новая папка 1 / 643366

САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТОВ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«БИОЛОГИЯ С ОСНОВАМИ ЭКОЛОГИИ»

(методические указания) 36.03.02 Зоотехния

Якутск 2017

УДК

ББК

П

Рецензент:

А.Г. Ларионов, кандидат биологических наук, доцент кафедры

Утверждена методической комиссией факультета ветеринарной медицины протокол №_5_от_25 апреля_2017 г.

Попова Н.В. Самостоятельная работа студентов по дисциплине «Биология с основами экологии» (методические указания).- Якутск, 2017.- 21 с.

В методических указаниях изложены темы самостоятельных работ и вопросы для контроля, рекомендуемые темы рефератов по дисциплине «Биология с основами экологии»». Предназначены для студентов, обучающихся по направлению подготовки 36.03.02 «Зоотехния».

© ФГБОУ ВО «Якутская государственная сельскохозяйственная академия», 2017 г.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1.Содержание дисциплины

2.Темы самостоятельной работы и вопросы для самоконтроля

3.Методические указания к выполнению и оформлению реферативной работы

4.Учебно-методическое и информационное обеспечение учебной дисциплины

4.1.Рекомендуемая литература

4.2.Программное обеспечение

4.3.Базы данных, информационно-справочные и поисковые системы Приложение

ВВЕДЕНИЕ

Методические указания по дисциплине «Биология с основами экологии» для самостоятельной работы студентов составлены на основании ФГОС ВО и в соответствии с ОПОП по направлению подготовки 36.03.02 «Зоотехния».

Дисциплина «Биология с основами экологии» предназначена для того, чтобы формировать у студентов биологическое мышление и целостное естественнонаучное мировоззрение, дать основу для изучения профессиональных дисциплин ветеринарнобиологического цикла. Цель дисциплины – изучение структурно-функциональных особенностей, размножение, закономерности развития и взаимоотношений с окружающей средой основных групп животных в сравнительно-анатомическом, сравнительнофункциональном, филогенетическом и эволюционном аспектах, с учетом их практического значения для ветеринарного врача.

Целью предлагаемых методических указаний является: ознакомить студентов с темами и вопросами самостоятельной работы по дисциплине «Биология с основами экологии», научить их самостоятельно пользоваться учебной и научной литературой, Интернет-ресурсами, обобщать, накапливать и анализировать экологическую информацию и усваивать учебный материал.

В методических указаниях приведены темы самостоятельных работ по разделам учебной программы изучаемой дисциплины, рекомендуемые темы рефератов, методические указания к выполнению и оформлению реферативной работы, контролирующие материалы, а также список основной и дополнительной учебной литературы. Формы контроля изученного материала самостоятельной работы могут быть в виде реферата, устного опроса, доклада, контрольной работы. Некоторые вопросы тем самостоятельной работы могут быть включены в вопросы текущего и итогового контроля знаний (контрольные тесты и экзаменационные вопросы).

1. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Раздел.1. Введение. Биология – наука о живых системах.

История развития, предмет, методы и задачи биологии.

История развития, предмет, методы и задачи биологии. Биология – наука о жизни. Краткая история развития биологии (биологические представления в древности, биология в древней Греции, древнем Риме, средневековые воззрения на природу, эпоха возрождения, развитие биологии в IХ и ХХ веке). Биологические науки. Основные концепции и методы биологии. Описательный, сравнительный, исторический и экспериментальный методы. Использование современных технических средств в биологии. Использование моделирования для прогнозирования поведения биологических систем.

Применение биологических знаний. Перспективы развития биологических наук и стратегия охраны природы, роль биологического знания в решении социальных проблем. Биотехнология как новый этап в развитии материального производства. Биология как теоретическая основа ветеринарной медицины. Развитие и перспективы генетической инженерии.

Раздел 2. Сущность жизни. Свойства и уровни организации живого.

2.1. Свойства и уровни организации живого.

Свойства живой материи. Общие признаки живых организмов: химический состав, клеточная организация, обмен веществ и энергии, размножение (непрерывность видовой специфичности), индивидуальное и эволюционное развитие. Иерархическая система. Уровни организации живого: молекулярно-генетический, субклеточный, клеточный, тканевый, организменный, популяционно-видовой, биоценотический (экосистемный), биосферный.

2.2. Происхождение жизни.

Гипотезы возникновения жизни на Земле (стационарного состояния, панспермии, спонтанного зарождения). Гипотеза биохимической эволюции А.И. Опарина и Джона Холдейна.

Раздел 3. Разнообразие органического мира.

3.1. Принципы и методы классификации организмов.

Тема 5.1.1. Разнообразие жизни на Земле. Принципы систематики и таксономии.

Методы классификации организмов. Сравнительно-морфологический, сравнительноэмбриологический, кариологический, эколого-генетический методы классификации организмов. Использование современных информационных технологий в классификации.

3.2. Надцарство Доядерные (Procaryota) организмы.

Тема 5.2.1. Царство Дробянки (Mychota).

Особенности строения и генетическая организация. Подцарство Архебактерии (Archaeobacteria). Метаногенные, галофильные и серозависимые бактерии. Подцарство Настоящие бактерии (Bacteria). Подцарство Оксифотобактерии (Oxyphotobacteria). Цианобактерии. Хлороксибактерии. Морфологические формы бактерий, жизнедеятельность, их роль в природе. Бактериальные болезни животных и человека.

3.3. Надцарство Ядерные организмы (Eucaryota).

Тема 5.3.1. Царство Грибы (Fungi).

Особенности строения и физиологических функций. Симбиотические отношения грибов с другими организмами. Настоящие грибы. Оомицеты. Лишайники. Роль в природе.

Тема 5.3.2. Царство Растения (Plantae).

Подцарство Багрянки (Rhodophyta). Места обитания. Размножение. Хозяйственное значение.

Подцарство Настоящие водоросли (Phycobionta). Видовое и морфологическое разнообразие. Зеленые водоросли. Диатомеи. Бурые водоросли. Роль в природе. Подцарство Высшие растения (Embryophyta). Расчленение тела. Чередование поколений. Основные отделы Высших растений. Направления эволюции.

Тема 5.3.3. Царство Животные (Animalia).

Подцарство Простейшие (Protozoa). Типы симметрии. Важнейшие органеллы. Способы размножения и чередование поколений. Типы простейших. Филогенетические связи. Роль в природе. Паразитические простейшие.

Подцарство Многоклеточные (Metazoa). Характеристика и филогенетические связи типов Многоклеточных. Краткая характеристика основных типов животных (губки, кишечнополостные, плоские черви, круглые черви, кольчатые черви, членистоногие, мягкотелые, хордовые). Особенности строения, классификация и филогенетические связи Хордовых.

3.4. Вирусы как особая форма организации материи.

Общие свойства вирусов. Происхождение вирусов. Вирусы животных, растений и бактерий. Вирусные болезни животных. Онкогенные вирусы. ВИЧ.

Раздел 4. Молекулярно-генетический уровень организации жизни.

Тема 4.1. Химический состав живых систем.

Химический состав клеток. Элементарный состав. Молекулярный состав. Неорганические вещества: вода и минеральные соли. Буферные системы. Органические вещества. Аминокислоты и белки. Понятие о пространственной структуре белков. Видовая специфичность белков, их антигенные свойства. Структурная, ферментативная и сократительная функции белков. Ферменты и механизм их действия. Углеводы. Липиды.

Тема 4.2. Генетический материал.

Нуклеотиды и нуклеиновые кислоты. ДНК – состав, строение молекулы, локализация в клетке. Структура РНК. Функции нуклеиновых кислот.

Ядерные (хромосомные) детерминанты наследственности. Вирусный геном. РНК- и ДНКсодержащие вирусы. Геном прокариот. Нуклеоид бактерий. Геном эукариотов. Сателлитная ДНК.

Экстраядерные (экстрахромосомные) детерминанты наследственности. Бактериальные плазмиды и их биологическое значение. Митохондриальные ДНК у животных. Геном хлоропластов растений. Другие формы экстраядерных ДНК.

Репликация ДНК. Основные этапы репликации. Роль ферментов. Удвоение хромосом и их сегрегация в дочерние клетки.

Мутации. Причины мутаций. Спонтанные и индуцированные мутации. Значение мутаций для организма и для эволюции вида. Генеративные и соматические мутации. Генные, хромосомные и геномные мутации. Поли- и гетероплоидия. Использование полиплоидии в селекции. Репарация повреждений ДНК.

Эволюция генов и геномов клеток. Роль РНК в происхождении жизни. Формирование генетического кода. Роль сателлитной ДНК в образовании новых генов. Основные тенденции в эволюции геномов.

Раздел 5. Живые системы: клетка, организм.

5.1. Клетка – основная форма организации живой материи.

Тема 5.1.1. Методы изучения клеток.

Этапы развития учения о клеточном строении организмов. Основные положения клеточной теории. Методы исследования клетки. Микроскопическая техника. Световая, фазово-контрастная, ультрафиолетовая, люминесцентная и электронная микроскопия. Цитохимические методы. Дифференциальное центрифугирование, хроматография и электрофорез. Рентгеноструктурный анализ. Метод ядерного магнитного резонанса. Культивирование клеток на искусственных питательных средах.

Тема 5.1.2. Типы клеточной организации.

Структурная и функциональная организация прокариотических и эукариотических клеток. Мембранная система, цитоплазматический матрикс, клеточные органеллы, включения. Структурные особенности растительной клетки.

Тема 5.1.3. Деление клеток.

Деление эукариотических клеток. Клеточный цикл. Митотическое деление и его биологический смысл. Фазы митоза. Хромосомы, их строение и функции. Митотическая активность различных тканей. Прямое деление (амитоз). Рост и дифференциация клеток. Значение митоза для размножения организмов. Ткани животных и растений. Механизмы интеграции клеток в тканях. Информационные процессы в тканях. Основные типы тканей

и особенности гистогенеза. Эволюция клеток и тканей. Гипотезы происхождения эукариотических клеток. Возникновение многоклеточности.

5.2. Обмен веществ и энергии.

Тема 5.2.1. Метаболизм. Пластический обмен.

Понятие о метаболизме. Функции обмена веществ. Ассимиляция и диссимиляция. Поступление веществ в клетку. Пассивный транспорт веществ в клетку. Катализируемая диффузия. Активный перенос. Эндоцитоз.

Формы автотрофной ассимиляции. Автотрофные и гетеротрофные организмы. Фотосинтез, его фазы. Роль АТФ и НАДФ. Значение фотосинтеза. Хемосинтез. Основные группы хемосинтезирующих бактерий. Хозяйственное использование хемосинтеза.

Тема 5.2.2 Энергетический обмен и его этапы.

Гетеротрофная ассимиляция у человека и животных. Гетеротрофная ассимиляция у растений, грибов и бактерий. Диссимиляция. Дыхание. Клеточное дыхание. Гликолиз. Брожение. Взаимодействие реакций обмена веществ. Происхождение типов обмена.

5.3. Размножение, рост и индивидуальное развитие организмов.

Тема 5.3.1. Способы и формы размножения.

Бесполое размножение. Репродуктивный процесс у вирусов. Вегетативное размножение. Деление. Множественное деление. Фрагментация. Почкование. Спорообразование. Вегетативное размножение растений.

Половое размножение. Конъюгация и трансдукция как формы полового процесса. Копуляция у одноклеточных организмов. Гаметогенез. Основные этапы и биологический смысл мейоза. Сперматогенез и овогенез.

Осеменение и оплодотворение. Наружное и внутреннее осеменение. Зигогенез. Партеногенез (естественный и искусственный). Андрогенез. Гиногенез. Двойное оплодотворение у цветковых растений. Чередование поколений. Гаплоидные и диплоидные фазы развития. Первичное чередование поколений. Половое и бесполое поколение. Гаметофит и спорофит у растений. Вторичное чередование поколений. Гетерогония. Метагенез.

Половой диморфизм. Биологический смысл полового диморфизма. Гермафродитизм. Истинный и ложный гермафродитизм у животных. Гермафродитизм у растений.

Однодомные и двудомные растения. Происхождение способов размножения. Биологическая роль полового размножения. Живорождение и его биологический смысл.

Тема 5.3.2. Онтогенез, его типы и периодизация.

Понятие об онтогенезе. Периодизация онтогенеза. Проэмбриональный и эмбриональный периоды. Дробление. Образование морулы. Бластула. Гаструляция. Развитие зародышевых листков. Гистогенез и органогенез. Дифференциация и детерминация клеток. Постэмбриональный онтогенез. Ювенильный и пубертатный периоды. Прямое и непрямое развитие. Биологический смысл метаморфоза. Биологические аспекты старения и смерти.

Раздел 6. Наследственность и изменчивость организмов.

6.1. Генетика – наука о наследственности и изменчивости органических форм.

Тема 6.1.1. Наследственность, непрерывность жизни и среда.

Генетика – наука о наследственности и изменчивости органических форм. Методы, генетические модели и уровни изучения наследственности. Генетический анализ и этапы его реализации. Генетические системы, используемые в качестве экспериментальных

моделей. Другие методы исследования. Наследственность и непрерывность жизни. Наследуемость признаков и их генетическая детерминируемость. Наследование, не связанное с полом. Наследование контролируемое, ограниченное и сцепленное с полом. Изменчивость и неперерывность разнообразия жизни.

Наследственность, изменчивость и среда. Генотип и фенотип. Признаки качественные и количественные. Модификационная изменчивость. Норма реакции.

Цитологические основы наследственности. Молекулярные основы наследственности. Нуклеиновые кислоты как генетический материал. Ген – функциональная единица наследственности. Генетический код и его свойства. Митохондриальный и хлоропластный генетические коды. Реализация генетической информации. Транскрипция и трансляция. Этапы полипептидного синтеза.

6.2. Закономерности передачи генетической информации.

Типы наследования. Г. Мендель и его законы. Расщепление (сегрегация) генов. Аллельные гены. Гомозиготные и гетерозиготные организмы. Множественный аллелизм. Независимое распределение генов. Дигибридные и полигибридные скрещивания. Свободная рекомбинация аллельных пар в гаметах. Хромосомные основы расщепления и независимого перераспределения генов.

Наследственность, сцепленная с полом. Механизмы генетического определения пола. Детерминирование пола окружающей средой. Роль половых хромосом в контролировании признаков.

Коньюгация и кроссинговер. Работы Т. Моргана. Группы сцепления. Биологический смысл кроссинговера. Молекулярные механизмы и генетический контроль рекомбинации. Линейный порядок генов в хромосоме.

Современная концепция гена. Дробимость гена. Сайт. Цистрон. Концепция «один ген – один полипептид». Многокопийные гены. Кодирование РНК.

Раздел 7. Эволюция органического мира.

Тема 7.1. Развитие эволюционных концепций в додарвиновский период.

История развития эволюционных концепций до Дарвина. Эволюционные представления в античном мире. Метафизические концепции эпохи Возрождения. Доктрина абиогенеза и ее опровержение. Работы Ф. Реди и Л. Пастера. Развитие идеи о последовательности и трансформации природных тел. Гипотезы возникновения жизни на Земле (стационарного состояния, панспермии, спонтанного зарождения). Гипотеза биохимической эволюции А.И. Опарина и Джона Холдейна. Теория эволюции Ж. Б. Ламарка.

Тема 7.2. Теория эволюции Ч. Дарвина.

Основные положения учения Ч. Дарвина. Доказательства эволюции органического мира. Направления и закономерности эволюционного процесса. Дивергенция, параллелизм, конвергенция. Ароморфоз, идеоадаптация и общая дегенерация. Значение дарвинизма для развития биологии.

Тема 7.3. Эволюция популяций.

Популяция – единица эволюции. Закон Хаpди – Вайнбеpга. Работы С.Четверикова. Факторы эволюции: изменчивость, миграция, популяционные волны, изоляция, борьба за существование, естественный отбор, дрейф генов. Формы естественного отбора (движущий, стабилизирующий, дизруптивный). Микроэволюция. Способы и механизмы видообразования. Критерии вида. Макроэволюция. Животный и растительный мир в различные эры и периоды.

Тема 7.4. Антропогенез.

История изучения происхождения человека. Взгляды на антропогенез в прошлом. Античные представления. Гипотеза антропогенеза Ж. Ламарка. Научная теория антропогенеза Ч. Дарвина. Концепция животного происхождения человека. Место человека в системе животного мира. Сходство и отличие человека и животных. Этапы

антропогенеза. Прародина человека. Факторы антропогенеза. Биосоциальный отбор, как главная движущая сила антропогенеза. Расы и их происхождение. Расизм. Экологическое разнообразие современного человека. Культурное развитие человека.

Тема 7.5. Эволюция систем органов.

Покровы тела. Скелет. Пищеварительная система. Дыхательная система. Кровеносная и лимфатические системы. Выделительная система. Нервная система. Эндокринная система. Репродуктивная система.

Раздел 8. Экология и охрана природы.

Тема 8.1. Введение. Содержание, предмет и задачи экологии.

Введение в общую экологию. История развития экологии. Предмет и задачи экологии. Методы экологических исследований. Структура современной экологии. Системность экологии. Законы экологии Б. Коммонера.

Тема 8.2. Организмы и среда.

Среда и условия существования организмов. Понятие об экологических факторах и ресурсах среды. Классификация факторов и ресурсов среды. Абиотические факторы наземно-воздушной среды, почвенного покрова, водной среды. Биотические факторы и их разнообразие.

Основные законы аутэкологии и их практическое значение. Закон оптимума. Закон минимума Ю. Либиха. Лимитирующие факторы. Закон толерантности В. Шелфорда. Адаптация живых организмов к экологическим факторам. Жизненные формы растений и животных.

Биотические факторы. Формы биотических отношений: мутализм, комменсализм, «жертва

– эксплуататор», конкуренция, аменсализм. Нейтрализм, как особая форма биотических отношений.

Факторы защиты организма (иммунитет). Основные защитные структуры организма. Охранительная роль иммунитета. Инфекционный иммунитет. Врожденный иммунитет. Роль наследственности. Приобретенный иммунитет: активный и пассивный. Вакцины и сыворотки. Неинфекционный иммунитет. Проблемы трансплантации. Клеточный, гуморальный и тканевый иммунитет. Аллергия.

Тема 8.3. Экология популяций.

Популяционный уровень организации живого вещества. Понятие о популяции, ее характеристики (численность, плотность, рождаемость, смертность, годовой прирост). Структура популяций: демографическая, пространственная, этологическая. Внутривидовые и межвидовые взаимоотношения в популяциях.

Рост популяций. Биотический потенциал видов. Кривые роста численности популяций: экспоненциальная и логистическая. Динамика численности популяций. Территориальные отношения в популяции. Групповая организация животных. Эффект группы. Доминирование и иерархия. Регуляция численности.

Тема 8.4. Сообщества и экосистемы.

Понятие о биогеоценозе, биоценозе и экосистеме. Биоценозы и их структура. Экологические ниши. Классификация экосистем. Зональность макроэкосистем. Разнообразие экосистем. Трофические цепи, сети и трофические уровни. Трофическая структура экосистем и экологические пирамиды. Перемещение вещества и энергии в экосистемах. Продуктивность экосистем.

Динамика и развитие экосистем. Сукцессия. Типы сукцессий и их особенности. Стабильность и устойчивость экосистем. Экосистемы Севера и их особенности. Фитоценозы и агроценозы.

Тема 8.5. Биосфера.

Биосфера как глобальная экосистема. Учение В.И. Вернадского о биосфере. Состав и границы биосферы. Геосферные оболочки Земли. Живое вещество, его свойства и