Методы биологии. Свойства живых организмов. Уровни организации жизни. Цитология. Система биологических наук
 Скачать 1.26 Mb.
|
|
МЕТОДЫ БИОЛОГИИ. СВОЙСТВА ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ. УРОВНИ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИЗНИ. ЦИТОЛОГИЯ. 1. СИСТЕМА БИОЛОГИЧЕСКИХ НАУК (в скобках указаны примеры из ЕГЭ для заданий линии 2) Науки, изучающие систематические группы живых организмов: наука о видовом разнообразии, распределении и описании современных и вымерших группах организмов (Введение бинароной номенклатуры К. Линнеем) наука о вирусах; наука о микроорганизмах; наука о грибах; наука о растениях; (Альгология – о водорослях, Лихенология – о лишайниках, Бриология – о мхах, Дендрология – о древесных растениях). наука о животных; (Орнитология – о птицах, Арахнология – о паукообразных, Гельминтология – о паразитических червях, Энтомология – о насекомых, Ихтиология – о рыбах и бесчелюстных, Этология – наука о поведении) наука о человеке. (Происхождение и развитие человека). Науки, изучающие разные уровни организации всего живого: наука о свойствах и проявлении жизни на молекулярном уровне; (Роль митохондрий в метаболизме) наука о клетках; (Строение аппарата Гольджи) наука о тканях. Науки, изучающие структуру, свойства и проявления жизни отдельных организмов: наука о внутреннем строении; (Строение печени). наука о внешнем строении; (Строение организма Ромашки полевой); наука о жизнедеятельности целостного организма и его частей; (Проведение нервного импульса; Выработка условного рефлекса); наука о наследственности и изменчивости организмов. (Наследование генов, отвечающих за окраску плода); Науки, изучающие структуру, свойства и проявления коллективной жизни и живых организмов: наука об отношениях живых организмов между собой и окружающей их средой; (Пищевые цепи; Влияние факторов среды на численность популяции зайца); наука о закономерностях географического распространения живых организмов. (Распространение сумчатых млекопитающих) Науки о развитии живой материи: наука о развитии живого организма от момента его зарождения до смерти; наука, изучающая развитие эмбрионов (начальный этап онтогенеза). (Зародыши позвоночных животных) наука об историческом развитии живой природы; (Процессы экологического и географического видообразования). наука о конкретных путях и этапах исторического развития живой материи на нашей планете. наука о развитии жизни в прошлые геологические времена. (Изучение ископаемых переходных форм или останков животных); Науки, использующие различные методы исследований: наука о методах создания новых и улучшения существующих пород животных, сортов растений и штаммов микроорганизмов. наука о химических веществах и процессах в живых организмах; наука о физических и физико-химических явлениях в живых организмах. Прикладные науки: совокупность методов получения полезных для человека продуктов и явлений с помощью живых организмов; разработка технических устройств по подобию живых систем, растениеводство, животноводство, ветеринария и др. разработка технологий выращивания с\х растений \ животных; принципы применения основных биологических закономерностей в практике сельскохозяйственного производства. (Изучение взаимодействия культурных дикорастущих растений в агроценозе). раздел медицины, изучающий влияние жизни и труда на здоровье человека и разрабатывающий меры предупреждения заболеваний, укрепление здоровья. 2. СВОЙСТВА ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ 1) Способность организма реагировать на внешние и внутренние раздражители (рефлексы - у животных; тропизмы, таксисы и настии - у растений); 2) Все организмы растут в течение своей жизни; Под развитием понимают как индивидуальное развитие организма (онтогенез), так и историческое развитие живой природы (филогенез). 3) В процессе исторического развития и под действием естественного отбора организмы приобретают приспособления к условиям окружающей среды. Организмы, не обладающие необходимыми приспособлениями, вымирают. 4) В состав организма входят соединения углерода – белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты. В неживой природе эти соединения не образуются. Основные органогены – С, О, N и Н. 5) Поддержание постоянства внутренней среды организма (гомеостаза). 6) Все существующие на Земле организмы состоят из клеток. Исключение - вирусы, проявляющие свойства живого только в других организмах. 7) Способность организмов приобретать новые признаки и свойства в результате влияния внешней среды и изменений наследственного аппарата. 8) Способность организма передавать свои признаки из поколения в поколение с помощью носителей информации – молекул ДНК и РНК. 9) Способность живых систем воспроизводить себе подобных. В основе лежит процесс удвоения молекул ДНК с последующим делением клеток. 10) Свойство всех живых систем связанное с постоянным поступлением энергии извне и удалении продуктов жизнедеятельности. 11) Живая система состоит из отдельных частей. При взаимодействии отдельных частей образуется целая система. 3. УРОВНИ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИЗНИ Уровень организации (+биологическая система) Компоненты, образующие систему Основные процессы Науки, изучающие уровень Примеры из ЕГЭ (линия 2) 1) Молекулярно- генетический (гены, молекулы) Нуклеиновые кислоты, белки клетки; Молекула иРНК; Генные мутации 2) Клеточный (клетка) Строение эритроцита; Хлоропласт; Хромосомные мутации 3) Тканевый (ткань) Многослойный эпителий 4) Органный (органы) Сердце кошки; 5) Организменный (организм \ особь) Работа мышцы Строение бактерий; Фенотипическое проявление геномных мутаций 6) Популяционно- видовой (популяция) Слон африканский; Озимая пшеница, устойчивая к пора- жению грибами- паразитами; Генофонд всех особей вида сосна сибирская; 7) Экосистемный (экосистема) Симбиоз рака отшельника и актинии; Озеро, как местообитания лягушки озёрной; Пищевые сети; Лиственный лес 8) Биосферный (биосфера) Круговорот воды; Биогенная миграция атомов; Оболочка Земли, преобразованная деятельностью живых организмов 4. МЕТОДЫ ЦИТОЛОГИИ Метод Описание и применение Примеры из ЕГЭ (линия 2) Световое микроск- опирование Наблюдение живых и неживых объектов. Клетки рассма- тривают в проходящем свете; Можно увидеть: клетки, вакуоли растений, ядро, хлоропласты, клеточную стенку. Изображения – цветные и ч\б; НЕдорогостоящий и НЕтрудоемкий метод; Ответ «микроскопия \ микроскопирование»: * Определение количества эритроцитов в пробе крови человека; * Изучение строения клеток кожицы лука; * Изучение особенностей фаз митоза на фиксированном препарате; * Определение структуры митохондрий Электрон- ное микроск- опирование Наблюдение неживых объектов, дает большее увеличение. Через объект проходит поток электронов и создается изображение на фотопластинке; Можно увидеть: рибосомы, микротрубочки, мембраны ЭПС, вирусы; Изображения – ч\б; Дорогостоящий и трудоемкий метод; Центрифу- гирование Разделение смесей на составляющие под действием центробежной силы. Органоиды клетки разделяются по плотности и молекулярной массе (от тяжелого к легкому): ядро → митохондрии и хлоропласты → лизосомы → рибосомы. * Избирательное выделение органоидов клетки для последующего изучения; * Разделение легких и тяжелых фракций органических соединений. Хромато- графия Разделение содержимого клетки и анализ смеси веществ (белки, пигменты). Основан на распределении компонен- тов между двумя фазами: неподвижной (нанесенной на колонку) и подвижной, протекающей через неподвижную. * Разделение основных пигментов из экстракта листьев. Электро- форез Близкий к хроматографии метод, разделению веществ в геле способствует электрический ток. проводится в хроматографической камере с электродами. Выделение фрагмента ДНК и его изучение в УФ-излучении, благодаря окрашиванию. Рентгеност руктурный анализ Основан на дифракции рентгеновских лучей. Можно изучить строение молекул белков, нуклеиновых кислот, других веществ, входящих в состав цитоплазмы. Метод меченых атомов (= авторадиография) В изучаемой молекуле один атом заменяют на радиоактивный (его излучение легко обнаружить). Применяется при изучении биосинтеза белка, проницаемость клеточной оболочки, осаждение веществ в органе \ ткани. Метод культуры клеток и тканей Выращивание клеток (тканей и целых органов) на искусственной питательной среде. Применимо для всех живых клеток. 5. КЛЕТОЧНАЯ ТЕОРИЯ ( ИСТОРИЯ СОЗДАНИЯ) 1590 - Братья Янсен 1665 - Роберт Гук Вторая половина 17 века – Антони ван Левенгук 1827 – Карл Бэр 1831-33 – Роберт Броун 1838-39 – М. Шлейден и Т. Шванн 1855 – Р. Вирхов ПОЛОЖЕНИЯ СОВРЕМЕННОЙ КЛЕТОЧНОЙ ТЕОРИИ: 1 2 3 4 5 ПРИМЕР ЗАДАНИЯ Докажите, что клетка является функциональной единицей живого. Приведите доказатель- ства. ОТВЕТ: 1) В клетке происходят все обменные процессы (питание, дыхание, выделение), которые обеспечивают жизнедеятельность клетки и организма; 2) Деление клеток (митоз) обеспечивает размножение клетки, рост и развитие организма. 6. ТИПЫ КЛЕТОЧНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ Домен ЭУКАРИОТЫ (ядерные) Домен ПРОКАРИОТЫ (безъядерные) ЧЕРТЫ СХОДСТВА ПРО- И ЭУКАРИОТ: 1) _____________________________________________________________________________________ 2) _____________________________________________________________________________________ 3) _____________________________________________________________________________________. 4) _____________________________________________________________________________________. В зависимости от количества клеток, из которых состоят организмы, их делят на: ОДНОКЛЕТОЧНЫЕ МНОГОКЛЕТОЧНЫЕ Состоят из одной клетки, выполняющие функции целостного организма. Состоят из множества клеток, объединенных в ткани органы и системы органов. - Растения - Грибы - Животные - Лишайники ПРИМЕР ЗАДАНИЯ Какие ароморфозы произошли в прокариотических клетках, что позволило появлению эукариотических клеток? ОТВЕТ: 1) Появление ядерной оболочки вокруг генетического материала, а у прокариот он находится в цито-плазме (называется нуклеоид); Появление ядра обеспечило появления таких процессов размножения как митоз и мейоз; 2) Удлинение у эукариот хромосом и они имеют линейную форму, а у прокариот – кольцевую; 3) Появ- ление одномембранных органоидов (ЭПС, АГ, вакуоли) и двумембранных (митохондрии, пластиды), а у прокариот их функции выполняют впячивания мембраны – мезосомы; 4) Появление крупных рибосом (80S) у эукариот, а у прокариот они мелкие – 70S. 5) Увеличение размеров клетки у эукариот; 7. СРАВНЕНИЕ РАЗНЫХ ЦАРСТВ ЭУКАРИОТ Признак РАСТЕНИЯ ГРИБЫ ЖИВОТНЫЕ Особенности строения клетки Клеточная стенка Запасной углевод Пластиды Крупные вакуоли с клеточным соком Клеточный центр Особенности жизнедеятельности Способ питания Рост Транспорт веществ ПРИМЕР ЗАДАНИЯ Назовите сходства строения растительных и животных клеток. ОТВЕТ:1) Эти клетки являются эукариотическими – имеют ядро, генетический аппарат представлении линейными молекулами ДНК. 2) Клети имеют много общих органоидов с одинаковым строение и функциями: митохондрии, ЭПС, рибосомы, комплекс Гольджи. 3) Мембрана клеток и органоидов имеет общий план строение – фосфолипидный бислой и белки. Растительная клетка Грибная клетка Животная клетка 5. СТРОЕНИЕ КЛЕТКИ ГЛАВНЫЕ ЧАСТИ ЛЮБОЙ КЛЕТКИ: Часть клетки Характеристика 1. 2. 3. 4. ОРГАНОИДЫ КЛЕТКИ Мембранные Немембранные Одномембранные: Двумембранные: 1) Плазматическая мембрана (плазмалемма) ФУНКЦИЯ: !Снаружи! от плазмалеммы находится клеточная стенка: У растений Грибов Бактерий Животных Строение: 1. Фосфолипидный бислой 2. Белки 3. Гликокаликс РИСУНОК ПЛАЗМАЛЕММЫ: ПРИМЕР ЗАДАНИЯ Раскройте не менее трех функций белков, расположенных в плазматических мембранах клетки. ОТВЕТ: 1) Строительная – входят в состав мембран; 2) Транспортная – переносят молекулы и ионы через мембрану; 3) Ферментативная – располагаются на мембране и ускоряют реакции обмена веществ. Механизмы проникновения веществ в клетку ПАССИВНЫЙ АКТИВНЫЙ 1) ДИФФУЗИЯ - 1) ИОННЫЕ НАСОСЫ - 2) ОСМОС - 2) ФАГОЦИТОЗ - 3) ПИНОЦИТОЗ - ПРИМЕР ЗАДАНИЯ Если поместить кожицу лука в раствор с высоким содержанием соли, то в микроскоп можно наблюдать отслоение протопласта от клеточной стенки. Эффект получил название плазмолиза. Объясните этот эффект. ОТВЕТ: 1) Из-за разницы концентраций солей внутри клетки и в растворе возникает осмотическое давление; 2) Вода уходит из клеток, в результате протопласт сжимается и отходит от клеточной стенки. ПРИМЕР ЗАДАНИЯ Для сохранения клеток эпителиальной ткани их поместили в стерильную дистиллированную воду. Однако через некоторое время все клетки разрушились. Объясните, почему? ОТВЕТ: 1) Концентрация веществ в клетке выше, чем в дистиллированной воде её воде. 2) Вода, согласно осмосу, поступает в клетку, объем которой увеличивается. 3) Под давлением воды плазматическая мембрана разрывается, клетка погибает. 2) Цитоплазма - это органоиды включения ФУНКЦИИ ЦИТОПЛАЗМЫ: 1) 2) 3) 4) ьл 3) Эндоплазматическая сеть (ретикулум) = ЭПС (ЭПР) Сеть каналов и полостей, которые ветвятся по клетке, делят ее на компартменты также связываются с ядерной мембраной. Тип ЭПС Особенности Функции ПРИМЕР ЗАДАНИЯ Какой метод позволяет определить хорошо развитую шероховатую ЭПС в поджелудочной железе? Поясните с чем это связано. ОТВЕТ: 1) Метод – электронное микроскопирование; 2) Поджелудочная железа выделяет гормоны белковой природы (инсулин и глюкагон) и ферменты (по структуре белки). 3) На мембранах шЭПС находятся рибосомы, которые синтезируют белки, которые входят в состав поджелудочного сока и гормонов. 4) Аппарат Гольджи (АГ) Это: В большом количестве находится в: Функции: 1) ________________________________________ 2)________________________________________________________________________ 3)________________________________________________________________________ ПРИМЕР ЗАДАНИЯ На электронных микрофотографиях нейронов было обнаружено большое количество мембран аппарата Гольджи. Объясните это явление, используя знания о функциях АГ в клетке.ОТВЕТ: 1) Передача нервного импульса с нейрона на нейрон происходит с помощью выброса нейромедиаторов – они синтезируются в нейроне и выбрасываются на поверхность клетки. 2) Выносом и синтезом этих химических веществ на поверхность клетки и занимается Аппарат Гольджи. ПРИМЕР ЗАДАНИЯ На электронных микрофотографиях временных тканей зародыша обнаружено много лизосом. Объясните это явление, используя знания о функциях лизосом (лизосомы описаны ниже ↓). ОТВЕТ: 1) Лизосомы – это пузырьки, которые содержать ферменты, расщепляющие полимеры до мономеров. 2) Также лизосомы могут разрушать органоиды и временные ткани, которые есть у зародыша. 5) Лизосомы Функции: 1) 2) 3) Первичные Вторичные Аутолизосомы Остаточные тельца ПИЩЕВАРИТЕЛЬНАЯ ВАКУОЛЬ = Первичная лизосома + фаго\пиноцитарная вакуоль ПРИМЕР ЗАДАНИЯ Почему ферменты лизосом образуются на гранулярной ЭПС? ОТВЕТ: 1) На гранулярной ЭПС находятся рибосомы – они и синтезируют ферменты (все ферменты по струк- туре – это белки). 2) Далее из ЭПС ферменты транспортируются в аппарат Гольджи, где они трансформируются и упаковываются в пузырьки – лизосомы и отделяются. 6) Вакуоли Растительная клетка. Животная клетка. Грибная клетка. ДВУМЕМБРАННЫЕ ОРГАНОИДЫ (МИТОХОНДРИИ И ПЛАСТИДЫ) Черты сходства: 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 7) Митохондрии ФУНКЦИЯ:__________________________________________________________________________ ___________________________________________________ Рисунок митохондрии ПРИМЕР ЗАДАНИЯ Почему некоторые ученые считают что митохондрии произошли от древних прокариот? Напишите 4 доказательства. ОТВЕТ: Данные черты сходства митохондрий с прокариотами позволили выдвинуть симбиотическую теорию происхождения эукариотической клетки: 1) Наличие у митохондрий собственного генетического материала в виде кольцевой ДНК, расположенной в мартиксе 2) Митохондрии могут синтезировать собственные белки на рибосомах. Имеют рибосомы бактериального типа (70S); 3) Митохондрии также способны к бинарному деле-нию (оно может происходить независимо от самой клетки); 4) Митохондрии имеют две полностью замкнутые мембраны. При этом внешняя сходна с мембранами вакуолей, внутренняя — бактерий. ПРИМЕР ЗАДАНИЯ Почему в клетках поджелудочной железы (8%), печени (18%) и сердца(36%) различное содержание митохондрий? ОТВЕТ: 1) Митохондрии являются энергетическими станциями клетки, в них синтезируются и накапливаются молекулы АТФ, поэтому их количество зависит от метаболической активности клетки. 2) Для интенсив- ной работы сердечной мышцы необходимо много энергии, поэтому содержание митохондрий в ее клетках наиболее высокое; 3) В печени количество митохондрий по сравнению с поджелудочной железой выше, так как в ней идет более интенсивный обмен веществ. 8) Пластиды Вид пластида Цвет+ пигмент Место- нахождение Функция Взаимопревращения пластид: 1) Лейкопласты в хлоропласты 2) Хлоропласты в хромопласты 3) Невозможное превращение ПРИМЕР ЗАДАНИЯ Почему осенью изменяется окраска листьев? ОТВЕТ: Осенью происходит разрушение хлорофилла и большинство хлоропластов превращаются в хромо-пласты, которые и придают листу ораньжевую \ красную окраску. Строение, функции и особенности хлоропласта Функция: _______________________________________________________ _______________________________________________________ СТРОЕНИЕ Строение Фаза фотосинтеза Внутреннее пространство Мембраны Особенности, которые увеличивают эффективность фотосинтеза 1) Могут перемещаться по клетке с током цитоплазмы, располагаясь перпендикулярно солнечному свету; 2) Внутренняя мембрана с вырастами (граны), увеличивающие её рабочую поверхность; 3) При интенсивном освещении могут размножаться путём деления (репликация кольц. ДНК) 9) Я д р о Структура ядра Строение и состав Функция Процессы, происходящие в ядре: 1) 2) 3) Функции ядра: 1)_________________________________________________ 2)_________________________________________________ ПРИМЕР ЗАДАНИЯ Каково строение и функции оболочки ядра? ОТВЕТ: 1) Отграничивает кариоплазму и хроматин от цитоплазмы. 2) Состоит из наружной и внутренней мембран, сходных по строению с плазматической мембраной – состоит из фосфолипидного бислоя и белков с рецепторами, которые распознают вещества, поступающие в ядро. 3) Имеет многочисленные поры, через которые происходит обмен веществ между ядром и цитоплазмой. РИСУНОК ЯДРА 10) Рибосомы СТРОЕНИЕ: НАХОДЯТСЯ В: 1) 2) 3) 4) ФУНКЦИЯ: ПРИМЕР ЗАДАНИЯ Каким образом происходит формирование рибосом в клетках эукариот? ОТВЕТ: 1) В клетках эукариот рибосомы формируются в ядре, в области ядрышка. 2) На ДНК синтезируется рРНК, к которой затем присоединяются белки, поступившие в ядро из цитоплазмы. 3) Из рРНК и рибосо- мальных белков образуются субъединицы рибосом, далее они выходят из ядра в цитоплазму, и здесь заверша- ется формирование полноценных рибосом. ПРИМЕР ЗАДАНИЯ В чем проявляется взаимосвязь и взаимозависимость митохондрий и рибосом? ОТВЕТ: 1) Функция митохондрий — синтез АТФ за счет энергии, высвобождающейся при окислении органи- ческих соединений. Данная энергия идет на синтез белка в рибосомах. 2) Белки, образованные на рибосомах входят в состав мембран митохондрий – ферменты, которые участвуют в клеточном дыхании. 3) Митохондрии содержат рибосомы 70S, которые также будут синтезировать белки митохондрий. 11) Клеточный центр (центриоли) _____________________________________ ____________________________________ ___________________________________ ____________________________________ ___________________________________ Отсутствуют у высших растений! ФУНКЦИИ: 1) ___________________________ 2)_______________________________________ |