1 цитология рабочая тетрадь. Методы биологии. Свойства живых организмов. Уровни организации жизни. Цитология. Система биологических наук
 Скачать 0.91 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: 1 наука о видовом разнообразии, распределении и описании современных и вымерших группах организмов (Введение бинароной номенклатуры К. Линнеем) 2 наука о вирусах; 3 наука о микроорганизмах; 4 наука о грибах; 5 наука о растениях; (Альгология – о водорослях, Лихенология – о лишайниках, Бриология – о мхах, Дендрология – о древесных растениях). 6 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) 7 наука о человеке. (Происхождение и развитие человека). Науки, изучающие разные уровни организации всего живого: 8 наука о свойствах и проявлении жизни на молекулярном уровне; (Роль митохондрий в метаболизме) 9 наука о клетках; (Строение аппарата Гольджи) 10 наука о тканях. Науки, изучающие структуру, свойства и проявления жизни отдельных организмов: 11 наука о внутреннем строении; (Строение печени). 12 наука о внешнем строении; (Строение организма Ромашки полевой); 13 наука о жизнедеятельности целостного организма и его частей; (Проведение нервного импульса; Выработка условного рефлекса); 14 наука о наследственности и изменчивости организмов. (Наследование генов, отвечающих за окраску плода); Науки, изучающие структуру, свойства и проявления коллективной жизни и живых организмов: 15 наука об отношениях живых организмов между собой и окружающей их средой; (Пищевые цепи; Влияние факторов среды на численность популяции зайца); 16 наука о закономерностях географического распространения живых организмов. (Распространение сумчатых млекопитающих) Науки о развитии живой материи: 17 наука о развитии живого организма от момента его зарождения до смерти; 18 наука, изучающая развитие эмбрионов (начальный этап онтогенеза). (Зародыши позвоночных животных) 19 наука об историческом развитии живой природы; (Процессы экологического и географического видообразования). 20 наука о конкретных путях и этапах исторического развития живой материи на нашей планете. 21 наука о развитии жизни в прошлые геологические времена. (Изучение ископаемых переходных форм или останков животных); Науки, использующие различные методы исследований: 22 наука о методах создания новых и улучшения существующих пород животных, сортов растений и штаммов микроорганизмов. 23 наука о химических веществах и процессах в живых организмах; 24 наука о физических и физико-химических явлениях в живых организмах. Прикладные науки: 25 совокупность методов получения полезных для человека продуктов и явлений с помощью живых организмов; 26 разработка технических устройств по подобию живых систем, растениеводство, животноводство, ветеринария и др. 27 разработка технологий выращивания с\х растений \ животных; 28 принципы применения основных биологических закономерностей в практике сельскохозяйственного производства. (Изучение взаимодействия культурных дикорастущих растений в агроценозе). 29 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 - 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. 12) Совокупность биохимических реакций, происходящих в организме (поступление воды, О 2 , питательных веществ и выделение продуктов распада и СО 2 ) 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 рыбы клоуна 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 рассматривают 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. Хроматогра фия Разделение содержимого клетки и анализ смеси веществ (белки, пигменты). Основан на распределении компонентов 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. * Разделение сложных смесей биополимеров; Рентгеност руктурный анализ Основан на дифракции рентгеновских лучей. Можно изучить строение молекул белков, нуклеиновых кислот, других веществ, входящих в состав цитоплазмы. * Исследование структуры белка по распределению в пространстве и интенсивностям рассеянного на ней рентгеновского излучения; * Определение структуры белка; 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. * Наблюдение за веществом с радиоактивной меткой в клетке; Метод культуры клеток и тканей Выращивание клеток (тканей и целых органов) на искусственной питательной среде. Применимо для всех живых клеток. * Получение каллусных клеток растений; 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 Ткани и органы Ткани Органы 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. Как узнаем тип клетки по рисунку Рас ти тел ьн ая кле тк а Г ри бн ая кле тк а Жи вот н ая кле тк а 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 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 органоидов и ускоряют реакции обмена веществ. Механизмы проникновения веществ в клетку I) ПАССИВНЫЙ - перемещение веществ: 1) по градиенту концентрации, 2) идёт без затрат энергии; 1) ДИФФУЗИЯ 2) ОСМОС II) АКТИВНЫЙ - перемещение веществ: 1) с помощью белков-переносчиков, 2) против градиента, 3) с затратами энергии; 1) ИОННЫЕ НАСОСЫ 2) ПИНОЦИТОЗ 3) ФАГОЦИТОЗ 4) ЭКЗОЦИТОЗ 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 Обязательные и постоянные компоненты, которые выполняют различные функции для поддержания жизнедея-тельности клетки. Непостоянные и необязательные структуры в виде: 1) гранул (крахмал, гликоген, белки) и 2) капель (жиры, масла) ФУНКЦИИ ЦИТОПЛАЗМЫ: 1 2 3 4 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 Гладкая (агранулярная) Шероховатая (гранулярная) 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 клетках различных желёз. ФУНКЦИИ АГ: 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 Лизосома - это вакуоль, внутри которой находятся растворяющие (гидролитические) ферменты. ФУНКЦИИ: 1 2 3 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) Изолированы от цитоплазмы двумя мембранами, 2) Имеют собственную кольцевую ДНК, 3) Способны делиться (независимо от деления самой клетки), 4) Имеют рибосомы бактериального типа 70S (могут синтезировать собственные белки), 5) Могут синтезировать АТФ, 6) Являются полуавтономными (за счет пунктов 2-5). 7) Внутренняя мембрана имеет выросты, увеличивающие её рабочую поверхность. Также в неё встроены ферменты, которые обеспечивают биохимические превращения в этих органоидах. 7) Митохондрии «Энергетические станции» клеток грибов, животных и растений. Имеют двухмембранное строение: внешняя мембрана гладкая, внутренняя — образует выросты — кристы. В матриксе митохондрии находятся ферменты, рибосомы 70S, кольцевая ДНК и РНК. ФУНКЦИЯ: 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 Хлоропласт Хромопласт Лейкопласт 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 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 Ядерная оболочка Нуклеоплазма = карио- плазма = ядерный сок Ядрышко Хроматин = нити ДНК 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: Не имеют мембранного строения и состоят из белка и РНК. Субчастицы (большая и малая) образуются в ядрышке. 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) КЦ состоит из двух центриолей (дочерняя, материнская). Каждая имеет цилиндрическую форму, стенки образованы девятью триплетами трубочек, а в середине находится однородное вещество. Центриоли расположены перпендикулярно друг к другу. Отсутствуют у высших растений! ФУНКЦИИ: 1) ___________________________ 2)_______________________________________ _________________________________________ 12) Цитоскелет – сеть белковых нитей разной толщины, находящиеся в цитоплазме: 1. Микротрубочки (содержат тубулин), 2. микрофиламенты (содержат актин), 3. промежуточные микрофиламенты, 4. микротрабекулы. ФУНКЦИИ: 1 2 3 13) Органоиды передвижения состоят из микротрубочек, покрытых плазмалеммой. Жгутики у Эвглены зеленой Реснички Инфузория туфелька |