Юргамышский филиал
Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение
«Курганский базовый медицинский колледж»
СБОРНИК ЛАБОРАТОРНЫХ И ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ ПО БИОЛОГИИ
Для студентов специальностей «Лечебное дело» и «Сестринское дело»
Базовый уровень
Юргамыш 2024 г.
РАССМОТРЕНО |
УТВЕРЖДАЮ |
на заседании ЦМК ОПД |
Зам. директора по УВР |
протокол № 11 от «10» июня 2024 г. |
___________ Т.Д. Ковалёва |
председатель__________/_________/ |
«___» _________20___ г. |
|
УТВЕРЖДЕНО Методическим советом Юргамышский филиал ГБПОУ « Курганский базовый медицинский колледж» протокол № ___ от ___ 20__г.
|
Сборник лабораторных и практических работ для студентов: по учебной дисциплине «Биология» для специальностей 34.02.01 Сестринское дело, 31.02.01. Лечебное дело / авт.-сост.: Н.С. Трофимова. – Юргамыш, 2024.- 59 с., ус. пет. 6,86
Автор-составитель: Трофимова Н.С., преподаватель биологии высшей квалификационной категории Юргамышский филиал ГБПОУ «Курганский базовый медицинский колледж»
Внутренний рецензент: Асылгареева О.П., методист, преподаватель химии высшей квалификационной категории Юргамышский филиал ГБПОУ «Курганский базовый медицинский колледж»
Аннотация: Данный сборник лабораторно-практических работ ориентирован в помощь как студентам, изучающим курс общей биологии так и преподавателям-предметникам. Здесь содержатся планы и ход лабораторно-практических занятий, задачи по генетике, молекулярной биологии, вопросы, которые помогут студенту освоить учебный материал по дисциплине.
Практикум полностью совпадает с рабочей программой и тематическим планированием по дисциплине «биология».
© Трофимова Н.С., 2024
© Юргамышский филиал
ГБПОУ « Курганский базовый медицинский колледж», 2024
СОДЕРЖАНИЕ
1. Перечень лабораторных работ по дисциплине биология 7 стр
2. Общие правила техники безопасности при выполнении лабораторно-практических работ по биологии 9 стр
3. Лабораторная работа № 1 Тема: «Строение клетки (растения, животные, грибы) и клеточные включения (крахмал, каротиноиды, хлоропласты, хромопласты)» 10 стр
4. Лабораторная работа № 2 Приготовление и описание микропрепаратов клеток растений. «Плазмолиз и деплазмолиз в клетках кожицы лука» 13стр
5. Лабораторная работа № 3 «Каталитическая активность ферментов в живых тканях и денатурация белков» 16 стр
6. Практическая работа № 1 Вирусные и бактериальные заболевания. Общие принципы использования лекарственных веществ.
Особенности применения антибиотиков. Представление устных сообщений с презентацией. 17 стр
7. Практическая работа № 2 Решение задач на определение последовательности нуклеотидов, аминокислот в норме и в случае изменения последовательности нуклеотидов ДНК 20 стр
8. Практическая работа № 3 Решение задач на моно-, ди-, полигибридное и анализирующее скрещивании, составление генотипических схем скрещивания 23 стр
9. Практическая работа № 4 Решение задач на моно-, ди-, полигибридное и анализирующее скрещивании, составление генотипических схем скрещивания 28 стр
10. Практическая работа № 5 Решение задач на определение вероятности возникновения наследственных признаков при сцепленном наследовании. 33
11. Практическая работа № 6 Решение задач на определение типа мутации при передаче наследственных признаков, составление генотипических схем скрещивания 36 стр
12. Практическая работа № 7 Трофические цепи и сети. Экологические пирамиды чисел, биомассы и энергии. Правило пирамиды энергии. Решение практико-ориентированных расчетных заданий по переносу вещества и энергии в экосистемах с составление трофических цепей и пирамид биомассы и энергии 39 стр
13. Практическая работа № 8 Выявление мутагенов в окружающей среде и косвенная оценка возможного их влияния на организм. 42 стр
14. Лабораторная работа № 4 «Умственная работоспособность» 50 стр
15. Практическая работа № 9 Кейсы на анализ информации о научных достижениях в области генетических технологий, клеточной инженерии, пищевых биотехнологий. Защита кейса: представление результатов решения кейсов (выступление с презентацией)*В том числе профессионально-ориентированное содержание практического занятия 54 стр
16. Практическая работа № 10 Развитие промышленной биотехнологий и ее применение в жизни человека, поиск и анализ информации из различных источников. Кейсы на анализ информации о развитии промышленной биотехнологий (по группам) 57 стр
17. Практическая работа № 11 Защита кейса: Представление результатов решения кейсов (выступление с презентацией) 58 стр
18. Список литературы 59 стр
ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ ПО ДИСЦИПЛИНЕ БИОЛОГИЯ
Наименование разделов и тем |
Наименование лабораторных работ
|
Объём часов |
Раздел 1. Учение о клетке Тема 1. Химическая организация клетки |
Лабораторная работа №1 «Строение клетки (растения, животные, грибы) и клеточные включения (крахмал, каротиноиды, хлоропласты, хромопласты)» Лабораторная работа №2 Приготовление и описание микропрепаратов клеток растений. «Плазмолиз и деплазмолиз в клетках кожицы лука» Лабораторная работа № 3 «Каталитическая активность ферментов в живых тканях и денатурация белков» |
2
2
2 |
Раздел 4. Экология Тема 4.5. Влияние социально-экологических факторов на здоровье человека |
Лабораторная работа № 4 «Умственная работоспособность»
|
2 |
Итого |
|
8 часов |
ПЕРЕЧЕНЬ ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ ПО ДИСЦИПЛИНЕ БИОЛОГИЯ
Наименование разделов и тем |
Наименование практических работ
|
Кол-во часов |
Раздел 1. Учение о клетке Тема 1.2. Структурно-функциональная организация клеток |
ПЗ №1: Вирусные и бактериальные заболевания. Общие принципы использования лекарственных веществ. Особенности применения антибиотиков. Представление устных сообщений с презентацией. |
2 |
Тема 1.3. Структурно-функциональные факторы наследственности |
ПЗ №2: Решение задач на определение последовательности нуклеотидов, аминокислот в норме и в случае изменения последовательности нуклеотидов ДНК |
2 |
Раздел 2. Строение и функции организма Тема 2.4. Закономерности наследования |
ПЗ №3,4: Решение задач на моно-, ди-, полигибридное и анализирующее скрещивании, составление генотипических схем скрещивания |
4 |
Тема 2.5. Сцепленное наследование признаков |
ПЗ № 5: Решение задач на определение вероятности возникновения наследственных признаков при сцепленном наследовании. |
2 |
Тема 2.6. Закономерности изменчивости
|
ПЗ № 6: Решение задач на определение типа мутации при передаче наследственных признаков, составление генотипических схем скрещивания |
2 |
Раздел 4. Экология Тема 4.2. Популяция, сообщества, экосистемы |
ПЗ № 7: Трофические цепи и сети. Экологические пирамиды чисел, биомассы и энергии. Правило пирамиды энергии. Решение практико-ориентированных расчетных заданий по переносу вещества и энергии в экосистемах с составление трофических цепей и пирамид биомассы и энергии |
2 |
Тема 4.4. Влияние антропогенных факторов на биосферу |
ПЗ № 8: Выявление мутагенов в окружающей среде и косвенная оценка возможного их влияния на организм.
|
2 |
Раздел 5. Биология в жизни Тема 5.1. Биотехнологии в жизни каждого |
ПЗ № 9: Кейсы на анализ информации о научных достижениях в области генетических технологий, клеточной инженерии, пищевых биотехнологий. Защита кейса: представление результатов решения кейсов (выступление с презентацией) *В том числе профессионально-ориентированное содержание практического занятия |
2
|
Тема 5.2.1. Биотехнологии в промышленности
|
ПЗ № 10: Развитие промышленной биотехнологий и ее применение в жизни человека, поиск и анализ информации из различных источников Кейсы на анализ информации о развитии промышленной биотехнологий (по группам) |
2 |
ПЗ № 11: Защита кейса: Представление результатов решения кейсов (выступление с презентацией) |
2 |
|
Итого |
|
22 часа |
Общие правила техники безопасности при выполнении
лабораторно-практических работ по биологии
Все работы выполняются строго по инструкции, обязательно в присутствии преподавателя.
Разместите оборудование так, чтобы удобно было работать. Лишние предметы уберите.
Будьте предельно осторожны при работе с колющими и режущими инструментами. Чтобы избежать несчастных случаев, строго соблюдайте указанные преподавателем меры предосторожности.
При работе с оптическими приборами (лупа, микроскоп) помните об опасности ожога сетчатки глаза лучистой энергией. Ни в коем случае не смотрите сквозь линзы на солнце! В случае ожога немедленно сообщите о случившемся преподавателю.
Если вам на кожу попало химическое вещество, смойте его водой; при попадании вещества в глаза немедленно промойте их большим количеством воды.
Бережно обращайтесь с лабораторным оборудованием.
Закончив работу, приведите свое рабочее место в порядок.
Правила работы с микроскопом
Пользуясь, рис.1, рассмотрите основные части светового микроскопа: механическую, оптическую и осветительную. К механической части микроскопа относят штатив, предметный столик, тубус, револьвер, макро- и микрометрический винты. Оптическая часть микроскопа представлена окуляром и объективом. Осветительная часть состоит из зеркала и конденсатора с диафрагмой.
Установите микроскоп на расстоянии 7-10 см от края стола штативом к себе, ближе к левому плечу. Справа от микроскопа положите рабочую тетрадь и карандаш. Поставьте в рабочее положение объектив малого увеличения. Глядя в окуляр левым глазом, вращайте Зеркало в разных направлениях, пока поле зрения микроскопа не будет равномерно и ярко освещено.
Приготовьте временный микропрепарат. Для этого возьмите предметное стекло, держа его за боковые грани. Поместите в центр стекла объект длиной не более 1,5 см, например волокно ваты. С помощью пипетки нанесите на объект одну каплю воды. Накройте объект покровным стеклом, держа его за боковые грани. Закрепите с помощью зажимов микропрепарат на предметном столике микроскопа.
Глядя в окуляр одним глазом, при помощи винтов медленно поднимайте тубус, пока не появится четкое изображение предмета. Рассмотрите микропрепарат под микроскопом сначала на малом, а затем на большом увеличении. Отметьте различия.
Помните, что любое ваше движение может нарушить освещенность микроскопа рядом сидящего учащегося.
Определите общее увеличение микроскопа. Для этого умножьте увеличение объектива на увеличение окуляра микроскопа. Отметьте различия рассматриваемого объекта при разном увеличении микроскопа.
Оформите результаты работы в тетради.
После окончания работы снимите препарат с предметного столика. Замените объектив х 40 на х 8. Опустите объектив на расстояние 0,5 см от предметного столика.
Микроскоп – хрупкий и дорогой прибор, и поэтому обращаться с ним нужно аккуратно, строго следуя правилам.
РАЗДЕЛ 1. УЧЕНИЕ О КЛЕТКЕ
ТЕМА 1. ХИМИЧЕСКАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ КЛЕТКИ
Лабораторная работа №1
Тема: «Строение клетки (растения, животные, грибы) и клеточные включения (крахмал, каротиноиды, хлоропласты, хромопласты)»
Цель урока:
1) Основываясь на знании основных положений клеточной теории, выработать у учащихся умение применять их для доказательства материального единства живой и неживой природы.
2) Продолжить формирование умений пользоваться микроскопом, готовить микропрепараты, находить на микропрепаратах основные органоиды клетки.
3) Сравнивать клетки растений, животных, грибов и бактерий, сделать соответствующие выводы.
Оборудование: Таблицы: «Строение растительной и животной клетки», «Строение бактерий», «грибы дрожжи»; микроскопы, предметные и покровные стёкла, пипетки, кожица лука, культура бактерий сенной палочки, дрожжевые грибы, готовые микропрепараты животной и растительной клетки.
Студент должен знать:
- определение клетки;
- основные положения клеточной теории;
- особенности строения и функционирования про- и эукариотических клеток;
- основные компоненты клетки и морфофункциональную характеристику органоидов клетки.
Студент должен уметь:
- сравнивать растительные и животные клетки;
- отличать прокариотические клетки от эукариотических;
- уметь находить основные компоненты клетки.
Литература: Учебник А. А. Каменский. Биология 10-11 класс. пар. 14-19
Инструктивная карточка
1) Приготовьте микропрепарат клетки бактерии сенной палочки. Рассмотрите ее под микроскопом.
Предварительная подготовка препарата к исследованию.
(1. В плоскодонную колбу положили немного
сена, залили водой и прокипятите в течение 20—30 минут. При кипячении сенная
палочка не погибает.
2. После того как вода в колбе остынет, профильтровали настой сена.
3. Чистый настой сена поставили в теплое место. Через несколько дней мы увидели
на поверхности настоя пленку, состоящую из бактерий.)
Капнули
на предметное стекло каплю воды, смешали ее с пробой, взятой иголкой с
пленчатой поверхности настоя. Накрыли покровным стеклом. Для лучшего видения
бесцветных сенных палочек под микроскопом в каплю воды добавили чернила.
Рис. 1 препарат сенной палочки
2) Приготовьте микропрепараты кожицы лука. Для этого пинцетом отделите кусочек покрывающей его кожицы. Нанесите капельку водного раствора йода на предметное стекло и поместите в него кожицу. Накройте препарат предметным стеклом (рис 1).
Рис.2 Приготовление временного микропрепарата
3) Внимательно рассмотрите одну клетку. Найдите в ней оболочку, цитоплазму и ядро. Рассмотрите вакуоли.
4) Рассмотрите готовый препарат кожицы лука и сравните его с приготовленным вами. Зарисуйте крупно одну из клеток и подпишите названия ее основных частей.
Рис.3 Клетки чешуи лука в водном растворе (слева) и в йодном растворе (справа)
5) Рассмотрите под микроскопом приготовленный (готовый) микропрепарат животной клетки.
Рис.3 Клетки слизистой ротовой полости
6) Зарисуйте группу клеток, показав на рисунке их форму и взаимное расположение. Затем зарисуйте одну клетку. Подпишите ее основные части, видимые в микроскоп.
7) Сравните между собой эти клетки, заполнив таблицу.
Часть клетки |
Бактериальная клетка |
Растительная клетка |
Животная клетка |
Оболочка |
|||
Ядро |
|||
Вакуоль |
|||
Цитоплазма |
|||
Пластиды |
6) Сделайте вывод, ответив на вопросы:
А) В чём заключается сходство и различие клеток?
Б) О чем говорит сходство организмов, а о чем свидетельствует различие?
В) Постарайтесь ответить, как шла эволюция бактерий, животных, растений и грибов.
Лабораторная работа № 2
Тема: Приготовление и описание микропрепаратов клеток растений. «Плазмолиз и деплазмолиз в клетках кожицы лука»
Цель: – сформировать умение проводить опыт по получению плазмолиза, закрепить умения работать с микроскопом; проводить наблюдение и объяснять полученные результаты, убедиться в полупроницаемости плазматической мембраны.
Оборудование: микроскопы, предметные и покровные стёкла, стеклянные палочки, стаканы с водой, фильтровальная бумага, раствор поваренной соли, репчатый лук.
Студент должен знать:
- определение клетки;
- основные положения клеточной теории;
- особенности строения и функционирования эукариотических клеток;
- строение плазматической мембраны и ее функции.
Студент должен уметь:
- готовить микропрепараты;
- уметь находить основные компоненты клетки.
-уметь связывать строение органоида с выполняемыми им функциями.
Литература: Учебник А. А. Каменский. Биология 10-11 класс. Пар 14.
Теоретическая часть.
Плазмолиз - это отделение пристеночного слоя цитоплазмы от твердой оболочки растительной клетки вследствие утраты ею воды. Данный процесс обратим. Увеличение объема цитоплазмы до исходного уровня называют деплазмолизом.
Для плазмолиза используют гипертонический раствор физиологически безвредного вещества.
Динамика плазмолиза следующая: сначала этим процессов охватываются крайние клетки среза, а затем - остальные, протопласт сжимается и отходит от клеточных стенок.
Причина плазмолиза - диффузия воды через перегородку в сторону раствора с более высокой концентрацией из области раствора с более низкой концентрацией.
В клетках кожицы лука цитоплазма обладает большой вязкостью, поэтому сначала будет наблюдаться вогнутый плазмолиз: цитоплазма отстанет от клеточных стенок неравномерно (только в некоторых углах и на некоторых участках), а затем он перейдет в выпуклый плазмолиз. Причем цитоплазма в вытянутых, дифференциальных клетках может распадаться на несколько комочков, часто связанных между собой тяжами цитоплазмы. После слишком длительного (глубокого) плазмолиза деплазмолиз не происходит, т.к. нарушается проницаемость мембран. Для деплазмолиза необходимо заменить гипертонический раствор на гипотонический, или воду.
Инструктивная карточка
Ход работы
1. Приготовить препарат кожицы чешуи лука.
1) Протереть предметное стекло.
2) Пипеткой на предметное стекло поместить 1-2 капли воды.
3) Снять кожицу с белой чешуи лука и поместить в каплю воды на предметное стекло.
4) Расправить кожицу препаровальной иглой.
5) Окрасить кожицу лука каплей раствора йода.
6) Накрыть препарат покровным стеклом так, чтобы под ним не осталось пузырьков воздуха.
7) Установить приготовленный препарат на предметный столик в микроскопе.
8) Рассмотреть и зарисовать многоклеточное строение кожицы чешуи лука, подписать видимые органоиды клетки.
2. Провести и пронаблюдать плазмолиз и деплазмолиз.
1) Снять препарат со столика микроскопа, на предметное стекло вплотную к покровному стеклу нанести каплю раствора поваренной соли.
2) С противоположной стороны покровного стекла, также вплотную к нему, поместить полоску фильтрованной бумаги, которой оттягивается вода до тех пор, пока раствор соли, войдя под покровное стекло, полностью не заместит ее.
Через некоторое время начнется плазмолиз.
3) Затем, не снимая покровного стекла, оттянуть фильтрованной бумагой плазмолизирующий раствор и заменить его водой, наступит деплазмолиз.
4) Зарисовать несколько клеток с разной формой плазмолиза. Сделать необходимые подписи к рисунку.
Объясните наблюдаемое явление, ответив на вопросы:
- Куда двигалась вода (в клетки или из них) при помещении ткани в раствор соли?
- Чем можно объяснить такое движение воды?
- Куда двигалась вода при помещении ткани в воду?
- Чем это объясняется?
3) Сделайте вывод.
Ответьте на следующие вопросы:
1) Какое свойство плазматической мембраны вы сегодня изучили?
2) Объясните явление плазмолиза и деплазмолиза.
Закрепление материала.
Определить функции клеточной мембраны, исходя из ее строения
Вопросы:
1) Почему нельзя пить морскую воду?
2) При больших кровопотерях человеку переливают физиологический раствор – это раствор хлорида натрия концентрацией 0,9 %. Почему нельзя человеку прилить раствор 9 % и 0,09 %?
Лабораторная работа № 3
Тема: «Каталитическая активность ферментов в живых тканях и денатурация белков»
Цель: сформировать знания о роли ферментов в живых клетка, закрепить умение работать с микроскопом, проводить опыты и объяснять результаты работы.
Оборудование: свежий 3% раствор пероксида водорода, пробирки, пинцет, ткани растений (кусочки сырого и вареного картофеля) и животных (кусочек сырого и вареного мяса), песок, ступка и пестик.
Студент должен знать:
Роль ферментов в клетке
Каталитическую активность ферментов
Активность фермента в живых и мертвых тканях
механизм работы фермента.
Студент должен уметь:
Проводить опыты по изучению каталитической активности ферментов в живых растительных и животных тканях
Сравнивать и объяснять полученные результаты опыта
Инструктивная карточка.
1) Приготовьте 5 пробирок и поместите в первую пробирку немного песка, во вторую – кусочек сырого картофеля, в третью – кусочек вареного картофеля, в четвёртую – кусочек сырого мяса, в пятую – кусочек вареного мяса. Капните в каждую из пробирок немного пероксида водорода, пронаблюдайте, что будет происходить в каждой из пробирок.
2) Измельчите в ступке кусочек сырого картофеля с небольшим количеством песка. Перенесите измельченный картофель вместе с песком в пробирку и капните туда немного пероксида водорода. Сравните активность измельченной и целой растительной ткани.
3) Составьте таблицу, показывающую активность каждой ткани при различной обработке.
Каталитическая активность ферментов в тканях
Что делали? |
Что наблюдали? |
Выводы |
В пробирку с раствором Н2О2 положили кусочек сырого картофеля |
Бурное выделение пузырьков кислорода |
В клетках картофеля присутствуют ферменты, ускоряющие расщепление Н2О2: 2 Н2О2=2 Н2О + О2
|
|
|
|
|
|
|
4) Объясните полученный результат, ответьте на вопросы:
Ø В каких пробирках появилась активность фермента?
Ø Объясните, почему, как проявляется активность ферментов в живых и мёртвых тканях?
Ø Объясните наблюдаемое явление. Как влияет измельчение ткани на активность фермента?
Ø Как бы вы предложили измерить скорость разложение пероксида водорода?
Ø Как вы считаете, все ли живые организмы содержат фермент каталазу, обеспечивающий разложение пероксида водорода? Ответ обоснуйте.
Сделать вывод по работе, ответив на вопросы:
1. Какие вещества входят в состав клетки?
2. Какое строение имеют белки?
3. Что такое ферменты?
4. Ферментативная функция белков в клетке.
5. Роль ферментов в клетке.
Литература: Лекция. Учебник А. А. Каменский. Биология 10-11 класс. пар. 11.
ТЕМА 1.2. СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ КЛЕТОК
Практическая работа №1
Тема: Вирусные и бактериальные
заболевания. Общие принципы использования лекарственных веществ. Особенности
применения антибиотиков.
Теоретическая часть
На протяжении жизни все мы неоднократно сталкиваемся с различными заболеваниями. Для того, чтобы их эффективно лечить, необходимо разобраться в том, какая инфекция стала причиной: вирусная или бактериальная. С точностью это определить способен только врач, основываясь на анализах и клинических исследованиях. И все же существуют определенные признаки и отличия вирусной от бактериальной инфекции, по которым можно сделать предварительный вывод о характере заболевания. Однако самодиагностика не заменит консультацию и исследования у врача-профессионала.
Вирус — это неклеточная форма жизни, которая распространяет инфекцию на клетки живых организмов, включая бактерии. Термин возник от латинского слова virus, обозначающего «яд». Происхождение вирусов является одной из нераскрытых тайн биологии. Число подробно изученных вирусов доходит до пяти тысяч, однако считается, что их реальное количество превышает миллион. Вирус представляет из себя молекулу ДНК или РНК защищенную белковой оболочкой – капсидом, в некоторых случаях — липидной оболочкой. Несмотря на наличие генетического материала, вне живой клетки вирусы размножаться не могут. Их размер составляет меньше одной сотой части средней бактерии, поэтому их так сложно исследовать. Наука, которая занимается изучением вирусов, называется вирусологией.
Самая распространенная классификация видов вируса зависит от типа генетического материала, то есть выделяют вирусы ДНК-содержащие и РНК-содержащие. Большая часть вирусов относится ко второму классу. Существуют и вирусы-исключения, содержащие оба типа нуклеиновой кислоты. Другой способ классификации, который в 1971 году предложил Дэвид Балтимор, рассматривает также количество цепочек нуклеиновой кислоты (одна или две) и способ ее воспроизведения (синтез в ядре, на рибосомах или в цитоплазме).
Перенос вирусов может осуществляться различными путями: от одного организма другому при непосредственном контакте, при контакте с естественными выделениями или воздушно-капельным путем. Некоторые вирусы могут поразить широкий круг живых организмов, другие — только определенный вид. Вирусы человека переносят огромное множество инфекций, начиная от довольно безобидной простуды и заканчивая такими заболеваниями, как бешенство и СПИД.
Большой вклад в изучение вирусов внес отечественный микробиолог Дмитрий Иосифович Ивановский. В 1892 году он обнаружил, что именно неклеточная форма жизни является причиной мозаичной болезни табака, и стал первооткрывателем вирусов.
Вирусы - микроскопические паразиты, котoрые не имеют своей клетки, но способны встраиваться в клетки хозяина – растения, животного, человека и даже бактерии. Размножаться вирусы способны только внутри клетки хозяина. Попадая туда, они начинают активно воспроизводиться, используя в качестве строительного материала клетку «донора». Вирус можно разглядеть только в очень мощный микроскоп. К вирусным инфекционным заболеваниям относятся ОРВИ, ОРЗ, ГРИПП, краснуха, корь, фарингит и т.д. Отличие вирусной инфекции от бактериальной иногда трудно найти, поскольку симптомы заболеваний, вызванных ими, бывают очень схожи.
Бактерии – это одноклеточные организмы. Они имеют форму палочек, шариков, спиралей. Некоторые виды образуют скопления по нескольку тысяч клеток. Длина палочковидных бактерий составляет 0,002—0,003 мм. Поэтому даже при помощи микроскопа отдельные бактерии увидеть очень трудно. Однако их легко заметить невооруженным глазом, когда они развиваются в большом количестве и образуют колонии. В лабораториях колонии бактерий выращивают на специальных средах, содержащих необходимые питательные вещества. В отличие от вирусов, они способны размножаться на различных искусственных питательных средах, что играет значимую роль при постановке диагноза. Для бактериальной инфекции характерны так называемые «ворота» – путь, через который она попадает в организм. Как и в случае с вирусами, здесь также присутствует множество способов передачи инфекции: контактный, алиментарный (через рот) или воздушно-капельный, фекально-оральный. Бактерии могут попадать в организм через слизистые оболочки, с укусом насекомых или животных. Попав в организм человека, они начинают активно размножаться, что и будет считаться началом бактериальной инфекции. Клинические проявления этого недуга развиваются в зависимости от локализации микроорганизма.
Антибиотики – это лекарственные препараты,
обладающие биологической активностью по отношению к определенным группам
микроорганизмов. Основные свойства антибиотиков - это высокая биологическая
активность по отношению к чувствительным организмам и избирательность действия,
то есть должен работать принцип «волшебной пули»: убить живое в живом, не вредя
живому.
По механизму своего действия антибактериальные препараты делятся на
две большие группы: антибиотики бактерицидного действия и антибиотики,
обладающие бактериостатическим действием. Бактерицидные убивают микроб, а
бактериостатические нарушают цикл его развития, препятствуя дальнейшему
размножению микроба. Поэтому так важно правильно подбирать антибактериальную
терапию в зависимости от конкретной ситуации и сделать это может только врач.
Бытует мнение, что антибиотики могут быстро вылечить любую простуду,
любое респираторное заболевание, но это в корне неверно. Антибиотики вообще не
лечат вирусные заболевания и не устраняют симптомы простуды. Они работают
только против бактериальных инфекций. А природу инфекции может определить
только врач, поскольку часто начало течения вирусной и бактериальной инфекции
похожи.
2. Практическая часть
Самостоятельно изучить с помощью интернет-ресурсов информацию про 3 любые вирусные инфекции и 3 любые бактериальные инфекции. На основании этого материала заполнить таблицу.
Название заболевания |
Пути передачи |
Симптомы |
Методы лечения |
Профилактика |
|
|
|
Если заболевание вирусное пишем – противовирусная терапия Если заболевание бактериальное – лечение антиибиотиками |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вывод: сделайте заключение о различиях вирусных и бактериальных инфекций.
ТЕМА 1.3. СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ФАКТОРЫ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ
Практическая работа № 2
Тема: Решение задач на определение последовательности нуклеотидов, аминокислот в норме и в случае изменения последовательности нуклеотидов ДНК
Цель работы: закрепление ранее изученного материала по теме.
Краткие теоретические сведения.
Молекулы РНК, как правило, представляют собой одноцепочечные незамкнутые полимеры, построенные из мономеров – нуклеотидов. Число рибонуклеотидов в молекуле может быть от нескольких десятков до десяти тысяч. Строение нуклеотидов РНК:
- 5-углеродный сахарид рибоза;
- одно из азотистых оснований: А(аденин),Г(гуанин), Ц(цитозин), У(уроцил);
- остаток фосфорной кислоты
С химической точки зрения ДНК — это длинная полимерная молекула, состоящая из повторяющихся блоков — нуклеотидов.
Строение нуклеотидов ДНК:
- 5-углеродный сахарид дезоксирибоза;
- одно из азотистых оснований: А(аденин), Г(гуанин), Ц(цитозин), Т(тимин);
- остаток фосфорной кислоты.
В 1950 году американский ученый Э.Чаргафф установил: А = Т, Г = Ц, А + Г = Т + Ц (правило Чаргаффа)
Это открытие явилось ключевым к выяснению структуры ДНК.
В 1953 году английские ученые Д.Уотсон и Ф.Крик предложили модель пространственной структуры ДНК.
Они показали:
А – Т
Т – А комплементарные пары
Г – Ц
Ц – Г комплементарные нити
Молекула ДНК состоит из двух цепей, поэтому её длина равна длине одной цепи, а каждый нуклеотид в ней занимает 0,34 нм.
Молекулярная масса одного нуклеотида - 345 г/моль. Молекула ДНК строится комплементарно молекуле и-РНК.
Сочетание трех нуклеотидов ДНК (триплет) кодирует аминокислоту белка (генетический код).
Решение задач на генетический код
Задачи на генетический код решаются при помощи таблицы генетического кода. Первый нуклеотид в триплете берется из левого вертикального ряда, второй – из верхнего
горизонтального и третий – из правого вертикального. Там, где пересекутся линии, идущие от всех трех нуклеотидов, и находится искомая аминокислота.
Допустим, нужно узнать, о какой аминокислоте несёт информацию триплет УГГ в и-РНК. Слева по вертикали берем У, сверху – Г, справа по вертикали – Г. Линии пересекаются на «Три», т.е. триптофан. В ДНК эта аминокислота закодирована триплетом АЦЦ. Чтоб расшифровать аминокислоту, закодированную триплетом, нужно пользоваться общепринятыми сокращениями аминокислот
Общепринятые обозначения аминокислот
Сокращназв. |
Аминокислота |
Сокращ. назв. |
Аминокислота |
Ала Арг Асн Асп Вал Гис Гли Глн Глу Иле |
Аланин Аргинин Аспарагин Аспарагиновая кислота Валин Гистидин Глицин Глутамин Глутаминовая кислота Изолейцин |
Лей Лиз Мет Про Сер Тир Тре Три Фен Цис |
Лейцин Лизин Метионин Пролин Серин Тирозин Треонин Триптофан Фенилаланин Цистеин
|
Примеры решения задач
Задача № 1. Например, участок гена имеет следующее строение, состоящее из последовательности нуклеотидов: ЦГГ ЦГЦ ТЦА ААА ТЦГ…
Укажите строение соответствующего участка белка, информация о котором содержится в данном гене. Как отразится на строении белка удаление из гена четвертого нуклеотида?
Решение
Используя принцип комплементарности соединения оснований водородными связями и таблицу генетического кода, выполняем:
Цепь ДНК |
ЦГГ |
ЦГЦ |
ТЦА |
ААА |
ТЦГ |
и-РНК |
ГЦЦ |
ГЦГ |
АГУ |
УУУ |
АГЦ |
Аминокислоты цепи белка |
Ала – Ала – Сер – Фен - Сер |
При удалении из гена четвертого нуклеотида – Ц, произойдут изменения – уменьшится количество и состав аминокислот в белке:
Цепь ДНК |
ЦГГ |
ГЦТ |
ЦАА |
ААТ |
ЦГ |
и-РНК |
ГЦЦ |
ЦГА |
ГУУ |
УУА |
ГЦ |
Аминокислоты цепи белка |
Ала – Арг – Вал – Лей - |
Задача решена.
Самостоятельная работа.
Задача № 1.
Из предложенных нуклеотидов выпишите те, которые могут входить в состав РНК: аденин, урацил, тимин, цитозин, гуанин.
Задача № 2.
Одна из цепочек ДНК имеет последовательность нуклеотидов: АГТ АЦЦ ГАТ АЦТ ЦГА ТТТ АЦГ
Какую последовательность нуклеотидов имеет вторая цепочка ДНК той же молекулы
Задача 3.
Участок молекулы ДНК имеет последовательность нуклеотидов: Ц-Т-А-А-Ц-Ц-А-Т-А-Г-Т-Т-Г-А-Г
Запишите последовательность нуклеотидов иРНК
Задача 4.
Одна из цепей молекулы ДНК имеет следующий порядок нуклеотидов: ААГГЦТЦТАГГТАЦЦАГТ.
1. Определите последовательность нуклеотидов в комплементарной цепи.
2. Определите последовательность кодонов иРНК, синтезированной на комплементарной цепи.
3. Определите последовательность аминокислот в полипептиде, закодированном в комплементарной цепи.
Задача 5.
Какую последовательность нуклеотидов имеет молекула иРНК, которая синтезируется на участке гена с последовательностью: ЦТГ ЦЦГ ЦТТ АГТ ЦТТ АГГ? Определите последовательность аминокислот в полипептиде, закодированном в комплементарной цепи.
Задача 6.
Участок цепи молекулы ДНК имеет последовательность нуклеотидов: Ц-Т-А-А-Ц-Ц-А-Т-А-Г-Т-Т-Г-А-Г
Запишите последовательность и РНК
Задача 7.
Каждая аминокислота доставляется к рибосомам одной тРНК, следовательно, количество аминокислот в белке равно количеству молекул тРНК, участвовавших в синтезе белка, в трансляции участвовало 75 молекул тРНК. Определите число аминокислот, входящих в состав синтезируемого белка, а также число триплетов и нуклеотидов в гене, который кодирует данный белок.
РАЗДЕЛ 2. СТРОЕНИЕ И ФУНКЦИИ ОРГАНИЗМА
ТЕМА 2.4. ЗАКОНОМЕРНОСТИ НАСЛЕДОВАНИЯ
Практическая работа № 3
Тема: Решение задач на моно-, ди-, полигибридное и анализирующее скрещивании, составление генотипических схем скрещивания
Цель: закрепить умения решать задачи по законам Г.Менделя
Оборудование: тетрадь, ручка, карточки с задачами
Теоретическая часть практического занятия.
Дигибридное скрещивание - скрещивание, при котором родители различаются по двум признакам.
Полигибридное скрещивание - скрещивание, при котором родители различаются по нескольким признакам. В основе решения задач на дигибридное и полигибридное скрещивание лежит третий закон Менделя.
Третий закон Менделя - закон независимого комбинирования (наследования) признаков: расщепление по каждому признаку идет независимо от других признаков.
Цитологической основой независимого комбинирования является случайный характер расхождения гомологичных хромосом каждой пары к разным полюсам клетки в процессе мейоза независимо от других пар гомологичных хромосом. Этот закон справедлив только в том случае, когда гены, отвечающие за развитие разных признаков, находятся в разных хромосомах. Исключения составляют случаи сцепленного наследования.
При оформлении задач необходимо уметь пользоваться символами, принятыми в генетике, и приведенными ниже:
♀ - женский организм
♂ - мужской организм
Х – знак скрещивания
Р – родительские формы
F1, 2 –дочерние организмы первого и второго поколений
А, В – гены, кодирующие доминантные признаки
а, b – гены, кодирующие рецессивные признаки
АА, ВВ – генотипы особей, моногомозиготных по доминантному признаку
аa, bb – генотипы особей, моногомозиготных по рецессивному признаку
Aa, Bb – генотипы гетерозиготных особей
AaBb – генотипы дигетерозигот
A, a, B, b – гаметы
Правила:
1. В самом начале решения задачи условие следует записать на черновик: пример: A – жёлт. а – зелён.
2. Так же следует выписать все генотипы и фенотипы упомянутых особей на черновик – так легче ориентироваться в задаче:
пример: AАBВ х Aabb F1 aabb
3. В задачах на дигибридное скрещивание советуем пользоваться решёткой Пеннета.
4. Если при скрещивании двух одинаковых по фенотипу особей в потомстве произошло расщепление, то эти особи гетерозиготные.
5. Если в результате скрещивания особей, отличающихся по фенотипу по одной паре признаков, получается потомство, у которого наблюдается расщепление по этой же паре признаков, то одна из родительских особей была гетерозиготой, а другая – гомозигота по рецессивному признаку.
6. Если при дигибридном скрещивании двух по фенотипу одинаковых особей в потомстве происходит расщепление признаков в соотношении 9:3:3:1, то исходные особи были дигетерозиготными.
7. Если при скрещивании двух по фенотипу одинаковых особей в потомстве происходит расщепление признаков в отношениях 9:3:4, 9:6:1, 9:7, 12:3:1, 13:3, 15:1, то это свидетельствует о явлении взаимодействия генов.
Пример решения задачи по теме «Моногибридное скрещивание»
Задача 1.
У тыквы дисковидная форма плода доминирует над шаровидной. Гомозиготную шаровидную тыкву опылили пыльцой такой же тыквы. Какими будут гибриды первого поколения?
Дано: А – дисков. а – шаров. Р: ♀ аа ♂ аа |
Решение: Р: ♀ аа х ♂ аа G: а а F1: аа |
F1 - ?
Ответ: все гибриды первого поколения будут шаровидными.
Практическая часть.
Задачи для самостоятельного решения на моногибридное скрещивание:
1. Умение человека владеть преимущественно правой рукой доминирует над умением владеть преимущественно левой рукой. Какое потомство можно ожидать от брака:
1. Мужчины – правши (гетерозиготные) и женщины левши;
2. Мужчины – левши и женщины – правши (гомозиготные);
3. Мужчина и женщина – правши (гетерозиготные);
4. Мужчина – правша (гомозиготный) и женщина – правша (гетерозиготная);
5. Мужчина – левша и женщина – правша (гетерозиготная);
6. Мужчины – правши (гомозиготные) и женщины левши.
Алгоритм составления схемы дигибридного скрещивания.
Задачи для самостоятельного решения на дигибридное скрещивание:
2. У человека некоторые формы близорукости доминируют над нормальным зрением, а карий цвет глаз над голубым. Какое потомство можно ожидать от брака:
1. Близорукого (гомозиготного) голубоглазого мужчины и голубоглазой женщины с нормальным зрением;
2. Близорукого (гетерозиготного) кареглазого (гомозиготного) мужчины и женщины с голубым цветом глаз и нормальным зрением;
3. Близорукого (гетерозиготного) голубоглазого мужчины и голубоглазой женщины с нормальным зрением;
4. Кареглазого (гомозиготного) мужчины с нормальным зрением и кареглазой (гетерозиготной) женщины с нормальным зрением;
5. Кареглазого (гетерозиготного) близорукого (гомозиготного) мужчины и голубоглазой женщины с нормальным зрением;
6. Близорукого (гетерозиготного) кареглазого (гетерозиготного) мужчины и близорукой (гомозиготной) голубоглазой женщины.
Практическая работа № 4
Тема: Решение задач на моно-, ди-, полигибридное и анализирующее скрещивании, составление генотипических схем скрещивания
Цель: закрепить умения решать задачи по законам Г.Менделя
Оборудование: тетрадь, ручка, карточки с задачами
Теоретическая часть практического занятия.
Анализирующее скрещивание
Анализирующее скрещивание – метод установления генотипа. Анализирующее скрещивание подразумевает скрещивание гибридной особи с особью-анализатором. В качестве анализатора выбирается гомозиготная особь, у которой рецессивный признак нашёл отражение в фенотипе. Анализирующее скрещивание широко используется в селекции и генетике для определения генотипа и еще для того, чтобы на основании расщепления по фенотипическим признакам судить о расщеплении по генотипу. Это даст возможность выяснить генотип и соотношение гомозиготных и гетерозиготных гамет анализируемого объекта.
Предположим, что исследуются две особи с генотипами АА и Аа, при этом фенотип их абсолютно одинаковый
О генотипе организма, проявляющего рецессивный признак, можно судить по его фенотипу. Ведь если этот организм был бы гетерозиготным, то у него проявился бы доминантный признак. Следовательно, если проявляется рецессивный признак, то организм обязательно должен быть гомозиготным по рецессивному гену.
.
На схеме видно, что у гороха красная окраска цветков доминирует над белой (гены А и а). Если у цветка красная окраска, то естественно, что хотя бы один из аллелей гена, должен быть доминантным - Аа. Но красный цветок может иметь генотип и АА. В данном случае по фенотипу невозможно сказать, каков его генотип. Чтобы определить генотип и проводится анализирующее скрещивание.
Анализирующее скрещивание заключается в том, что особь, генотип которой не ясен, но должен быть выяснен, скрещивается с особью, гомозиготной по рецессивному признаку, после чего анализируются гибриды первого поколения. Запишем схему анализирующего скрещивания.
Как видно из схемы, при анализирующем скрещивании в потомстве гомозиготной доминантной особи нет расщепления, гетерозиготная особь дает расщепление 1 : 1.
Вывод: Если исследуемая доминантная особь будет гомозиготна, потомство от такого скрещивания будет единообразным и расщепления не произойдёт: все потомки будут нести доминантный признак. Если же исследуемая особь гетерозиготна, то в потомстве произойдёт расщепление в отношении 1:1 (т.е. 50% особей будут иметь доминантный и 50% рецессивный фенотип). Таким образом, для определения генотипа организма проводят скрещивание анализирующее.
Знание законов Менделя позволяет решать ряд практических вопросов, которые в первую очередь относится к анализирующему скрещиванию.
Алгоритм решения задач по теме «Анализирующее скрещивание».
Определить доминантный и рецессивный признак по результатам скрещивания первого поколения (F1) и второго (F2) (по условию задачи). Ввести буквенные обозначения: А - доминантный а - рецессивный.
Записать генотип особи с рецессивным признаком или особи с известным по условию задачи генотипом и гаметы.
Записать генотип гибридов F1.
Составить схему второго скрещивания.
Записать гаметы гибридов F1 в решетку Пеннета по горизонтали и по вертикали.
Записать генотипы потомства в клетках пересечения гамет.
Определить соотношения фенотипов в F1.
Разберем это скрещивание на примере плодовой мушки дрозофилы.
Задача 1.
У плодовой мушки дрозофилы длинные крылья (А) доминируют над зачаточными крыльями (a). Особь с длинными крыльями может иметь генотип как AA, то есть быть гомозиготой по доминантному гену, так и Aa, то есть быть гетерозиготной. Для того чтобы установить ее генотип, следует произвести скрещивание с гомозиготной особью по рецессивному гену.
Рассмотрим два варианта, которые возможны при анализирующем типе скрещивания. Составим схему скрещивания при учете того, что особь с длинными крыльями будет гомозиготной по доминантному гену (АА). Таким образом, получается, что обе родительские формы — гомозиготны (АА и аа)
P:♀АА x ♂аа
G: А а
F1 : Аа
Все потомки буду иметь длинные крылья, так как признак длинных крыльев доминантен.
Рассмотрим второй вариант:
P: ♀ Аа x ♂ аа
G: А и а а
F1: Аа или аа
В итоге мы получаем в первом поколении расщепление 1:1. Таким образом, если организм с доминантным фенотипом является гомозиготным, то при анализирующем скрещивании в поколении F1 не будет расщепления. Если же организм с доминантным фенотипом будет гетерозиготным, в таком случае мы будем наблюдать расщепление 1:1 по генотипу и фенотипу.
Задача 2.
Красный цвет плодов земляники доминирует над признаком белого цвета у плодов земляники. У растений с красными плодами генотип неизвестен, т.к. он может быть АА или Аа. Проводим анализирующее скрещивание: скрещиваем растения с красными и белыми плодами (аа), в первом поколении получили 32 растения с красными плодами и 36 растений с белыми плодами. Произошло расщепление признаков.
Расщепление 1:1 свидетельствует о гетерозиготности растения. Значит, исследуемое растение с красными плодами было гетерозиготно и имело генотип Аа.
P: ♀Aa x ♂aa
G: A а и a
F1: Aa или aa (в первом поколении появились растения с красными и белыми плодами в соотношении 1:1).
Задача 3.
Селекционер, у которого есть белая тыква желает узнать, действительно ли его тыква гомозиготна по окраске плодов. Что ему следует сделать, с учетом того что белая окраска плодов у тыквы доминирует над желтой.
Необходимо провести анализирующее скрещивание (растения с белыми плодами с растением с желтыми плодами). Если в результате скрещивания будут появляться растения только с белыми плодами — эта тыква гомозиготна. Если будет наблюдаться расщепление — мы имеем дело с гетерозиготным растением по данному признаку.
Задача 4.
У собаки короткая шерсть доминирует над длинной. Охотник купил собаку с короткой шерстью и хочет быть уверен, что собака не содержит генов длинной шерсти. Какого партнера необходимо подобрать для скрещивания и какой должен быть результат, если собака чистопородная?
Для этого необходимо скрестить собаку с гомозиготной особью по рецессивному признаку. Если расщепление не наблюдается — исходная особь гомозиготна. Если наблюдается расщепление — исходная особь была гетерозиготна.
Таким образом, анализирующее скрещивание — это скрещивание родителя с доминантным фенотипом с другим организмом, который является по данному признаку рецессивной гомозиготой, что позволяет установить генотип родителя с доминантным фенотипом. Если испытуемый организм гетерозиготен, то при анализирующем скрещивании в потомстве будет наблюдаться расщепление 1:1 как генотипу, так и по фенотипу. Если испытуемый организм гомозиготен, то в потомстве не будет наблюдаться расщепления.
Рассмотрим неполное доминирование, когда у гибридов первого поколения, имеющих генотип Aa, не воспроизводится полностью ни один из родительских признаков. При скрещивании растений Ночной красавицы с белыми цветками и красными цветками в первом поколении все растения имели розовые цветки. То есть наблюдалось промежуточное наследование. В таком случае анализирующее скрещивание применять не надо, поскольку гетерозиготы будут иметь промежуточный фенотип.
Практическая часть.
Задачи для самостоятельного решения на анализирующее скрещивание и неполное доминирование.
Задача 1. У человека ген мелко вьющихся волос является геном неполного доминирования по отношению к гену прямых волос. От брака женщины с прямыми волосами и мужчины, имеющего волнистые волосы, рождается ребенок с прямыми, как у матери, волосами. Может ли появиться в этой семье ребенок с волнистыми волосами? С мелко вьющимися волосами? Известно, что у гетерозигот волосы волнистые.
Задача 2. Анофтальмия (отсутствие глазных яблок) — это наследственное заболевание, за развитие которого отвечает рецессивный ген. Аллельный, неполностью доминантный ген обусловливает нормальный размер глаз. У гетерозигот размер глазных яблок несколько уменьшен. Если женщина с уменьшенным размером глазных яблок выйдет замуж за мужчину с нормальной величиной глаз, то, как будут выглядеть их дети?
Задача 3. У человека косолапость доминирует над нормальным строением стопы, а нормальный обмен углеводов – над сахарным диабетом. Женщина, имеющая нормальное строение стопы и нормальный обмен углеводов, вышла замуж за косолапого мужчину с нормальным обменом углеводов. От этого брака родилось двое детей, у одного из которых развивалась косолапость, а у другого – сахарный диабет.
А) Можно ли определить генотипы родителей по фенотипу их детей?
Б) Какие ещё генотипы и фенотипы детей возможны в данной семье?
Ответьте на вопросы:
1. Что означает доминантный признак?
2. Что такое аллельный ген?
3. Сформулировать I и II закон Грегора Менделя и как они называются?
4. Что означает фенотип и генотип?
5. Что означает гомозиготный признак?
6. Что означает рецессивный признак?
7. Что означает гетерозиготный признак?
ТЕМА 2.5. СЦЕПЛЕННОЕ НАСЛЕДОВАНИЕ ПРИЗНАКОВ
Практическая работа № 5
Тема: Решение задач на определение вероятности возникновения наследственных признаков при сцепленном наследовании.
Цель: продолжить формирование умений решать генетические задачи, применять теоретические знания на практике.
Оборудование: сборники практических работ по биологии, таблицы по общей биологии, карандаши, ручки, тетради.
Краткие теоретические сведения
Гены, расположенные в аутосомах, наследуются независимо от пола особи. Совершенно иная картина наблюдается при наследовании признаков, за которые отвечают гены, расположенные в половых хромосомах. Признаки, гены которых расположены в половой паре, оба пола наследуют по Х-хромосоме. У гомогаметных особей парные Х-хромосомы могут нести как доминантные, так и рецессивные признаки. Однако у гетерогаметных особей Х-хромосома непарная, и она несёт только один из генов. Поэтому данные признаки проявляются по-разному у разных полов. Наследование признаков, гены которых расположены в половых хромосомах, сцеплено с полом.
Задача № 1. От родителей, имевших по фенотипу нормальное цветовое зрение, родилось несколько детей с нормальным зрением и один мальчик дальтоник. Чем это объяснить? Каковы генотипы родителей и детей?
Дано: Решение:
ХD – здоровый Скрытым носителем дальтонизма может быть только
Хd – дальтоник мать, поскольку у отца ген дальтонизма проявился бы
Найти: Р-? F1 - ? фенотипически. Следовательно, Р – генотип матери
ХD Хd, а генотип отца – ХDУ. F1 – у всех нормальное
зрение и один мальчик ХdУ
Р: ХD Хd х ХDУ
G: ХD и Хd ХD и У
F1: ХD ХD : ХDУ : ХD Хd : ХdУ
здор. здор. здор. дальтоник
Ответ: Р: ХD Хd , ХDУ;
F1: 1 ХD ХD: 1 ХDУ : 1 ХD Хd : 1 ХdУ.
Задача № 2. Алкогольная зависимость определяется доминантным аутосомным геном (А), а потребность в курении табака – сцепленным с полом рецессивным геном (b). Курящий и пьющий мужчина женится на женщине, которая не курит и не пьет. Мужчина гетерозиготен по гену алкоголизма, а женщина гетерозиготна по гену табакокурения.
А. С какой вероятностью в этой семье могут родиться дети со склонностью к алкоголизму?
Б. С какой вероятностью могут родиться дети со склонностью к курению?
В. С какой вероятностью могут родиться дети со склонностью к курению и алкоголизму одновременно?
Г. С какой вероятностью эти дети будут мальчиками?
Д ано: Решение:
А – алкогольная зависимость Р: ааХВХb х АаХbУ
а – отсутствие алкогольной
зависимости G: аХВ и аХb АХb и АУ и аХb и аУ
ХВ – отсутствие потребности
в курении F1: АаХВХb; АаХВУ; ааХВХb ;ааХВУ
Хb – потребность в курении алк. алк. без вредных без вредных
Р: ♂ – курящий пьющий не курит не курит привычек привычек
(гетерозиготен по гену АаХbХb; АаХbУ; ааХbХb; ааХbУ
алкоголизма) алк.курит; алк. курит; курит; курит
♀ – без вредных привычек
(гетерозиготна по гену
табакокурения)
Найти: F1 - ?
1.склонные к алкоголизму?
2 .склонные к курению?
3.склонные к курению
и алкоголизму?
4. ♂–с вредными привычками?
Ответ: 50 % потомства склонна к алкоголизму;
50 % - склонны к курению;
25 % детей склонны к курению и алкоголизму;
12,5 % мальчиков с вредными привычками (и пьют и курят)
Практическая часть.
Задачи для самостоятельного решения на сцепление с полом
Задача № 1. У здоровых родителей родился сын-гемофилик. Каковы генотипы родителей? От кого сын унаследовал болезнь?
Задача № 2. Гены дальтонизма и гемофилии сцеплены и находятся в одной хромосоме. Какие дети могут родиться от брака гемофилика с женщиной, страдающей дальтонизмом, а в остальном имеющей благополучный генотип? Сделайте генетическую запись задачи.
Задача № 3. Кареглазая женщина с нормальным зрением выходит замуж за кареглазого мужчину. У них родилась голубоглазая дочь – дальтоник. Карий цвет глаз доминирует над голубым, а дальтонизм определяется рецессивным геном, находящимся в Х – хромосоме. Какова вероятность того, что следующий ребенок в этой семье будет иметь такой же фенотип?
Задача № 4. Гипертрихоз (вырастание волос на краю ушной раковины) передается через Y – хромосому, а полидактилия (шестипалость) – как доминантный аутосомный ген. В семье, где отец имел гипертрихоз, а мать – полидактилию, родилась нормальная в отношении обоих признаков дочь. Какова вероятность того, что следующий ребенок в этой семье будет также без обеих аномалий?
Задача
№ 5. У
человека отсутствие потовых желез проявляется как сцепленный с полом
рецессивный признак. Глухота, то есть отсутствие слуха, обусловлено аутосомным
рецессивным геном. У супружеской пары, нормальной по этим признакам, родился
сын с обоими аномалиями. Определите возможные генотип родителей и вероятность
рождения ребенка с таким же генотипом как первый.
Ответьте
на вопросы:
1. Что такое наследование, сцепленное с полом?
2. Сформулировать III закон Грегора Менделя и как он называется?
ТЕМА 2.6. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИЗМЕНЧИВОСТИ
Практическая работа № 6
Тема: Решение задач на определение типа мутации при передаче наследственных признаков, составление генотипических схем скрещивания
Цель: закрепить теоретические знания о типах мутаций и их происхождении, научиться решать задачи на определение типов мутаций.
Ход работы:
1.Изучите теоретическую часть.
2.Выполните задания практической части.
Краткие теоретические сведения
Мутация от латинского «mytatio» - изменение. Это качественные и количественные изменения ДНК организмов, приводящие к изменениям генотипа. Термин введён Гуго де Фризом в 1901 году. Затрагивают ДНК в различной степени: отдельный ген, отдельную хромосому или весь генотип. По уровню возникновения мутации делят на группы.
Генные мутации: Изменение одного или нескольких нуклеотидов в пределах гена, их часто называют точечными. Они возникают при репликации ДНК, вместо комплементарных пар А-Т и Г- Ц возникают неправильные сочетания, в результате возникают новые сочетания нуклеотидов, которые кодируют новые или изменённые белки. Такие, казалось бы, незначительные изменения приводят к серьёзным, неизлечимым заболеваниям.
Хромосомные мутации значительные изменения структуры хромосом, затрагивают несколько генов. В зависимости из изменений их делят на группы:
А) утрата - отрыв концевой части хромосомы (хромосомная мутация приводит к смерти).
Б) делеция – утрата средней части (тяжелые заболевания, летальный исход)
В) дупликация – удвоение какого-либо участка
Г) инверсия – разрыв хромосомы в 2-х местах, разворот получившегося фрагмента на 180°и обратное встраивание на место разрыва.
Д) транслокация- участок хромосомы прикрепляется к другой, не гомологичной ей. Возникают при нарушениях процесса деления.
Е) хромосомные аберрации - различные изменения структуры хромосом (нехватки, транслокации, инверсии, дупликации), затрагивающие обе хроматиды, поскольку эти изменения происходят до начала репликации, т. е. на стадии G1 клеточного цикла. Иногда под хромосомными аберрациями подразумевают весь комплекс нарушений генома на уровне отдельных хромосом.
Хромосомные мутации: закономерно приводят к гибели организмов, так как затрагивают целые хромосомы.
Геномные мутации: изменение числа хромосом, которые бывают:
А) не кратно гаплоидному набору (± 1 хромосома) – гетероплоидия;
Б) кратно гаплоидному набору (увеличение числа хромосом в 2, 4 и более раз) – полиплоидия.
Причина наследственных заболеваний у человека – это мутации, то есть спонтанные изменения генов, которые возникают, в первую очередь, под влиянием окружающей среды. Лечение наследственных заболеваний крайне затруднено, его практически не существует, можно лишь улучшить симптомы.
Практическая часть.
Задачи для самостоятельного решения
Задание 1. Решить задачи на генные мутации
Образец решения задач
Как изменится структура белка, если из кодирующего его участка ДНК 5’TTAТГТАААТТТЦАГ 3’ удалить пятый и 13-й слева нуклеотиды? Решение: Построим молекулу и-РНК по принципу комплементарности, а затем определим последовательность аминокислот в полипептидной цепи до изменений ДНК: 5’ TTAТГТАААТТТЦАГ 3’– кодогенная цепь 3’ ААТАЦАТТТАААГТЦ 5’ – матричная цепь И-РНК: 5’ УУАУГУАААУУУЦАГ 3’ а/к: лей-цис-лиз-фен-глн Произведем указанные изменения в структуре ДНК и вновь определим последовательность аминокислот и-РНК: 5’ УУАУУАААУУУА 3’ а/к лей-лей-асп-лей
Самостоятельное решение задач.
Задача № 1. Участок цепи белка вируса табачной мозаики состоит из следующих аминокислот: сер-гли-сер-иле-тре-про-сер. В результате воздействия на иРНК азотистой кислоты цитозин РНК превращается в гуанин. Определите изменения в строении белка вируса после воздействия на и-РНК азотистой кислотой.
Задача № 2. Фрагмент кодогенной цепи ДНК в норме имеет следующий порядок нуклеотидов: ААААЦЦААААТАЦТТАТАЦАА. Во время репликации четвертый аденин и пятый цитозин слева выпали из цепи. Как называется такой тип мутации. Определите структуру полипептидной цепи, кодируемой данным участком ДНК, в норме и после выпадения нуклеотидов.
Задача № 3. У человека, больного цистинурией (содержание в моче большего, чем в норме, числа аминокислот), с мочой выделяются аминокислоты, которым соответствуют следующие триплеты и-РНК: УЦУ, УГУ, ГЦУ, ГГУ, ЦАГ, ЦГУ, ААА. У здорового человека в моче обнаруживаются аланин, серин, глутаминовая кислота и глицин. Напишите триплеты и-РНК, соответствующие аминокислотам, имеющимся в моче здорового человека.
Задание 2. Решить задачи на геномные мутации
Образцы решения задач
При решении подобных задач нужно указать, при слиянии каких гамет формируется зигота с данным кариотипом, затем показать механизм возникновения этих гамет в процессе мейоза.
Задача 1: В клетках фибробластов эмбриона человека установлен кариотип 3А+ХХ. Объясните механизм возникновения такого кариотипа. Решение: Общее количество хромосом в кариотипе 3А+ХХ равно 22×3+2=68 хромосом. Зигота с кариотипом 3А+ХХ могла возникнуть при слиянии: нормальной яйцеклетки (А+Х) с аномальным сперматозоидом (2А+Х).
Самостоятельное решение задач.
Задача № 1. Объяснить механизм возникновения кариотипа 2А+ХХХ у женщины.
Указать общее количество хромосом в кариотипе и количество хромосом в гаметах. Указать название мутации? Охарактеризовать фенотип и назвать синдром?
Задача № 2. В консультацию обратилась супружеская пара, у которой родился ребенок с синдромом Дауна. Родители оба здоровы. У материи в кариотипе выявлена транслокация части хромосомы 21 на хромосому 15 (trs 15+21). Объясните механизм появления кариотипа больного ребенка. Могут ли в данной семье родиться здоровые дети?
Задача № 3. Все клетки больного мужчины имеют по 47 хромосом за счет лишней Y-хромосомы. Укажите название этой мутации и возможные механизмы ее возникновения.
Задание 3. Решить задачи на хромосомные мутации
Задача № 1. В результате мутации последовательность генов в хромосоме изменилась с ABCDEFGH на ABCFDFH. Определите тип хромосомной мутации.
Задача № 2. В геноме организма в результате действия токсинов произошла хромосомная перестройка между генами, находившимися в одной хромосоме. Последовательность генов изменилась с ABCDEFGH на ABCFEDGH. Определите тип мутации.
Вопросы для самоконтроля:
1. Назовите причины образования мутаций.
2. С чем связаны хромосомные мутации?
3. Какие изменения происходят с организмом при геномных мутациях?
Приведите примеры.
РАЗДЕЛ 4. ЭКОЛОГИЯ
ТЕМА 4.2. ПОПУЛЯЦИЯ, СООБЩЕСТВА, ЭКОСИСТЕМЫ
Практическая работа № 7
Тема: Трофические цепи и сети. Экологические пирамиды чисел, биомассы и энергии. Правило пирамиды энергии.
(Решение практико-ориентированных расчетных заданий по переносу вещества и энергии в экосистемах с составление трофических цепей и пирамид биомассы и энергии)
Цель: закрепить знания по разделу «Экология», научиться составлять и объяснять трофические цепи и пирамиды чисел в экосистемах.
Ход работы:
1.Изучите теоретическую часть.
2.Выполните задания практической части.
Краткие теоретические сведения
Пищевая цепь — перенос вещества и энергии от первичного источника через ряд организмов.
Цепи, которые начинаются с продуцентов, называются цепями выедания, или пастбищными цепями. Образующееся в результате жизнедеятельности организмов и их смерти мёртвое органическое вещество ещё содержит запас энергии, которая обеспечивает существование организмов-редуцентов. Сами же редуценты служат пищей для консументов. Так образуются пищевые цепи разложения, или детритные цепи (детрит — полуразложившаяся органическая масса).
Очень редко встречается ситуация, при которой данный вид является участником только одной пищевой цепи. Чаще он входит в несколько пищевых цепей, часто занимая в них различное положение.
В результате этого формируются пищевые сети. Наличие пищевых сетей обеспечивает большую устойчивость экосистем. Так, если в результате изменения условий какой либо вид продуцентов резко снизит свою численность, питающиеся им консументы первого порядка перейдут на другие источники питания, лишь незначительно снизив свою численность, а консументы второго порядка вообще могут на это не отреагировать, т.к. их пищевая база почти не изменится.
Трофические уровни — это звенья пищевой цепи. С каждого трофического уровня на следующий переходит около 10% энергии. Это значит, что последнее звено 5-членной пищевой цепи получит только 0,01% энергии, запасённой продуцентами. В связи с эти пищевые цепи имеют ограниченную длину: в наземных биоценозах обычно встречаются 3-5- звенные цепи.
На основе этого составляют экологические пирамиды. Правило экологической пирамиды, или "Правило 10 %" (правило Линдемана) - Показатель каждого уровня экологической пирамиды приблизительно в 10 раз меньше предыдущего.
Экологическая пирамида — графические изображения соотношения между продуцентами и консументами всех уровней (травоядных, хищников; видов, питающихся другими хищниками) в экосистеме.
Задание 1. Рассмотрите рисунок. Ответьте на вопросы
А) Запишите цепи питания, которые могут здесь быть.
Б) Как называются такие цепи?
В) Определите, к каким категориям организмов экосистемы относятся следующие организмы: дуб, крокодил, орел, заяц, гриб-дождевик, дождевой червь, утка, лось, жираф, рак, мятлик, муравей
а) продуценты
б) консументы
в) редуценты
Задание 2. Составить цепи питания экосистемы океана из приведенных организмов: креветки, треска, водоросли, пингвин, синий кит, планктон, касатка, сельдь, кальмар, акула, бактерии, тюлень, криль (креветки), чайки (альбатросы), белые медведи.
Задание 3. Решить задачи на составление трофических цепей и расчета биомассы
1) Определите, какую массу растений сохранит от поедания гусеницами пара синиц при выкармливании 4 птенцов. Вес одного птенца 5 грамма.
2) Какая масса растений необходима для существования лисы массой 12кг, из которых 60% – вода?
3) Какая площадь необходима для существования дельфина массой 120кг, из которых 70% – вода, если продуктивность биоценоза 1кв.м моря 400г сухой биомассы в год?
4) Определите, сколько волков может прокормиться на протяжении года на площади 200000 м2 (производительность 1 м2 составляет 300 г), если масса 1 волка 60 кг. Сколько зайцев при этом будет съедено, если масса зайца 4 кг
Задание 4. Составить пирамиды чисел и биомассы.
Постройте пирамиду чисел для пищевой цепи, зная, что биомасса 1 побега травянистого растения составляет примерно 5 г,
1 кузнечика – 1г, лягушка – 50 г, 1 ужа – 100г, 1 змееяда – 2 кг.
А) Рассчитанные значения внесите в таблицу:
Б) Составьте пирамиду численности;
В) На основании правила экологической пирамиды, определить, сколько нужно килограмм планктона, что бы в океане вырос самец касатки массой 3,6 тонн, если цепь питания имеет вид: планктон-кальмар-морской котик-касатка.
Составьте пирамиду биомассы.
Вопросы для самоконтроля:
1. Назовите типы цепей питания.
2. Назовите трофические уровни в цепи питания.
3. Что такое «экологическая пирамида»?
4. Как происходит перенос энергии с одного уровня на другой в цепи питания?
ТЕМА 4.4. ВЛИЯНИЕ АНТРОПОГЕННЫХ ФАКТОРОВ НА БИОСФЕРУ
Практическая работа № 8
Тема: Выявление мутагенов в окружающей среде и косвенная оценка возможного их влияния на организм.
Цель: познакомиться с возможными источниками мутагенов в окружающей среде, оценить их влияние на организм и составить примерные рекомендации по уменьшению влияния мутагенов на организм человека.
Ход работы
I. Теоретические сведения.
Мутагены ‒ химические и физические факторы, вызывающие наследственные изменения (мутации). Впервые искусственные мутации получены в 1925 году Г.А.Надсеном и Г.С.Филипповым у дрожжей действием радиоактивного излучения радия; в 1927 году Г.Мёллер получил мутации у дрозофилы действием рентгеновских лучей. Способность химических веществ вызывать мутации (действием иода на дрозофилы) открыта И. А. Рапопортом. У особей мух, развившихся из этих личинок, частота мутаций оказалась в несколько раз выше, чем у контрольных насекомых.
Экспериментальные исследования, проведенные в течение последних трех десятилетий, показали, что немалое число химических соединений обладает мутагенной активностью. Мутагены обнаружены среди лекарств, косметических средств, химических в-в, применяемых в сельском хозяйстве, промышленности.
Тератогенез (греч.- чудовище, уродство) ‒ возникновение пороков развития под влиянием факторов внешней среды (тератогенных факторов) или в результате наследственных болезней. Тератогенное действие ‒ нарушение эмбрионального развития под воздействием тератогенных факторов ‒ физических, химических, биологических агентов с возникновением морфологических аномалий и пороков развития. Чувствительность к тератогенному воздействию зависит от стадии эмбрионального развития.
Фенокопии ‒ изменения фенотипа под влиянием неблагоприятных факторов среды; по проявлению похожие на мутации. В медицине фенокопии ‒ ненаследственные болезни, сходные с наследственными. Распространенная причина фенокопий у млекопитающих ‒ действие на беременных тератогенов различной природы, нарушающих эмбриональное развитие плода (генотип его при этом не затрагивается). При фенокопиях изменённый под действием внешних факторов признак копирует признаки другого генотипа (приём алкоголя во время беременности приводит к комплексу нарушений, которые до некоторой степени могут копировать симптомы болезни Дауна).
Мутагены по природе возникновения |
||
Физические |
Химические |
Биологические |
-ионизирующее излучение -радиоактивный распад -ультрафиолетовое излучение; -радиоизлучение, электромаг- нитные поля -чрезмерно высокая, низкая t°
|
-окислители и восстановители (нитраты, нитриты, активные формы кислорода) -алкилирующие агенты (иодацетамид) -пестициды (гербициды, фунгициды) -некоторые пищевые добавки (цикламаты, ароматические углеводороды) -продукты переработки нефти -органические растворители -лекарственные препараты (препараты ртути, цитостатики, иммунодепрессанты) -условно можно отнести и ряд вирусов (ДНК, РНК). |
-специфические последовательности ДНК (транспозоны) -некоторые вирусы (кори, гриппа, краснухи) -продукты обмена в-в (окисления липидов) -антигены некоторых микроорганизмов |
II. Изучение источников мутагенов.
1. Мутагены производственной среды.
Химические вещества на производстве составляют наиболее обширную группу антропогенных факторов внешней среды.
Мутагены производственного окружения могут попадать в организм через легкие, кожу, пищеварительный тракт. Следовательно, доза получаемого вещества зависит не только от концентрации его в воздухе или на рабочем месте, но и от соблюдения правил личной гигиены.
Наибольшее внимание привлекли синтетические соединения, которые индуцируют хромосомные перестройки (аберрации) и сестринские хроматидные обмены в организме человека. Соединения винилхлорид, хлоропрен, эпихлоргидрин, эпоксидные смолы и стирол оказывают мутагенное действие на соматические клетки.
Органические растворители (бензол, ксилол, толуол), соединения, применяемые в производстве резиновых изделий индуцируют цитогенетические изменения, особенно у курящих людей. У женщин, работающих в шинном и резинотехническом производствах, повышена частота хромосомных аберраций в лимфоцитах периферической крови, а также у плода 8-12-недельного срока беременности, полученного при медицинских абортах у таких работниц.
Среди веществ промышленного производства, загрязняющие окружающую среду свойствами нарушать эмбриогенное развитие (формировать врожденные пороки развития) обладают:
- пыль и сажа;
- соли тяжелых металлов (органическая ртуть, свинец, кадмий, никель, хром, медь, цинк, мышьяк);
- продукты химического производства (красители, формальдегид, резино-технические изделия);
- оксиды углерода, серы и азота, сероводорода;
- фтор и фтористые соединения.
2. Химические вещества, применяемые в сельском хозяйстве.
Большинство пестицидов (средства для борьбы с вредителями и болезнями растений) ‒ синтетические органическими веществами. Используется ~ 600 пестицидов. Они циркулируют в биосфере, мигрируют в естественных трофических цепях, накапливаясь в некоторых биоценозах и сельскохозяйственных продуктах.
Очень важны прогнозирование и предупреждение мутагенной опасности химических средств защиты растений. Человек контактирует с химическими веществами при их производстве, при их применении на сельскохозяйственных работах, получает небольшие их количества с пищевыми продуктами, водой из окружающей среды.
3. Лекарственные препараты.
Наиболее выраженным мутагенным действием обладают препараты, используемые для лечения онкологических заболеваний и как иммунодепрессанты:
-цитостатики (противоопухолевые препараты, которые нарушают процессы роста, развития и механизмы деления всех клеток организма, включая злокачественные, тем самым инициируя апоптоз).
-антиметаболиты (цитостатические противоопухолевые химиотерапевтические лекарственные препараты, чей механизм действия основан на подавлении определённых биохимических процессов, критически необходимых для размножения злокачественных опухолевых клеток, то есть для процесса деления, митоза, репликации ДНК).
-противоопухолевые антибиотики (актиномицин Д, адриамицин, блеомицин).
Большинство пациентов, применяющих эти препараты, не имеют потомства, поэтому генетический риск от этих препаратов для будущих поколений небольшой.
Некоторые лекарственные вещества вызывают в культуре клеток человека хромосомные аберрации в дозах, соответствующих реальным, с которыми контактирует человек. В эту группу можно отнести противосудорожные препараты (барбитураты), психотропные (клозепин), гормональные (эстродиол, прогестерон, оральные контрацептивы), смеси для наркоза (хлоридин, хлорпропанамид). Эти препараты индуцируют (в 2-3 раза выше спонтанного уровня) хромосомные аберрации у людей, регулярно принимающих или контактирующих с ними.
Некоторые препараты (ацетилсалициловая кислота и амидопирин) повышают частоту хромосомных аберраций, но только при больших дозах, применяемых при лечении ревматических болезней.
Существует группа препаратов, обладающих слабым мутагенным эффектом, но еханизм их действия на хромосомы неясны: метилксантины (кофеин, теобромин, теофиллин, паракзантин, 1-,3-,7-метилксантины), психотропные средства (трифгорпромазин, мажептил, галоперидол), хлоралгидрат, антишистосомальные препараты (гикантон флюорат, мирацил О), бактерицидные и дезинфицирующие средства (трипофлавин, гексаметилен-тетрамин, этиленоксид, левамизол, резорцинол). Несмотря на их слабое мутагенное действие, из-за их широкого применения необходимо вести тщательные наблюдения за генетическими эффектами этих соединений. Это касается не только больных, но и медицинского персонала, использующего препараты для дезинфекции, стерилизации, наркоза.
В связи с этим, нельзя принимать незнакомые лекарственные препараты, особенно антибиотики, нельзя откладывать лечение хронических воспалительных заболеваний, это ослабляет иммунитет и открывает дорогу мутагенам.
4. Компоненты пищи.
Мутагенная активность пищи, приготовленной разными способами, изучалась в опытах на микроорганизмах и в экспериментах на культуре лимфоцитов периферической крови.
Слабыми мутагенными свойствами обладают пищевые добавки: сахарин, производное нитрофурана АР-2 (консервант), краситель флоксин и др.
Вещества пищи, обладающие мутагенной активностью: нитрозамины, тяжелые металлы, микотоксины, алкалоиды, некоторые пищевые добавки, гетероциклические амины, аминоимидазоазарены, образующиеся в процессе кулинарной обработки мясных продуктов (пиролизатные мутагены, выделенные первоначально из жареных, богатых белками, продуктов).
Содержание нитрозосоединений в продуктах питания довольно сильно варьирует и обусловлено применением азотсодержащих удобрений, а также особенностями технологии приготовления пищи и использованием нитритов в качестве консервантов.
Наличие в пище нитрозируемых соединений впервые было обнаружено в 1983 г. при изучении мутагенной активности соевого соуса и пасты из соевых бобов. Позже было показано наличие нитрозируемых предшественников в ряде свежих и маринованных овощей.
Для образования мутагенных соединений в желудке из поступающих вместе с овощами и другими продуктами необходимо наличие нитрозирующего компонента, в качестве которого выступают нитриты и нитраты. Основной источник нитратов и нитритов – это пищевые продукты: 70% содержится в овощах и картофеле, а 19% – в мясных продуктах. Немаловажным источником нитрита являются консервированные продукты.
В организм человека постоянно вместе с пищей поступают предшественники мутагенных и канцерогенных нитрозосоединений.
Можно порекомендовать употреблять больше натуральных продуктов, избегать мясных консервов, копченостей, сладостей, соков и газированной воды с синтетическими красителями. Есть больше капусты, зелени, круп, хлеба с отрубями. Если есть признаки дисбактериоза - принимать бифидумбактерин, лактобактерин и другие препараты с «полезными» бактериями. Если печень не в порядке ‒ регулярно пить желчегонные сборы.
5. Компоненты табачного дыма.
70-95% случаев возникновения рака легкого связано с табачным дымом, который является канцерогеном. Риск возникновения рака легкого зависит от количества выкуриваемых сигарет, продолжительности курения (более существенный фактор!).
Сигаретный дым в газовой фазе вызывал в лимфоцитах человека in vitro митотические рекомбинации и мутации дыхательной недостаточности в дрожжах. Сигаретный дым и его конденсаты индуцировали рецессивные, сцепленные с полом, летальные мутации у дрозофилы.
Получены данные, что табачный дым содержит генотоксичные соединения, индуцирущие мутации в соматических клетках (развитие опухолей) и в половых клетках (может быть причиной наследуемых дефектов).
6. Аэрозоли воздуха.
Источники мутагенов поступают в организм человека через органы дыхания.
Изучение мутагенности загрязнителей в задымленном (городском) и незадымленном (сельском) воздухе на лимфоцитах человека in vitro показало: 1 м3 задымленного воздуха содержит больше мутагенных соединений, чем незадымленного. В задымленном воздухе обнаружены вещества, мутагенная активность которых зависит от метаболической активации.
Мутагенная активность компонентов аэрозолей воздуха зависит от его химического состава. Основными источниками загрязнений воздуха являются автотранспорт и теплоэлектростанции, выбросы металлургических и нефтеперерабатывающих заводов.
Экстракты загрязнителей воздуха вызывают хромосомные аберрации в культурах клеток человека и млекопитающих.
7. Мутагены в быту.
Большое внимание уделяют проверке на мутагенность красителей для волос. Многие компоненты красок вызывают мутации у микроорганизмов, а некоторые ‒ в культуре лимфоцитов.
Мутагенные вещества в продуктах питания, в средствах бытовой химии выявлять трудно из-за незначительных концентраций, с которыми контактирует человек в реальных условиях. Однако если они индуцируют мутации в зародышевых клетках, то это приведет со временем к заметным популяционным эффектам, поскольку каждый человек получает какую-то дозу пищевых и бытовых мутагенов. Было бы неправильно думать, что эта группа мутагенов появилась только сейчас.
Человеческие популяции уже отягощены значительным грузом вредных мутаций. Поэтому было бы ошибкой устанавливать для генетических изменений какой-либо допустимый уровень, тем более что еще не ясен вопрос о последствиях популяционных изменений в результате повышения мутационного процесса. Для химических мутагенов отсутствует порог действия, т.о., предельно допустимой «генетически-повреждающей» концентрации для химических мутагенов, как и дозы физических факторов, существовать не должно.
В целом, нужно стараться меньше употреблять бытовой химии, с моющими средствами работать в перчатках.
При оценке опасности мутагенеза, возникающего под влиянием факторов внешней среды, необходимо учитывать существование естественных антимутагенов (в пище). В эту группу входят метаболиты растений и микроорганизмов – алкалоиды, микотоксины, антибиотики, флавоноиды.
Мутаген |
Источник фактора |
Влияние фактора на организм |
Физические факторы среды |
||
Ионизирующее излучение |
ТЭС, АЭС, телевизоры, дисплеи, хранилища отходов, НИИ, испытательные полигоны, медицинское оборудование |
Сильное мутагенное действие: эндокринные заболевания, лейкозы, онкологические заболевания, аномалии развития и врожденные уродства, прерывание беременности, болезни половой системы, лучевая болезнь |
Ультрафиолетовое излучение |
Космические лучи, проникающие через озоновый слой из-за полетов сверхзвуковых самолетов, космических аппаратов, выбросов оксидов азота и фреонов |
Мутагенное действие: вызывает злокачественные новообразования, особенно, кожи |
Высокая t° |
АЭС и ТЭС Žобразование кислотных дождей |
Ухудшение здоровья населения |
Химические факторы среды |
||
Бензапирен- первый класс опасности |
Промышленность, транспорт, с/х, тепловые сети |
Канцерогенное и мутагенное действие: влияет на частоту онкологических заболеваний (кожи, легких, ЖКТ); канцерогенная активность усиливается в присутствии оксидов азота и серы |
Соединения металлов (свинца, ртути) – высоко-токсичные яды |
Транспорт; механические кузнечно-прессовые, литейные, гальванические, термические цеха; свалки; водоканалы |
Нарушают синтез гемоглобина, вызывают заболевания органов мочеполовой, ДС, НС, системы кроветворения; являются причиной гипертонии, пороков развития, прерывания беременности, уродств |
Оксиды неметал-лов |
Автотранспорт, теплоэлектростанции, черная металлургия, кузнечно-прессовые цехи, гальванические цеха, аэропорты, ТЭЦ, водоканал, птицефабрика |
Оксид углерода: нарушает способность крови доставлять О2 к тканям, вызывает спазмы сосудов, снижает иммунологическую реактивность организма; воздействует на НС, ДС (вызывает удушье), кровообращение, иммунную систему. Оксид азота: вызывает кашель, рвоту, головную боль, при взаимодействии с влагой слизистых оболочек образуют кислоты, вызывая отек легких; уменьшают сопротивляемость организма к заболеваниям; уменьшение содержания гемоглобина в крови, кислородное голодание тканей; усиливают действие канцерогенных в-в, вызывая злокачественные новообразования. Оксид серы: нарушает обменные процессы в организме, усиливают действие канцерогенных в-в; болезни ДС, ПС, крови, ССС, эндокринной системы |
Чужеродные ДНК и РНК |
Фармацевтическая промышленность, НИИ, водозаборы |
Снижение иммунологической реактивности организма, аллергические заболевания, кишечные инфекции, гепатиты, врожденные аномалии |
III. Составление таблицы в тетради «Источники мутагенов в окружающей среде и их влияние на организм человека»
Источники и примеры мутагенов в среде |
Возможные последствия на организм человека |
|
|
IV. Выводы:
1) Почему надо знать и учитывать критические периоды в развитии эмбриона?
2) Почему мутации для вида столь же вредны, как и необходимы?
3) Насколько серьезно Ваш организм подвергается воздействию мутагенов окружающей среды?
4) Составьте рекомендации по уменьшению возможного влияния мутагенов на Ваш организм.
ТЕМА 4.5. ВЛИЯНИЕ СОЦИАЛЬНО-ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА
Лабораторная работа № 4
Тема: «Умственная работоспособность»
Цель: изучить умственную работоспособность для контроля за функциональным состоянием центральной нервной системы и его изменением под действием различных факторов, овладеть методами определения показателей умственной работоспособности; изучить механизмы адаптации организма человека к низким и высоким температурам
Ход работы:
1.Изучите теоретическую часть.
2.Выполните задания практической части.
Краткие теоретические сведения
Умственная работоспособность человека зависит от многих факторов, совокупность которых можно разделить на три основные группы: физиологические факторы – возраст, пол, уровень физического и функционального развития, состояние здоровья, питание и др.; факторы физического характера, отражающие географические, климатические условия существования; психические факторы – мотивация деятельности, эмоциональный настрой и др. Показатели умственной работоспособности служат для интегральной характеристики функционального состояния организма.
Абиотические – компоненты и явления неживой природы, прямо или косвенно воздействующие на живые организмы.
Человек, в отличие от животных, помогает себе приспосабливаться к условиям существования, используя, кроме своих физиологических реакций, еще и различные защитные средства, которые дала ему цивилизация: одежду, дома и т. п. Это освобождает организм от нагрузки на некоторые адаптивные системы и в ряде случае имеет отрицательные для организма последствия: снижает возможность адаптироваться к природным факторам. В связи с этим биологическая реакция живого организма на геохимические факторы может проявляться в широком диапазоне — от приспособляемости организма до заболевания и даже гибели в ходе эпидемических заболеваний, носящих массовый характер.
При адаптации к низким температурам процессы теплопродукции становятся интенсивнее, а теплоотдачи снижаются и в конечном итоге уравновешиваются таким образом, чтобы наиболее совершенно поддерживать стабильную температуру тела в новых условиях.
Порядок выполнения работ
Задание 1. Внимательно просмотреть каждую строку таблицы В. Я. Анфимова (см. ниже) (слева направо, как читают книгу) и вычеркивать буквы "а" и "н".
По команде "Начинайте!" в течение 2 мин. по секундомеру следует зачеркивать буквы, указанные в задании. По команде "Стоп!" следует отметить место, где был закончен просмотр.
Подсчитайте:
а) общее количество просмотренных знаков (S), _ S = _______
б) количество вычеркнутых букв (М), М=
в) общее количество букв, которое необходимо было вычеркнуть в просмотренном тексте (N), N=
г) количество ошибок (n), n=
Вычислите:
1) коэффициент точности выполнения задания (А): А = М / N;
2) коэффициент умственной продуктивности (Р): Р = А х S;
3) объем зрительной информации (Q, бит): Q=0, 5936 х S, где 0, 5936 – средний объем информации, приходящийся на один знак;
4) скорость переработки информации, бит/с: СПИ= (Q – 2, 807 х n) / Т, где 2, 807 бита – потеря информации, приходящейся на один пропущенный знак; Т- время выполнения задания, с;
5) устойчивость внимания: УВ = S / N.
Данные занести в таблицу
Задание 2. В течение последующих 2 мин. следует повторить задание, но - вычеркивать буквы "а" и "н", а сочетания этих букв с другими подчеркнуть, буквосочетания "са" и "ен".
Подсчитайте:
а) S =
б) М=
в) N=
г) n=
Вычислите:
1) А = М / N,
2)Р = А х S;
3) Q=0, 5936 х S,
4) СПИ= (Q – 2, 807 х n) / Т,
5) УВ = S / N,
Данные занести в таблицу
Задание 3. Для каждой пробы подсчитать коэффициент подвижности нервных процессов (К)
К = (М/Н) x 100 %, точность выполненной работы, где
К - коэффициент подвижности нервных процессов
М - количество правильно вычеркнутых за время работы букв;
N - количество букв, которые необходимо было вычеркнуть
Чем больше К, тем больше подвижность нервных процессов.
Результаты занести в таблицу
Сравнить показатели для каждой пробы.
Задание 4. Используя дополнительную литературу запишите влияние абиотических факторов на человека:
а) низких температур,
б) высоких температур
Задание 5. Объясните, как происходит приспособление организма к абиотическим факторам и их последствия.
Вопросы для самоконтроля:
1. Что такое абиотические факторы?
2. От чего зависит уровень работоспособности организма?
3. Как влияет на жизнедеятельность снижение работоспособности?
4. Назовите факторы абиотического воздействия на организм.
РАЗДЕЛ 5. БИОЛОГИЯ В ЖИЗНИ
ТЕМА 5.1. БИОТЕХНОЛОГИИ В ЖИЗНИ КАЖДОГО
Практическая работа № 9
Тема: Кейсы на анализ информации о научных достижениях в области генетических технологий, клеточной инженерии, пищевых биотехнологий. Защита кейса: представление результатов решения кейсов (выступление с презентацией)
*В том числе профессионально-ориентированное содержание практического занятия
Цель: поиск и анализ информации из различных источников (научная и учебно-научная литература, средства массовой информации, сеть Интернет и другие), формирование осознания практического значения приобретаемых умений для дальнейшей профессиональной деятельности
Ход работы:
1.Изучите теоретическую часть.
2.Выполните задания практической части.
Краткие теоретические сведения
Кейс представляет собой описание некой конкретной ситуации или случая, включающего в себя проблему, требующую решения. Как правило, строится на реальных фактах.
Его отличительная особенность – описание проблемной ситуации на основе фактов из реальной жизни. Кейс – это не просто правдивое описание событий, а единый информационный комплекс, позволяющий понять ситуацию.
Таким образом, решить кейс – значит провести анализ предлагаемой ситуации или случая и найти наиболее рациональное решение проблемы. Например: юрист решает кейс, анализируя все подробности дела, учитывая тонкости законодательства в конкретной ситуации и предлагая клиенту наилучший выход из ситуации.
Специфика использования кейс-метода не заключается в следующем:
- обучение в малых группах (4 – 5 человек);
- перед каждой группой ставится одна и та же задача;
- задача не должна иметь однозначного решения;
- обязательное наличие информационного материала;
- при этом информация должна быть либо избыточной, либо недостаточной;
- обязательным условием является выработка решения внутри группы, а затем общего решения.
Биотехнологию в анализе информации представляют как понятие, охватывающее широкий спектр процедур, направленных на модификацию живых организмов в соответствии с целями человека.
Тысячелетиями люди пользуются биотехнологиями в сельском хозяйстве, производстве продуктов питания и медицине. Сам термин «биотехнологии» был введен венгерским инженером, которого звали Карл Эреки. Произошло это в 1917 году.
Существует несколько видов биотехнологий:
- биоинженерия;
- биомедицина;
- наномедицина;
- биофармакология;
- биоинформатика;
- бионика;
- генная инженерия.
Порядок выполнения работ
Задание 1. Проанализируйте информацию о научных достижениях в области биотехнологий. Рассмотрите ситуации. Ответы представьте в виде кейсов.
Задача 1. Существуют вполне определенные требования и условия для создания и развития биотехнологического производства ЛС. В частности, это касается проблемы выбора биообъектов для масштабирования производства. Имеются существенные различия между диким штаммом и промышленным штаммом. Штамм обладает вполне конкретными свойствами природного характера, а производственный процесс имеет свои требования к этому штамму. Существуют способы воздействия на дикий штамм с целью удовлетворения требований производства ЛС.
Проанализируйте данную ситуацию с точки зрения:
- представления о биообъекте и его функциях;
- соответствия свойств продуцента требованиям производства ЛС и проблем безопасности при работе продуцентами;
- применения конкретных методов преобразования биообъекта для дальнейшего использования его в создании новых продуцентов ЛС.
Задача 2. Как известно, при использовании клеточной инженерии при создании новых продуцентов широко применяют методику прото-пластирования (получения протопластов) как процесс конструкции гибридных структур.
В плане решения задачи получения новых продуцентов как источников новых ЛС предложите:
- схему получения протопластов и гибридных структур;
- условия сохранения протопластов;
- конечные цели, достигаемые с помощью продуктов гибридной природы.
Задача 3. В современной биотехнологии при создании ЛС особое место отводится генной инженерии, суть технологии которой заключается в искусственном соединении отдельных фрагментов ДНК in vitro с последующим введением изолированной ДНК в живую клетку с целью получения рекомбинантных белков. Для осуществления этого необходимы определенные условия, наличие транспортного устройства для внесения ДНК в клетку продуцента, использование ферментов для включения нового гена. Генная инженерия оперирует такими понятиями, как вектор, рестриктазы, липкие концы, сайт узнавания, лигазы, генмаркер, компетентность клетки, экзон, интрон.
С представленных общих позиций по генной инженерии сформулируйте конкретные условия:
— расшифруйте понятие «вектор» и пути его введения в клетку; предложите ферменты, работающие в этой ситуации;
— предложите технику генно-инженерного эксперимента (стадии);
— сравните процесс образования мРНК у эукариот и прокариот. Задача 4. Успехи генетической инженерии привели к тому, что свыше 100 белков человека могут сохранять свою видоспецифичность. Они нарабатываются как лекарственные средства путем микробиологического синтеза. Получение рекомбинантных белков человека решает проблему дефицита сырья, так как из человеческих тканей в промышленном масштабе получать их невозможно. На первом месте по объему производства и стоимости продукции рекомбинантного белка как лекарственного средства находится хорошо известный гормон – инсулин, контролирующий уровень глюкозы в крови. Работы по генноинженерному получению инсулина человека начались в 70-е годы прошлого столетия.
В данной ситуации прокомментируйте:
- этапы развития технологии получения рекомбинантного инсулина человека;
- схему получения генно-инженерного человеческого инсулина.
Задание 2. Представьте защиту кейсов по данным задачам при помощи презентаций.
Вопросы для самоконтроля:
1. На чем основаны биотехнологии?
2.В каких отраслях применяют современные достижения биотехнологий?
ТЕМА 5.2.1. БИОТЕХНОЛОГИИ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Практическая работа № 10
Тема: Развитие промышленной биотехнологий и ее применение в жизни человека, поиск и анализ информации из различных источников
Кейсы на анализ информации о развитии промышленной биотехнологий (по группам)
Цель: уметь анализировать информацию из различных источников (научная и учебно-научная литература, средства массовой информации, сеть Интернет и другие) и доносить ее в массы
Ход работы:
1.Изучите теоретическую часть.
2.Выполните задания практической части.
Краткие теоретические сведения
Очень часто понятие «биотехнология» путают с генной инженерией, возникшей в XX—XXI веках, а ведь биотехнология относится к более широкой специфике работы. Биотехнология специализируется на модификации растений и животных путем гибридизации и искусственного отбора для потребностей человека.
Эта дисциплина дала человечеству возможность улучшить качество пищевых продуктов, увеличить продолжительность жизни и продуктивность живых организмов — вот что такое биотехнология.
До 70-х годов прошлого века этот термин использовали исключительно в пищевой промышленности и сельском хозяйстве. И только в 1970 году ученые начали использовать термин «биотехнология» в лабораторных исследованиях, таких как выращивание живых организмов в пробирках или при создании рекомбинантных ДНК. Эта дисциплина базируется на таких науках, как генетика, биология, биохимия, эмбриология, а также на робототехнике, химических и информационных технологиях.
На основе новых научно-технологических подходов были разработаны методы биотехнологии, которые заключаются в двух основных позиция
Крупномасштабном и глубинном культивировании биологических объектов в периодическом постоянном режиме.
Выращивании клеток и тканей в особых условиях.
Новые методы биотехнологии позволяют манипулировать генами, создавать новые организмы или менять свойства уже существующих живых клеток. Это дает возможность более обширно использовать потенциал организмов и облегчает хозяйственную деятельность человека
Порядок выполнения работ
Задание 1. Кейсы на анализ информации о развитии промышленной биотехнологий (по группам)
1. Биотехнология в области медицины
2. Биотехнология в сельском хозяйстве
3. В области животноводства
4. Топливо будущего
5. Обработка отходов
Каждая группа представляет свой кейс в виде анализа с презентацией
Практическая работа № 11
Тема: Защита кейса: Представление результатов решения кейсов (выступление с презентацией)
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Основные электронные издания:
1. Биология: учебник и практикум для среднего профессионального образования / В. Н. Ярыгин [и др.] ; под редакцией В. Н. Ярыгина. — 2-е изд. — Москва : Издательство Юрайт, 2023. — 378 с. — (Профессиональное образование). — ISBN 978-5-534-09603-3. — Текст : электронный // Образовательная платформа Юрайт [сайт]. — URL: https://urait.ru/bcode/511618
2. Обухов, Д. К. Биология: клетки и ткани : учебное пособие для среднего профессионального образования / Д. К. Обухов, В. Н. Кириленкова. — 3-е изд., перераб. и доп. — Москва : Издательство Юрайт, 2023. — 358 с. — (Профессиональное образование). — ISBN 978-5-534-07499-4. — Текст : электронный // Образовательная платформа Юрайт [сайт]. — URL: https://urait.ru/bcode/516336
3. Биология. Базовый и углубленный уровни: 10—11 классы : учебник для среднего общего образования / В. Н. Ярыгин [и др.] ; под общей редакцией В. Н. Ярыгина. — 2-е изд., перераб. и доп. — Москва : Издательство Юрайт, 2023. — 380 с. — (Общеобразовательный цикл). — ISBN 978-5-534-16228-8. — Текст : электронный // Образовательная платформа Юрайт [сайт]. — URL: https://urait.ru/bcode/530646
4. Нахаева, В. И. Биология: генетика. Практический курс : учебное пособие для среднего профессионального образования / В. И. Нахаева. — 2-е изд., перераб. и доп. — Москва : Издательство Юрайт, 2023. — 276 с. — (Профессиональное образование). — ISBN 978-5-534-07034-7. — Текст : электронный // Образовательная платформа Юрайт [сайт]. — URL: https://urait.ru/bcode/516123
Трофимова Н.С., Практикум по биологии для студентов 1-х курсов специальностей «Сестринское дело» и «Лечебное дело» / Н.С. Трофимова: Юргамышский филиал Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение Курганский базовый медицинский колледж.- Юргамыш, 2024– 59 с.
Скачано с www.znanio.ru
© ООО «Знанио»
С вами с 2009 года.