С древних времён, наблюдая животных, люди замечали сходства и различия в их строении, поведении, условиях обитания. Исходя из своих наблюдений, они делили животных на группы, что помогало им осмыслить систему живого мира. Сегодня стремление человека системно понимать животный мир стало наукой о классификации живых организмов - систематикой.
Принципы систематики
Основы современной систематики были заложены учёными Ламарком и Линнеем.
Ламарк предложил принцип родственности как основание для отнесения животных к той или иной группе. Линней ввёл бинарную номенклатуру, т. е. двойное название вида.
Каждый вид в названии имеет две части:
- название рода;
- видовое название.
Например, куница лесная. Куница - название рода, в который может входить множество видов (куница каменная и др.).
Лесная - название определённого вида.
ТОП-4 статьи которые читают вместе с этой
Также Линней предложил основные таксоны, или группы, которыми мы пользуемся и теперь.
Вид
Вид является исходным элементом классификации.
Организмы относят к одному виду по ряду критериев:
- сходное строение и поведение;
- идентичный набор генов;
- сходные экологические условия обитания;
- свободное скрещивание между собой.
Виды могут быть внешне очень схожи. Раньше считалось, что малярийный комар - один вид, теперь выяснено, что это 6 видов, отличающихся по строению яиц.
Род
Мы обычно называем животных именно по родам: волк, заяц, лебедь, крокодил.
Каждый из этих родов может иметь в составе множество видов. Есть также роды, содержащие только один вид.
Рис. 1. Виды медведей.
Различия между видами рода могут быть явными, как между бурым и белым медведем, и совершенно незаметными, как между видами-двойниками.
Семейство
Роды объединяются в семейства. Название семейства может происходить от родового названия, например, куньи или медвежьи.
Рис. 2. Семейство кошачьих.
Также название семейства может сообщать об особенностях строения или образа жизни животных:
- пластинчатоусые;
- короеды;
- коконопряды;
- навозные мухи.
Родственные семейства собраны в отряды.
Отряды
Рис. 3. Отряд рукокрылые.
Например, в отряд хищные включены такие разные по строению и образу жизни звери, как:
- ласка;
- белый медведь;
- лисица.
Бурый медведь из отряда хищных в случае хорошего урожая ягод и грибов может длительное время не охотиться, а ёж из отряда насекомоядных охотится практически каждую ночь.
Класс
Классы - многочисленные группы животных. К примеру, класс Брюхоногих моллюсков насчитывает около 93 тыс. видов, а класс открыточелюстные насекомые - более миллиона.
Причём каждый год открываются новые виды насекомых. По оценкам некоторых биологов в данном классе может числиться от 2 до 3 млн видов.
Типы - крупнейшие таксоны. Важнейшие из них:
- хордовые;
- членистоногие;
- моллюски;
- кольчатые черви;
- плоские черви;
- круглые черви;
- губки;
- кишечнополостные.
Самыми объёмными таксонами являются царства.
Все животные объединены в царство животных.
Основные систематические группы мы приводим в таблице «Классификация животных».
Разночтения
Учёные имеют разный взгляд на классификацию животного мира. Поэтому нередко в учебниках определённую группу животных относят к различным таксонам.
Например, одноклеточных животных иногда выделяют в Царство протистов, а иногда считают животными типа простейших.
Часто вводятся дополнительные элементы классификации с приставками над-, под-, инфра-:
- подтип;
- надсемейство;
- инфракласс и другие.
Например, ракообразные ранее считались классом в типе членистоногих. В новых книгах они считаются подтипом.
Что мы узнали?
Наука систематика занимается классификацией видов животных и других организмов. Изучив данную тему в биологии 7 класса, мы узнали основные и дополнительные таксоны, в которые группируются таксоны низшего порядка. Классификация животных проводится по определённым признакам. Чем выше порядок таксона, тем более общими будут признаки.
Тест по теме
Оценка доклада
Средняя оценка: 4.4 . Всего получено оценок: 305.
ПРИНЦИПЫ И МЕТОДЫ
КЛАССИФИКАЦИИ ОРГАНИЗМОВ
На Земле идентифицировано около 2 000 000 видов животных и растений, включая виды, которые жили в далеком прошлом, но затем вымерли. На долю растений приходится 500 000 видов, а на долю животных около 1 500 000 видов. Непрерывно открываются также новые виды растений и животных. Чтобы изучать это огромное множество животных и растений, их необходимо вначале классифицировать на сходные группы или категории. Задачу классификации организмов решает наука, которую называют систематикой и предметом которой является изучение и описание особенностей этого бесконечного множества форм.
Кроме того, в задачу систематики входит нахождение названий единиц классификации (таксонов), а также изучение эволюционных взаимоотношений между всеми единицами классификации. Разделами систематики являются таксономия, название которой еще в 1813 г. предложил швейцарский ученый О. Декандолль (1778- 1841) и которая представляет собой теорию и практику классификации, номенклатура (совокупность названий таксонов) и филоге-нетика (установление родства между организмами в историческом плане).
§1 Искусственные системы
Самые первые попытки классификации организмов принадлежат Аристотелю (384-322 гг. до н. э.), который считал, что общее количество видов растений и животных составляет всего лишь несколько сотен. Аристотель и его ученик Теофраст (370-285 гг. до н. э.) подразделяли растения на травы, кустарники и деревья, а животных на ряд групп в зависимости от того, где они живут - водные, земные, воздушные. Последователи этих выдающихся греков использовали далее для классификации организмов такие признаки, как их полезность, вредность или безвредность.
Названные системы классификации были эмпирическими или, как их еще называют, искусственными системами, ибо они не основывались на признании единства естественного происхождения всех живых существ и не отражали естественных связей между разными организмами. Тем не менее даже в средние века в Европе продолжали называть животных и растения именами, данными им еще древними греками и римлянами. Однако это не приводило к успеху, т. к. разные европейские растения и животные характеризовались различиями на разных территориях европейского континента.
Такие подразделения не лишены значения в хозяйственной и другой деятельности человека, однако для научной классификации организмов они не имеют ценности.
§2 Естественные системы
Уже давно выявилась тенденция выделять с целью классификации естественные системы, которые бы отражали естественные связи между организмами. Чрезвычайно важным шагом на пути к научной классификации организмов оказались создание в 1663 г. английским естествоиспытателем Д. Реем (1627-1705) концепции вида. Он считал, что видом является группа сходных организмов, имеющих сходных предков, и что «...один вид никогда не зарождается из семян другого вида». Принимая вид в качестве реальной, но неизменной категории, Д. Рей классифицировал животные организмы на несколько групп по некоторым анатомическим особенностям, например, по строению копыт, рогов. Конечно, эта классификация была примитивной, но она все же дала начало естественным системам классификации.
Основы современной классификации растений и животных были заложены в XVIII в. шведским ученым К. Линнеем (1707-1778). Считая, что нахождение определенного порядка в природе является главнейшей целью науки, К. Линней в качестве основной (начальной) систематической (таксономической) единицы (таксона) определил вид, под которым он понимал совокупность организмов, сходных между собой, как сходны дети от одних родителей, и способных давать плодовитое потомство. Однако К. Линней считал, что со времени создания виды постоянны и неизменны. Он полагал также, что каждый классифицируемый организм должен быть сравним с идеальным типом и что все подобные организмы должны группироваться вокруг идеального типа. На основе изучения сходства организмов он подразделил животных на млекопитающих, птиц, пресмыкающихся, рыб, насекомых, червей, а также ввел в оборот такие таксономические единицы, как вид, род, отряд, класс, разместив их в виде иерархической системы и определив их сопод-чиненность, заключающуюся в том, что каждая категория более высокого уровня включает в себя одну или несколько категорий низшего порядка. Например, класс включает в себя несколько отрядов, отряд - несколько родов, а род - несколько видов.
Кроме того, для научного наименования организмов он ввел так называемую бинарную номенклатуру, в соответствии с которой наименование организмов одного вида, принадлежащих к одному роду, состоит из родового и видового латинских названий, причем первым словом является обозначение рода, вторым - вида. Например, научное название (бинарное обозначение) ландыша майского есть Convallaria majalis, садового гороха - Pissum sativum, домашней кошки - Fells doinast.ica, тигра - Felis tigris. По К. Линнею вслед за бинарным обозначением вида обычно указывают первооткрывателя вида и год открытия вида. Например, научное наименование аскариды человеческой будет Ascaris lumbricoides L., 1758. Это означает, что род аскариды человеческой есть Ascaris, вид есть lumbricoides, и что этот организм впервые был классифицирован К. Линнеем в 1758 г. Линнеевская система является естественной системой классификации.
Значительный вклад в систематику принадлежит французскому ученому Ж. Ламарку (1744-1829), который разделил животных на беспозвоночных и позвоночных, а также определил основные группы (типы) червей (плоские, круглые и кольчатые).
В XIX в. французский ученый Ж. Кювье (1769-1832) ввел в оборот понятие о типе животных и описал несколько типов.
Позднее, когда было разработано понятие о семействе, в соответствии с принципами естественной классификации виды животных и растений (лат. Species) стали объединяться в роды (лат. genus), роды - в семейства (лат. familia), семейства - в отряды (лат. ordo), отряды - в классы (лат. classis), классы - в типы (лат. typos), типы - в царства (лат. regnurn).
В XIX в. немецкий ученый Э. Геккель (1834-1919) разделил живой мир на три царства, а именно: протисты, животные и растения. Он ввел в обиход также понятие о генеалогическом древе, в котором главными категориями стали так называемые стволы. Из одного ствола происходят классы, отряды, семейства, роды. Позднее были предложены и другие подразделения царств.
В связи с совершенствованием классификации сейчас выделяют еще более дифференцированные систематические единицы в пределах основных систематических групп (таксонов), добавляя к ним приставку над или под (надцарство, подцарство, надсемейство, подсемейство, надтип, подтип). Наконец, часто выделяют такие таксо-ны, как раздел, надраздел, триба.
С введением в биологию теории эволюции Ч. Дарвина систематика организмов стала развиваться с учетом их естественного родства и происхождения (филогенетического родства). Поскольку сходство строения и функциональной активности обусловлено эволюционными связями, то учет этих особенностей определил эволюционное направление в систематике. Как считал Ч. Дарвин «Всякая истинная классификация есть генеалогическая». Таким образом, учет сходств строения и эволюционных связей между организмами стал классическим направлением в систематике.
§3 Методы классификации
С целью классификации организмов используют ряд методов. В частности, используют сравнительно-морфологический, сравнительно-эмбриологический, кариологический, эколого-генетический, географический, палеонтологический, молекулярно-генетический и другие методы. Что касается свойств организмов, важных для классификации, то ими являются одноклеточность или многокле-точность, дифференциация клеток, развитие зародышевых листков, процесс и степень развития определенных систем (кровеносной, пищеварительной и других), наличие или отсутствие целома, тип симметрии (радиальная или билатеральная), наличие или отсутствие сегментации тела, генетическое сходство, количество и морфология хромосом, строение пыльцевых зерен у растений, биохимические и иммунологические свойства. В наше время чрезвычайное значение приобрело установление последовательностей азотистых оснований в ДНК или секвенирование ДНК (генетическая дактилоскопия), а также установление последовательностей аминокислот в белках. Молекулярно-генетическая филогения основывается на представлениях о том, что последовательность азотистых оснований в ДНК и аминокислот в белках одного организма отличается от этих последовательностей другого организма. Следовательно, различия в этих последовательностях у разных организмов являются мерой эволюционных «расстояний» между организмами. Образцы различий могут быть выстроены в генеалогический ряд.В обработке полученных результатов широко используют компьютерную технику.Современная концепция в систематике является динамической. Она основана не только на использовании названных выше свойств, но и на учете географического распространения, экологических потребностей, генетических механизмов и степени, репродуктивной изоляции классифицируемых организмов.В современной классификации растений и животных имеется много спорных вопросов, т. к. одни биологи склонны укрупнять систематические единицы, тогда как другие стремятся их детализировать. Поэтому существует несколько классификаций как растений, так и животных. В приводимом ниже описании разнообразия организмов используется классификация, исходным моментом которой является разделение живого мира на царства растений и животных.Вопросы для обсуждения
1. Дайте определение систематике и назовите ее основные разделы.
2. Что вы понимаете под искусственными системами, когда их стали использовать и какова их роль сейчас в классификации организмов?
3. Что вы понимаете под естественными системами и какова их роль в классификации организмов?
4. Перечислите основные методы, используемые в систематике. Какие из них являются главными?
б. Назовите основные таксономические единицы и правила использования бинарной номенклатуры.
6. Почему в классификации организмов много спорных вопросов?
Литература
Грин Н„ Стаупг У., Тейлор Д. Биология. М.: Мир. 1998. 368 стр.
Нидон К„ Петерман И„ Шеффель П., Шайба Б. Растения и животные. М.: Мир. 1991. 260 стр.
Пехов А. П. Биология и общая генетика. М.: РУДН. 1993. 439 стр.
Полянский Ю.А. (ред.). Жизнь животных, т. 1. М.: Просвещение. 1987. 445 стр.
Хадоры Э„ Венер Р. Общая зоология. М.: Мир. 1989. 523 стр.
Яковлев Г. П., Челомбитъко В. А. Ботаника. М.: Высшая школа. 1990. 367 стр.
Rosenzweig M. L. Species Diversity in Space and Time. Cambridge University Press, 1995. 436 pp.
Систематика — раздел биологии, занимающийся классификацией (группировкой) современных и ископаемых организмов по признакам сходства и родства.
Цель систематики — описание, наименование, классификация и построение эволюционной (филогенетической ) системы организмов, позволяющей отобразить родственные связи между различными классификационными группами организмов а также направления и пути эволюции органического мира.
Систематические признаки — наиболее существенные признаки внешнего и внутреннего строения, по которым систематика устанавливает сходство и родство организмов.
При классификации живых организмов учитывают:
■ особенности их морфологического и анатомического строения;
■ особенности размножения, эмбрионального развития и жизнедеятельности;
■ физиологические и биохимические особенности;
■ тип запасных питательных веществ;
■ происхождение и историческое развитие группы живых организмов, определяемое по ископаемым остаткам;
■ распространение и среду обитания (экологическую нишу);
■ строение и химический состав клеток;
■ число хромосом в кариотипе и т.д.
Классификация организмов основана на выделении определенных, подчиненных друг другу систематических (таксономических ) категорий.
Таксономические (или систематические ) категории — это обозначения групп организмов, отличающихся степенью родства.
Существуют таксономические категории разного уровня (см. ниже), присваиваемые конкретным группам организмов — таксонам .
Таксон — группа родственных организмов, которым можно присвоить определенную таксономическую категорию. Примеры таксонов: хордовые, млекопитающие, собака домашняя.
❖ Таксономические категории (в порядке уменьшения подчиненности):
■ вид,
■ род,
■ семейство,
■ отряд (порядок — для растений),
■ класс,
■ тип (отдел — для растений),
■ царство,
■ надцарство.
Также существуют промежуточные категории — подцарство, подтип, надкласс, подкласс и др. В пределах вида различают подвиды, разновидности, формы и т.д.
Элементарная систематическая единица — вид.
Вид — исторически сложившаяся совокупность популяций, особи которой сходны по морфологическим, физиологическим и биохимическим особенностям, приспособлены к определенным условиям жизни, занимают в природе определенный ареал и способны скрещиваться между собой с образованием плодовитого потомства.
Бинарная номенклатура вида (введена К. Линнеем в 1753 г.): название каждого вида образуется из двух слов, первое из которых’ означает название рода, к которому относится вид, а второе -видовой эпитет (примеры: сосна обыкновенная, магнолия крупноцветная, медведь бурый). Рядом с названием организма (на латыни) в научной литературе сокращенно указывают фамилию ученого, впервые назвавшего или описавшего данный вид.
В настоящее время выделяют два надцарства и пять царств организмов (см. таблицу).
В эту систему организмов не входят вирусы, представляющие собой неклеточные формы жизни.
Краткая характеристика прокариот и эукариот
Прокариоты — организмы, клетки которых не имеют оформленного ядра.
К прокариотам относятся бактерии, цианобактерии и некоторые другие организмы.
У прокариот отсутствуют, кроме ядра, все органеллы, известные у эукариот (митохондрии, хлоропласты, эндоплазматический ретикулум, лизосомы, комплекс Гольджи); имеются лишь многочисленные (до 20 тысяч) рибосомы и одна крупная кольцевая молекула ДНК, связанная с очень небольшим количеством белка. У большинства бактерий присутствуют, кроме того, мелкие кольцевые молекулы ДНК, называемые плазмидами .
Основу клеточной стенки всех прокариот составляет муреин — полисахарид с несколькими присоединенными аминокислотами.
У ряда видов бактерий плазмалемма образует мезосомы -впячивания внутрь цитоплазмы, на складчатых мембранах которых находятся ферменты и фотосинтезирующие пигменты, благодаря чему мезосомы способны выполнять функции митохондрий, хлоропластов и других органелл.
Эукариоты — организмы, клетки которых содержат оформленное ядро, окруженное ядерной оболочкой.
К эукариотам относятся как одноклеточные (протисты), так и многоклеточные (грибы, растения и животные) организмы.
Генетический материал эукариот локализуется в хромосомах, состоящих из ДНК и белка. Кроме ядра у эукариот имеются ограниченные мембранами клеточные органеллы (иногда с собственной ДНК) — митохондрии, эндоплазматический ретикулум, лизосомы, комплекс Гольджи, а у растений — еще пластиды и крупные вакуоли.
Царства организмов
Бактерии — одноклеточные прокариотические организмы.
Протисты — эукариотические одноклеточные или колониальные организмы с клеточным уровнем организации (примеры: эвглена зеленая, вольвокс, амеба обыкновенная).
Грибы — неподвижные эукариотические организмы, тело которых состоит из тонких переплетающихся нитей, образующих мицелий (у некоторых видов грибов мицелий отсутствует).
Растения — многоклеточные, эукариотические, ведущие прикрепленный образ жизни автотрофные организмы, способные синтезировать органические вещества из неорганических в процессе фотосинтеза.
Животные — многоклеточные, эукариотические, гетеротрофные организмы, большинство видов которых способно к активному передвижению.
1 - окуляр, 2 - тубус, 3 - тубусодержатель, 4 - винт грубой наводки, 5 - микрометренный винт, 6 - подставка, 7 - зеркало, 8 - конденсор, ирисовая диафрагма и светофильтр, 9 - предметный столик, 10 - объектив, 11 - стойка, 12 - оптическая головка, 13 - рукоятка переключения увеличения, 14 - бинокулярная насадка.
3. Составьте и запишите классификацию основных методов биологических исследований.
ЗАНЯТИЕ №2 (Семинарское).
Тема: Принципы и методы классификации организмов.
Цель занятия: Знать основные принципы систематизации живых систем и методы их классификации.
Место проведения: учебная аудитория кафедры фундаментальной медицины и биологии.
Время проведения: 100 мин.
Основные вопросы, выносимые на обсуждение семинара.
1. Понятие о живых системах. Естественные и искусственные системы.
2. Искусственные системы. Классификация организмов по хозяйственным признакам.
3. Концепция вида Д. Рея.
4. Система классификации К. Линнея. Ламарка, Ж. Кювье, Э. Геккеля.
5. Основные таксоны животных и растений.
6. Эволюционное направление в систематике.
7. Методы классификации - сравнительно-морфологический.
11. Использование современных информационных технологий в классификации живых систем.
Формируемые компетенции - ОК-1; ОК-3; ОК-6; ОК-8; ОК-12; ПК - 1; ПК - 3; ПК - 9; ПК - 11; ПК - 12; ПК-17.
МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЗАНЯТИЯ .
Технологическая карта занятия.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
!
Основная:
1.
Дополнительная:
2.
3.
4.
5.
6.
7. Биология: [Электронный ресурс]: учебное пособие . - М.: ГЭОТАР-Медиа, 20с.: ил. Режим доступа: http://www. studmedlib. ru/
8.
9.
«УТВЕРЖДАЮ»
Заведующий кафедрой
фундаментальной
медицины
и биологии,
____________________________
Протокол № ___ от «___»________20__года
Методические разработки для студентов, обучающихся по направлению
06.03.01 «Биология» к семинарам и лабораторным занятиям
при изучении дисциплины
«Общая биология».
Профиль подготовки
Биохимия
Факультет
доцент кафедры фундаментальной
медицины и биологии,
ассистент кафедры фундаментальной
медицины и биологии,
Разработали _____________/ /
ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ И СЕМИНАРСКИХ ЗАНЯТИЙ.
№ п/п | Тема лабораторных и семинарских занятий |
занятия | Количество часов |
Методы биологических исследований. Микроскоп и правила работы с ним. Описательный, сравнительный, исторический и экспериментальный методы. Использование современных технических средств в биологии. 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. Использование моделирования для прогнозирования поведения биологических систем2. | |||
Принципы и методы классификации организмов. Искусственные системы. Классификация организмов по хозяйственным признакам. Естественные системы. Концепция вида Д. Рея. Система классификации К. Линнея. Ламарка, Ж. Кювье, Э. Геккеля. Основные таксоны животных и растений. Эволюционное направление в систематике. Методы классификации. Сравнительно-морфологический, сравнительно-эмбриологический, кариологический, эколого-генетический методы классификации организмов. Использование современных информационных технологий в классификации. | |||
Структурно-функциональная организация прокариотических и эукариотических клеток . Эволюция клеток и тканей . Основные эволюционные тенденции. Гипотезы происхождения эукариотических клеток. Морфологическое и функциональное разнообразие клеток. Строение клеточной оболочки. Мембранная система. Цитоплазматический матрикс. Клеточные органеллы и включения. Ткани животных и растений. Механизмы интеграции клеток в тканях. Информационные процессы в тканях. Основные типы тканей и особенности гистогенеза. | |||
Структурно-функциональная организация генетического аппарата в живых системах. Химическое строение и структура ДНК . Особенности строения нуклеотида. Первичная, вторичная и третичная структура ДНК. Локализация ДНК в клетке. Ядерные (хромосомные) детерминанты наследственности . Вирусный геном. РНК - и ДНК-содержащие вирусы . Геном прокариот. Нуклеоид бактерий. Геном эукариотов. Сателлитная ДНК. Генетическая организация хромосом. | |||
Размножение клеток . Митотическое деление и его биологический смысл. Фазы митоза. Митотическая активность различных тканей. Прямое деление (амитоз). Основные этапы и биологический смысл мейоза. | |||
Размножение, рост и индивидуальное развитие организмов . Происхождение способов размножения. Биологическая роль полового размножения. 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. Онтогенез, его типы и периодизация. Понятие об онтогенезе. Проэмбриональный этап развития. Эмбриональный период. 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. Старение и смерть. Продолжительность жизни. Особенности онтогенеза растений. | |||
Размножение организмов . Основные способы размножения организмов. Бесполое и половое размножение . Конъюгация и трансдукция как формы полового процесса. Копуляция у одноклеточных организмов. Цитологические основы гаметогенеза . Сперматогенез и овогенез. Осеменение и оплодотворение. Особенности протекания этих процессов у человека. | |||
Закономерности передачи генетической информации. Доминантность и рецессивность. Менделя. 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. | |||
Генетика пола. Наследование, сцепленное с полом. Хромосомная теория. Группы сцепления. Наследственность, сцепленная с полом . Механизмы генетического определения пола. Детерминирование пола окружающей средой. Роль половых хромосом в контролировании признаков. Сцепление и кроссинговер . Моргана. Группы сцепления. Биологический смысл кроссинговера. Молекулярные механизмы и генетический контроль рекомбинации. Линейный порядок генов в хромосоме. | |||
Наследственность и среда. Изменчивость и ее формы. Мутации. Модификационная и комбинативная изменчивость. 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. Понятие о мультифакториальных заболеваниях. | |||
Нормальная и патологическая наследственность у человека. Генетика человека . Кариотип человека. Генетическое разнообразие и гетерозиготность. Качественные и количественные признаки. Доминирование. Кодоминантное наследование. Полигенные системы. Признаки, сцепленные с полом. Методы изучения наследственности человека. Генеалогический, цито-генетический, популяционный, близнецовый и молекулярно-генетические методы. Наследственно обусловленная патология человека. Понятие о генных, хромосомных и мультифакториальных заболеваниях. | |||
Учение о микроэволюции и видообразование. Популяция , как элементарная единица эволюции. Закон Харди-Вайнберга. Факторы эволюции : изменчивость, миграция, популяционные волны, изоляция, борьба за существование, естественный отбор, дрейф генов. Критерии вида . Механизмы видообразования. Аллопатрическое и симпатрическое видообразование. Мгновенное видообразование. Устойчивость видов. | |||
Филогения системы защиты : Покровы тела. Скелет. Выделительная система. | |||
Филогения системы жизнеобеспечения и воспроизведения: Пищеварительная, дыхательная и репродуктивная системы. | |||
Филогения системы интеграции: Кровеносная и лимфатическая системы. Нервная и эндокринная системы. | |||
Происхождение человека. Концепция животного происхождения человека. Место человека в системе животного мира. Сходство и отличие человека и животных. Гипотезы анропогенеза. Этапы антропогенеза. Факторы антропогенеза. Расы и их происхождение . Экологическое разнообразие современного человека. | |||
Заключительное занятие. Итоговый контроль уровня сформированных компетенций. |
ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ И СЕМИНАРСКИЕ ЗАНЯТИЯ.
ЗАНЯТИЕ № 1 (Лабораторное).
Тема: Методы биологических исследований. Микроскоп и правила работы с ним.
Цель: Ознакомиться с основными методами исследования в современной биологии. Знать строение микроскопа. Освоить технику микроскопирования. Научиться работать на малом и большом увеличении микроскопа. Уметь готовить временные микропрепараты, зарисовывать их в альбом, правильно вести протокол практической работы .
Перечень практических навыков.
1. Знать современные методы исследования структуры и состава биологических объектов.
2. Знать основные методы получения изображений биологических объектов и их частей: световую микроскопию и её модификации, электронную микроскопию и её виды, принцип и применение каждого из методов.
3. Знать строение механической, оптической и осветительной части светового микроскопа.
4. Уметь определять увеличение объекта.
5. Знать правила подготовки микроскопа к работе.
6. Освоить правила работы с микроскопом.
7. Знать методику приготовления временного препарата.
8. Научиться протоколировать и выполнять зарисовки объекта микроскопирования.
Основные вопросы, предлагаемые для обсуждения.
1. Основные методы биологических исследований, принципы и применение.
2. Основные виды микроскопии.
3. Основные части светового микроскопа.
4. Элементы механической части микроскопа.
5. Осветительная часть микроскопа.
6. Оптическая часть микроскопа.
7. Правила работы с микроскопом.
8. Методика приготовления временного микропрепарата.
Краткое содержание темы.
Необходимым элементом микроскопического изучения объекта является его зарисовка в альбом. Это делают для того, чтобы лучше понять и закрепить в памяти строение объекта, форму отдельных структур, их взаимное расположение.
Для выполнения зарисовок необходимо иметь альбом (оптимальный формат 30x21 см) и карандаши (простой и цветные).
1. Поскольку рисование на занятиях по биологии не самоцель, а метод изучения объекта, при зарисовке следует придерживаться ряда правил. Рисовать можно только на одной стороне листа, так как рисунки, сделанные на обеих сторонах, накладываются друг на друга и со временем портятся.
Основные этапы работы на лабораторном занятии:
1. Рассмотреть основные части микроскопа: механическую, оптическую, осветитель ную.
2. Освоить правила работы с микроскопом МБР -1.
Правила работы с микроскопом МБР-1.
При переносе микроскоп следует брать правой рукой за ручку штатива и поддерживать его снизу левой рукой!
1. Установите микроскоп так, чтобы его зеркало находилось против .
2. Поставьте в рабочее положение объектив малого увеличения. Для этого поворачивайте револьвер до тех пор, пока нужный объектив не займет срединное положение по отношению к тубусу и предметному столику (встанет над отверстием столика). Когда объектив занимает срединное (центрированное) положение, в револьвере срабатывает устройство - защелка; при этом слышится легкий щелчок, и револьвер фиксируется.
Запомните, что изучение любого объекта начинается с малого увеличения!
3. С помощью макрометрического винта поднимите объектив над столиком на высоту примерно 0,5 см. Откройте диафрагму и немного приподнимите конденсор.
4. Глядя в окуляр (левым глазом!), вращайте зеркало в разных направлениях до тех пор, пока поле зрения не будет освещено ярко и равномерно.
5. Положите на предметный столик приготовленный препарат покровным стеклом вверх, чтобы объект находился в центре отверстия предметного столика.
6. Под контролем зрения медленно опустите тубус с помощью макрометрического винта, чтобы объектив находился на расстоянии около 2 мм от препарата.
7. Смотрите в окуляр и одновременно медленно поднимайте тубус с помощью макрометрического винта до тех пор, пока в поле зрения не появится изображение объекта (фокусное расстояние для малого увеличения равно приблизительно 0,5 см).
8. Чтобы перейти к рассмотрению объекта при большом увеличении микроскопа, необходимо центрировать препарат, т. е. поместить объект или ту часть его, которую вы рассматриваете, в самый центр поля зрения, глядя в окуляр, пока объект не займет нужного положения. Если объект не будет центрирован, то при большом увеличении он останется вне поля зрения.
9. Вращая револьвер, поставьте над препаратом объектив большого увеличения. При этом слышится щелчок, и револьвер фиксируется.
10. Для тонкой фокусировки используйте микрометрический винт.
11. При зарисовке препарата смотрите в окуляр левым глазом, а в альбом - правым.
12. Опустите тубус (глядя на него сбоку) так, чтобы нижняя линза объектива погрузилась в каплю иммерсионного масла.
13. Затем, глядя в окуляр, с помощью только микровинта следует осторожно (!) (фокусное расстояние для объектива х90 еще меньше, чем для объектива х40) немного опустить, а затем поднять объектив, чтобы получить четкое изображение.
Помните, что работа с иммерсионным объективом требует более интенсивного освещения поля зрения.
2. Освоить правила работы с микроскопом МБС -1.
Правила работы с микроскопом МБС-1
1. Установите микроскоп штативом к себе и расположите так, чтобы свет от лампы падал через вырез в корпусе столика на зеркало.
2. Глядя в окуляры и вращая зеркало, добейтесь интенсивного и равномерного освещения поля зрения.
3. Поместите на стеклянную пластинку основания микроскопа постоянный микропрепарат.
4. Установите барабан в положение, соответствующее цифре 1 и, опуская или поднимая оптическую головку с помощью винта, получите изображение объекта.
5. Сдвигая или раздвигая руками окулярные трубки, добейтесь, чтобы два изображения слились в одно.
6. При настройке микроскопа необходимо следить, чтобы ось головки микроскопа совпадала с центром стеклянной пластинки, иначе может наблюдаться неравномерное освещение поля зрения.
При работе с микроскопом необходимо соблюдать осторожность. Так, при переносе микроскопа можно брать его только за штатив, нельзя без необходимости вынимать окуляры, крутить микрометрический винт и т. д. Протирать окуляры следует только мягкой тряпочкой, предназначенной специально для этой цели.
3. Приготовить временные микропрепараты.
Методика приготовления временного микропрепарата
Возьмите предметное стекло из чашки Петри, держа его за боковые грани, и положите на стол. Поместите в центр стекла объект, например кусочки волос длиной 1,5 см. Затем глазной пипеткой нанесите на объект (волосы) одну каплю воды.
После этого возьмите покровное стекло (обязательно за боковые грани, иначе оставите отпечатки пальцев на поверхности) и положите его сверху на предметное стекло. Рассмотрите готовый препарат под микроскопом.
3.1. Перекрест волос под микроскопом
Отрежьте ножницами часть волоса длиной примерно 3 см, разрежьте пополам и положите на предметное стекло, сделав, перекрест; капните из пипетки одну каплю, воды и накройте покровным стеклом. Рассмотрите временный препарат с помощью микроскопа МБР-1.
Поставьте в рабочее положение объектив малого увеличения. Найдите изображение и зарисуйте его в альбом, правильно отразив размеры наблюдаемых структур (толщина волос). Затем центрируйте препарат, т. е. поставьте так, чтобы перекрест волос был в центре поля зрения. Переместите в рабочее положение объектив большого увеличения и найдите изображение. Сравните размеры объекта при разных увеличениях и зарисуйте изображение в альбом, отразив имеющиеся различия.
3.2. Клетки плёнки лука.
Снимите с внутренней поверхности мясистой чешуи лука тонкую пленку. Кусочек пленки поместите на предметное стекло в каплю воды. Подкрасьте йодом. Накройте покровным стеклом. Микроскопируйте сначала при малом увеличении, а затем при большом. Зарисуйте несколько клеток, обозначьте цитоплазму, ядро, вакуоли, оболочку клетки.
Основные вопросы, предлагаемые для самостоятельной проработки:
1. Ответьте на вопросы контроля итогового уровня знаний:
1) в револьвер;
2) в тубус;
3) в конденсор;
4) в диафрагму.
2. Осветительная часть микроскопа представлена:
1) тубусом;
2) конденсором;
3) макровинтом;
4) револьвером.
3. Малое увеличение объектива:
4. Оптическая часть микроскопа включает в себя:
1) окуляр;
2) конденсор;
3) диафрагма;
4) зеркало.
5. К механической части микроскопа относят:
2) диафрагма;
3) револьвер;
2. Обозначьте основные части микроскопа МБР – 1 и МБС - 1.
DIV_ADBLOCK335">
8. Методы классификации - сравнительно-эмбриологический.
9. Методы классификации - кариологический.
10. Методы классификации - эколого-генетический.
11. Использование современных информационных технологий в классификации живых систем.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
! (Должен соответствовать конечной редакции списка, согласованного с библиотекой и приведенного в приложении к протоколу изменений и дополнений на уч. год)
Основная:
1. Сыч биология. Издательства: Академический проект, Культура, 2007 г., 336 стр.
Дополнительная:
2. Биология с основами экологии, А Издательство: Высшая школа, 2010 г.
3. Пехов. Издательство: ГЭОТАР-Медиа, 2010 г., 656 стр.
4. , Ярыгин: в 2-х кнгах. Издательство: Высшая школа, 2010 г.
5. Д. Тейлор, Н. Грин, У. Стаут. Биология (комплект из 3 книг). Серия: Лучший зарубежный учебник. Издательство: Мир, 2010 г., 1352 стр.
6. Биология. Современный курс. [Электронный ресурс] : 3-е изд., испр. и доп. / под ред. .- СПб. : СпецЛит, 2008.-494 с. : ил. – Режим доступа: http://www. studmedlib. ru/
7. Биология: [Электронный ресурс]: учебное пособие. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 20с.: ил. Режим доступа: http://www. studmedlib. ru/
8. Руководство к лабораторным занятиям по биологии [Электронный ресурс] / Под ред. : учеб. пос. - 2-е изд., стереотип. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 200с.: ил. Режим доступа: http://www. studmedlib. ru/
9. Биология [Электронный ресурс]: учебник: в 2 т./ Под ред. . - М.; ГЭОТАР-Медиа, 2013. - Тс.: ил. – Режим доступа: http://www. studmedlib. ru/
Перечень и краткое описание интерактивных форм проведения занятий по дисциплине «Общая биология»
со студентами, обучающимися по направлению 06.03.01 «Биология»
Согласно учебного плана и рабочей программы дисциплины - из 54 часов аудиторных занятий на интерактивную форму их проведения отводится не менее 12 часов .
Из образовательных технологий, используемых при реализации различных видов учебной работы в рамках преподавания дисциплины в интерактивной форме проходят:
Лекция-визуализация - лекции в формате Power Point, повышают наглядность, интерес к изучаемой теме и облегчают восприятие, помогают структурировать новый учебный материал.
Систематика живых организмов ставит себе чрезвычайно важные теоретические и практические задачи. Главная теоретическая задача - изучить и привести в естественный порядок огромное количество видов, родов и семейств растений, животных, бактерий, грибов. Причем этот порядок, называемый системой, должен отражать исторический ход эволюции биосферы.
Первые известные классификации форм жизни предприняли в античном мире Аристотель и Теофраст. Они дали очень подробную систему живых организмов, в которой объединяли все живое в соответствии со своими философскими взглядами. Растения в этой классификации были разделены на деревья и травы, а животные - на группы с «горячей» и «холодной» кровью. Последний признак имел большое значение для выявления упорядоченности в живой природе.
Эпоха великих открытий существенно обогатила знания ученых о живой природе. В конце XVI - начале XVII в. начинается новая эра в изучении живого мира, вначале направленная на хорошо известные ранее тины. Постепенно расширяясь, накопился необходимый минимум знаний, составивший основу научной классификации. В 1583 г. была осуществлена первая попытка дать научную систему растений, с помощью которой можно было бы разобраться в хаосе собранных к тому времени сведений о растениях. Эта попытка принадлежит А. Чезальпино, написавшему труды иод названием «XVI книг о растениях». Первый отдел «Древесные растения» и «Травянистые растения» совершенно искусственен. Каждое из этих подразделений делится на классы, которых всего 15. Классы выделены по виду плода и количеству и расположению в нем семян. Один класс - растения без плодов и семян - включает папоротники, хвощи, мхи, грибы и кораллы. Вообще в каждом классе встречаются растения, не имеющие родства между собой. Эта система искусственна, потому что основана на одном-двух признаках. Но Чезальпино положил начало систематике растений, и с 1583 г. начался период создания искусственных систем.
Классификацией животных занималась многие известные медики, такие как И. Фабриций, П. Серенсен, У. Гарвей, Э. Тайсон. Свой вклад сделали М. Мальпиги, Р. Гук и некоторые другие ученые.
К началу XVIII в. наукой был накоплен достаточно большой объем биологических знаний, однако с точки зрения структурирования этих знаний биология существенным образом отставала от других естественных наук. Значительным вкладом в устранении этого отставания стали работы шведского естествоиспытателя К. Линнея. Он заложил основы научной систематики, что позволило биологии в короткие сроки стать полноценной научной дисциплиной. Линней был автором одной из известнейших искусственных систем растений, в которой цветковые растения распределялись по классам в зависимости от числа тычинок и пестиков в цветке. Линней хорошо понимал разницу между искусственными и естественными системами. Он говорил следующее: в естественных системах классы заключают растения, близкие между собой, сходные всем обликом и своей природой. Искусственные же состоят из классов, содержащих роды, отличные друг от друга, как небо от земли, и обладающие только одним общим признаком, избранным автором.
Для того, чтобы внести порядок в описательную ботанику, Линней сознательно предложил свою искусственную систему, позаботившись о том, чтобы она была самой легкой. Он разделил природный мир на три царства - минеральное, растительное и животное. Ученый разделил растительный мир на 24 класса, применив признаки количества тычинок, способа их срастания и распределения однополых цветков. Всех животных Линней разделил на шесть классов: млекопитающие, птицы, амфибии, рыбы, черви, насекомые. В класс амфибий входили пресмыкающиеся и земноводные, все известные в его время формы беспозвоночные, кроме насекомых, он отнес к классу червей. Одно из примечательных достоинств этой искусственной классификации в том, что человек был совершенно справедливо отнесен к системе животного царства и включен в класс млекопитающих, в отряд приматов.
Классификации растений и животных, предложенные Линнеем, с современной точки зрения искусственны, так как они основаны на небольшом числе произвольно взятых признаков и не отражают действительного родства между разными формами. Так, на основании одного лишь общего признака - строение клюва - Линней пытался построить «естественную» систему, основанную на совокупности множества признаков, но не достиг цели. Несмотря па искусственность, система была полезна как наиболее легкая для практического применения. Он ввел в классификацию четыре уровня (ранга): классы, отряды, роды и виды. Использованный Линнеем метод формирования научного названия для каждого из видов используется до сих пор. Использование латинского названия из двух слов - название рода, затем видовой эпитет - позволило устранить путаницу в названиях. Данное соглашение о названиях видов получило наименование «бинарная номенклатура».
Линней описал множество видов и родов и дал им названия, которые считаются приоритетными и используются до сих пор. Однако он сознавал необходимость создания естественной системы, отмечая, что это является основной задачей систематики.
В конце XVIII - начале XIX в. стали появляться системы, учитывающие все большее число признаков, были выделены современные отделы и тины.
Новую эру в естествознании открыл Ч. Дарвин в 1859 г. Он предложил понимать естественную систему как результат исторического развития живой природы. Его работы по теории эволюции положили начало повой эпохе в истории систематики, основанной на родстве организмов. Так возникла эволюционная систематика, взявшая за основу выяснение происхождения организмов.
До 1980-х гг. описание видов живых организмов, эволюционных взаимосвязей между ними, построение филогенетических (эволюционных) деревьев осуществлялись, как правило, на основе сравнительной эмбриологии, анатомии, морфологии и палеонтологических материалов. На сегодняшний день науке известно около 1,7 млн видов живых организмов, в то время как по оценочным данным их существует не менее 10 млн. Таким образом, 80% видов еще не описано. Если бы изучение биоразнообразия продолжалось классическими методами, то на полную каталогизацию Природы понадобились бы многие десятилетия .
Новый метод - ДНК-штрихкодирование - значительно ускоряет этот процесс. Он является наиболее точным методом для установления генетических взаимосвязей между видами. Выделенные отдельные молекулы ДНК каждого из видов совмещаются так, чтобы между ними началась реакция. Некоторые участки образуют «гибриды» - двойную спираль, т.е. обычную структуру ДНК, и степень их соединения является показателем количества последовательностей основании, являющихся дополнительными друг к другу. Этот показатель, в свою очередь, служит мерой родства между видами.
Анализ нуклеотидных последовательностей во многом меняет устоявшиеся представления о родстве видов и самой их идентичности, а иногда приводит к глобальному пересмотру крупных таксонов. Так, в результате исследования гена 16S рРНК в 1985 г. К. Везе разделил прокариотические организмы, которые ранее все назывались просто «бактериями», на два надцарства: эубактерии («настоящие» бактерии) и археи. (Есть интересные примеры выявления новых видов животных с помощью ДНК.) Жуков рода Rivacindela и бабочек рода Dioryctria сначала разбили на группы на основе анализа ДНК, а затем уже нашли морфологические и поведенческие отличия между ними. В пробах мелких донных пресноводных организмов была проведена идентификация последовательностей ДНК и на ее основе выявлены виды простейших, нематод, ракообразных и т.д. Ученые назвали такой метод «обратной таксономией». Проводятся также результаты масштабного исследования ДНК китообразных. В 1982 г. была создана одна из первых международных открытых баз генетических данных GcnBank. Международная программа «Штрихкод жизни» ставит своей целью создание библиотеки штрихкодов для всех видов на Земле .
Сегодня систематика принадлежит к числу бурно развивающихся биологических наук, включая все новые и новые методы: методы математической статистики, компьютерный анализ данных, сравнительный анализ ДНК и РНК, анализ ультраструктуры клеток и многие другие. Главным в современной систематике является построение естественной системы, которая, в отличие от искусственных систем, указывает на родственные связи между организмами. На сегодняшний день систематика организмов очень быстро меняется и ни одна из систем не является общепризнанной. Рассмотрим одну из них.
Все живые организмы на основании строения делят на две империи или два домена: клеточные и неклеточные. К последним относятся вирусы и фаги, не имеющие клеточного строения. На основании строения клетки клеточные живые организмы делятся на надцарства.
Система живых организмов:
- 1. Надцарство Доядерные организмы, или Прокариоты.
- 1.1. Царство Эубактерии.
- 1.2. Царство Архси.
- 2. Надцарство Ядерные организмы, или эукариоты.
- 2.1. Царство Животные.
- 2.2. Царство Грибы.
- 2.3. Царство Растения.
Надцарства делятся на царства, далее на подцарства. Животные (лат. Animalia или Metazoa) - традиционно (со времен Аристотеля) выделяемая категория организмов, в настоящее время рассматривается в качестве биологического царства. Животные являются основным объектом изучения зоологии. Растения изучает современная ботаника. Грибы - микология.
В царстве животных выделяют два подцарства: одноклеточные Protozoa и многоклеточные Metazoa. Далее подцарства делятся на типы, затем на подтипы, классы, отряды, семейства, роды и виды. Название вида состоит из существительного и прилагательного. Например, человек разумный. Существительное - это название рода, а прилагательное - вида. Попробуем определить принадлежность к этим категориям нашей домашней кошки. Она относится к домену клеточных, надцарству эукариоты, царству животные, типу хордовые, подтипу позвоночные, классу млекопитающие, отряду хищные, семейству кошачьи, роду кошки, виду лесной кот. Человек также является представителем животного мира и относится к виду человек разумный.
Царство растения делят на три подцарства: Водоросли, Багрянки и Высшие растения. К подцарству Водоросли относятся от восьми до десяти отделов различных водорослей. К нодцар- ству Высших растений относят растения из ныне существующих отделов: моховидные, плауновидные, хвощевидные, папоротниковидные, голосеменные и покрытосеменные растения. Отдел в ботанике соответствует типу в зоологической классификации. Определим в качестве примера положение в классификации растений вида ромашка пахучая. Она относится к домену клеточных, надцарству эукариоты, царству растения, отделу (типу) покрытосеменные, классу двудольные, семейству сложноцветные, роду ромашка, виду ромашка пахучая.
- См.: URL: http://elemcnty.ru/gcnbio/synopsis?artid=246
- См.: Шнеер В. С. ДНК-штрихкодирование видов животных и растений -способ их молекулярной идентификации и изучения биоразнообразия // Журналобщей биологии. 2009. № 4. С. 296-315.