КОНСПЕКТЫ ЛЕКЦИЙ биология. Конспекты лекций по учебной дисциплине Биология
 Скачать 398.27 Kb.
|
 КОНСПЕКТЫ ЛЕКЦИЙ по учебной дисциплине Биология Содержание: 1.Химическая организация клетки…………………………………………...4 2. Строение и функции клетки………………………………………….......6 3. Обмен веществ и превращение энергии в клетке……………………….8 4. Размножение организмов……………………………………………….12 5. Индивидуальное развитие организма…………………………………16 6. Законы Г.Менделя……………………………………………………….18 7. Генетика пола…………………………………………………………….21 8. Наследственная и модификационная изменчивость………………….23 9. Селекция растений, животных и микроорганизмов…………………..28 10. Происхождение и начальные этапы развития жизни на Земле……..32 11. История развития эволюционных идей……………………………….34 12. Микроэволюция и макроэволюция…………………………………...36 13. Антропогенез. Человеческие расы. Несостоятельность расизма…...38 14. Предмет экологии. Экологические факторы среды………………….40 15. Биосфера. Охрана биосферы…………………………………………..42 16. Влияние деятельности человека на биосферу………………………..44 17. Бионика…………………………………………………………………..45 Литература…………………………………………………………………...46 Лекция №1. Химическая организация клетки Цель теоретического занятия: рассмотреть химические вещества, входящие в состав клетки. Время: 2 часа Учебно-материальное обеспечение: 1.Компьютер, экран, проектор; 2. Электронная презентация к занятию. Учебные вопросы: Химические вещества клетки Содержание химических элементов в клетке, % Роль макроэлементов в клетке Роль микроэлементов Химический состав клетки     Неорганические вещества Органические веществаБелки Жиры Углеводы Нуклеиновые кислоты    Вода Минеральные веществамикроэлементы Органогены макроэлементы Химические вещества клетки
Вода играет важнейшую роль в жизни клеток и живых организмов в целом. Помимо того, что она входит в их состав, для многих организмов это еще и среда обитания. Роль воды в клетке определяется ее свойствами. Свойства эти довольно уникальны и связаны главным образом с малыми размерами молекул воды, с полярностью ее молекул и с их способностью соединяться друг с другом водородными связями. Биологические функции воды Транспортная. Вода обеспечивает передвижение веществ в клетке и организме, поглощение веществ и выведение продуктов метаболизма. Метаболическая. Вода является средой для всех биохимических реакций в клетке. Ее молекулы участвуют во многих химических реакциях, например при образовании или гидролизе полимеров. В процессе фотосинтеза вода является донором электронов и источником атомов водорода. Она же является источником свободного кислорода. Структурная. Цитоплазма клеток содержит от 60 до 95 % воды. У растений вода определяет тургор клеток, а у некоторых животных выполняет опорные функции, являясь гидростатическим скелетом (круглые и кольчатые черви, иглокожие). Вода участвует в образовании смазывающих жидкостей (синовиальная в суставах позвоночных; плевральная в плевральной полости, перикардиальная в околосердечной сумке) и слизей (которые облегчают передвижение веществ по кишечнику, создают влажную среду на слизистых оболочках дыхательных путей). Она входит в состав слюны, желчи, слез, спермы и др. Содержание химических элементов в клетке, %
Роль макроэлементов в клетке
Роль микроэлементов Фтор – входит в состав костей и эмали зубов. Марганец – входит в состав ферментов, необходимых для роста костей. Йод – входит в состав гормона поджелудочной железы – тироксина. Кобальт – входит в состав витамина В12. Медь – участвует в темновой фазе фотосинтеза. Контрольные вопросы: Перечислить химические вещества, входящие в состав клетки. Охарактеризовать биологические функции воды Охарактеризоватьфункции макроэлементов в клетке. Дать характеристику микроэлементов, входящих в состав клетки. Лекция №2. Строение и функции клетки Цель теоретического занятия: рассмотреть клеточную теория строения организмов, основные органоиды клетки. Время: 2 часа Учебно-материальное обеспечение: 1.Компьютер, экран, проектор; 2. Электронная презентация к занятию. Учебные вопросы: Клеточная теория строения организмов. Органоиды клетки. Клеточная теория строения организмов. Клетка служит основой строения растений и животных. Клетка – это элементарная биологическая система, способная к самообновлению, самовоспроизведению и развитию. Сама клетка, точнее клеточная оболочка, была открыта в XVII в. английским физиком Р. Гуком. Рассматривая под микроскопом срез пробки, Гук обнаружил, что она состоит из ячеек, разделенных перегородками. Эти ячейки он назвал клетками. Долгое время главной частью клетки считали ее оболочку. Лишь в XIX в. ученые обратили внимание на полужидкое студенистое содержимое, заполняющее клетку. В 1831 г. английский ботаник Б. Броун обнаружил в клетках ядро. Это открытие послужило важной предпосылкой для установления сходствa между клетками растений и животных. Немецкий ботаник М. Шлейден доказал, что в любой растительной клетке есть ядро. В конце 30-х годов XIX в. немецкий физиолог Т. Шванн обнаружил, что, хотя клетки животных очень разнообразны и отличаются от растительных, ядра всех клеток очень сходны. Клеточная теория строения была сформулирована и опубликована Т. Шванном в 1839 г. В настоящее время основные положения клеточной теории формулируются следующим образом: 1) клетка является структурно-функциональной единицей, а также единицей развития всех живых организмов; 2) клеткам присуще мембранное строение; 3) ядро – главная составная часть клетки; 4) клетки размножаются только делением; 5) клеточное строение организма – свидетельство того, что растения и животные имеют единое происхождение. Органоиды клетки. Цитоплазма. В цитоплазме находится целый ряд структур, каждая из которых имеет закономерные особенности строения и поведения в различные периоды жизнедеятельности клетки. Каждая из этих структур – органоидов, или органелл, – обладает определенной функцией. Есть органоиды, свойственные всем клеткам, – митохондрии, клеточный центр, аппарат Гольджи, рибосомы, эндоплазматическая сеть, лизосомы, а также органоиды, присущие только определенным типам клеток, – миофибриллы, реснички и ряд других. Органоиды – постоянные, жизненно важные составные части цитоплазмы клеток.  Схема строения эукариотической клетки: А – животная, Б – растительная, 1 – ядро с ядрышком, 2 – цитоплазматическая мембрана, 3 – клеточная стенка, 4 – плазмодесма, 5 и 6 – эндоплазматическая сеть, 7 – пиноцитозная вакуоль, 8 – аппарат Гольджи, 9 – лизосома, 10 – жировые включения, 11 – центриоли, 12 – митохондрии, 13 – полирибосомы, 14 – вакуоль, 15 – хлоропласт Плазматическая мембрана. Оболочка клеток имеет сложное строение. Она состоит из наружного слоя и расположенной под ним плазматической мембраны, которая выполняет след. функции: 1. Оболочка клетки поддерживает форму клетки и придает механическую прочность как клетке, так и организму в целом. 2. Защищает клетку от механических повреждений. 3. Осуществляет узнавание молекулярных сигналов (действие гормонов или других веществ). 4. Регулирует обмен веществ между клеткой и средой (внешней или внутренней средой многоклеточного организма). Лизосомы- мелкие органоиды сферической формы, размером 0,5-2 мкм. Они образованы мембраной, внутри которой содержатся ферментов, которые осуществляют гидролиз белков, нуклеиновых кислот, углеводов, жиров, участвуют в удалении отмирающих в процессе жизнедеятельности частей клеток, целых клеток и органов. Эндоплазматическая сеть-система каналов и полостей, которые соединяются друг с другом и образуют сеть (ЭПС).Известны два ее типа - гранулярная и гладкая. На мембранах каналов и гранулярной сети располагается мелкие округлые телеца - рибосомы, которые участвуют в синтезе белка. На мембранах гладкой ЭПС происходит синтез липидов и углеводов. Рибосомы-органоиды бобовидной формы, состоят из белка и РНК в отношении 1:1. Функция рибосом состоит в том, что в них происходит биосинтез белковых молекул. Комплекс Гольджи-состоит из цистерн (плоских полых мешочков). Функция комплекса Гольджи – выведение из клетки различных секретов (ферментов, гормонов). По каналам эндоплазматической сети к нему транспортируются продукты деятельности клетки - белки, углеводы и жиры. Эти вещества сначала накапливаются, а затем в виде пузырьков поступают в цитоплазму и используются в самой клетке в процессе ее жизнедеятельности, либо выводятся из нее и используются в организме. Ядро. Компоненты ядра: ядерная оболочка, хроматин, ядрышко, кариоплазма Функции: 1.Контролирует жизнедеятельность клетки, регулируя процессы синтеза белка, обмена веществ и энергии 2.Хранит генетическую информацию, заключенную в ДНК, и передает ее дочерним клеткам в процессе клеточного деления. Митохондрии. Впервые митохондрии обнаружены в виде гранул в мышечных клетках в 1850 году. Число митохондрий в клетке непостоянно. Наружная мембрана – гладкая, внутренняя – складчатая. Складки – кристы, внутри – матрикс, в нем кольцевая ДНК и рибосомы. Функции: кислородное расщепление органических веществ с образованием АТФ. Пластиды: Лейкопласты— неокрашенные пластиды, выполняют запасающую функцию. В лейкопластах клубней картофеля накапливается крахмал. Лейкопласты высших растений могут превращаться в хлоропласты или хромопласты. Хромопласты— пластиды, окрашенные в жёлтый, красный или оранжевый цвет. Окраска хромопластов связана с накоплением в них каротиноидов. Хромопласты определяют окраску осенних листьев, лепестков цветов, корнеплодов, созревших плодов. Хлоропласты— пластиды, несущие фотосинтезирующие пигменты — хлорофиллы. Имеют зелёную окраску у высших растений и зелёных водорослей. Контрольные вопросы: Каковы основные положения клеточной теории строения организмов? Дать характеристику органоидам клетки. Лекция №3. Обмен веществ и превращение энергии в клетке Цель теоретического занятия: рассмотреть механизмы обмена веществ и превращение энергии в клетке. Время: 2 часа Учебно-материальное обеспечение: 1.Компьютер, экран, проектор; 2. Электронная презентация к занятию. Учебные вопросы: 1. Процесс фотосинтеза. 2. Анаэробный гликолиз. Аэробный гликолиз. Фотосинтез. По способу получения энергии все организмы делятся на две группы – автотрофные и гетеротрофные. Автотрофы – это организмы, осуществляющие питание (то есть получающие энергию) за счет неорганических соединений. К ним относятся некоторые бактерии и все зеленые растения. В зависимости от того, какой источник энергии используется автотрофными организмами для синтеза органических соединений, их делят на две группы: фототрофы и хемотрофы. Зеленые растения являются фототрофами. При помощи содержащегося в хлоропластах хлорофилла они осуществляют фотосинтез – преобразование световой энергии в энергию химических связей.  Рисунок 1. Схема процесс фотосинтеза Фотосинтез. Фотосинтезом называют образование органических (и неорганических) молекул из неорганических за счет использования энергии солнечного света. Этот процесс состоит из двух фаз – световой и темновой (см. рис.1). В световой фазе кванты света – фотоны – взаимодействуют с молекулами хлорофилла, в результате чего эти молекулы на очень короткое время переходят в более богатое энергией «возбужденное» состояние. Затем избыточная энергия части возбужденных молекул преобразуется в теплоту или испускается в виде света. Другая ее часть передается ионам водорода Н+, всегда имеющимся в водном растворе вследствие диссоциации воды: Н2О → Н+ + ОН Образовавшиеся атомы водорода (Н0) непрочно соединяются с органическими молекулами – переносчиками водорода. Ионы гидроксила ОН отдают свои электроны другим молекулам и превращаются в свободные радикалы ОН0. Радикалы ОН0 взаимодействуют друг с другом, в результате чего образуются вода и молекулярный кислород: 4ОН → О2 + 2Н2О Таким образом, источником молекулярного кислорода, образующегося в процессе фотосинтеза и выделяющегося в атмосферу, является вода, расщепляющаяся в результате фотолиза – разложение воды под влиянием света. Кроме фотолиза воды энергия света используется в световой фазе для синтеза АТФ из АДФ и фосфата без участия кислорода. Это очень эффективный процесс: в хлоропластах образуется в 30 раз больше АТФ, чем в митохондриях тех же растений с участием кислорода. Таким путем накапливается энергия, необходимая для процессов, происходящих в темновой фазе фотосинтеза. В комплексе химических реакций темновой фазы, для течения которых свет не обязателен, ключевое место занимает связывание СО2. В этих реакциях участвуют молекулы АТФ, синтезированные во время световой фазы, и атомы водорода, образовавшиеся в процессе фотолиза воды и связанные с молекулами-переносчиками:  6СО2 + 24Н0 С6Н12О6 + 6Н2ОТак энергия солнечного света преобразуется в энергию химических связей сложных органических соединений. Как уже отмечалось выше, побочным продуктом фотосинтеза зеленых растений является молекулярный кислород, выделяемый в атмосферу. Свободный кислород в атмосфере является мощным фактором преобразования веществ. Его появление послужило предпосылкой возникновения на нашей планете аэробного типа обмена веществ. Анаэробный гликолиз. Аэробный гликолиз. Процессом, противоположным синтезу, является диссимиляция – совокупность реакций расщепления. При расщеплении высокомолекулярных соединений выделяется энергия, необходимая для реакций биосинтеза. Поэтому диссимиляцию называют еще энергетическим обменом клетки или катаболизмом (от греч. katabole – разрушение). Химическая энергия питательных веществ заключена в различных ковалентных связях между атомами в молекулах органических соединений. При расщеплении глюкозы энергия выделяется поэтапно при участии ряда ферментов согласно итоговому уравнению: C6H12O6 + 6O2 → 6H2O + 6CO2 + 2800 кДж |