Практические и лабораторные работы по Биологии

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТАН ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

УФИМСКИЙ КОЛЛЕДЖ РЕМЕСЛА И СЕРВИСА ИМ. А. ДАВЛЕТОВА

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

по организации и выполнению

практических и лабораторных работ обучающихся

по учебной дисциплине «БИОЛОГИЯ»

профессиЯ 35.02.09 «МАСТЕР РАСТЕНИЕВОДСТВА»

ЕСТЕСТВЕННО-НАУЧНЫЙ ПРОФИЛЬ

Организация-разработчик:

ГБПОУ УКРиС имени А.Давлетова, г.Уфа, проспект Октября, 4

Разработчики:

Бурханова Уралия Радмировна, преподаватель химии и биологии

Пояснительная записка

В Федеральном Законе РФ от 10 июля 1992 г. № 3266-1 "Об образовании в Российской Федерации" практическая работа квалифицируется как форма организации учебного процесса, как объективное условие формирования познавательной, исполнительской, творческой активности и самостоятельности обучающихся при обучении.

Методические указания по выполнению практической работы предназначены для студентов очного отделения специальности 35.02.09 «Мастер растениеводства». Программой учебной дисциплины «Биология» на проведение практических занятий для базового уровня профессионального образования предусмотрено часов. Практические занятия проводятся в учебных кабинетах. Продолжительность каждого занятия 2

В результате изучения дисциплины студент должен:

знать/понимать

смысл понятий: естественнонаучный метод познания, макромолекула, белок, катализатор, фермент, клетка, дифференциация клеток, ДНК, вирус, биологическая эволюция, биоразнообразие, организм, популяция, экосистема, биосфера, самоорганизация;

уметь

приводить примеры экспериментов и(или) наблюдений, обосновывающих:, клеточное строение живых организмов, роль ДНК как носителя наследственной информации, эволюцию живой природы, превращения энергии и вероятностный характер процессов в живой и неживой природе, взаимосвязь компонентов экосистемы, влияние деятельности человека на экосистемы;

объяснять прикладное значение важнейших достижений в области естественных наук для: создания биотехнологий, лечения инфекционных заболеваний, охраны окружающей среды;

выдвигать гипотезы и предлагать пути их проверки, делать выводы на основе экспериментальных данных, таблицы или диаграммы;

работать с естественно-научной информацией,содержащейся в сообщениях СМИ, интернет-ресурсах, научно-популярной литературе:владеть методами поиска, выделять смысловую основу и оценивать достоверность информации;

использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни для: профилактики инфекционных заболеваний, никотиновой, алкогольной и наркотической зависимостей

БИОЛОГИЯ

Биология — совокупность наук о живой природе. Методы научного

познания в биологии

Живая природа как объект изучения биологии. Методы исследования живой природы в биологии. Определение жизни (с привлечением материала из разделов физики и химии). Уровни организации жизни.

Клетка

История изучения клетки. Основные положения клеточной теории. Клетка —

структурно-функциональная (элементарная) единица жизни.

Строение клетки. Прокариоты и эукариоты — низшие и высшие клеточные

организмы. Основные структурные компоненты клетки эукариот. Поверхностный аппарат. Схематичное описание жидкостно-мозаичной модели клеточных мембран. Цитоплазма — внутренняя среда клетки, органоиды (органеллы). Клеточное ядро. Функция ядра: хранение, воспроизведение и передача наследственной информации, регуляция химической активности клетки. Структура и функции хромосом. Ауто-

сомы и половые хромосомы.

Материальное единство окружающего мира и химический состав живых организмов. Биологическое значение химических элементов. Неорганические вещества в составе клетки. Роль воды как растворителя и основного компонента внутренней среды организмов. Неорганические ионы. Углеводы и липиды в клетке.Структура и биологические функции белков. Аминокислоты — мономеры белков. Строение нуклеотидов и структура полинуклеотидных цепей ДНК и РНК, АТФ.

Вирусы и бактериофаги. Неклеточное строение, жизненный цикл и его зависимость от клеточных форм жизни. Вирусы — возбудители инфекционных заболеваний; понятие об онковирусах. Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ). Профилактика ВИЧ-инфекции.

Организм

Организм — единое целое. Многообразие организмов.

Обмен веществом и энергией с окружающей средой как необходимое условие существования живых систем.

Способность к самовоспроизведению — одна из основных особенностей живых организмов. Деление клетки — основа роста, развития и размножения организмов. Бесполое размножение. Половой процесс и половое размножение. Оплодотворение, его биологическое значение.

Понятие об индивидуальном (онтогенез), эмбриональном (эмбриогенез) и постэмбриональном развитии. Индивидуальное развитие человека и его возможные нарушения.

Общие представления о наследственности и изменчивости. Генетическая терминология и символика. Закономерности наследования. Наследование признаков у человека. Половые хромосомы. Сцепленное с полом наследование. Наследственные болезни человека, их причины и профилактика. Современные представления о гене и геноме.

Генетические закономерности изменчивости. Классификация форм изменчивости. Влияние мутагенов на организм человека.

Предмет, задачи и методы селекции. Генетические закономерности селекции. Учение Н. И. Вавилова о центрах многообразия и происхождения культурных растений. Биотехнология, ее достижения, перспективы развития.

Вид

Эволюционная теория и ее роль в формировании современной естественно-научной картины мира. Вид, его критерии. Популяция как структурная единица вида и эволюции. Синтетическая теория эволюции.Движущие силы эволюции в соответствии с синтетической теорией эволюции (СТЭ). Генетические закономерности эволюционного процесса.

Результаты эволюции. Сохранение многообразия видов как основа устойчивого развития биосферы. Причины вымирания видов. Биологический прогресс и биологический регресс.

Гипотезы происхождения жизни. Усложнение живых организмов на Земле в

процессе эволюции. Антропогенез и его закономерности. Доказательства родства человека с млекопитающими животными. Экологические факторы антропогенеза: усложнение популяционной структуры вида, изготовление орудий труда, переход от растительного к смешанному типу питания, использование огня. Появление мыслительной деятельности и членораздельной речи. Происхождение человеческих рас.

Экосистемы

Предмет и задачи экологии: учение об экологических факторах, учение о сообществах организмов, учение о биосфере. Экологические факторы, особенности их воздействия. Экологическая характеристика вида. Понятие об экологических системах. Цепи питания, трофические уровни.

Биогеоценоз как экосистема. Биоценоз и биотоп как компоненты биогеоценоза. Биосфера — глобальная экосистема. Учение В. И. Вернадского о биосфере. Роль живых организмов в биосфере. Биомасса. Биологический круговорот (на примере круговорота углерода). Основные направления воздействия человека на биосферу.

Трансформация естественных экологических систем. Особенности агроэкосистем (агроценозов).

Экскурсии

Многообразие видов. Сезонные изменения в природе (окрестности профессиональной образовательной организации).

Естественные и искусственные экосистемы (окрестности профессиональной образовательной организации).

Тематический план

Лабораторная работа № 1

Активность ферментов в живых клетках

Цель:выявить каталитическую функцию белков в живых клетках, сформировать знания о роли ферментов в клетках, закрепить умение работать с микроскопом, проводить опыты и объяснять результаты работы.

Оборудование:сырой и варёный картофель, сырая и вареная печень, лист элодеи (другого растения), свежий 3% -ный раствор пероксида водорода, пробирки, пинцет, песок, ступка и пестик, тетрадь, ручка, простой карандаш, линейка.

Ход работы:

Приготовьте пять пробирок, и поместите в первую немного песка, во вторую - кусочек сырого картофеля, в третью – кусочек варёного картофеля, в четвёртую - кусочек сырого мяса, в пятую - кусочек варёного мяса. Капните в каждую из пробирок немного пероксида водорода. Пронаблюдайте, что будет происходить в каждой из пробирок.

Измельчите в ступке кусочек сырого картофеля с небольшим количеством песка. Перенесите измельчённый картофель вместе с песком в пробирку и капните немного пероксида водорода. Сравните активность измельчённой и целой растительной ткани.

Составьте таблицу, показывающую активность каждой ткани при различной обработке.

Объясните полученные результаты. Ответьте на вопросы:

Ответьте на вопросы:

В каких пробирках проявилась активность фермента каталазы? Объясните, почему.

Каталаза фермент, катализирующий реакцию разложения перекиси водорода на воду и молекулярный кислород: Н₂О₂ + Н₂О₂ = О₂ + 2Н₂О. Биологическая роль К. заключается в деградации перекиси водорода, образующейся в клетках в результате действия ряда флавопротеиновых оксидаз (ксантиноксидазы, глюкозооксидазы, моноаминоксидазы и др.), и обеспечении эффективной защиты клеточных структур от разрушения под действием перекиси водорода. Генетически обусловленная недостаточность К. является одной из причин так называемой акаталазии — наследственного заболевания, клинически проявляющегося изъязвлением слизистой оболочки носа и ротовой полости, иногда резко выраженными атрофическими изменениями альвеолярных перегородок и выпадением зубов.

Активность проявилась в 1,3 пробирках, т.к. в них были сырые продукты, содержащие белки. А в остальных пробирках были продукты с разрушенным в процессе варки белком и реакция не проявилась. Поэтому организмом лучше усваиваются продукты, содержащие белок.

Как проявляется активность фермента в живых и мёртвых тканях? Объясните наблюдаемое явление.

В мертвых тканях активность ферментов отсутствует, т.к. белок в них был разрушен при варке. А в живых тканях при взаимодействии с перекисью водорода выделялся кислород, а белок расщепляясь до первичной структуры превращался в пену.

Как влияет измельчение ткани на активность фермента в живых тканях растений и животных?

При измельчении живой ткани реакция проходит быстрее, т.к. площадь соприкосновения белка и перекиси водорода увеличивается

Как бы вы предложили измерить скорость разложения пероксида водорода?

v=kc(a)c(b)

гдеv является скоростью химической реакции

k – константа скорости

с – изменение концентрации

Как вы считаете, все ли живые организмы содержат фермент каталазу, обеспечивающий разложение пероксида водорода? Ответ обоснуйте.

Так как это фермент класса оксидоредуктаз, то он катализирует разложение токсичного для живых клеток пероксида водорода на воду и кислород. Содержится в лизосомах. Можно сделать вывод, что содержится во всех клетках живых организмов.

Объясните свои наблюдения. Сформулируйте вывод.

Вывод:белок содержится только в живых продуктах, а в варенных продуктах белок разрушен, поэтому никакой реакции с ними не происходит. Если же измельчить продукты, то реакция будет проходить быстрее.

Лабораторная работа № 2

«Плазмолиз и деплазмолиз в клетках кожицы лука».

Цель: познакомиться с основным свойством мембраны –её полупроницаемостью.

Оборудование: микроскоп, предметное и покровное стекла, препаровальная игла, пинцет, скальпель, пипетка, лабораторная посуда, раствор йода, раствор поваренной соли, вода.

Ход работы:

1. Приготовить препарат кожицы чешуи лука.

1). Протереть предметное стекло.

2). Пипеткой на предметное стекло поместить 1-2 капли воды.

3). Снять кожицу с белой чешуи лука и поместить в каплю воды на предметное стекло.

4). Расправить кожицу препаровальной иглой.

5). Окрасить кожицу лука каплей раствора йода.

6). Накрыть препарат покровным стеклом так, чтобы под ним не осталось пузырьков воздуха.

7). Установить приготовленный препарат на предметный столик микроскопа.

8). Рассмотреть и зарисовать многоклеточное строение кожицы чешуи лука, подписать видимые органоиды клетки.

2. Провести и пронаблюдать плазмолиз и деплазмолиз.

1). Снять препарат со столика микроскопа, на предметное стекло вплотную к покровному стеклу нанести каплю раствора поваренной соли.

2). С противоположной стороны покровного стекла, также вплотную к нему, поместить полоску фильтрованной бумаги, которой оттягивается вода до тех пор, пока раствор соли, войдя под покровное стекло, полностью не заместит ее.

Через некоторое время начнется плазмолиз.

3). Затем, не снимая покровного стекла, оттянуть фильтрованной бумагой плазмолизирующий раствор и заменить его водой, наступит деплазмолиз.

4). Зарисовать несколько клеток с разной формой плазмолиза. Сделать необходимые подписи к рисунку.

3. Сделать вывод: о чем свидетельствует изменение состояния

цитоплазмы в клетке, помещенной в воду и раствор поваренной

затем вода на клетку?

Плазмолиз - это отделение пристеночного слоя цитоплазмы от твердой оболочки растительной клетки вследствие утраты ею воды. Данный процесс обратим. Увеличение объема цитоплазмы до исходного уровня называют деплазмолизом.

Для плазмолиза используют гипертонический раствор физиологически безвредного вещества.

Динамика плазмолиза следующая: сначала этим процессов охватываются крайние клетки среза, а затем - остальные, протопласт сжимается и отходит от клеточных стенок.

Причина плазмолиза - диффузия воды через перегородку в сторону раствора с более высокой концентрацией из области раствора с более низкой концентрацией.

В клетках кожицы лука цитоплазма обладает большой вязкостью, поэтому, сначала будет наблюдаться вогнутый плазмолиз: цитоплазма отстанет от клеточных стенок неравномерно (только в некоторых углах и на некоторых участках), а затем он перейдет в выпуклый плазмолиз. Причем цитоплазма в вытянутых, дифференциальных клетках может распадаться на несколько комочков, часто связанных между собой тяжами цитоплазмы. После слишком длительного (глубокого) плазмолиза деплазмолиз не происходит, т.к. нарушается проницаемость мембран. Для деплазмолиза необходимо заменить гипертонический раствор на гипотонический или воду.

Куда двигалась вода (в клетки или из них) при помещении ткани в раствор соли?

Чем можно объяснить такое направление дви­жения воды?

Куда двигалась вода при помещении ткани в воду?
Чем это объясняется?

Как вы думаете, что бы могло произойти в клетках, если бы их оставили в растворе соли на длительное время?

Можно ли использовать раствор соли для уничтожения
сорняков? 

Лабораторная работа 3

Строение растительной и животной клеток под микроскопом.

Цель работы: закрепить умение готовить микропрепараты и рассматривать их под микроскопом, находить особенности строения клеток и тканей различных организмов, сравнивать их между собой.

Оборудование: микроскопы, предметные и покровные стёкла, стаканы с водой, стеклянные палочки, лук, пипетка, йод, разведённые дрожжи, культура сенной палочки, микропрепараты животных и растительных тканей.

Строение микроскопа: 1.Окуляр; 2.Тубус; 3.Объективы; 4.Зеркало; 5.Штатив; 6.Зажим; 7.Столик; 8.Винт

2) химические методы исследования

3) метод клеточных культур на жидких питательных средах

4) метод микрохирургии

5) метод дифференциального центрифугирования.

Основные положения современной клеточной теории:

1. Структура. Клетка – это живая микроскопическая система, состоящая из ядра, цитоплазмы и органоидов.

2. Происхождение клетки. Новые клетки образуются путём деления ранее существующих клеток.

3. Функции клетки. В клетке осуществляются:

-обратимые физиологические процессы (поступление и выделение веществ, раздражимость, движение);

- необратимые химические процессы (развитие).

4. Клетка и организм. Клетка может быть самостоятельным организмом, осуществляющим всю полноту жизненных процессов. Все многоклеточные организмы состоят из клеток. Рост и развитие многоклеточного организма – следствие роста и размножения одной или нескольких исходных клеток.

5. Эволюция клетки. Клеточная организация возникла на заре жизни и прошла длительный путь развития от безъядерных форм к ядерным одноклеточным и многоклеточным организмам.

Ход работы:

1. Изучите строение микроскопа по рисунку.

2. Приготовьте микропрепараты кожицы чешуи лука, дрожжевых грибов, бактерии сенной палочки.

3. Рассмотрите под микроскопом микропрепараты.

4.Рассмотрите под микроскопом готовые микропрепараты клеток животных и растительных тканей.

5. Сопоставьте увиденное с изображением объектов на таблицах. Зарисуйте клетки одноклеточных и многоклеточных организмов в тетрадях и обозначьте видимые в световой микроскоп органоиды.

6. Сравните между собой эти клетки. Найдите признаки сходства и признаки различий клеток между собой.

Контрольные вопросы

1. Каковы причины сходства и различия клеток разных организмов?

2. Какие положения клеточной теории можно подтвердить результатами проведённой работы?

Выводы

Лабораторная работа №4

«Изучение морфологических особенностей растений различных видов»

Цель: обеспечить усвоение понятия морфологического критерия вида, закрепить умение составить описательную характеристику растений.

Оборудование: живые растения или гербарные материалы растений разных видов.

Ход работы:

Рассмотрите растения двух видов, запишите их название, составьте морфологическую характеристику растений каждого вида, т.е. опишите особенности их внешнего строения (особенности листьев, стеблей, корней, цветков, плодов).

Сравните растения двух видов, выявите черты сходства и различия. Чем объясняются сходства и различия растений?

Методические рекомендации:

Строение стебля.

Тип стебля: травянистый, деревянистый.

По направлению роста стебля: прямостоячие, вьющиеся, лазающие, ползучие.

Строение листа.

Листья простые или сложные.

Тип строения листа: черешковый, сидячий.

Жилкование листовой пластинки: параллельное, дуговое, сетчатое.

Форма края листовой пластинки: цельный, зубчатый, пильчатый, городчатый.

Строение цветка.

Околоцветник: двойной (имеется чашечка и венчик), простой (нет чашелистиков).

Цветки: правильные (лепестки околоцветника располагаются так, что через него можно провести несколько плоскостей симметрии), неправильные (цветки, через которые можно провести одну плоскость симметрии)

Цветки обоеполые (имеется в цветке и тычинка и пестик) или раздельнополые

( одни цветки имеют только пестик, а другие только тычинки)

Соцветия.

Кисть, зонтик, початок, головка, колос, завиток, метелка, сложный зонтик, корзинка, сложный колос, щиток)

Плоды.

Простой (н-р пшеница) или сборный (н-р малина).

По количеству семян: многосемянные, односемянные.

По количеству воды в составе околоплодника: ягодовидные (ягода, яблоко, тыквина, померанец); костянковидные (костянка, многокостянка); ореховидные (орех, желудь, семянка, зерновка); коробочковидные ( боб,стручок, коробочки).

Корень.

У двудольных – стержневая корневая система (хорошо развит главный корень), у однодольных – мочковатая корневая система (все корни одинаковы).

Лабораторная работа №5

Изменчивость организмов.

Цель работы: сформировать понятие изменчивости организмов, находить признаки изменчивости на предложенных объектах, объяснить причины возникновения изменчивости.

Ход работы:

1. Рассмотрите рисунок одуванчика лекарственного выросшего на открытом, хорошо освещенном пространстве (1) и выросшего в условиях сильного затенения на каменистой почве (2), сравните эти растения. Найдите признаки сходства в их строении. Объясните причины сходства особей данного вида.

2. Выявите у исследуемых растений признаки различия. Какие свойства организмов обусловливают различия между особями одного и того же вида?

3. Рассмотрите рисунок стрелолиста обыкновенного. Найдите три вида листьев, опишите их внешние особенности. С чем связано возникновение трёх форм листовых пластинок у одного растения?

4. Рассмотрите рисунок розы большелистной с 14 хромосомами (слева) и её полиплоидной формы с 28 хромосомами (справа). Найдите черты сходства и отличия. Объясните причины отличия.

5. Вывод. Какие, на Ваш взгляд, различия обусловлены наследственной изменчивостью, какие – ненаследственной?

Лабораторная работа №6

Выявление ароморфозов и алломорфозов у растений и животных

Цель:

научиться выявлять ароморфозы у растений и животных, объяснять их значение, устанавливать их значение в эволюционном процессе.

Оборудование: рисунки различных систематических групп организмов.

Ход работы:

1..Рассмотрите растения различных систематических групп и представителя зеленых водорослей. Найдите среди них мох Кукушкие лен, папоротник Щитовник мужской, голосеменные Сосна, покрытосеменные Ландыш и представителя зеленых водорослей Улотрикс.

Сравните представителей разных систематических групп, выявите наиболее существенные признаки, отличающие водоросли от мхов, мхи от папоротников, папоротники от голосеменных, голосеменные от покрытосеменных. Какие органы появились у растений каждой группы и какое эволюционное значение это имело?

2. Выпишите в таблицу название таксонов (типов, классов). Раскройте значение ароморфозов.

К заданию 3

№1 №2 №3 №4 №5

К заданию 2

№1 Ланцетник №2 Лягушка №3 Ящерица

№4 поросенок №5 Воробей

ЛИТЕРАТУРА

Биология

Каменский А.А., Криксунов Е.А., Пасечник В.В. Биология. Введение в общую биологию и экологию. 9 кл. – М., 2010.

Константинов В.М.,Резанов А.Г., Фадеева Е.О. Биолония. Учебник для НПО и СПО – М.,2014.