Биология клетки. Основы общей и медицинской генетики

7.3. Демонстрация преподавателем методики практических приемов по данной теме.

7.4. Самостоятельная работа студентов под контролем преподавателя.

Практическое занятие № 19

1.Тема:

Периодизация и основные закономерности постэмбрионального развития позвоночных. Гомеостаз. Физиологическая и репаративная регенерация.

2. Учебные цели:

Знать:

- основные закономерности и этапы постэмбрионального развития;

- особенности гомеостаза на разных уровнях организации живых систем;

- способы физиологической регенерации, примеры;

- виды репаративной регенерации (типичная и атипичная).

Уметь:

- по совокупности внешних и внутренних признаков определять принадлежность человека к определенной возрастной группе;

- дифференцировать способы репаративной регенерации.

Владеть:

- терминологией;

- теоретическими основами проведения экстренных реанимационных мероприятий (искусственное дыхание и непрямой массаж сердца) при неотложных ситуациях.

3. Вопросы для самоподготовки к освоению данной темы:

1) Постэмбриональный онтогенез у человека, его периодизация.

2) Закономерности формирования дефинитивных структур.

3) Половое созревание и репродукция.

4) Старение как закономерный этап онтогенеза.

5) Закономерности старения.

6) Основные гипотезы старения.

7) Смерть как биологическое явление, закономерный этап онтогенеза.

8) Основные реанимационные мероприятия, применяемые при клинической смерти.

9) Гомеостаз как поддержание постоянства внутренней среды организма.

10) Физиологическая регенерация.э

11) Репаративная регенерации, ее виды и способы.

4. Вид занятия: практическое

5. Продолжительность занятия - 2 часа

6. Оснащение. Мультимедиа

7. Содержания занятия:

7.1. Контроль исходного уровня знаний и умений.

7.2. Разбор с преподавателем узловых вопросов, необходимых для освоения темы занятия.

7.3. Демонстрация преподавателем методики практических приемов по данной теме.

7.4. Самостоятельная работа студентов под контролем преподавателя.

Практическое занятие № 20

(Итоговый контроль по освоению учебного модуля 3. Биология развития. Гомеостаз. Регенерация.

см. вопросы для подготовки к практическим занятиям №№16-18.

4. Вид занятия: итоговое.

5. Продолжительность занятия - 2 часа

Практическое занятие № 21

1. Тема:

Общая экология. Экология человека. Экологический кризис и современность.

2. Учебные цели:

Знать:

- основные разделы экологии;

- биоритмы;

- хронобиологические аспекты терапии;

- антропогенные факторы;

- экологически обусловленные заболевания человека;

- причины и возможные последствия экологического кризиса в современном обществе;

- пути преодоления экологической катастрофы.

Уметь:

- различать факторы, оказывающие неблагоприятное влияние на организм человека в условиях урбоценозов и агроценозов.

- с учетом биоритмов определять наиболее оптимальные периоды для работы и отдыха организма человека.

Владеть:

- знаниями об экологически обусловленной патологии человека и возможными мерами по их профилактике.

3. Вопросы для самоподготовки к освоению данной темы:

1) Определение и сущность предмета экологии (цель, задачи, основные разделы)

2) Классификация экологических факторов (оптимальные и лимитирующие; абиотические, биотические и антропогенные).

3) Абиотические факторы (классификация, характеристика, закономерности воздействия на человека).

4) Влияние света на жизнедеятельность человека. Фотопериодизмы, биологические ритмы. Хронобиология и хрономедицина.

5) Влияние температуры на жизнедеятельность человека.

6) Антропогенные факторы: урбоценозы, агроценозы.

7) Понятие об экологическом кризисе.

8) Общее представление о биотических факторах.

4. Вид занятия: практическое

5. Продолжительность занятия - 2 часа.

6. Оснащение. Электронная презентация «Лекции по биологии», таблицы, муляжи

7. Содержания занятия:

7.1. Контроль исходного уровня знаний и умений.

7.2. Разбор с преподавателем узловых вопросов, необходимых для освоения темы занятия.

Экология - это наука, которая изучает закономерности, возникающие при взаимодействии живых организмов друг с другом и с окружающей средой. Термин экология образован от двух греческих слов: ойкос - жилище и логос - наука и дословно означает «науку о жилище». Впервые он был введен немецким ученым Ф. Геккелем в 1866 г.

Взаимоотношения организмов и среды их обитания проявляются на разных уровнях: одной особи, популяции особей одного вида, популяций особей разных видов. Соответственно в современной экологии выделяют соответствующие разделы:

- аутэкология - изучает физиологию и поведение особей в естественных условиях среды обитания, адаптации к факторам среды (организменный уровень)

- популяционная экология - изучает внутривидовые отношения в популяциях (популяционный уровень)

- экосистемная экология - синэкология - изучает межвидовые отношения (биогеоценотический уровень);

- глобальная экология - изучает совокупность всех экосистем Земли ( биосферный уровень).

Экологические факторы

Все, что окружает биоценоз, называется средой обитания. Компоненты среды, способные оказывать влияние на организмы, называются экологическими факторами. Жизнедеятельность организмов ограничена лимитирующими факторами. Наиболее благоприятные для жизнедеятельности факторы называются оптимальными (зона нормальной жизнедеятельности) (например, оптимальными для развития яиц аскариды являются условия при температуре +25С, чем ниже температура, тем дольше развиваются яйца). В зоне угнетения жизнедеятельность снижена. В пределах лимитирующих факторов находится зона толерантности. Организмы, которые способны выдерживать широкий диапазон толерантности, называются эврибионтными, узкий - стенобионтными.

За пределами лимитирующих факторов и зоны толерантности жизнедеятельность невозможна, т.е. наступает гибель организмов.

Все экологические факторы делятся на абиотические, биотические и антропогенные.

Абиотические факторы

К абиотическим факторам относятся свет, температура, влажность, давление, химический состав и др.

Свет - это первичный источник энергии. Почти вся энергия поступает на Землю в виде солнечного излучения, состоящего из видимого света, ультрафиолетовых и инфракрасных лучей. Свет имеет большое сигнальное значение и вызывает регуляторное воздействие на организм. Благодаря вращению Земли вокруг своей оси (24 часа) и вокруг Солнца (365 дней) во всех живых организмах происходят ритмические процессы - фотопериодизмы. Вследствии адаптации к этим ритмам формируются соответствующие биологические ритмы живых организмов:

1. Суточный ритм (24 часа - фундаментальный ритм - чередование сна и бодрствования. Формирование суточных ритмов у новорожденных - режим дня, снижение ритмов в старости - бессонница), Примером фотопериодизма является изменение митотической активности клеток в зависимости от времени суток: у животных с дневным образом жизни - повышение ночью и наоборот.

2. Годовой ритм (365 дней - изменение репродуктивной способности у человека, повышение половой активности весной и летом, снижение - осенью и зимой).

3. Циклы солнечной активности (2. 3, 5, 11, 35 летние). Каждые 11 лет - появляются эпидемические заболевания.

Температура влияет на скорость физических и химических процессов, идущих в живых организмах. Большинство животных являются пойкилотермными, т.е. их температура зависит от температуры окружающей среды (хладнокровные). Животные с постоянной температурой тела называются гомойотермными (теплокровные животные, млекопитающие - 36-37С, птицы - 40С).

К изменениям температуры организмы способны адаптироваться. Различают биохимические, физиологические, морфологические, поведенческие адаптации. К биохимическим относится перестройка процессов метаболизма, например накопление осенью в клетках растений углеводов, повышающих морозоустойчивость. К физиологическим относится способность к терморегуляции, т.е. регуляции теплоотдачи. Например, способность животных к потоотделению. К морфологическим относится изменение формы. Например, согласно правилу Бергмана при продвижении на север средние размеры тела теплокровных животных увеличиваются.

Биотические факторы

К биотическим факторам относятся воздействия живых организмов друг на друга. Популяции, населяющие один биотоп, взаимодействуют между собой. Эти взаимодействия могут быть межвидовыми и внутривидовыми. Межвидовые отношения могут быть полезными (+), вредными (-), нейтральными (0).

Среди этих взаимоотношений, прежде всего, выделяют два главных типа: антибиоз и симбиоз.

Антибиоз - предполагает невозможность сосуществования, когда один вид вызывает гибель другого. Примером служат взаимоотношения бактерий и ряда плесневых грибов, способных выделять антибиотики против бактерий.

Симбиоз - напротив, предполагает возможность совместного существования организмов разных видов.

Мутуализм (+,+). Оба взаимосвязанных вида, воздействуя друг на друга, получают от этого определенные преимущества, и эта связь взаимовыгодная и обязательная для их сосуществования. Примером служит сожительство бактерии - кишечной палочки в кишечнике человека, при котором нормальное пищеварение и всасывание ряда витаминов в кишечнике человека возможно только при участии этих бактерий, а кишечная палочка находит там среду обитания и источник питания.

Протокооперация (+,+). Взаимоотношения взаимовыгодные, но они не являются обязательными. Пример: пчелы и цветковые растения.

Нейтрализм (0,0) - Две популяции никак не влияют друг на друга. Однако между ними могут иметь место косвенные связи. Например, жители одного леса: грызуны, землеройки, белки, дятлы, не соприкасающиеся друг с другом, тем не менее, все зависят от запаса семян деревьев, т.е. от одного пищевого ресурса.

Комменсализм (+,0). Один из видов (комменсал) получает выгоду, тогда как другой (хозяин) от этого взаимодействия не получает никакого влияния. Примером являются кишечные амебы, питающиеся в кишечнике человека не причиняя ему видимого вреда.

Синойкия (+, 0) (от греч. syn - вместе, oikos - дом) или квартирантство - сожительство, при котором один партнер использует другого только как жилище. Например, пресноводная рыбка горчак откладывает икринки в мантийную полость двустворчатых моллюсков. Икринки, защищенные раковиной моллюска, развиваются, не нанося вреда хозяину.

Конкуренция (-,-). Конкуренция может быть внутривидовой (более жесткой) и межвидовой. Она возникает, когда двум популяциям требуется один и тот же ресурс, имеющийся в недостатке. Поэтому присутствие каждой популяции отрицательно сказывается на другой. Конкуренцией в широком смысле слова называется любое взаимно отрицательное отношение между видами. Оно возникает в борьбе за пространство, пищу, свет, убежище и т.д.

Хищничество (+,-). Возникает если между видами наблюдаются только пищевые взаимоотношения, а пространственные отсутствуют. Популяция хищников уничтожает и потребляет членов популяции жертвы, но эволюционно выигрывают оба участника системы: хищники имеют корм, а популяция жертвы оздоравливается хищниками. Пример: лиса - мышь.

Паразитизм (+,-),имеет наибольшее значение для медицины. Эта форма межвидовых взаимоотношений, при которой один вид (паразит) использует другой (хозяина) как источник питания и среду обитания, нанося вред.

Антропогенные факторы

Антропогенные факторы обусловлены влиянием человека на окружающую природу.

Практическое занятие № 22

1. Тема:

Учение о биосфере. Круговорот веществ и энергии в биосфере.

2. Учебные цели:

Знать:

- структуру и основные свойства биосферы;

- компоненты биогеоценозов;

- основные виды биогеоценозов.

-Уметь:

- определять цепи питания, определяющие структуру биогеоценоза.

Владеть:

- методами оценки состояния экосистемы.

3. Вопросы для самоподготовки к освоению данной темы:

1) Структура биосферы (основные компоненты, главные свойства).

2) Биогеоценотический уровень организации живого: определение.

3) Основные компоненты биоценозов (продуценты, консументы, редуценты).

4) Структура биогеоценозов (видовая, пространственная, трофическая).

5) Цепи питания в биоценозах и правило экологической пирамиды.

6) Главное свойство экосистем.

7) Среда обитания биоценозов.

4. Вид занятия: практическое

5. Продолжительность занятия - 2 часа.

6. Оснащение. Электронная презентация «Лекции по биологии», таблицы, муляжи

7. Содержания занятия:

7.1. Контроль исходного уровня знаний и умений.

7.2. Разбор с преподавателем узловых вопросов, необходимых для освоения темы занятия.

Самой крупной экологической системой Земли является биосфера.

Учение о биосфере

Биосфера - это совокупность оболочек земного шара (атмосферы, гидросферы, литосферы), заселенных живыми существами, находящимися во взаимодействии между собой и с неживой природой.

Учение о биосфере создано В.И.Вернадским, который определил биосферу как термодинамическую оболочку с температурой от +50С до -50С и давлением около 1 атм. Это границы жизни для большинства организмов. Верхняя граница биосферы проходит на высоте 15-20 км, охватывая нижнюю часть стратосферы и тропосферу. Нижняя граница - в океане на глубине до 10 км и в литосфере - твердой земной оболочке - на глубине до 4-7 км (рис.66).

Атмосфера состоит в основном из кислорода и азота, углекислого газа и озона. Гидросфера на 95% заключена в Мировом океане, остальное содержится в ледниках, в виде рек и озер, под землей и в составе организмов.

Согласно Вернадскому биосфера включает четыре основных компонента:

1. Живое вещество - все живые организмы, которые образуют биомассу планеты. Биомасса составляет около 0,01% массы земной коры, из этого 99% приходится на растения (300 тыс. видов), 1% - животные (1,5 млн. видов).

2. Биогенное вещество - неорганические вещества, создаваемые живыми организмами - каменный уголь, известняк, нефть…,

3. Биокосное вещество (неживая природа, создаваемая совместно живыми организмами и абиогенными процессами в природе - воздух, вода, почва);

4. Косное вещество (образующееся без участия живых организмов (основные породы, метеориты…).

Биосфера находится в состоянии устойчивого равновесия, что обеспечивается круговоротом веществ: воды (океан - испарение - атмосфера - осадки - почва - океан), углерода (атмосфера - растения - фотосинтез - растения и животные - дыхание - атмосфера), азота (аммиак, нитриты - почва - азотфиксирующие бактерии - растения - животные - белки - растительные и животные отходы, мертвые организмы - почва).

Элементарной единицей биосферы является биогеоценоз.

Биогеоценотический уровень организации живого

Биогеоценоз или экосистема - это исторически сложившееся динамическое и устойчивое сообщество живых организмов разных видов (растения, животные, микроорганизмы), совместно обитающих на одной относительно однородной территории и находящихся в постоянном взаимодействии между собой и с окружающей средой.

Биогеоценоз состоит из биотической части (биоценоз) и абиотической (биотоп). Биоценоз - это сообщество живых организмов, биотоп - территория их обитания.

Биоценозы характеризуются видовым разнообразием, численностью популяций, плотностью и биомассой. Основные компоненты биоценоза: продуценты (растения-автотрофы, синтезирующие органические вещества из неорганических), консументы (животные-гетеротрофы, потребители органического вещества) и редуценты (детритные бактерии и грибы - разрушители органического вещества до неорганического).

Биоценозы имеют определенную пространственную, трофическую и видовую структуру. Пространственная структура проявляется в размещении видов относительно друг друга в пространстве. Каждая популяция биоценоза занимает экологическую нишу, т.е. определенное место в пространстве, где она не конкурирует с другими видами за источник энергии. Взаимоотношения между особями, их распределения в пространстве определяются пищевыми потребностями. Например, места кормежки 5 видов славок.

Трофическая структура биоценоза представлена цепью питания. Цепь питания - это ряд взаимосвязанных видов, из которых каждый предыдущий служит пищей последующему. Видовая структура определяется видовым составом популяций, входящих в цепи питания. Каждая цепь состоит не более чем из 3-6 уровней. Например, растение, насекомое, насекомоядная птица, хищное млекопитающее.

Закономерно, что количество особей, включенных в цепь питания, последовательно уменьшается, и численность жертв значительно больше их потребителей. Это происходит потому, что в каждом звене цепи происходит потеря энергии на теплоту. Эта закономерность носит название правило экологической пирамиды. Основанием пирамиды служат продуценты. Различают три основных вида экологических пирамид: 1) пирамида чисел - отражает количество особей, 2) пирамида биомассы - отражает массу живого вещества, 3) пирамида энергии - отражает законы расходования энергии в трофических цепях.

Биогеоценозы могут быть разных размеров (пруд, озеро, тайга, аквариум, пень). В качестве примера рассмотрим биогеоценоз пресноводного водоема. Основные компоненты биоценоза: продуценты - растения, редуценты - бактерии и простейшие на дне водоема и консументы - рыбы, лягушки.

Главное свойство экосистем - их способность к саморегуляции, т.е. способность к восстановлению после воздействия природного или антропогенного фактора. Наряду с этим, все биогеоценоза подвержены сукцессии т.е. смене одного сообщества на другое.

Литература:

1. Биология: учебник: в 2 т./ под ред. В.Н. Ярыгина/В.Н.Ярыгин, и соавт.М.: ГЭОТАР-Медиа.2011.-. Т.1,2.-736 с. :ил.

2. Биология: Учебное пособие Викторова Т.В., Асанов А.Ю.

3. М.: Изд. «Академия», 2011. - 289 с.

4. Атлас по зоопаразитологии Далин М.В., Гусев В.К., Карпенко Л.П., Демченко А.Н. М., 2004.

5. Лекции по биологии Часть 1. Цитология и генетика. Под ред. Т.В.Викторовой. - Уфа, УМО (2008). - 189 с., илл.

6. Лекции по биологии Часть 1. Цитология и генетика. (электронное издание) Под ред. Т.В.Викторовой. - Уфа, УМО (2008). - 189 с., илл.

7. Лекции по биологии Часть II. Медицинская паразитология. Часть III. Общие закономерности онтогенеза, филогенеза и эволюции живого.) Под ред. Т.В.Викторовой. - Уфа, УМО (2008). - 252 с., илл.

8. Лекции по биологии Часть II. Медицинская паразитология. Часть III. Общие закономерности онтогенеза, филогенеза и эволюции живого.) (электронное издание) Под ред. Т.В.Викторовой. - Уфа, УМО (2008). - 252 с., илл.

Размещено на Allbest.ru