения биологии по объектам, уровням организации и областям применения. Зоология и ботаника, как старейшие направления биологии. Генная инженерия, радиобиология, космическая биология и другие современные направления. Биология как фундаментальная основа экологии, медицины, биотехнологии и других современных направлений науки и промышленности. Использование биологических знаний в практической жизни человека.

2. Методы биологических исследований

Метод наблюдения, эксперимента, сравнительный метод, исторический метод, метод моделирования с использованием компьютерной техники, *физические и химические методы в биологии.

3. Уровни организации живой материи

Элементарная частица, атом, молекула. Клетка – основа жизни. Ткани, органы и системы органов – составляющие уровни организма. Популяционно-видовой уровень – уровень эволюции. Биоценоз и экосистема – единицы формирования отношений «организм – организм» и «организм – окружающая среда». Биосфера – глобальная оболочка Земли



4. Основные свойства живых систем

Особенности биологического уровня организации материи. «Жизнь» – различные определения и сущность понятия. Земные условия, как уникальная совокупность появления и развития жизни. Вездесущность и разнообразие форм живого на Земле. «Химический состав» жизни. Специфичность организации и упорядоченность структур. Целостность и дискретность. Обмен веществ и обеспечение энергией живых систем. Раздражимость и психические функции организмов. Наличие онтогенетического (онтогенез) и филогенетического развития (филогенез). Наследственность и изменчивость – основа эволюции и процветания. Ритмичность жизнедеятельности организмов. Сравнение живого и неживого. Определение жизни, данное Ф. Энгельсом. Современное определение жизни (по М.В. Волькенштейну).

5. Возникновение жизни на Земле

Борьба материалистических и идеалистических идей в вопросе возникновения жизни на Земле. Фундаментальные концепции происхождения жизни на Земле: биогенез (гипотезы стационарного состояния и панспермии) и абиогенез (креационизм, гипотеза самозарождения жизни, теория биохимической эволюции). Теория А.И. Опарина об абиогенном возникновении жизни на Земле. Характеристика первых живых организмов, их дальнейшая эволюция. Критика теории биохимической эволюции Опарина А.Н.. Гипотеза «Мир РНК».

Особое внимание обратить на то, что теория Опарина в настоящее время критикуется. Спорные вопросы будут обсуждены на семинарских занятиях.


Тема № 2. ОСНОВЫ ЦИТОЛОГИИ


1. Клетка – элементарная биологическая система. Современная клеточная теория.  

Предмет цитологии. История открытие «клетки». Общие представления о клетке. Клетка – элементарная единица живого. Основные положения современной клеточной теории. Методы исследования клеток.


2. Молекулярный уровень организации жизни. Химия жизни.

Химическая организация клетки. Содержание химических элементов в клетке. Роль воды и других неорганических соединений (минеральных веществ) в жизнедеятельности клетки. Строение и функции органических веществ в клетке – белков (аминокислоты как мономеры; структура молекулы белка; денатурация; функции белков в клетке; ферменты и их роль в организме), углеводов, липидов, нуклеиновых кислот (нуклеотиды как мономеры; принцип комплементарности; редупликация ДНК; типы РНК). Сравнение ДНК и РНК. АТФ – универсальное энергетическое вещество.


3. Клеточный уровень организации жизни.

Строение и функции клетки. Клетки прокариот и эукариот, особенности и различия в их строении. Единство строения и функции клеток, ее органоидов и других структурных элементов. Цитоплазма. Строение и функции плазматической мембраны, эндоплазматической сети, аппарата Гольджи, лизосом, митохондрий, пластид, клеточного центра, органоидов движения. Цитоскелет, включения. Строение и функции интерфазного ядра. Строение и функции хромосом.

4. Разнообразие жизни на Земле

Система живой природы. Вирусы как особая форма организации материи. Изучение особенностей патогенных вирусов на примере ВИЧ. Прокариоты: царства Настоящие бактерии, Цианобактерии, Оксифотобактерии. Эукариоты: царства Растения, Животные, Грибы. Надцарство Архебактерии. Основные черты их организации и роль в биосфере. Особенности строения клеток прокариотов в отличие от эукариотов. Место человека в системе органического мира.


Тема № 3 ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ В КЛЕТКЕ.

РАЗМНОЖЕНИЕ КЛЕТОК

1. Пластический и энергетический обмен в клетке.

Обмен веществ как совокупность пластического и энергетического обменов (ассимиляции и диссимиляции), связанных между собой и с внешней средой. Этапы энергетического обмена (на примере расщепления углеводов). Пластический обмен, автотрофы и гетеротрофы. Фотосинтез, его фазы. Хемосинтез. Автотрофные одноклеточные организмы как создатели кислородной атмосферы Земли и родоначальники биосферы. Биосинтез белков, роль ДНК в определении структуры белков, понятие о гене, код ДНК; транскрипция, трансляция, информационные и транспортные РНК. Реакции матричного синтеза.


2. Воспроизведение клеток. Жизненный цикл клетки.

Деление прокариотических клеток (простое деление). Амитоз – прямое деление клетки. Видовое постоянство числа хромосом, их строение и индивидуальность. Митоз (непрямое деление) – подготовка к делению, стадии митоза, их продолжительность и характеристика. Мейоз – стадии, их характеристика; коньюгация хромосом, кроссинговер, редукция числа хромосом; биологический смысл мейоза. Сравнение митоза и мейоза.

Тема № 4 ОСНОВЫ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ И ИЗМЕНЧИВОСТИ


1. Основные понятия генетики


Генетика (от греч. «генезис» — происхождение) — наука о закономерностях наследственности и изменчивости организмов.

Определение следующих понятий: ген, альтернативные признаки, гомологичные хромосомы, локус, аллельные гены, гомологичные хромосомы, генотип и фенотип, зигота, гомозигота, гетерозигота, доминантный признак, рецессивный признак, гамета, цитоплазматическая наследственность, мутационная и модификационная изменчивость, вариационный ряд, норма реакции, мутагенный фактор, моногибридное скрещивание, дигибридное скрещивание, анализирующее скрещивание, сцепленное наследование, кроссинговер, половые хромосомы, генетика популяций.

2. Закономерности наследования признаков. Законы Менделя

Закономерности наследования признаков и принципы наследственности. Наследование при моно- и полигибридном скрещивании. Наследование при взаимодействии генов. Генетика пола. Сцепление генов. Закономерности расщепления при моногибридном скрещивании. Гибридологический анализ – основа выявления закономерностей наследования признаков. I закон Г. Менделя – единство гибридов первого поколения. II закон Г. Менделя – закон расщепления второго поколения. Ди- и полигибридное скрещивания. III закон Г. Менделя – независимое наследование отдельных пар признаков. Взаимодействие генов. Отличительные особенности наследования количественных признаков. Наследование признаков, сцепленных с полом при нерасхождении половых хромосом. Сцепление и кроссинговер.



3. Изменчивость организмов


Изменчивость как универсальное свойство живых организмов приобретать новые признаки под действием среды (как внешней, так и внутренней). Два вида изменчивости: фенотипическая (модификационная): модификации, морфозы и фенокопии и генотипическая: мутационная и комбинативная. Механизмы комбинативной изменчивости: независимое расхождение хромосом в анафазу І мейоза, кроссинговер, случайное слияние гамет, случайный подбор родительских пар. Мутационная изменчивость. Мутации. Мутагенные факторы: физические (радиация, температура, электромагнитное излучение); химические (вещества, которые вызывают отравление организма: алкоголь, никотин, колхицин, формалин); биологические (вирусы, бактерии). Классификаций мутаций (полезные, вредные и нейтральные; соматические и генеративные: ядерные и внеядерные или митохондриальные; генные, хромосомные, геномные. Свойства мутаций. Мутационная изменчивость - один из главных факторов эволюционного процесса.


Тема № 5 ЭВОЛЮЦИЯ ОРГАНИЧЕСКОГО МИРА


Причины, механизмы и закономерности эволюции живых систем. Проблемы целесообразного устройства организмов, эволюционного прогресса, разнообразия биологических видов. Современное понимание механизмов эволюции органического мира. Генетические обоснования эволюционных процессов.

Понятие адаптации и адаптациогенеза. Общая структура адаптациогенеза. Предел адаптаций. Относительный характер адаптаций. Эволюция адаптации. Классификация адаптаций. Адаптации на различных уровнях организации жизни. Типы приспособительно-адаптационного поведения живых организмов.

Для самоконтроля по разделу № 1 «ЖИВЫЕ СИСТЕМЫ» необходимо выполнить следующие задания и ответить на вопросы:


1. Изучить учебный материал лекционного курса и учебника

Мамонтов С. Г., Захаров В.Б., Козлова Т.А. Биология: учебник для вузов

/ Под ред. С. Г. Мамонтова. М.: Издательский центр «Академия», 2006. 576 с.


Ссылки для тем:

Тема № 1 [3, C. 9-16].

Тема № 2 [3, C. 27-40; C. 56-70; C. 354-550]

Тема № 3 [3, C.40-53; C. 70-75]

Тема № 4 [3, C. 116-144; C. 144-148]


Тема № 5 [3, С. 162-247].


2. Самостоятельно рассмотреть дополнительную информацию (приложение: Материалы к занятиям, темы № 1-5), не освещенную в лекциях (выделено курсивом).


3. Ответить на вопросы (приложение: Вопросы и задания, темы № 1-5).


4. Выполнить задания тестовых материалов. Заполнить таблицы (приложение: Вопросы и задания, раздел № 1, темы № 1-5 ).

5. Подготовить сообщения для семинарских занятий или рефераты (по выбору студента) на основе материалов Интернета по одной из предложенных тем:

Темы рефератов


1. Биология как фундаментальная основа экологии, медицины, биотехнологии, бионики и других современных направлений науки и промышленности.

2. Генная инженерия, радиобиология, космическая биология и другие современные направления биологии.

3. Дифференциация и интеграция различных биологических наук.

4. Симметрия молекул в неживой природе и диссимметрия в живом веществе.

5. История развития цитологии.

6. Методы современной цитологии и их использование в практической деятельности человека.

7. Вода. Физико-химические свойства воды и ее функции в клетке.

8. Ферменты – биологические машины. Применение ферментов в медицине.

9. Нуклеиновые кислоты, история открытия и биологическая роль

10.Современные представления о гене. Международный Проект «Геном человека». Выводы и заключения.

11. Вирусы, особенности функционирования и размножения. Роль вирусов в развитии опасностей для населения планеты.

12. Гипотезы возникновения вирусов

13. Регуляция синтеза белков

14. Современные концепции происхождения жизни.

15. Теория «Мир РНК»? Ее сущность и особенности. Сравнение с теорией А.И. Опарина.

16. Доказательства теории «симбиогенеза».


План семинарских занятий

раздел № 1 «ЖИВЫЕ СИСТЕМЫ»

Семинарское занятие №1

«Клетка - единица жизни»

Вопросы для обсуждения:

1. На базе каких химических свойств биологических молекул (назовите виды этих молекул) осуществляется самовоспроизведение биологических структур и биологическое узнавание? Попробуйте обосновать гипотезу о физико-химических этапах эволюционного процесса на пути возникновения жизни на Земле.

2. Перечислите основные функции живых систем. Каким образом эти функции осуществляются на клеточном уровне? Сформулируйте понятия "гомеостаз", "метаболизм", "саморегуляция" и проиллюстрируйте их на примере животной и растительной клетки. Каким образом по Вашим представлениям, прокариотические и эукариотические клетки осуществляют целостные реакции на изменения среды?

3. Перечислите уровни биологической организации. Раскройте понятие "организм". Каким образом осуществляется гомеостатическая регуляция у высших растений и у высших животных? Приведите примеры системной организации у различных организмов, перечислите типы клеток и тканей, участвующих в построении их основных органов и систем, раскройте современные представления об интеграции их функций.

4. Проиллюстрируйте проявления фундаментальных свойств живых систем - наследственности и изменчивости - на различных уровнях биологической организации. Что такое генетический код? Попытайтесь проследить путь от гена до признака организма на каком-либо примере. Что такое генотип и генофонд? Используя понятия о генофонде и мутагенезе попробуйте основать положения современной теории эволюции.

5. Каковы возможности и перспективы развития биотехнологии в сфере народного хозяйства и медицины? Если бы Вам пришлось принимать решение о финансировании какого-либо биотехнологического производства, какие доводы "за" и "против" имели бы для Вас значение (экономическая эффективность, потенциальные опасности для здоровья человека, энергоемкость, возможность безотходных технологий и т.п.), приведите примеры.

План практических занятий

раздел № 1 «ЖИВЫЕ СИСТЕМЫ»


Практическая работа № 1




следующая страница >>