ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 05.12.2023
Просмотров: 83
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
ЗАНЯТИЕ №1. Биология как наука. Роль биологии в жизни и практической деятельности человека. Признаки и свойства живого. Уровни организации живой природы. Систематика живого мира
Термин "биология" образуется из двух греческих слов «bios» —жизнь и «logos» — знание, учение, наука. Отсюда и классическое определение биологии как науки, изучающей жизнь во всех ее проявлениях. Биология исследует многообразие существующих и вымерших живых существ, их строение, функции, происхождение, эволюцию, распространение и индивидуальное развитие, связи друг с другом, между сообществами и с неживой природой. Биология рассматривает общие и частные закономерности, присущие жизни во всех ее проявлениях и свойствах: обмен веществ, размножение, наследственность, изменчивость, приспособляемость, рост, развитие, раздражимость, подвижность и т.д.
Методы исследований в биологии
Метод – это способ научного познания мира. Методы делятся на теоретические (логические) -требуют мышления, анализа, сравнения, обобщения и т.д. и практические (эмпирические) – требуют конкретных действий с применением или без различных приборов и инструментов. Разные области наук применяют разные методы в зависимости от поставленной цели исследования. Есть общенаучные методы, применяемые во многих науках (сравнение, анализ, описание, эксперимент, обобщение, наблюдение, моделирование и др.) Есть частнонаучные методы, применяемые в конкретной науке. Например, в цитологии: микрокопирование, цитогенетический метод, центрифугирование, в генетике: гибридизация, генеалогический метод, близнецовый метод, в селекции: инбридинг (близкородственное скрещивание), только в селекции растений метод ментора (передача качеств подвоя привитому растению), в биотехнологии: методы клеточной и генной инженерии.
№ | Метод | Суть метода | Для чего применяют | ||
ОБЩЕНАУЧНЫЕ МЕТОДЫ | |||||
1 | Наблюдение | Визуально или с помощью приборов следят за различными объектами для достижения поставленной цели. | Для получения новых знаний, сбора фактов для описания объекта. Изучают сезонные изменения в природе, в жизни растений и животных, поведение животных и т.д. | ||
2 | Описание | Устная или письменная характеристика объекта по результатам наблюдений | Получение и накопление информации об объектах, процессах | ||
3 | Сравнение | Сопоставление и нахождение сходств и различий между объектами (организмами, процессами и др.) | В систематике для распределения организмов по группам, для установления родства и общего происхождения. | ||
4 | Классификация | Распределение объектов по различным основаниям | Для упорядочивания имеющейся информации об объектах. | ||
5 | Анализ | Изучение объекта (процесса) по отдельным составляющим компонентам | Для получения полной характеристики объекта, процесса, для дальнейшего обобщения полученных результатов | ||
6 | Эксперимент | В специальных условиях (управляемых и контролируемых) проводится опыт. Обязательно есть опытная группа, есть контрольная группа. | Для получения новых научных знаний, закономерностей, для подтверждения или опровержения выдвигаемой гипотезы | ||
7 | Измерение | С использованием приборов, инструментов определяют какие-то количественные характеристики объекта, процесса | Для дальнейшего их анализа, сравнения, сопоставления, нахождения причинно- следственных связей, для проведения мониторинга | ||
8 | Моделирование | Создаются копии прототипа (объектов, процессов) для их изучения. Например, глобус –модель Земли, карта –модель ландшафта, можно создать модели молекул, организма, клетки. | Изучение объектов на моделях позволяет визуализировать невидимые объекты, изучать и прогнозировать изменения, позволяет отрабатывать умения и навыки, оно менее затратное. | ||
9 | Мониторинг | Проведение регулярных измерений каких-то величин объектов (процессов организмов, популяций, экосистем, биосферы) | Позволяет выявлять изменения каких-либо параметров, показателей во времени. Благодаря мониторингу своевременно можно выявить и принять меры по предупреждению негативных изменений в природе, в популяциях. | ||
10 | Статистический | Проводится сбор и анализ числовых показателей для дальнейшей обработки (в популяциях численность, количество особей с определенными признаками, заболеваниями) | Позволяет получать информацию о динамике изменения показателей, позволяет прогнозировать изменения и своевременно принимать определенные меры. | ||
ЧАСТНОНАУЧНЫЕ МЕТОДЫ | |||||
| МЕТОДЫ ЦИТОЛОГИИ И БИОХИМИИ | | |||
11 | Световая микроскопия | Под световым микроскопом рассматриваются объекты (живые или на фиксированных препаратах) и процессы в живых клетках, пропуская через микропрепарат видимый свет | Для изучения строения клеток (формы, размеров, расположения ядра и хромосом, вакуолей, клеточнойстенки, пластид, их количества). Для изучения процессов вживой клетке (митоз, мейоз, плазмолиз и др.) | ||
12 | Электронная микроскопия | Специально приготовленный неживой микропрепарат (химическим путем зафиксированный) рассматривается под электронным микроскопом (световой пучок заменяется электронным пучком). | Для визуального изучения тонкого строения органоидов клетки (рибосомы, ЭПС, лизосомы, митохондрии, плазматическая мембрана, микротрубочки, центриоли) и даже некоторых молекул. |
13 | Флуоресцентная микроскопия | Микропрепарат рассматривают через ультрафиолетовые лучи разной длины, которые окрашивают разные вещества в разные цвета. | Для определения содержания разных веществ в разных частях клетки, диагностирования заболеваний, для обнаружения патологий. | ||||
14 | Центрифугирование | Пробирки с разрушенными клетками (гомогенат) вращают в центрифуге при разной скорости. Из-за разной массы и плотности органоидов клетки при вращении у них возникает разная центробежная скорость, поэтому в конце вращения органоиды в пробирке располагаются слоями. | Для выделения отдельных структур клетки в целях дальнейшего изучения их строения под электронным микроскопом. Более плотные, тяжелые части клетки (ядра) оказываются на дне пробирки, потом митохондрии (пластиды), лизосомы, рибосомы. | ||||
15 | Цитохимический | Разными реактивами окрашивают препараты и изучают содержание разных веществ в разных клетках. | Для исследования химического состава клеток и тканей живых организмов, обнаружения патологий в тканях | ||||
16 | Биохимический | Анализ химического состава биологических жидкостей, клеток и тканей путем титрования и проведения качественных реакций. | Для исследования химического состава биологических жидкостей, клеток и тканей | ||||
17 | Хроматография | Смесь проводят через неподвижное вещество (адсорбент). Разные молекулы веществ в составе смеси имеют разную массу и скорость движения в адсорбенте, поэтому разделяются. | Для определения составляющих компонентов смеси, их количества. Для разделения светопоглощающих пигментов (хлорофиллов аи в) в растениях. | ||||
18 | Метод меченых атомов (авторадиография) | В организм вводятся молекулы веществ, содержащие радиоактивные изотопы, дающие излучения. Приборами отслеживаются перемещения этих веществ в организме в ходе обмена веществ (пластического и энергетического), фотосинтеза у растений. | Для изучения участия разных молекул в обменных процессах, их количества, движения в организме, мест накопления, путей выведения, а также определения характера биохимических .процессов | ||||
19 | Рентгено- структурный анализ | Через вещества пропускают рентгеновские лучи, которые рассеиваются и по характеру рассеивания (дифракции) лучей на экране можно узнать опространственнойструктуремолекулы. | Для установления пространственной структуры молекул белков, ДНК и т.д. | ||||
20 | Электрофорез в геле | Вещества проводят через гель, в котором есть электрическое поле. Отрицательно заряженные компоненты вещества начинают двигаться в сторону положительно заряженного электрода с разной скоростью и происходит их разделение | Для разделения составляющих компонентов вещества (белков, ДНК и др.), имеющих разные заряды. | ||||
| МЕТОДЫ В ГЕНЕТИКЕ И ГЕНЕТИКЕ ЧЕЛОВЕКА | | |||||
21 | Гибридизация | Проводится скрещивание родительских особей, отличающихся по признакам, затем результаты скрещивания подвергаются математическому анализу, отслеживается проявление родительских признаков у потомства. | Для установления закономерностей наследственности, характера наследования признака (доминантность, рецессивность, промежуточный характер наследования) | ||||
22 | Секвенирование | Выделяют разные по длине фрагменты ДНК, отличающиеся концевыми нуклеотидами, окрашивают нуклеотиды разными красителями, пропуская через фрагменты лазерные лучи получают цветную «картину» о последовательности нуклеотидов. | Для определения последовательности нуклеотидов во фрагменте ДНК | ||||
23 | Генеалогический | Составляются родословные, в которых отмечены определенным цветом родители и потомство, имеющие изучаемый признак или являющиеся носителями гена. Отслеживается передача исследуемого признака в поколениях и определяется вероятность проявления признака в будущих поколениях. | Для определения вероятности проявления наследственных заболеваний (в целях профилактики). Для определения типа наследования заболевания (признака) - доминантность или рецессивность, сцепленность с полом или аутосомность Позволяет определить генотипы родителей и потомства. | ||||
24 | Цитогенетический (кариотипирование) | В клетках окрашиваются хромосомы в делящихся клетках на стадии метафазы и рассматриваются под световым микроскопом. Изучаемый кариотип сопоставляется с нормальным кариотипом. | Для изучения кариотипа (формы, количества и размеров хромосом у конкретных видов), для определения пола. Для предупреждения рождения детей с наследственными заболеваниями, вызванными изменениями в числе хромосом (геномные мутации) и в размерах хромосом (хромосомные мутации). | ||||
25 | Близнецовый | Изучают однояйцовых (монозиготных) близнецов и выявляют их различия в фенотипе. | Для выявления влияния условий среды на формирование фенотипа. Так как у монозигот генотип полностью одинаковый, все различия в фенотипических признаках объясняются только влиянием условий среды. | ||||
26 | Популяционно- статистический | Проводится сбор и анализ числовых показателей в популяциях (численность, количество особей с определенными признаками, заболеваниями и т.д.) | Позволяет получать информацию о состоянии популяций, о распространении отдельных генов и о динамике изменения показателей, позволяет прогнозировать изменения и своевременно принимать определенные меры. | ||||
| МЕТОДЫ В ЭКОЛОГИИ | | |||||
27 | Биоиндикация | Изучают численность и состояние видов- биоиндикаторов, по которым можно судить о степени загрязненности воздуха, воды, почвы. | Позволяют оценивать качество природной среды по численности и состоянию видов-биоиндикаторов. Например, по лишайникам- о чистоте воздуха, по моллюскам- о чистоте воды, по хвощам- о кислотности почвы. |
28 | Биологическая борьба с вредителями | Для борьбы с вредителями растений используют их естественных врагов, паразитов. | Для сохранения биоразнообразия экосистем, предотвращения загрязнения окружающей среды химическими веществами, избирательного уничтожения вредителей. | |||||
29 | Экологический мониторинг | Проведение регулярных измерений проб воды, почвы, воздуха, температуры и т.д., численности особей в популяциях, биоразнообразия экосистем и т.д. | Позволяет выявлять изменения каких-либо параметров, показателей во времени. Благодаря мониторингу своевременно можно выявить и принять меры по предупреждению негативных изменений в природе, в популяциях, в биосфере | |||||
| МЕТОДЫ БИОТЕХНОЛОГИИ | | ||||||
29 | Клеточная инженерия |
которого берут ядро соматической клетки и пересаживают в безъядерную яйцеклетку и из эмбриона выращивают клоны.
|
4. Синтез нужных человеку продуктов (кормовых белков, витаминов, ферментов и др.) с помощью микроорганизмов (бактерий, плесневых грибов, дрожжей и т.д.) | |||||
30 | Генная инженерия | Метод рекомбинантных ДНК (выделяют нужный ген, пересаживают в ДНК другого организма и получают у данного организма желаемый признак). Часто пересаживают ген в плазмиды (маленькие кольцевые ДНК) бактерий. | Применяется для производства нужных человеку продуктов (антибиотиков, кормовых белков, гормонов, витаминов, аминокислот) или для создания организмов с желаемыми для человека полезными признаками. | |||||
| | | МЕТОДЫ В ПАЛЕОНТОЛОГИИ | | | |||
31 | Радиоуглеродное датирование | Разновидность метода радиометрического (радиоизотопного) датирования, путём измерения содержания в материале радиоактивного изотопа 14С по отношению к стабильным изотопам углерода. Метод основан на радиоактивных свойствах углерода. Живые организмы поглощают вместе с пищей и нерадиоактивный, и радиоактивный углерод, который постоянно вырабатывается в атмосфере из-за воздействия космических лучей на атмосферный азот. После гибели животного или растения обмен углеродом с окружающей средой прекращается, 14C в останках постепенно распадается, и по его остаточной удельной активности можно оценить время гибели организма. | Применяется для определения возраста органических останков. Примечание: радиоуглеродный метод применяется для определения останков возраст которых не превышает 60 тыс. лет. Для определения возраста останков или горных пород, возраст которых исчисляется млн. лет применяют уран-свинцовый и калий-аргоновый методы, так как период их полураспада исчисляется млрд. лет Но про последние заданий не было! | |||||
МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ ЭВОЛЮЦИИ (более подробно пройдем по теме Эволюция) | ||||||||
32 | Эмбриоло- гический | Особенности развития зародышей (эмбрионов) у разных групп организмов | Для определения родства, общего происхождения. | |||||
33 | Палеонто- логический | Изучение ископаемых останков древних организмов | Для установления хода эволюции живых организмов | |||||
34 | Биогеогра- фический | Изучение и сравнение флоры и фауны на различных континентах, географических областях | По сходству флоры и фауны, уникальности видов (реликтовых, эндемичных) определяется ход эволюции живого мира | |||||
35 | Сравнительно- анатомический | Сравнивание общего плана строения организмов разных таксонов, изучение атавизмов и рудиментов, гомологии и аналогии органов. | Для выяснения хода эволюции у разных организмов, установления родства, причин эволюционных изменений |
Контролируемый эксперимент, независимые и зависимые переменные
Для решения имеющихся проблем в той или иной области сначала выдвигается гипотеза
(предположение) и для ее подтверждения или опровержения проводится контролируемый эксперимент- научный тест, который проводится в контролируемых условиях, то есть когда все факторы влияющие на результат контролируются. При этом один (или несколько) факторов изменяются, в то время, как все остальные остаются постоянными. При проведении эксперимента обязательно есть контрольная группа и экспериментальная группа (группы).
Например, эксперимент по влиянию воды на прорастание семян. Берем два одинаковых горшка, наполняем одинаковым типом почвы и в каждый из них сажаем по десять семян бобов, а затем размещаем оба горшка на одном и том же месте. Разница была только в одном: один горшок с семенами поливали каждый день, а
другой горшок с семенами вообще не получал воды. Результат опыта на рисунке.
Независимые и зависимые переменные. Фактор, который выбирает или меняет сам экспериментатор и