Методические указания к лабораторным работам по биологии

19

гбпоу белебеевский гуманитарно-технический колледж

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ДЛЯ СТУДЕНТОВ

по выполнению лабораторных работ

по биологии

для специальности 22.02.05, 15.02.08, 09.02.03, 15.02.01, 15.02.03, 13.01.10

профессии 19.01.17 13.01.10

2019

Содержание

Введение…………………………………………………………………………..2

1 Лабораторная работа 01 ………………………………………………………..3

2 Лабораторная работа 02………………………………………………………..6

3Лабораторная работа 03…………………………………………………………9

4Лабораторная работа 04 ……………………………………………………….13

5Лабораторная работа 05 ……………………………………………………….15

Литература……………………………………………………………………….18

ВВЕДЕНИЕ

Методические указания по биологии предназначены для студентов первого курса колледжа. Они разработаны на основе рабочей программы по биологии.

Методические указания предусматривают выполнение пяти лабораторных работ. В ходе которых студенты проводят работы, за микроскопом рассматривая и сравнивая приготовленные микропрепараты. В указаниях представлены схемы решения задач по генетике, по экологии.

Методические указания предусматривают выполнение лабораторных занятий, с целью закрепления полученных теоретических знаний на практике, а именно знакомясь со спецификой природы родного края. В связи с этим лабораторные работы №4, №5 проводятся с учётом развития природы Башкортостана.

При изучении отдельных тем основное внимание обращается на тесные взаимосвязи, возникающие между природой и хозяйственной деятельностью человека; на то, что вторжение человека в природу может вызвать цепную реакцию последствий, которые поставят планету на грань катастрофы.

Дальнейшее углубление и расширение знаний студентов по биологии осуществляется на основе преемственности развития основных биологических понятий, усвоения ведущих идей, теорий, научных фактов, показывающих практическое применение биологических знаний как научной основы отдельных отраслей современного производства, рационального природопользования Башкортостана.

Человек рассматривается как личность, выполняющая сложную роль в экосистемах.

Тема: Строение растительной и животной клетки

Цель занятия: ознакомиться с устройством микроскопа и правилами работы с ним; освоить правила приготовле­ния временных микропрепаратов; изучить структуру рас­тительных и животных клеток и познакомиться с некоторы­ми их функциями.

Оснащение: методические указания, микроскопы, предметные и покровные стёкла, раствор Люголя, материал для изготовления растительной клетки (лук, картофель), готовые микропрепараты растительной и животной клетки.

Выполнение работы

Задание 1

Ознакомьтесь с устройством микроскопа и правилами работы с ним. Поставьте перед собой микроскоп так, чтобы штатив был обращен к вам, а столик от вас. Поставьте в рабочее положение объектив с малым увеличением (х8). Глядя в окуляр, осветите с помощью зеркала поле зрения. Положите на предметный столик препарат, прижмите его клеммами. Осторожно вращая макрометрические винты, опустите объектив так, чтобы он находился на расстоянии 2-3 мм от препарата. Теперь, глядя в окуляр, медленно под­нимайте объектив до тех пор, пока в поле зрения не появится четкое изображение объекта. Рассмотрите объект при большем увеличении. Для этого поставьте в рабочее положение объектив х40. Затем настройте на резкость изображение объекта с помощью микрометрических винтов. Зарисуйте объект.

Примечание. Микроскоп используется для изучения мел­ких объектов. В практической работе обычно пользуются микроскопом МБР-1 (микроскоп биологический рабочий) или МБИ-1 (микроскоп биологический исследовательский).

Основными частями микроскопа являются механическая, оптическая и осветительная (рис. 1).

Механическая часть. К механической части относятся штатив, предметный столик, тубус, револьверная пластин­ка, винты для настройки на фокус.

Штатив состоит из основания, тубусодержателя и тубуса.

Предметный столик укреплен на штативе. На него помещают микропрепарат. На предметном столике имеются два зажима (клеммы) для фиксации препарата. Через отверстие в предметном столике обеспечивается освещение объекта.

На боковых поверхностях штатива имеются два винта, с помощью которых можно передвинуть тубус. Макрометрический винт служит для грубой настройки на фокус (на четкое изображение объекта при малом увеличении микроскопа). Микрометрический винт используется для тонкой настройки на фокус.

Рис. 1 Микроскоп МБР-1.

1 - штатив; 2 - микрометрический винт;

3 - макрометрический винт; 4 - тубус; 5 - окуляр; 6 - объективы; 7 - револьвер; 8 - пред­метный столик; 9 - винт, перемещающий предметный столик; 10 - винт, поднимающий и опускающий конденсор (11); 12 - диафрагма; 13 - зеркало.

Рис. 2 Строение растительных (А) и животных (Б) клеток.

а - клетки пленки лука; б - клетки листа элодеи; в - клетки эпителия лягушки;

г - эритроциты крови лягушки. 1 - оболочка; 2 - цитоплазма; 3 - хлоропласты;

4 - вакуоли с клеточным соком; 5 - ядро; 6 - ядрышко.

Оптическая часть. В верхней части тубуса помещается окуляр. Он обращен к глазу исследователя и представляет со­бой систему линз. Окуляры могут давать различное увеличение: в 7 (х7), 10 (х10), 15 раз (х15).

На противоположной стороне тубуса находится вращающийся диск - револьверная пластинка. В ее гнездах закреплены объективы. Каждый объектив представлен нескольки­ми линзами и, так же как окуляр, позволяет получить определенное увеличение: х8, х40, х90. Общее увеличение микроскопа равно увеличению объектива, умноженному на увели­чение окуляра.

Осветительная часть микроскопа представлена зеркалом, конденсором и диафрагмой конденсора. Зеркало расположено в нижней части штатива и служит для направления светового пучка от источника света на объект. Зеркало имеет плоскую и вогнутую поверхности. Плоскую поверхность ис­пользуют при естественном освещении, вогнутую – при искусственном. Иногда вместо зеркала к штативу прикрепляют осветитель ОИ-1 (осветитель иммерсионный), от которого свет направлен непосредственно на объект.

Между зеркалом и предметным столиком находится конденсор. С помощью конденсора регулируют освещенность объекта. Диафрагма конденсора также служит для регуляции освещения объекта.

Задание 2

Снимите с внутренней поверхности мясистой чешуи лука тонкую пленку. Кусочек пленки поместите на предметное стекло в каплю раствора Люголя. Накройте покровным стеклом. Микроскопируйте сначала при малом увеличении (объектив х8), а затем при большом (объектив х40). Зарисуйте несколько клеток (рис. 2, а), обозначьте ци­топлазму, ядро, вакуоли, оболочку клетки.

Задание 3

Сделайте тонкий срез с клубня картофеля и поместите его на предметное стекло в каплю раствора Люголя. Так как йод является качественным реактивом на крахмал, в клетках при большом увеличении микроскопа (объектив х40) хорошо будут видны зерна крахмала, окрасившиеся в фиолетовый цвет. Зарисуйте несколько клеток, обозначьте оболочку клетки, цитоплазму, зерна крахмала.

Рассмотрите готовые микропрепараты. Дайте сравнительную характеристику растительной и животной клетки. Какие между ними различия? Сформулируйте вывод.

1. Основные положения клеточной теории

2. Строение растительной клетки

3. Строение животной клетки

4. Раскройте функции органоидов животной клетки

5. Раскройте функции органоидов растительной клетки

Тема: Составление простейших схем моногибридного и дигибридного скрещивания. Решение генетических задач.

Цель занятия: на основе знания закономерностей наследо­вания признаков научиться: выписывать типы гамет, образуемые организмами с за­данными генотипами; кратко записывать условие генетических задач; решать ситуационные задачи по генетике.

Общие сведения:

Выписывая гаметы, необходимо помнить, что у организ­ма, гомозиготного по одному (АА) или нескольким (ААbbсс) генам, все гаметы одинаковы по этим генам, так как несут один и тот же аллель. В случае гетерозиготности по одному гену (Аа) организм образует два типа гамет, несущие разные его аллели. Дигетерозиготный организм (АаВb) образует че­тыре типа гамет. В целом организм образует тем больше ти­пов гамет, чем по большему числу генов он гетерозиготен. Об­щее количество типов гамет равно 2ⁿ, где n - число генов в гетерозиготном состоянии. Выписывая гаметы, необходимо руководствоваться законом «чистоты» гамет, в соответствии с которым каждая гамета несет по одному из каждой пары аллельных генов. В связи с этим в каждом конкретном случае в гамете должно быть столько генов, сколько их пар содержит­ся в диплоидном генотипе организма.

При краткой записи условия генетической задачи доми­нантный признак обозначают прописной (А), а рецессивный - строчной (а) буквой с обозначением соответствующего варианта признака. Генотип организма, имеющего доми­нантный признак, без дополнительных указаний на его гомо или гетерозиготность в условии задачи, обозначается А?, где вопрос отражает необходимость установления генотипа в хо­де решения задачи. Генотип организма с рецессивным при­знаком всегда гомозиготен по рецессивному аллелю - аа. Признаки, сцепленные с полом обозначаются в случае Х-сцепленного наследования как X^А или X^а.

Пример краткой записи условия и решения задачи.

3 а д а ч а. У человека вариант карего цвета глаз домини­рует над вариантом голубого цвета. Голубоглазая женщина выходит замуж за гетерозиготного кареглазого мужчину. Какой цвет глаз может быть у их детей?

3 а д а ч а. У человека близорукость доминирует над нор­мальным зрением. У близоруких родителей родился ребенок с нормальным зрением. Каков генотип родителей? Какие еще дети могут быть от этого брака?

Краткая запись условия:

У человека

А - близорукость

а - нормальное зрение

Краткая запись решения:

Оба родителя должны иметь в своем генотипе рецессивный ген (а), так как у ребенка проявился рецессивный признак, то есть он гомозиготен по этому гену (аа). Следовательно:

близорукость Норма

Выполнение работы

Задание 1

Выпишите все типы гамет, образуемые ор­ганизмами, имеющими следующие генотипы: АА, bb, Аа, МmРР, РрКk, ААЬЬсс, АаbbСсkkРР, АаВbСс.

Задание 2

Решите следующие ситуационные задачи, кратко записав их условия.

1. У человека полидактилия (шестипалость) определяется доминантным геном. Его рецессивный аллель обусловливает развитие нормального количества пальцев. От брака гетерозиготных шестипалых родителей родился ребенок с шестью пальцами. Можно ли ожидать появления у них детей с нор­мальным количеством пальцев?

2. У человека аллель гена, вызывающий фенилкетонурию, рецессивен по отношению к его аллелю, обеспечивающему нормальный обмен аминокислоты фенилаланин. Может ли от брака больной женщины с нормальным гетерозиготным муж­чиной родится ребенок с фенилкетонурией?

3. У человека признак гемофилии рецессивен и сцеплен с полом (ген локализуется в Х-хромосоме и не имеет аллеля в У-хромосоме). Девушка, отец которой страдал гемофилией, выходит замуж за здорового по этому признаку мужчину. Ка­ких детей можно ожидать от этого брака?

4. У человека дальтонизм определяется рецессивным аллелем гена, расположенного в Х-хромосоме и не имеющего аллельного гена в У-хромосоме. От брака родителей с нормаль­ным зрением родился ребенок дальтоник. Каков пол ребенка?

5. У человека карий цвет глаз доминирует над голубым, а курчавые волосы - над гладкими. Голубоглазый курчавый мужчина, гетерозиготный по гену формы волос, женился на гомозиготной кареглазой женщине, имеющей гладкие воло­сы. Какие дети могут рождаться в этой семье?

6. У человека умение лучше владеть правой рукой доминирует над леворукостью, а близорукость - над нормальным зрением. Мужчина и женщина, оба правши, страдающие близорукостью, вступили в брак. У них родилось трое детей:

близорукий правша, близорукий левша и правша с нормаль­ным зрением. Каковы генотипы родителей?

7. Сколько типов гамет образует голубоглазый мужчина дальтоник? Кареглазая, гетерозиготная по этому гену жен­щина, отец которой был гемофиликом?

8. У человека наличие веснушек - доминантный аутосомный признак, а дальтонизм - рецессивный, сцепленный с по­лом признак. Гетерозиготная женщина с веснушками, имею­щая отца дальтоника, выходит замуж за мужчину с нормаль­ным зрением, не имеющего веснушек. Какое потомство мо­жет быть от такого брака?

9. У человека нормальный слух формируется в результате комплементарного взаимодействия двух доминантных неаллельных генов А и В. Отсутствие в генотипе доминантного аллеля одного из этих генов приводит к развитию глухонемоты. Какова вероятность появления глухонемого ребенка у двух дигетерозиготных родителей с нормальным слухом?

Контрольные вопросы:

1. Расскажите об опытах Менделя по дигибридному и моногибридному скрещиванию растений гороха.

2. Расскажите о наследовании, сцеплённом с полом

3. Объясните первый закон Г.Менделя

4. Объясните второй закон Г.Менделя

5. Расскажите о законах Т.Моргана

Тема: Анализ фенотипической и комбинативной изменчивости.

Цель занятия: на основе знания закономерностей наследования признаков ознакомиться с основными приемами составления родословных и на примере родословных, приведенных в методических указаниях, уметь анализировать их, определять по родословным тип наследования признаков и генотипы членов родословной.

Общие сведения:

Правила составления родословных.

Лицо, по отношению к которому составляют родословную (изучают наследственность семьи) называется пробандом, его сёстры и братья – сибсами. Каждому поколению семьи отводят одну сторону. На ней слева направо в ряд располагают символы членов семьи в порядке рождения, соединённые с проведённой над ними горизонтальной линией. Символы лиц, состоящих в браке, соединяют линей брака. Римскими цифрами обозначают последовательные поколения, арабскими – потомков одного поколения

Для анализа родословных, необходимо выяс­нить тип наследования признака, обозначенного штриховкой. Если признак с одинаковой частотой встречается у мужчин и у женщин - членов данной родословной, это свидетельствует об аутосомном типе наследования. Если признак встречается преимущественно у представителей какого-то одного пола, это говорит о сцепленном с полом типе наследования.

При Х-сцепленном рецессивном наследовании признак проявляется у женщин гораздо реже, чем у мужчин. У последних он проявляется через поколение. При Y-сцепленном наследовании признак проявляется из поколения в поколение только по мужской линии.

Если признак одного из родителей проявляется у большин­ства потомков в ряду поколений, это свидетельствует о его доминантности. В случае, если признак проявляется у потомков, а у родителей отсутствует, он является рецессивным, так как в противном случае у рецессивных родителей появилось бы до­минантное потомство, чего, как правило, быть не может.

Выяснив тип наследования признака, укажите генотипы всех членов родословной с рецессивным признаком. В случае Х-сцепленного наследования сразу можно расставить геноти­пы всех мужчин в родословной в соответствии с их фенотипом. В дальнейших рассуждениях при выяснении генотипов ос­тальных членов родословной руководствуйтесь тем, что при аутосомном наследовании рецессивное потомство получает свои рецессивные аллели от обоих родителей, а рецессивные родители передают свои рецессивные аллели всему потомст­ву. При Х-сцепленном наследовании отец передает свой Х-сцепленный ген только дочерям, а сыновья получают его всегда от матери. При Y-сцепленном наследовании у женщин отсутствует соответствующий ген и они не могут передать его своим детям, зато мужчина - носитель этого гена - передает его всем своим сыновьям.

Решая родословные, необходимо помнить, что иногда вследствие отсутствия данных генотипы отдельных членов родословных остаются неустановленными.

Выполнение работы:

Задание 1

На примере родословных (см. рис. 1, 2, 3), демонстрирующих различные типы наследования признаков у человека, научитесь выявлять особенности распределения в родословной лиц - носителей признака, который наследуется по типу: а) аутосомно-доминантному; б) аутосомно-рецессивному; в) Х-сцепленному доминантно­му; г) Х-сцепленному рецессивному; д) Y-сцепленному.

Рис. 1 Аутосомно-доминантное наследование карликовости.

Затемненные квадраты и кружки соответствуют членам родословной - носите­лям данного признака.

Рис. 2 Аутосомно-рецессивное наследование прогрессивной миопатии в семье с частыми родственными браками

Рис. 3 Х-сцепленное рецессивное наследование цветовой слепо­ты (дальтонизм). Х-хромосома, несущая рецессивный ген дальто­низма, подчеркнута. Черные значки-больные дальтонизмом.

ХУ ХУ ХУ XX

Задание 2

Задача 1

Пробанд страдает ночной слепотой. Два его брата также больны. По линии матери пробанда страдающих ночной слепотой не было. Отец пробанда болен. Две сестры и два брата отца пробанда здоровы и имеют только здоровых детей. По отцовской линии известно: бабушка здорова, дед болен, сестра бабушки здорова, брат болен. Прадедушка со стороны отца страдал ночной слепотой, родственники здоровы. Составьте родословную семьи и проанализируйте её.

Задача 2

Пробанд – женщина-правша. Её две сестры – правши, два брата – левши. Мать – правша. У неё два брата и сестра, все правши. Бабка и дед – правши. Отец пробанда – левша, его сестра и брат – левши, другие два брата и сестра – правши. Составьте родословную.

Задача 3

Составьте родословную вашей семьи, проследив наследование любого произвольно выбранного признака (цвет глаз, цвет волос, свободная мочка уха, вьющиеся или прямые волосы и т.д.)

Задание 3

Определите тип наследования и укажите генотипы представителей следующих родословных.

Контрольные вопросы:

1. Виды изменчивости.

2. Причины возникновения изменчивости

3. Нарушения в развитии организмов, возникновение мутаций

4. Возникновение наследственных заболеваний

Лабораторная работа 04

Тема: Приспособление организмов к разным средам обитания

Цель: получить представление о приспособленности орга­низмов к среде обитания; выяснить механизм образования приспособлений; обосновать вывод о том, что приспособ­ленность — результат действия естественного отбора; разви­вать умение выявлять черты приспособленности организмов.

Оснащение: гербарные экземпляры растений, фотографии и рисунки растений и животных.

Общие сведения:

Каждый организм живет в конкретных условиях, которые в процессе эволюции влияли на облик организма и процессы его жизнедеятельности. Поэтому можно сказать, что организмы являются живыми отражениями собственного прошлого. Разнообразие орга­низмов отражает различия тех условий, в которых проходили их жизнь и развитие.

Часть окружающей природы, оказывающая прямое или косвенное воздействие на живые организмы, называется средой их оби­тания. Конкретный участок среды, занятый теми или иными видами, называют местообитанием.

Воздействие среды на организм осуществляется через экологические факторы: абиотические (проявление свойств неживой природы), биотические (влияние живой природы) и антропогенные (разнообразные проявления деятельности человека).

Комплекс абиотических факторов характеризует каждое место обитания организма (биотоп).

В процессе эволюции у организмов появляются приспособительные признаки, которые обеспечивают им преимущества в ходе естественного отбора. Приспособления выражены во внешнем и внутреннем строении, физиологических и биохимических процессах, поведенческих реакциях. Зная условия существования организма, можно предсказать некоторые его признаки, и наоборот, анализируя ряд признаков, можно представить естественные условия существования организма.

Выполнение работы:

Задание 1

1. Определите вид растения или животного, среду его обитания и образ жизни.

2. Назовите фенотипические особенности организма, обеспечивающие приспособленность к среде обитания.

3. Какие преимущества получили растения или живот­ные в связи с появлением названных вами приспособле­ний? Результаты наблюдений занесите в таблицу по следу­ющей форме:

Приспособленность организмов к среде обитания

Задание 2

Попытайтесь объяснить, как возникли приспособительные признаки, если предположить, что предковые формы ими не обладали. Сделайте вывод о значении при­способленности организма к среде.

Контрольные вопросы:

1.Виды приспособленности организмов

2. Межвидовые взаимоотношения в экосистеме

3.Биологический прогресс и регресс в эволюции

4. Критерии вида

Лабораторная работа 05

Тема: Описание антропогенных изменений в естественных природных ландшафтах своей местности. Сравнительное описание одной из естественных природных систем (леса и агроэкосистемы пшеничного поля). Решение экологических задач.

Цель: познакомиться с влиянием среды, экологических факторов на изменчивость различных видов организмов; определить виды приспособлений растений, насекомых, животных Башкортостана; выделить приспособительные признаки растений; уметь решать экологические задачи

Оснащение: методические указания, гербарный материал, «Красная книга», альбом с рисунками растений, живые растения.

Выполнение работы

Задание 1

1. Рассмотрите образцы растений из разных мест обитания. Сравните их, среди внешних особенностей обратите внимание на строение, окраску и расположение листьев и стеблей у растений;

2. Отметьте черты различия: развитие корневой системы, величину побега, размеры листовой пластины и сте­пень ее рассечености, число листьев в прикорневой ро­зетке, величину цветоноса.

3. Из физиологических проявлений у живых растений обрати­те внимание на ориентацию листьев растений к свету, их способность к выведению или удержанию влаги.

Данные зафиксируйте в виде таблицы:

Таблица 1.1 Приспособление растений к условиям мест обитания

К условиям обитания относятся температурный режим, освещенность, влажность, требовательность к плодородию почвы и др.

Таблица 1.2.Приспособленность растений к действию света как абиотического фактора среды

Сделайте вывод: какие условия наиболее благоприятны для вида? Какие биологические преимущества приобретают растения в результате широкого спектра изменчивости?

При обработке результатов наблюдений обратите внимание на то, в каких признаках проявляются приспособительные осо­бенности у животных и (или) растений; какую роль они играют для сохранения видов; какое значение появления приспособительных признаков для становления видового многообразия в природе.

Задание 2

1. Составьте схему пищевой цепи (зоопланктон, сельдь, мелкие рачки, фитопланктон; бактерии, разлагающие органические вещества). К каким функциональным группам относятся организмы этой цепи питания? Какие организмы занимают первый трофический уровень? Ответ обоснуйте.

2. Составьте схему пищевой цепи надземной экосистемы.

1. Какие организмы автотрофы, а какие гетеротрофы?

2. Какие организмы называются продуцентами, консументами, редуцентами?

3. Какие трофические уровни они занимают?

1. Какая пирамида биомассы называется перевернутой? Для каких экосистем характерна перевернутая пирамида биомассы?

Образец решения

Составьте схему пищевой цепи (кузнечики, змеи, орел, лягушки, растения и грибы, разлагающие органические вещества). К каким функциональным группам относятся организмы этой цепи питания? Какова роль консументов в пищевой цепи?

Ответ:

Р

Грибы

Растения – продуценты, кузнечики, лягушки, змеи, орел – консументы, грибы – редуценты. Консументы – потребители органического вещества

Контрольные вопросы:

1. Докажите, что изменение генетики популяции есть предпосылка эволюционного процесса

2. Объясните возможности экологического образования новых популяций вида в результате дивергенции и естественного отбора.

3. Объясните причины многообразия видов живых организмов и их приспособленность к условиям окружающей среды, раскройте относительный характер целесообразности

4. Экологические факторы и их влияние на организмы

Литература

1. Мамонтов С.Г., Захаров В.Б. Общая биология. Для средних специальных учебных заведений. - М.: Высшая школа 2016.

2. В.М. Константинов, А.Г. Резанов. Общая биология. Для студентов образовательных учреждений среднего профессионального образования. – М.: Асадема 2015

3. Каменский А.А., Криксунов Е.А., Пасечник В.В. Общая биология. 10—11 кл. – М., 2016