Государственное бюджетное образовательное учреждение
среднего специального образования
Луганской Народной Республики
«Алчевский торгово-кулинарный колледж»
Методические рекомендации по выполнению практических работ по дисциплине „Биология”по профессии/ специальности (на базе рабочей профессии)
19.01.17 «Повар, кондитер»; 43.01.02 «Парикмахер»
РАССМОТРЕН И СОГЛАСОВАН
методической (цикловой) комиссией__________________________________
(наименование комиссии)
Протокол №__________ от «____» _____________ 20____ г.
Председатель методической (цикловой)
комиссии ______________/ __________________________________________
(подпись, Ф.И.О.)
Разработан на базе государственного образовательного стандарта
по профессии/ специальности (на базе рабочей профессии)
19.01.17 «Повар, кондитер»; 43.01.02 «Парикмахер»______________________
(код, наименование профессии/ специальности (на базе рабочей профессии))
УТВЕРЖДЕН
Заместителем директора по учебно-производственной работе:
______________/ __________________________________________________
(подпись, Ф.И.О.)
Составитель: Стешенко Ольга Васильевна,
преподаватель биологии, экологии, химии
Практическая работа №2 «Составление простейших схем скрещивания»
Практическая работа №3 «Решение элементарных генетических задач»
Практическая работа №4 «Выявление источников мутагенов в окружающей среде (косвенно)»
Практическая работа № 5 «Анализ и оценка эстетических аспектов развития некоторых исследований в биотехнологии»
Практическая работа №6 «Выявление антропогенных изменений в экосистемах своей местности»
Практическая работа №7 «Составление схем передачи веществ и энергии» (цепей питания)
Практическая работа №8 «Сравнительная характеристика экосистем и агроэкосистем своей местности»
Практическая работа №9 «Решение экологических задач»
Практическая работа №10 «Анализ и оценка последствий собственной деятельности в окружающей среде, глобальных экологических проблем и путей их решения»
Практическая работа №11 «Анализ и оценка различных гипотез происхождения жизни»
Практическая работа №12 «Анализ и оценка различных гипотез происхождения жизни»
Практическая работа № 1
Тема: «Решение элементарных задач по молекулярной биологии»
Цель: закрепить знаний понятий «транскрипция, трансляция»; формироватьумения решать элементарные задачи по молекулярной биологии.
Ход работы
1. Коллективное решение задач
1 .Фрагмент первой цепи ДНК имеет следующее строение: ТАЦАГАТГГАГТЦГЦ. Определите последовательность аминокислот в молекуле белка, закодированных во второй цепи ДНК.
Решение:
ДНК: 1-я цепочка ТАЦ-АГА-ТГГ-АГТ-ЦГЦ
2-я цепочка АТГ-ТЦТ-АЦЦ-ТЦА-ГЦГ
иРНК УАЦ-АГА-УГГ-АГУ-ЦГЦ
белок тир-арг-трип-сер-арг
2 .Фрагмент первой цепи ДНК состоит: ГГГ-ЦАТ-ААЦ-ГЦТ…. Определите 1.Последовательность нуклеотидов во второй цепи ДНК. 2.Длину фрагмента ДНК. 3.Часть (в %) каждого нуклеотида фрагмента ДНК.
Решение: 1. ДНК ГГГ- ЦАТ-ААЦ-ГЦТ
ЦЦЦ-ГТА-ТТГ-ЦГА
2. длина фрагмента – 12*0,34= 4,08(нм)
3.Всех нуклеотидов во фрагменте 24. Из них аденина и тимина по 5. А цитозина и гуанина по 7. Отсюда: 24 нуклеотида – 100%
5 нуклеотидов – х% х=5*100% :24 = 20,83%
24 нуклеотида – 100%
7 нуклеотидов – х% х=7*100% :24 =29,7%.
1.Цепь ДНК имеет следующее строение:АТГАЦЦАГТЦАЦАТЦ. Определите последовательность аминокислот в молекуле белка.
2.Цепь ДНК имеет следующий состав: ТАГТАТГААТГТГАТЦЦТ. Определите последовательность иРНК, которая синтезирована на этом фрагменте и массу и длину ДНК.
3.Белок кодируется такой последовательностью нуклеотидов ДНК:ТГТТАТТАТГААТГТЦЦТ. Определите последовательность аминокислот в белке.
4.Фрагмент ДНК имеет следующий состав: ГАЦЦАЦТГААТГТТТ. Определите последовательность нуклеотидов во второй цепи ДНК и длину и массу этого участка.
5. Известно что все виды РНК синтезируются на ДНК. Фрагмент ДНК, на котором синтезируется участок центральной цепи тРНК, имеет такую последовательность:ААААТАЦАААЦЦ. Установите последовательность участка тРНК, синтезируемого на этом фрагменте и аминокислоту, которую переносит эта тРНК, если третий триплет соответствует антикодону тРНК.
Практическая работа № 2
Тема: «Составление простейших схем скрещивания».
Цель: научиться выписывать типы гамет, образуемые организмами с заданными генотипами; кратко записывать условие генетических задач; решать ситуационные задачи по генетике; использовать навыки генетической терминологии.
Оборудование:
Ход работы
Задание 1. Выпишите все типы гамет, образуемые организмами, имеющие следующие генотипы: ААbb, Aa, MmPP, PPKk.
Выписывая гаметы, необходимо помнить, что у организма, гомозиготного по одному (АА) или нескольким (ААbbcc) генам, все гаметы одинаковы по этим генам, так как несут один и тот же аллель.
В случае гетерозиготности по одному гену (Аа) организм образует два типа гамет, несущие разные его аллели. Дигетерозиготный организм (АаВb) образует четыре типа гамет. Выписывая гаметы, необходимо руководствоваться законом «чистоты» гамет, в соответствии с которым каждая гамета несет по одному из каждой пары аллельных генов.
Задание 2. Научитесь кратко записывать условие генетической ситуационной задачи и ее решение.
При краткой записи условия генетической задачи доминантный признак обозначают прописной (А), а рецессивный – строчной (а) буквой с обозначением соответствующего варианта признака. Генотип организма, имеющего доминантный признак, без дополнительных указаний на его гомо- или гетерозиготность в условии задачи, обозначается А?, где вопрос отражает необходимость установления генотипа в ходе решения задачи. Генотип организма с рецессивными признаками всегда гомозиготен по рецессивному аллелю – аа. Признаки, сцепленные с полом обозначаются в случае Х – сцепленного наследования как Хª или ХА
Пример краткой записи условия и решения задачи
Задача. У человека вариант карего цвета глаз доминирует над вариантом голубого цвета. Голубоглазая женщина выходит замуж за гетерозиготного кареглазого мужчину. Какой цвет глаз может быть у детей?
Краткая запись условия Краткая запись решения
А - карий цвет глаз Родители- Р аа х Аа
А – голубой цвет глаз гаметы - G а А, а
Родители: аа х Аа потомство - F Аа аа
Потомство? карий цвет голубой цвет
Задание 3. Кратко запиши условие генетической ситуационной задачи и ее решение.
Задача: У человека близорукость доминирует над нормальным зрением. У близоруких родителей родился ребенок с нормальным зрением. Каков генотип родителей? Какие еще дети могут быть от этого брака?
3. Сформулируйте вывод в соответствии с целью работы.
Практическая работа № 3
Тема: «Решение генетических задач».
Цель: научиться решать генетические задачи; объяснять влияние внешних факторов на проявление признака; использовать навыки генетической терминологии.
Оборудование: учебник, тетрадь, условия задач, ручка.
Ход работы
1. Вспомнить основные законы наследования признаков.
2. Коллективный разбор задач на моногибридное и дигибридное скрещивание.
3. Самостоятельное решение задач на моногибридное и дигибридное скрещивание, подробно описывая ход решения и сформулировать полный ответ.
4. Коллективное обсуждение решения задач между учащимися и учителем.
5. Сделать вывод.
Задачи на моногибридное скрещивание
Задача № 1. У крупного рогатого скота ген, обусловливающий черную окраску шерсти, доминирует над геном, определяющим красную окраску. Какое потомство можно ожидать от скрещивания гомозиготного черного быка и красной коровы?
Разберем решение этой задачи. Вначале введем обозначения. В генетике для генов приняты буквенные символы: доминантные гены обозначают прописными буквами, рецессивные - строчными. Ген черной окраски доминирует, поэтому его обозначим А. Ген красной окраски шерсти рецессивен - а. Следовательно, генотип черного гомозиготного быка будет АА. Каков же генотип у красной коровы? Она обладает рецессивным признаком, который может проявиться фенотипически только в гомозиготном состоянии (организме). Таким образом, ее генотип аа. Если бы в генотипе коровы был хотя бы один доминантный ген А, то окраска шерсти у нее не была бы красной. Теперь, когда генотипы родительских особей определены, необходимо составить схему теоретического скрещивания. Черный бык образует один тип гамет по исследуемому гену - все половые клетки будут содержать только ген А. Для удобства подсчета выписываем только типы гамет, а не все половые клетки данного животного. У гомозиготной коровы также один тип гамет - а. При слиянии таких гамет между собой образуется один, единственно возможный генотип - Аа, т.е. все потомство будет единообразно и будет нести признак родителя, имеющего доминантный фенотип - черного быка..
Таким образом, можно записать следующий ответ: при скрещивании гомозиготного черного быка и красной коровы в потомстве следует ожидать только черных гетерозиготных телят
Задачи на ди- и полигибридное скрещивание
Задача № 2 . Выпишите гаметы организмов со следующими генотипами: ААВВ; aabb; ААЬЬ; ааВВ; АаВВ; Aabb; АаВЬ; ААВВСС; ААЬЬСС; АаВЬСС; АаВЬСс.
Разберем один из примеров . При решении подобных задач необходимо руководствоваться законом чистоты гамет: гамета генетически чиста, так как в нее попадает только один ген из каждой аллельной пары. Возьмем, к примеру, особь с генотипом АаВbСс. Из первой пары генов - пары А - в каждую половую клетку попадает в процессе мейоза либо ген А, либо ген а. В ту же гамету из пары генов В, расположенных в другой хромосоме, поступает ген В или b. Третья пара также в каждую половую клетку поставляет доминантный ген С или его рецессивный аллель - с. Таким образом, гамета может содержать или все доминантные гены - ABC, или же рецессивные - abc, а также их сочетания: АВс, AbC, Abe, аВС, аВс, а bС.
Чтобы не ошибиться в количестве сортов гамет, образуемых организмом с исследуемым генотипом, можно воспользоваться формулой N = 2n, где N - число типов гамет, а n - количество гетерозиготных пар генов. В правильности этой формулы легко убедиться на примерах: гетерозиготаАа имеет одну гетерозиготную пару; следовательно, N = 21 = 2. Она образует два сорта гамет: А и а. ДигетерозиготаАаВЬ содержит две гетерозиготные пары: N = 22 = 4, формируются четыре типа гамет: АВ, Ab, aB, ab. ТригетерозиготаАаВЬСс в соответствии с этим должна образовывать 8 сортов половых клеток N = 23 = 8), они уже выписаны выше.
Задачи для самостоятельного решения
Задача №1. Из желтого семени гороха получено растение, которое дало 215 семян, из них 165 желтых и 50 зелёных. Каковы генотипы всех форм?
Задача №2. У пшеницы ген карликовости доминирует над геном нормального роста. Каковы генотипы исходных форм, если в потомстве получилось расщепление по этому признаку в соотношении 3:1?
Задача №3. Способность владеть правой рукой (правша) доминирует у человека над способностью лучше владеть левой рукой (левша). Оба родители правши, а ребенок у них –левша. Определите генотипы всех членов семьи.
Задача №4 . У крупного рогатого скота ген комолости доминирует над геном рогатости, а ген черного цвета шерсти - над геном красной окраски. Обе пары генов находятся в разных парах хромосом.
1. Какими окажутся телята, если скрестить гетерозиготных по обеим парам
признаков быка и корову?
2. Какое потомство следует ожидать от скрещивания черного комолого быка, гетерозиготного по обеим парам признаков, с красной рогатой коровой?
Задача № 5. У человека ген карих глаз доминирует над геном, обусловливающим голубые глаза. Голубоглазый мужчина, один из родителей которого имел карие глаза, женился на кареглазой женщине, у которой отец имел карие глаза, а мать - голубые. Какое потомство можно ожидать от этого брака?
Практическая работа 4
Тема: Выявление источников мутагенов в окружающей среде (косвенно)
Цель: развивать информационную исследовательскую компетентность обучающихся (поиск, анализ, отбор нужной информации, её преобразование, сохранение и передача).
Оборудование : тексты к практической работе, текст учебника: «Мутагены окружающей среды», «Влияние мутагенов окружающей среды на организм»
Ход работы
Изучите текст с дополнительной информацией по теме.
Назовите источники, которые вызывают мутации в ходе онтогенеза.
Отчёт выполните в виде таблицы или схемы (помните о том, что умение составить таблицу (схему) учитывается при оценивании работы).
Сделайте вывод о необходимости знаний о причинах различных нарушений, в онтогенезе в эмбриональный период и постэмбриональный период.
Дайте определение: мутагены, канцерогены; укажите периоды онтогенеза, когда развивающийся организм наиболее подвержен действию различных вредных факторов.
ТЕКСТ К ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЕ
На протяжение всего времени внутриутробного развития плод, напрямую связанный с организмом матери через уникальный орган – плаценту, находится в постоянной зависимости от состояния здоровья матери. Известно, что никотин , попадающий в кровь матери, легко проникает сквозь плаценту в кровеносную систему плода и вызывает сужение сосудов. Если поступление крови в плод ограничена, то снижается его снабжение кислородом и питательными веществами, что может вызвать задержку развития. У курящих женщин ребёнок при рождении весит в среднем на 300-350г меньше нормы. Существуют и другие проблемы, связанные с курением при беременности. У таких женщин чаще происходят преждевременные роды и выкидыши на поздних сроках беременности. На 30% выше вероятность ранней детской смертности и на 50% - вероятность развитие пороков сердце у детей, чьи матери не смогли во время беременности отказаться от сигарет.
Так же легко через плаценту проходит и алкоголь. Употребление спиртного при беременности может вызвать у ребенка состояние, известное, как алкогольный синдром плода. При этом синдроме наблюдается задержка умственного развития, микроцефалия (недоразвития головного мозга), расстройства поведения (повышенная возбудимость, невозможность сосредоточиться), снижение скорости роста, слабость мышц.
Особенно чувствителен плод к вредному воздействию наркотических веществ. Если женщина имеет зависимость от наркотических препаратов, то её ребёнок, как правило, в эмбриональный период развитие приобретает такую же зависимость. После рождения у него возникает синдром отмены (ломка), потому что исчезает постоянное поступление наркотика, который до этого ребёнок получал из крови матери через плаценту. Так как героин, кокаин и другие наркотики в первую очередь поражают нервную систему, у таких детей ещё в период внутриутробного развития может возникнуть поражение головного мозга, что приведёт в дальнейшем к задержке умственного развития или нарушения поведения.
Лекарственные препараты, которые продаются в аптеке без рецептов, всегда тщательно проверяются на влияние вредных воздействий. Однако, если возможно, было бы желательно ограничить приём лекарств, особенно на ранних стадиях беременности и в критические для развития плода периоды, потому что многие лекарственные препараты очень легко проходят через плаценту. Показательным примером является трагедия, связанная с талидомидом. Этот препарат в начале 60-х гг. ХХ в. выписывали многим беременным, страдающих от постоянных приступах тошноты. Довольно быстро выяснилось, что это лекарство вызывало нарушения развития конечностей у плода: они либо отсутствовали, либо были недоразвиты. Лекарство было запрещено, но несколько тысяч детей уже родились. Часто у новорожденных, чьи матери принимали талидомид, кисти или стопы росли прямо из туловища. Степень недоразвития конечностей зависела от того, на какой стадии беременности мать принимала лекарство.
Для развития плода представляют серьёзную опасность вирусные заболевания матери во время беременности. Наиболее опасны краснуха, гепатит В и ВИЧ-инфекции. В случае заражения краснухой на первом месяце беременности у 50% детей развиваются врождённые пороки: слепота, глухота, расстройства нервной системы и пороки сердца.
Онтогенез и проблема рака
К факторам окружающей среды, которые могут служить инициаторами или промоторами рака, относятся радиационные агенты (ультрафиолетовые лучи, тепловая и рентгеновская радиация), химические канцерогены (табачный дым, алкогольные напитки, промышленные химические вещества) и стресс. Изменения генов, вызванные инициаторами, обычно необратимы и скоротечны. Те же самые агенты, которые действуют как инициаторы, могут служить и промоторами. Промоторы действуют в течение длительного периода времени (иногда годы). Их действие можно предотвратить.
Примерами промоторов являются пищевой жир, фенобарбитал, гормоны, токсины, сахарин, асбест, синтетические эстрогенные средства. Доказано, что стресс является одним из важных факторов, вызывающих рак. Любое раздражение - эмоциональное или физическое - оказывает влияние на внутреннюю среду организма. Происходит угнетение иммунной системы. Добавьте к этому усиленное выделение гормонов, соляной кислоты, веществ типа адреналина - и вы получите благоприятную среду для неконтролируемого воспроизводства клеток.
Практическая работа № 5
Тема: «Анализ и оценка этических аспектов развития некоторых исследований в биотехнологии»
Цель : развивать информационную исследовательскую компетентность обучающихся (поиск, анализ, отбор нужной информации, её преобразование, сохранение и передача), познакомиться с этическими аспектами развития некоторых исследований в биотехнологии и дать им оценку.
Оборудование : тексты к практической работе: «Биотехнологии – это…», «Клонирование»
Ход работы
Задание 1 (Вариант 1). Изучите текст «Биотехнологии – это…», ответьте на вопросы:
1. Что такое биотехнология?
2. Чем отличается генетическая селекция и генная инженерия?
3. Приведите аргументы «за» и «против» использования трансгенных продуктов (можно использовать не только материал статьи). Хотите ли вы использовать продукты, полученные из трансгенных организмов в пищу? Почему?
Задание 2 (Вариант 2). Изучите текст «Клонирование», ответьте на вопросы:
1. Что такое клон? Возможно ли возникновение клонов человека естественным путем? Если да, то в каком случае?
2. С какой целью предполагается использование клонирования человека?
3. Приведите аргументы «за» и «против» клонирования человека. Хотели бы вы в будущем получить своего клона? Почему?
Задание 3. Сделайте вывод о эстетических проблемах биотехнологии
ТЕКСТ К ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЕ
«Биотехнологии – это…»,
Биотехнологией называют совокупность технических приемов, использующих различные биологические системы или живые организмы для создания или обработки продуктов самого разного назначения.
Существуют несколько отраслей биотехнологии. Наряду с получением антибиотиков, аминокислот, гормонов биотехнологическими методами существуют и другие продукты, получаемые с помощью отраслей биотехнологии. Наибольшие споры вызывают трансгенные организмы и клонирование животных.
Генная инженерия – это методы изменения генетических свойств организмов в результате введения в их клетки генов других организмов. В результате получаются трансгенные организмы.
Генетики скрестить бациллу с картофелем не могут, а генные инженеры - могут. Генетическая селекция улучшает количественные характеристики сорта или породы (урожайность, устойчивость к заболеваниям, надои и др.); генная инженерия способна создать принципиально новое качество - перенести ген, его кодирующий, из одного биологического вида в другой, в частности, ген инсулина от человека в дрожжи. И генетически модифицированные дрожжи становятся фабрикой инсулина.
Считается, что единственное принципиальное препятствие, стоящее перед генными инженерами, - это или их ограниченная фантазия, или ограниченное финансирование. Непреодолимых природных ограничений в генной инженерии, похоже, нет.
При создании таких организмов высказываются опасения биологического и экологического нравственного, этического, философского, религиозного характера. В 1973-1974 годах были выработаны правила техники безопасности по обращению с трансгенными организмами. По мере ускоряющегося развития генной инженерии строгость правил безопасности все время снижалась. Первоначальные страхи оказались сильно преувеличенными.
В итоге 30-летнего мирового опыта генной инженерии стало ясно, что случайно в процессе «мирной» генной инженерии что-либо вредного возникнуть не может. В общем, за все 30 лет интенсивного и все расширяющегося применения генной инженерии ни одного случая возникновения опасности, связанной с трансгенными организмами, зарегистрировано не было. Когда речь идет об опасности или безопасности трансгенных организмов и продуктов из них полученных, то самые распространенные точки зрения основываются преимущественно на «общих соображениях и здравом смысле». Вот что обычно говорят те, кто против:
Природа устроена разумно, любое вмешательство в нее только все ухудшит;
Поскольку сами ученые не могут со100%-ной гарантией предсказать все, особенно отдаленные, последствия применения трансгенных организмов, не надо этого делать вообще.
А вот аргументы тех, кто выступает за:
В течение миллиардов лет эволюции природа успешно «перепробовала» все возможные варианты создания живых организмов, почему же деятельность человека по конструированию измененных организмов должна вызывать опасения?
В природе постоянно происходит перенос генов между разными организмами (в особенности между микробами и вирусами), так что ничего принципиально нового трансгенные организмы в природу не добавят.
Дискуссия о выгодах и опасностях применения трансгенных организмов обычно концентрируется вокруг главных вопросов о том, опасны ли продукты, полученные из трансгенных организмов и опасны ли сами трансгенные организмы для окружающей среды?
По характеристикам трансгенная продукция не отличается от аналогичных продуктов, полученных из естественных природных источников. Это неоднократно доказано тестированием, которое обязательно проводится перед выпуском на рынок продуктов, полученных из генетически модифицированных организмов. Методы оценки возможностей токсичности, аллергенности и других видов вредности достаточно надежны и стандартизированы во многих странах, в частности в России.
Разумеется, это не означает, что любые продукты, полученные из любых генетически модифицированных организмов, будут безопасны. Безопасными могут считаться только те, которые прошли всестороннюю государственную проверку. Потребитель должен иметь право информированного выбора. Продукты из трансгенных организмов должны иметь маркировку, которая позволит выбрать: 1) дорогие «экологически чистые» не трансгенные продукты, полученные без применения химических удобрений, пестицидов и гербицидов или 2) не трансгенные, выращенные с применением химии, или 3) трансгенные, но выращенные без «химии», цена которых должна быть в несколько раз ниже, чем экологически чистых.
Производственные посевы ТР уже занимают большие площади, и они продолжают расширяться. За последние 12 лет в США выращено 3,5 трлн трансгенных растений. При этом не было зарегистрировано ни одного случая возникновения серьезных медико-биологических последствий их производства и использования.
В целом при оценке степени биологической и экологической опасности по принципу близкого сходства безопасное ТР должно быть похожим на его исходный нетрансгенный аналог.
Итак, генные инженеры утверждают, что трансгенные продукты безопасны и дешевы, что трансгенное сельское хозяйство не только более экономично, но и более экологично, чем традиционное, основанное на массовом применении химических средств защиты растений.
«Клонирование»
Еще одним достижением биотехнологии, вызывающим много споров, является клонирование млекопитающих, в частности клонирование человека.
Сейчас клонами называются особи животных или растений, полученные путем бесполого размножения и имеющие полностью идентичные генотипы. Клонированием называют искусственное получение клонов животных.
Именно возможность искусственного клонирования человека вызвала бурные эмоции в обществе.
Предполагается, что можно использовать клонирование для преодоления бесплодия - так называемоерепродуктивное клонирование . Бесплодие, действительно, - чрезвычайно важная проблема, многие бездетные семьи согласны на самые дорогие процедуры, чтобы иметь возможность родить ребенка. Однако возникает вопрос: а что принципиально нового может дать клонирование по сравнению, например, с экстракорпоральным оплодотворением с использованием донорских половых клеток? Честный ответ - ничего. Клонированный ребенок не будет иметь генотипа, являющегося комбинацией генотипов мужа и жены. Генетически такая девочка будет монозиготной сестрой своей матери, генов отца у нее не будет. Точно так же клонированный мальчик для своей матери будет генетически чужд. В таком случае - зачем эта сложная и, что особенно важно, очень рискованная процедура? А если вспомнить эффективность клонирования, представить себе, сколько нужно получить яйцеклеток, чтобы родился один клон, который к тому же, возможно, будет больным, с укороченной продолжительностью жизни, сколько эмбрионов, уже начавших жить, погибнет, то перспектива репродуктивного клонирования человека становится устрашающей. В большинстве тех стран, где технически возможно осуществление клонирования человека, репродуктивное клонирование запрещено законодательно.
Терапевтическое клонирование предполагает получение эмбриона, выращивание его до 14-дневного возраста, а затем использование эмбриональных стволовых клеток в лечебных целях. Перспективы лечения с помощью стволовых клеток ошеломляющи - излечение многих нейродегенеративных заболеваний (например, болезней Альцгеймера, Паркинсона), восстановление утраченных органов, а при клонировании трансгенных клеток - лечение многих наследственных болезней. Но посмотрим правде в лицо: фактически это означает вырастить себе братика или сестричку, а потом - убить, чтобы использовать их клетки в качестве лекарства. И если убивается не новорожденный младенец, а двухнедельный эмбрион, дела это не меняет. Поэтому ученые ищут другие пути для получения стволовых клеток.
Китайские ученые с целью получения эмбриональных стволовых клеток человека создали гибридные эмбрионы путем клонирования ядер клеток кожи человека в яйцеклетках кроликов. Было получено более 100 эмбрионов, которые в течение нескольких дней развивались в искусственных условиях, а затем из них были получены стволовые клетки. Ученые надеются, что такой способ получения стволовых клеток окажется этически более приемлемым, чем клонирование человеческих эмбрионов.
К счастью, оказывается, что эмбриональные стволовые клетки можно получать еще проще, не прибегая к сомнительным с этической точки зрения манипуляциям. У каждого новорожденного в его собственной пуповинной крови содержится довольно много стволовых клеток. Если эти клетки выделить, а затем хранить в замороженном виде, их можно использовать, если возникнет необходимость. Создавать банки стволовых клеток можно уже сейчас. Правда, следует иметь в виду, что стволовые клетки могут преподнести сюрпризы, в том числе и неприятные. В частности, имеются данные о том, что стволовые клетки могут легко приобретать свойства злокачественности. Скорее всего, это связано с тем, что в искусственных условиях над ними нет жесткого контроля со стороны организма. А ведь контроль «социального поведения» клеток в организме не только жесткий, но весьма сложный и многоуровневый. Но возможности использования стволовых клеток столь впечатляющи, что исследования в этой области и поиски доступного источника стволовых клеток будут продолжаться.
Допустимо ли клонирование человека в принципе? Какие последствия может иметь применение этого способа размножения?
Одно из вполне реальных последствий клонирования - нарушение соотношения полов в потомстве. Не секрет, что очень и очень многие семьи во многих странах хотели бы иметь скорее мальчика, чем девочку. Уже в настоящее время в Китае возможность пренатальной диагностики пола и меры по ограничению рождаемости привели к такому положению, что в некоторых районах среди детей наблюдается значительное преобладание мальчиков. Что будут делать эти мальчики, когда придет время заводить семью?
Другое негативное следствие широкого применения клонирования - снижение генетического разнообразия человека. Оно и так невелико - существенно меньше, чем, например, даже у таких малочисленных видов, как человекообразные обезьяны. Причина этого - резкое снижение численности вида, имевшее место не менее двух раз за последние 200 тыс. лет. Результат - большое количество наследственных заболеваний и дефектов, вызываемых переходом мутантных аллелей в гомозиготное состояние. Дальнейшее снижение разнообразия может поставить под угрозу существование человека как вида. Правда, справедливости ради следует сказать, что столь широкого распространения клонирования вряд ли следует ожидать даже в отдаленном будущем.
И, наконец, не следует забывать о тех последствиях, которые мы пока не в состоянии предусмотреть.
Практическая работа № 6
Тема: «Выявление антропогенных изменений в экосистемах своей местности»
Цель: выявить антропогенные изменения в экосистемах местности и оценить их последствия, развивать информационную исследовательскую компетентность обучающихся (поиск, анализ, отбор нужной информации, её преобразование).
Оборудование : тексты и карты-схемы территории к практической работе.
Ход работы
Рассмотреть карты-схемы территории Луганской области.
Выявить антропогенные изменения в экосистемах местности.
Дайте оценку этим источникам (степень опасности, частота воздействия, результаты)
Оценить последствия хозяйственной деятельности человека.
Сформулируйте вывод в соответствии с целью работы
1. засушливый климат и маловодность;
2. интенсивная урбанизация территории, высокая степень концентрации промышленности и развития сельского хозяйства;
3. многообразие химического загрязнения природной среды под воздействием промышленных, сельскохозяйственных и хозяйственно-бытовых выбросов;
4. отсутствие комплексной системы природоохранных мероприятий, остаточный принцип финансирования и материально-технического обеспечения.
Длительное время воздействие этих факторов негативно повлияло на состояние природных экосистем и на условия жизни и здоровья человека. На территории Луганской области достаточно обособленно сосредоточились три типа перерабатывающей антропогенной деятельности: промышленно-производственная, сельскохозяйственная и рекреационная. Промышленно-производственная функция локализируется в южной части области на правобережье р. Северский Донец (Донецкий кряж), сельскохозяйственная охватывает северную зону области (Донецкая террасная равнина), а рекреационная функция сосредоточена в основном в долине Северского Донца.
Экологическая обстановка в промышленных регионах Луганской области
Луганщина – один из самых неблагоприятных по экологическим условиям регионов. На территории области расположено около 1500 предприятий и организаций угольной, металлургической, машиностроительной, химической и нефтехимической промышленности, энергетики. 123 предприятия используют в технологическом процессе около сорока тыс. тонн разнообразных сильнодействующих веществ. В атмосферу выбрасываются ежегодно около 700 тыс. тонн загрязненных веществ трехсот наименований, более трех четвертей их – не очищены. Высокий удельный вес промышленности в хозяйственном комплексе области, недостаточное оснащение предприятий пыле-, газоулавливающими устройствами привело к снижению в воздушном бассейне содержания кислорода и повышению количества токсических веществ, особенно в районе Лисичанско-Рубежанского, Алчевско-Стахановского, Краснолучско-Антрацитовского, Свердловско-Ровеньковского экономических узлов, где воздух перенасыщен сернокислыми газами, двуокисью азота, окисью углерода, фенолом, аммиаком, коксовым газом и т.п. Основные загрязнители воздуха на Луганщине – Алчевский металлургический комбинат, рубежанское ОАО "Краситель", ОАО "Лисичанская сода", северодонецкое ГПП "Обьединение Азот", Стахановский завод техуглерода, Алчевский и Стахановский коксохимические заводы. Пылегазоочистительное оборудование на них изношено либо устарело. Ядовитые газы уходят прямиком в небо. Большинство предприятий не имеет требуемых санитарно-защитных зон (т.е. люди не отселены из мест, где нарушена экология. Исключение – Алчевский меткомбинат и рубежанский "Краситель"). Наравне с промышленностью воздух отравляет автотранспорт. Предприятия, имеющие его (Стахановский завод ферросплавов, Алмазнянский метзавод), не имеет оборудования для контроля за содержанием вредных веществ в отработанных газах. Но есть на Луганщине в г. Северодонецке и уникальное предприятие – санитар экологии – СП "Интерсплав". На территории завода воздух чист, насыщен кислородом – дышится как в горах. Во всех цехах можно пройтись в туфлях и белой рубашке. Многие виды работ выполняют компьютеры, роботы, автоматика.
Луганск входит в число городов с самой неблагоприятной экологической обстановкой. Одним из загрязняющих элементом окружающей среды являются соли тяжелых металлов. Опасность, которую представляют тяжелые металлы для организма человека, оставляет далеко позади такие факторы, как радиоактивные, хим.удобрения, разливы нефти. Ввиду сложного состава эти отходы не всегда можно переработать так, чтобы таких отходов не было. Необходимо провести полный экологический анализ существующего производства, подобрать технологии, снижающие количество тяжелых металлов в отходах в десятки раз. Для этого достаточно немного реконструировать линию гальванического производства. А если централизовать гальваническое производство (иметь вместо 40 цехов 10), то вредных отходов практически не будет. Работать по мало- и безотходным технологиям будет для предприятия прибыльно. Состояние городских свалок напрямую влияет на эпидемиологическую обстановку населенных пунктов, подчас свалки начинают свое пагубное влияние на почву, подземные источники питьевой воды, реки, загрязняют воздух. Бытовые отходы Луганска вывозятся на полигон твердых бытовых отходов близ г. Александровска, где сложилось катастрофическое положение. В Алчевске такие крупные предприятия, как заводы крупнопанельного домостроения, железобетонных изделий, строительных материалов, не имеют площадей для размещения производственных и бытовых отходов. Тревогу вызывает состояние городских свалок, где отходы не сортируются. В городах добавилась проблема утилизации упаковок мелкоштучного товара, в огромных количествах завозимого челночным бизнесом. Просроченные продукты питания, попадающие к нам из-за рубежа, тоже считаются отходами, поэтому наносят двойной вред там, где сбываются.
На сравнительно небольшой территории Лисичанско-Рубежанского региона сосредоточены крупные промышленные предприятия химии, нефтехимии, приборостроения, вычислительной техники, угольной и стекольной промышленности, стройиндустрии. Рубежное, Северодонецк, Лисичанск входят в список городов с наибольшим уровнем загрязнения атмосферы, превышающим санитарные нормы в 3-50 раз. У жителей г. Рубежное, особенно у детей, угнетен иммунитет, немало врожденных уродств, невынашивания беременности, бронхиальной астмы, сахарного диабета, злокачественных новообразований, в 2-3.5 раза выше, чем на Украине, заболеваемость гипертонией и ишемической болезнью сердца, в 1,5-3 раза больше болезней органов пищеварения, "молоды" инфаркт миокарда и т.п. У значительного числа рабочих химического производства выявлены повреждения в периферической нервной системе.
Практическая работа № 7
Тема: Составление схем передачи веществ и энергии (цепей питания).
Цель: сформировать знания о цепях и сетях питания, о правиле экологической пирамиды, научиться составлять схемы передачи веществ и энергии.
Оборудование: рисунки различных биоценозов, таблицы, схемы пищевых цепей в разных экосистемах.
Ход работы
Задание 1. Изучите краткие теоретические сведения
Пищевая (трофическая) цепь - ряд взаимоотношений между группами организмов (растений ,животных , грибов и микроорганизмов ) при котором происходит перенос энергии путём поедания одних особей другими.
Организмы последующего звена поедают организмы предыдущего звена, и таким образом осуществляется цепной перенос энергии и вещества , лежащий в основе круговорота веществ в природе . При каждом переносе от звена к звену теряется большая часть (до 80–90 %) потенциальной энергии , рассеивающейся в виде тепла . По этой причине число звеньев (видов) в цепи питания ограничено и не превышает обычно 4–5.
Правило 10% (закон Линдемана) - это правило экологической пирамиды. Оно гласит: На каждое последующее звено пищевой цепи поступает только 10% энергии (массы), накопленной предыдущим звеном.Применяется так: у нас есть какая-то пищевая цепочка:трава – кузнечики – лягушка – цапля . И вопрос " Сколько травы было съедено на лугу, если прибавка в весе цапли, которая питалась лягушками на этом лугу, составила 1 кг? "(при этом имеется в виду, что ничем другим она не питалась, а лягушки ели только кузнечиков, а кузнечики только эту травку). Получается, что этот 1 кг и есть 10% от общей массы лягушек, значит, их масса равна была 10кг, тогда масса кузнечиков-100 кг, а масса съеденной травы составила целую тонну.
Задание 2. Из предложенного списка живых организмов составь цепи питания:
трава, ягодный кустарник, муха, синица, лягушка, уж, заяц, волк, бактерии гниения, комар, кузнечик.
Задание 3.
1.Рассмотреть рисунок, представленный ниже. Распределите номера, которыми обозначены организмы:
1) в соответствии с принадлежностью организма к соответствующему трофическому уровню:
продуценты -________
консументы – _______
редуценты –________
2) в соответствии с биологической ролью организмов в сообществе:
Жертва - ______________ Хищник - _______________
Задание № 4. Сравните две цепи питания, определите черты сходства и различия.
Клевер - кролик - волк
Растительный опад – дождевой червь – черный дрозд – ястреб - перепелятник
Вывод
Практическая работа № 9
Тема: Решение экологических задач
Цель: создать условия для формирования умений решать простейшие экологические задачи.
Ход работы.
Самостоятельное решение задач.
Задача №1. Зная правило десяти процентов, рассчитайте, сколько нужно травы, чтобы вырос один орел весом 5 кг (пищевая цепь: трава – заяц – орел). Условно принимайте, что на каждом трофическом уровне всегда поедаются только представители предыдущего уровня.
Задача №2. За год 1 м 2 площади агроценоза дает 800г сухой биомассы. Сколько гектаров окультуренных посевов необходимо, чтобы прокормить взрослого человека массой 70 кг (из них 63% составляет вода)?
Задача №3. Используя правило экологической пирамиды, определите, какая площадь (га)
Биоценоза может прокормить одну особ. Последнего звена в цепи питания:
А) планктон – синий кит (100т)
Б) планктон – рыба – тюлень (300 кг)
60% массы данных организмов составляет вода.
Биопродуктивность планктона - 600 г на м 2
Практическая работа №8
Тема: Сравнительная характеристика природных экосистем и агроэкосистем своей местности.
Цель: выявить черты сходства и различия естественных и искусственных экосистем.
Оборудование и материалы: фотографии, статьи различных экосистем и агроэкосистем.
Ход работы
1. Дать оценку движущим силам, формирующим природные и агроэкосистемы.
| Движущие силы | Природная экосистема | Агроэкосистема |
| Естественный отбор | ||
| Искусственный отбор |
· Действует на экосистему
· Не действует на экосистему
· Действие направленно на достижение максимальной продуктивности
· Действие на экосистему минимально
2. Оценить некоторые количественные характеристики экосистем.
| Природная экосистема | Агроэкосистема |
|
| Видовой состав | ||
| Продуктивность |
3. Сравнить природную экосистему и агроценоз, выбирая правильные характеристики из предложенных вариантов .
| Характерно только для природной экосистемы | Характерно только для агроэкосистемы |
|
Наличие в цепях питания редуцентов
Экосистема устойчива во времени без вмешательства человека
Наличие в цепях питания продуцентов
Наличие в цепях питания консументов
Часть энергии или химических веществ может искусственно вносится человеком
Основной источник энергии – Солнце
Обязательным элементом цепей питания является человек
Экосистема быстро разрушается без вмешательства человека
Человек слабо влияет на круговорот веществ
Неорганические вещества извлекаются продуцентами из почвы, удаляются из экосистемы
Характеризуется многообразие экологических ниш
4. Сделайте вывод о сходстве и различии природных экосистем и агроэкосистем
Практическая работа № 10
Тема: «Анализ и оценка последствий собственной деятельности в окружающей среде,
Глобальных экологических проблем и путей их решения»
Цель: познакомить учащихся с последствиями хозяйственной деятельности человека в окружающей среде.
Оборудование и материалы: фотографии, статьи о различных глобальных экологических проблемах
Заполните таблицу:
| Экологические проблемы | Причины | Пути решения экологических проблем |
Сформулируйте вывод. Ответить на вопрос: Какие экологические проблемы, по вашему мнению наиболее серьезные и требуют немедленного решения? Почему?
1.Загрязнение атмосферыЗагрязнение атмосферы – экологическая проблема, не понаслышке знакомая жителям абсолютно всех уголков земли. Особенно остро её ощущают представители городов, в которых функционируют предприятия чёрной и цветной металлургии, энергетики, химической, нефтехимической, строительной и целлюлозно-бумажной промышленности. В некоторых городах атмосферу также сильно отравляют автотранспорт и котельные. Всё это примеры антропогенного загрязнения воздуха. Что же касается естественных источников химических элементов, загрязняющих атмосферу, то к ним относятся лесные пожары, извержения вулканов, ветровые эрозии (развеивание почв и частиц горных пород), распространение пыльцы, испарения органических соединений и естественная радиация.
Последствия загрязнения атмосферы . Атмосферное загрязнение воздуха отрицательно сказывается на здоровье человека, способствуя развитию сердечных и лёгочных заболеваний (в частности, бронхита). Кроме того, такие загрязнители атмосферы как озон, оксиды азота и диоксид серы разрушают естественные экосистемы, уничтожая растения и вызывая смерть живых существ (в частности, речной рыбы).
Глобальную экологическую проблему загрязнения атмосферы, по словам учёных и представителей власти, можно решить следующими путями:
ограничение роста численности населения;
сокращение объёмов использования энергии;
повышение энергоэффективности;
уменьшение отходов;
переход на экологически чистые возобновляемые источники энергии;
очистка воздуха на особо загрязнённых территориях.
Причины глобального потепления . В течение XX века средняя температура на земле выросла на 0,5 – 1C. Главной причиной глобального потепления считается повышение концентрации углекислого газа в атмосфере вследствие увеличения объёмов сжигаемого людьми ископаемого топлива (уголь, нефть и их производные). Другими предпосылками глобального потепления являются перенаселение планеты, сокращение площади лесных массивов, истощение озонового слоя и замусоривание. Однако не все экологи возлагают ответственность за повышение среднегодовых температур целиком на антропогенную деятельность. Некоторые считают, что глобальному потеплению способствует и естественное увеличение численности океанического планктона, приводящее к повышению концентрации всё того же углекислого газа в атмосфере.
Последствия парникового эффекта. Если температура в течение XXI века увеличится ещё на 1 C – 3,5 C, как прогнозируют учёные, последствия будут весьма печальными:
поднимется уровень мирового океана (вследствие таяния полярных льдов), возрастёт количество засух и усилится процесс опустынивания земель,
исчезнут многие виды растений и животных, приспособленные к существованию в узком диапазоне температур и влажности,
участятся ураганы.
Решение экологической проблемы . Замедлить процесс глобального потепления, по словам экологов, помогут следующие меры:
повышение цен на ископаемые виды топлива,
замена ископаемого топлива экологически чистым (солнечная энергия, энергия ветра и морских течений),
развитие энергосберегающих и безотходных технологий,
налогообложение выбросов в окружающую среду,
минимизация потерь метана во время его добычи, транспортировки по трубопроводам, распределения в городах и сёлах и применения на станциях теплоснабжения и электростанциях,
внедрение технологий поглощения и связывания углекислого газа,
посадка деревьев,
уменьшение размеров семей,
экологическое просвещение,
применение фитомелиорации в сельском хозяйстве.
Причины экологической проблемы . Главными загрязнителями гидросферы на сегодняшний день являются нефть и нефтепродукты. В воды мирового океана эти вещества проникают в результате крушения танкеров и регулярных сбросов сточных вод промышленными предприятиями. Помимо антропогенных нефтепродуктов, индустриальные и бытовые объекты загрязняют гидросферу тяжёлыми металлами и сложными органическими соединениями. Лидерами по отравлению вод мирового океана минеральными веществами и биогенными элементами признаются сельское хозяйство и пищевая промышленность. Не обходит стороной гидросферу и такая глобальная экологическая проблема как радиоактивное загрязнение. Предпосылкой её формирования послужило захоронение в водах мирового океана радиоактивных отходов. Многие державы, обладающие развитой атомной промышленностью и атомным флотом, с 49 по 70-й годы XX века целенаправленно складировали в моря и океаны вредные радиоактивные вещества. В местах захоронения радиоактивных контейнеров нередко и сегодня зашкаливает уровень цезия. Воды морей и океанов обогащаются радиацией и в результате подводных и надводных ядерных взрывов.
Последствия радиоактивного загрязнения воды . Нефтяное загрязнение гидросферы приводит к разрушению естественной среды обитания сотен представителей океанической флоры и фауны, гибели планктона, морских птиц и млекопитающих. Для здоровья человека отравление вод мирового океана также представляет серьёзную опасность: «заражённая» радиацией рыба и прочие морепродукты могут запросто попасть к нему на стол.
Практическая работа № 11
Тема: «Анализ и оценка различных гипотез возникновения жизни на Земле»
Цель: научиться анализировать и давать оценку различным гипотезам о происхождении жизни на Земле, аргументировать свой ответ.
Оборудование и материалы: фотографии, рисунки научные статьи о различных гипотезах происхождения жизни на Земле.
Ход работы:
1. Креационизм.
Согласно этой теории жизнь возникла в результате какого-то сверхъестественного события в прошлом. Ее придерживаются последователи почти всех наиболее распространенных религиозных учений. Традиционное иудейско-христианское представление о сотворении мира, изложенное в Книге Бытия, вызывало и продолжает вызывать споры. Хотя все христиане признают, что Библия - это завет Господа людям, по вопросу о длине «дня», упоминавшегося в Книге Бытия, существуют разногласия. Некоторые считают, что мир и все населяющие его организмы были созданы за 6 дней по 24 часа. Другие христиане не относятся к Библии как к научной книге и считают, что в Книге Бытия изложено в понятной для людей форме теологическое откровение о сотворении всех живых существ всемогущим Творцом. Процесс божественного сотворения мира мыслится как имевший место лишь однажды и потому недоступный для наблюдения. Этого достаточно, чтобы вынести всю концепцию божественного сотворения за рамки научного исследования. Наука занимается только теми явлениями, которые поддаются наблюдению, а потому она никогда не будет в состоянии ни доказать, ни опровергнуть эту концепцию.
2. Теория стационарного состояния.
Согласно этой теории, Земля никогда не возникала, а существовала вечно; она всегда способна поддерживать жизнь, а если и изменялась, то очень мало; виды тоже существовали всегда. Современные методы датирования дают все более высокие оценки возраста Земли, что позволяет сторонникам теории стационарного состояния полагать, что Земля и виды существовали всегда. У каждого вида есть две возможности - либо изменение численности, либо вымирание. Сторонники этой теории не признают, что наличие или отсутствие определенных ископаемых остатков может указывать на время появления или вымирания того или иного вида, и приводят в качестве примера представителя кистеперых рыб - латимерию. По палеонтологическим данным, кистеперые вымерли около 70 млн. лет назад. Однако это заключение пришлось пересмотреть, когда в районе Мадагаскара были найдены живые представители кистеперых. Сторонники теории стационарного состояния утверждают, что, только изучая ныне живущие виды и сравнивая их с ископаемыми остатками, можно делать вывод о вымирании, да и то он может оказаться неверным. Внезапное появление какого-либо ископаемого вида в определенном пласте объясняется увеличением численности его популяции или перемещением в места, благоприятные для сохранения остатков.
3. Теория панспермии.
Эта теория не предлагает никакого механизма для объяснения первичного возникновения жизни, а выдвигает идею о ее внеземном происхождении. Поэтому ее нельзя считать теорией возникновения жизни как таковой; она просто переносит проблему в какое-то другое место во Вселенной. Гипотеза была выдвинута Ю. Либихом и Г. Рихтером в середине XIX века. Согласно гипотезе панспермии жизнь существует вечно и переносится с планеты на планету метеоритами. Простейшие организмы или их споры («семена жизни»), попадая на новую планету и найдя здесь благоприятные условия, размножаются, давая начало эволюции от простейших форм к сложным. Возможно, что жизнь на Земле возникла из одной едидственной колонии микроорганизмов, заброшенных из космоса. Для обоснования этой теории используются многократные появления НЛО, наскальные изображения предметов, похожих на ракеты и «космонавтов», а также сообщения якобы о встречах с инопланетянами. При изучении материалов метеоритов и комет в них были обнаружены многие «предшественники живого» - такие вещества, как цианогены, синильная кислота и органические соединения, которые, возможно, сыграли роль «семян», падавших на голую Землю. Сторонниками этой гипотезы были лауреаты Нобелевской премии Ф. Крик, Л. Оргел. Ф. Крик основывался на двух косвенных доказательствах:
Универсальности генетического кода ;
Необходимости для нормального метаболизма всех живых существ молибдена, который встречается сейчас на планете крайне редко.
Но если жизнь возникла не на Земле, то как она возникла вне ее?
4. Физические гипотезы.
В основе физических гипотез лежит признание коренных отличий живого вещества от неживого. Рассмотрим гипотезу происхождения жизни, выдвинутую в 30-е годы XX века В. И. Вернадским. Взгляды на сущность жизни привели Вернадского к выводу, что она появилась на Земле в форме биосферы. Коренные, фундаментальные особенности живого вещества требуют для его возникновения не химических, а физических процессов. Это должна быть своеобразная катастрофа, потрясение самих основ мироздания. В соответствии с распространенными в 30-х годах XX века гипотезами образования Луны в результате отрыва от Земли вещества, заполнявшего ранее Тихоокеанскую впадину, Вернадский предположил, что этот процесс мог вызвать то спиральное, вихревое движение земного вещества, которое больше не повторилось. Вернадский происхождение жизни осмысливал в тех же масштабах и интервалах времени, что и возникновение самой Вселенной. При катастрофе условия внезапно меняются, и из протоматерии возникают живая и неживая материя.
5. Химические гипотезы.
Эта группа гипотез основывается на химической основе жизни и связывает ее происхождение с историей Земли. Рассмотрим некоторые гипотезы этой группы.
У истоков истории химических гипотез стояли воззрения Э. Геккеля. Геккель считал, что сначала под действием химических и физических причин появились соединения углерода. Эти вещества представляли собой не растворы, а взвеси маленьких комочков. Первичные комочки были способны к накоплению разных веществ и росту, за которым следовало деление. Затем появилась безъядерная клетка - исходная форма для всех живых существ на Земле.
Определенным этапом в развитии химических гипотез абиогенеза стала концепция А. И. Опарина, выдвинутая им в 1922-1924 гг. XX века. Гипотеза Опарина представляет собой синтез дарвинизма с биохимией. По Опарину, наследственность стала следствием отбора. В гипотезе Опарина желаемое выдастся за действительное. Сначала нее особенности жизни сводятся к обмену веществ, а затем его моделирование объявляется решенном загадки возникновения жизни.
Гипотеза Дж. Берпапа предполагает, что абиогенно возникшие небольшие молекулы нуклеиновых кислот из нескольких нуклеотидов могли сразу же соединяться с теми аминокислотами, которые они кодируют. В этой гипотезе первичная живая система видится как биохимическая жизнь без организмов, осуществляющая самовоспроизведение и обмен веществ. Организмы же, по Дж. Берналу, появляются вторично, в ходе обособления отдельных участков такой биохимической жизни с помощью мембран.
В качестве последней химической гипотезы возникновения жизни на нашей планете рассмотрим гипотезу Г. В. Войткевича, выдвинутую в 1988 году. Согласно этой гипотезе, возникновение органических веществ переносится в космическое пространство. В специфических условиях космоса идет синтез органических веществ (многочисленные органические вещества найдены в метеоритах - углеводы, углеводороды, азотистые основания, аминокислоты, жирные кислоты и др.). Не исключено, что в космических просторах могли образоваться нуклеотиды и даже молекулы ДНК. Однако, по мнению Войткевича, химическая эволюция на большинстве планет Солнечной системы оказалась замороженной и продолжилась лишь на Земле, найдя там подходящие условия. При охлаждении и конденсации газовой туманности на первичной Земле оказался весь набор органических соединений. В этих условиях живое вещество появилось и конденсировалось вокруг возникших абиогенно молекул ДНК. Итак, по гипотезе Войткевича первоначально появилась жизнь биохимическая, а в ходе ее эволюции появились отдельные организмы.
2. Заполните таблицу:
| Название теории (гипотезы) | Суть теории (гипотезы) | Доказательства |
|
| Креационизм | |||
| Теория стационарного состояния | |||
| Теория панспермии | |||
| Физические гипотезы | |||
| Химические гипотезы |
3.Сформулируйте вывод . Ответь на вопрос: Дайте свою оценку различным гипотезам о происхождении жизни на Земле. Укажите ту точку зрения на проблему, которую вы разделяете. Аргументируйте свой ответ.
Лабораторная работа № 12
Тема: «Анализ и оценка различных гипотез происхождения человека»
Цель: познакомить с различными гипотезами происхождения человека.
Оборудование и материалы: фотографии, рисунки научные статьи о различных гипотезах происхождения человека.
Ход работы.
Изучите теоретические сведения.
Теория творения (креационизм).
Суть теории творения в том, что человека создал бог или боги. Это теория одна из самых ранних. У разных народов возникли на этот счёт свои мифы и легенды.
Например, по месопотамским мифам боги под предводительством Мардука убили своих прежних правителей, кровь смешали с глиной, и из этой глины возник первый человек.
По взглядам индусов в мире властвовал Триумвират - Шива, Кришна и Вишну, которые и положили начало человечеству.
Наиболее распространенны в мире христианские взгляды, связанные с божественным творением Земли и всего живого на Земле за 6 дней. В шестой день был создан первый человек Адам, а потом из ребра – первая женщина Ева. От них и пошли люди.
Согласно этой теории:
никакие новые виды не появляются постепенно;
мутации вредны для сложных организмов, не приводят ни к чему новому;
цивилизация возникает одновременно с человеком, сложная с самого начала;
речь возникает одновременно с человеком.
Теория внешнего вмешательства.
Согласно этой теории появление людей на Земле, так или иначе, связано с деятельностью иных цивилизаций. То есть люди являются прямыми потомками инопланетян, высадившихся на Землю в доисторическое время.
Более сложные варианты этой теории предполагают:
скрещивание иномирян с предками людей
порождение человека разумного методами генной инженерии
эволюционное развитие земной жизни и разума по программе, изначально заложенной внеземным сверхразумом
В большом количестве литературы на эту тему упоминаются, в частности, цивилизации с планетной системы Сириуса, из созвездий весов, Скорпиона, Девы как прародители или производители землян. Многие сообщения подчёркивают, что земляне – плод неудавшихся экспериментов, причём уже не первый раз этот «подпорченный» плод уничтожали, поэтому не исключается, а скорее, предполагается, и на сей раз гибель всего человечества.
Теория пространственных аномалий.
Последователи данной теории трактуют антропогенез как элемент развития устойчивой пространственной аномалии – гуманоидной триады «Материя – Энергия – Аура», характерный для многих планет Земной Вселенной. То есть в гуманоидных вселенных на большинстве пригодных для жизни планет биосфера развивается по одному пути, запрограммированному на уровне Ауры – информационной субстанции. При наличии благоприятных условий этот путь приводит к возникновению гуманоидного разума земного типа. Эта теория признаёт существование определённой программы развития жизни и разума, которая на ряду со случайными факторами управляет эволюцией.
Эволюционная теория.
В теорию эволюционного развития живых организмов, в том числе и антропогенеза, большой вклад внесли Карл Линней, Жан Батист Ламарки Чарлз Дарвин, который обобщил труды своих предшественников. Эволюционная теория предполагает, что ближайшим общим предком человека и человекообразных обезьян была группа древесных обезьян (дриопитеков), обитавших 25-30 млн. лет назад. Под влиянием внешних факторов и естественного отбора происходило их постепенное видоизменение. Примерно 25 млн. лет назад произошло разделение дриопитеков на две ветви, которые в дальнейшем привели к возникновению двух семейств: понгид (гиббон, горилла, орангутанг, шимпанзе) и гоминид, давших начало возникновению человека. Объединить человека и высших обезьян – смелый шаг. Остаётся только поражаться смелости и прозорливости Карла Линнея , основателя научной систематики, который в своей «Системе природы» в 10 издании описал в роде Homo (человек), кроме человека разумного, виды человек лесной (Homo sylvestris) и Человек пещерный (Homo troglodutes) под которыми подразумевал, по-видимому, шимпанзе и орангутанга. Но Карл Линней говорил лишь о сходстве, но не о родстве. Ж.Б.Ламарк ещё в начале 19 в. Высказал предположение о родстве человека и орангутанга, сопроводив его спасительной оговоркой: «Вот каким могло бы выглядеть происхождение человека, если бы оно не было иным». Но эволюционная теория Ламарка успеха не имела.
Лишь в 1859 г. Ч.Дарвин в конце своего труда "Происхождение человека"отметил, что «свет будет пролит на происхождение человека и его историю».Одна эта фраза вызвала и взрыв негодования церковнослужителей, и первые по настоящему научные исследования эволюции человека. За последние 100 лет после Ч.Дарвина антропогенез усиленно изучали. Детально исследовали анатомию ныне живущих обезьян, и нашли многочисленные ископаемые останки предполагаемых предков человека. Вроде бы родословная рода Homo стала известна в деталях. Однако многие предлагаемые доказательства оказались неточными и ошибочными. Лишь во второй половине 20 века в изучении происхождения человека, произошла настоящая революция. Для этого имелись три причины.
В последние годы велись и ведутся массовые раскопки, особенно в Экваториальной Африке. Это привело к открытию множества древних обезьян и древних людей.
Разработаны надёжные методы определения возраста горных пород (а значит и находящихся в них останков). Эти методы основаны на анализе радиоактивных изотопов. В результате выяснилось, что человеческий род древнее на сотни тысяч лет, чем предполагали.
Близость генов и обезьян стала исследоваться методами молекулярной генетики. Количественный анализ сходства генов и белков позволил по иному оценить их родство.
2. Заполните таблицу:
| Название теории (гипотезы) | Суть теории (гипотезы) |
|
| Теория творения | ||
| Теория внешнего вмешательства | ||
| Теория пространственных аномалий | ||
| Эволюционная теория. |
3.Сформулируйте вывод . Ответь на вопрос: Дайте свою оценку различным гипотезам о происхождении жизни на человека.
Биология, Тетрадь для лабораторных и практических работ, 10 класса, Повышенный уровень, Лисов Н.Д., Шелег З.И., 2015.
Тетрадь подготовлена в полном соответствии с учебной программой для повышенного уровня (2015) и учебником «Биология» для 10 класса учреждений общего среднего образования с русским языком обучения (под редакцией Н. Д. Лисова). Пособие предназначено для более эффективного выполнения учащимися лабораторных и практических работ, лабораторных опытов на уроках и во время учебных экскурсий. Использование тетради позволит не только сэкономить время на выполнение и оформление той или иной работы, но и сконцентрировать внимание на самых важных ее этапах. Приведенные задания и задачи разного уровня сложности позволят учащимся лучше понять и закрепить материал, а учителю - организовать дифференцированный подход к обучению биологии.
Наблюдение денатурации белков и их растворимости.
Цели: выяснить, растворяются ли белки в воде; понаблюдать явление обратимой и необратимой денатурации белка.
Оборудование и материалы: две стеклянные колбы объемом 500 мл, штатив с пробирками, держатель, спиртовки, пипетки, стеклянные палочки, воронка, марля, куриное яйцо, насыщенный раствор сульфата аммония, 96%-й этиловый спирт, 1%-й раствор сульфата меди, 2,5%-й раствор нитрата серебра, 1%-й раствор уксусной кислоты, 10%-й раствор уксусной кислоты, насыщенный раствор хлорида натрия.
Лабораторный опыт выполняется под контролем учителя!
Белок как амфотерный полиэлектролит содержит положительные и отрицательные заряды, соотношение которых определяется количеством кислых и основных аминокислот в его макромолекуле. Заряженность молекулы белка является одним из факторов его устойчивости в растворах, так как мешает слипанию белковых частиц и выпадению их в осадок. На общий заряд макромолекулы белка влияет pH среды. Для каждого белка существует значение pH, при котором сумма положительных и отрицательных зарядов его равна нулю. Это состояние белка называется изоэлектрическим, а соответствующее такому состоянию значение pH - изоэлектрической точкой (ИЭТ). В ИЭТ растворы белков неустойчивы и белки легко выпадают в осадок, особенно в присутствии водоотнимающих веществ (этиловый спирт, ацетон и т. д.).
Реакции осаждения белков - процесс денатурации - бывай и обратимыми и необратимыми. При обратимом осаждении макромолекулы белка в основном не подвергаются глубокой денатурации.
Содержание
Предисловие
Как выполнять лабораторные и практические работы
Лабораторный опыт № 1
Наблюдение денатурации белков и их растворимости
Лабораторная работа № 1
Выявление активности каталазы
Лабораторный опыт № 2
Определение полисахаридов и липидов в биоматериале и изучение их свойств
Практическая работа № 1
Решение задач по теме «Химические компоненты живых организмов»
Лабораторный опыт № 3
Наблюдение осмотических явлений в растительных тканях
Лабораторная работа № 2
Изучение явлений плазмолиза и деплазмолиза
Лабораторная работа №3
Сравнение строения растительной и животной клеток
Практическая работа № 2
Решение задач по теме «Репликация ДНК»
Лабораторная работа №4
Митоз в клетках корешка лука
Практическая работа № 3
Сравнение процессов митоза и мейоза
Практическая работа № 4
Деление клетки, плоидность клеток
Практическая работа № 5
Сравнение процессов брожения и клеточного дыхания
Практическая работа № 6
Решение задач по теме «Клеточное дыхание»
Практическая работа № 7
Решение задач по теме «Фотосинтез»
Практическая работа № 8
Решение задач на транскрипцию и трансляцию
Лабораторная работа № 5
Строение половых клеток животных
Практическая работа № 9
Сравнение бесполого и полового размножения
Практическая работа № 10
Решение задач по теме «Размножение организмов»
Экскурсия № 1
Способы размножения растений в природе
Практическая работа №11
Решение задач по теме «Моногибридное скрещивание»
Практическая работа № 12
Решение задач по теме «Дигибридное скрещивание»
Практическая работа № 13
Решение задач по теме «Сцепленное наследование и кроссинговер»
Практическая работа № 14
Решение задач но теме «Наследование признаков, сцепленных с полом»
Лабораторная работа № 6
Изучение изменчивости у растений и животных, построение вариационного ряда и вариационной кривой
Практическая работа № 15
Составление родословных
Экскурсия № 2
Многообразие сортов растений (пород животных).
Бесплатно скачать электронную книгу в удобном формате, смотреть и читать:
Скачать книгу Биология, Тетрадь для лабораторных и практических работ, 10 класса, Повышенный уровень, Лисов Н.Д., Шелег З.И., 2015 - fileskachat.com, быстрое и бесплатное скачивание.
Вступление:
На протяжении нескольких предыдущих уроках мы с вами выясняли особенности строения органических веществ в клетке, вспомнили их физические и химические свойства. Сегодня в ходе лабораторного практикума многие из этих свойств мы пронаблюдаем воочию. Итак, откройте тетради: записали тему (на доске):
Физические и химические свойства органических веществ в клетке.
Цель урока: пронаблюдать некоторые физические и химические свойства органических веществ в клетке, сделать выводы.
В начале работы вспомним правила по технике
безопасности
. Инструкционные карты по ТБ на
столах, прочтите.
В ходе лабораторный практикумдве
работы предусматривают использование
микроскопа, перечислим правила работы с
микроскопом.
Ознакомьтесь с инструкцией по первой работе.
(Объяснить почему два микроскопа)
Практическая работа I. «Плазмолиз и деплазмолиз клетки»
Цель: пронаблюдать явления плазмолиза и деплазмолиза клетки при воздействии концентрированного раствора поваренной соли (Na Cl)
Оборудование: два микроскопа, предметное, покровное стекло, лепесток сенполии, баллончики с гипертоническим раствором NaCl и H 2 O, пинцет, пипетка.
Ход работы:
- Настроить микроскопы.
- На предметное стекло капнуть H 2 O.
- Положить лепестки, найти клетки, заполненные антоцианом. (Красящие вещества (пигменты) растений красного, синего и фиолетового цвета. Растворены в клеточном соке; наряду с другими пигментами определяют окраску плодов, цветков, листьев.)
- На микропрепарат одного микроскопа с лепестком капнуть несколько капель NaCl.
- Пронаблюдать происходящее и сравнить с контрольным микропрепаратом, записать увиденное в тетрадь.
Вывод: при контакте клетки с гипертоническим раствором NaCl вода начинает выходить через плазматическую мембрану путем осмоса. Протопласт – живое содержимое клетки сморщивается и отстает от клеточной стенки – плазмолиз. Процесс обратим, если прилить гипотонический раствор.
Показать кадр «Пассивный транспорт» из урока №9 в теме клетка (Виртуальная школа Кирилл и Мефодий)
Вывод: в основе плазмолиза и деплазмолиза лежит явление пассивного транспорта веществ по градиенту.
Практическая работа II. «Физические и химические свойства органических веществ в клетке»
Цель: пронаблюдать свойства органических веществ – прозрачность, растворимость, а также денатурацию белка, расщепление полисахарида до моносахарида. Изменение свойств под воздействием высоких температур и других веществ.
Оборудование: стакан с водой, пробирки, спички, спиртовка, йод, масло, крахмал, белок, спирт (C 2 H 5 OH).
Ход работы:
- В пробирку с водой добавить масло, пробирку взболтать – суспензия (при поступлении в пищеварительную систему желчь превращает масло и жиры в суспензию). Жиры и липиды гидрофобы. С водой не реагируют.
- В пробирку с водой добавить крахмал. Как мы убедимся, что данное вещество крахмал. Прильем иод – качественная реакция на данное вещество. Подогреем содержимое пробирки. Цвет и растворимость изменятся – крахмал расщепляется до мономера глюкозы. Можно убедиться, попробовав на вкус.
- В пробирку с водой добавить куриный белок – в воде растворим (виде нитей – линейная структура). Подогреем содержимое, появляются хлопья – денатурация белка, если t 0 не значительная – хлопья исчезают – ренатурация белка. При определенной t 0 реакция становится необратимой.
- В пробирку с водой добавить куриный белок, затем спирт(C 2 H 5 OH). Происходит появление нерастворимых молекул белка – денатурация.
| № | Что делаем |
Что происходит |
Выводы |
| 1 | Приливаем к H 2 O масло | Масло в воде не растворяется, при взбалтывании образуется эмульсия | Масло – гидрофоб, т.е. в воде не растворяется |
| 2 | Добавляем к H 2 O крахмал, йод | Раствор становится фиолетовым | Качественная реакция на крахмал. |
| 3 | Подогреваем пробирку с крахмалом и йодом | Цвет раствора бледнеет, затем восстанавливается, увеличивается объем | Изменение окраски связано с изменением цепей в
полимере. Идет набухание крахмала |
| 4 | Добавляем к H 2 O куриный белок | Белок растворяется в воде | Куриный белок обладает гидрофильными свойствами |
| 5 | Добавляем к H 2 O куриный белок и подогреваем | Белок изменяет структуру, при незначительном повышении температуры реакция обратима | |
| 6 | Добавляем к H 2 O куриный белок и спирт (C 2 H 5 OH) | Происходит помутнение раствора – денатурация белка | Белок изменяет структуру. Реакция необратима |
Вывод:
Мы пронаблюдали некоторые
свойства органических веществ. Часть из них мы
наблюдаем в нашей повседневной жизни.
Денатурация белков происходит под воздействие
высоких температур, химических веществ и др.
факторов.
Урок второй
Практическая работа III. «Химические свойства белка пероксидазы»
Цель: исследовать химические свойства фермента пероксидазы (каталазы).
Оборудование: баллончики с водой, сырой и вареный картофель, сырое и вареное мясо, перекись водорода H 2 O 2 , спирт (C 2 H 5 OH).
Информация: Перекись водорода H 2 O 2 является сильнейшим ядом для живых клеток. В клетках есть фермент пероксидаза, разрушающий этот яд.
Происходит реакция разложения перекиси водорода на воду и кислород:
2H 2 O 2 ––> 2H 2 O + О 2
За 1 сек. Одна молекула пероксидазы расщепляет 200000 молекул H 2 O 2 (Приложение 2 )
| № | Исследуемые объекты | Что наблюдаем | Выводы |
| 1 | Картофель сырой и H 2 O 2 | Пероксидаза разрешает яд | |
| 2 | Картофель вареный и H 2 O 2 | Реакция не идет | |
| 3 | Мясо сырое и H 2 O 2 | Образуются молекулы кислорода | Пероксидаза разрешает яд |
| 4 | Мясо вареное и H 2 O 2 | Реакция не идет | Под действием высоких t пероксидаза денатурирует |
| 5 | Картофель сырой, H 2 O 2 и C 2 H 5 OH | ||
| 6 | Мясо сырое, H 2 O 2 и C 2 H 5 OH | Образование кислорода в начале возрастает, затем замедляется | Спирт (C 2 H 5 OH) вызывает разрушение мембран клетки, затем денатурацию фермента перексидазы |
Вывод: в клетках растений и животных есть фермент, разрушающий перекись водорода – ядовитое вещество. Спирт нарушает процессы обезвреживания в клетке, вызывает денатурацию белков.
Обсуждение использования перекиси водорода в
медицинских целях.
Влияние спирта на организм человека.
Общий вывод по лабораторному практикуму.
Оценить работу на уроке.
Домашнее задание.
Убрать инструментарий