8. Які типи симетрії характерні для гетерохромосом та аутосом каріотипу людини?
9. Як класифікуються хромосоми людського каріотипу за величиною?
Лабораторна робота № 12
Тема: Форми природного добору.
Мета: вивчити палеонтологічні, порівняльно-анатомічні та ембріологічні докази макроеволюції.
Обладнання та матеріали: ілюстративні матеріали: “Гомологічні органи”, “Аналогічні органи”, “Рудименти та атавізми”, “Подібність зародків хордових тварин”, колекція “Форми збереження викопних рослин і тварин”, таблиця “Ембріологічні та порівняльно – анатомічні докази еволюції”.
Теоретичні відомості
Природний добір – це процес, внаслідок якого виживають і залишають після себе потомство переважно особини, з корисними в даних умовах спадковими змінами. ПД – це єдиний еволюційний фактор, що має спрямовуючий і творчий характер.
Форми добору:
а) стабілізуючий – це добір, який діє на користь середньої варіанти ознаки у постійних умовах (пристосування до запилення; ярусність рослин);
б) руйнівний або спрямований добір – сприяє змінам мінливості в певному напрямі. Наприклад (пристосованість до риючого способу життя у тварин різних груп: хапальні кінцівки у вовчка, жука – гнойовика, кроти, тобто він діє на користь крайніх варіант ознаки);
в) розриваючий або дизруптивний добір – спрямовує мінливість у двох, рідше кількох різних напрямах, однак не сприяє появі середніх (проміжних) форм ознаки (у популяції комах, де постійно дме сильний вітер, збереглися особини без крил, або з дуже розвинутими крилами, які здатні протистояти здуванню, а комахи з середнім ступенем розвитку крил – зникли).
Макроеволюція – це над видовий еволюційний процес, який охоплює утворення з видів нових родів, з родів – нових родин, з родин – класів.
Докази макроеволюції
а) Порівняльно – аналогічні:
Аналогічні органи – органи, які подібні за будовою і функціями, але мають різне походження: крила птахів; у рослин: колючки стеблового (глід) та листкового (барбарис, кактус) походження.
Гомологічні органи – органи, у яких існує відповідність загального плану будови у різних видів, зумовлена їхнім спільним походженням. Наприклад: передні кінцівки (крило, рука, ласти кита у тварин; у рослин – корінь і його видозміни (коренеплоди, корінь бульби, повітряні корені).
Рудименти – органи недорозвинені чи спрощені у деяких видів внаслідок втрати своєї основної функції протягом філогенезу (очі крота, апендикс та куприк людини; у рослин – у злаків оцвітина редукована до листоподібних утворів – квіткових лусок).
б) Палеонтологічні – викопні рештки живих істот: відбитки, оком’янілості, скелети.
в) Ембріологічні – подібність зародків хордових на ранніх етапах онтогенезу (пуголовки жаб - риби).
Хід роботи
1. Ознайомтесь з палеонтологічними доказами макроеволюції. Знайдіть: відбитки молюсків, корали, членики морської лілії, голки і панцери морського їжака, белемніти, фрагменти трилобітів, відбитки листків папоротей, стовбурів рослин, закам’яніле дерево.
2. Розгляньте порівняльно-анатомічні докази тварин. З яких кісток складаються передні кінцівки різних хребетних тварин?
|
Рис.1. Гомологічні органи. Кінцівки різних хребетних тварин.
3. Проаналізуйте ембріональні докази макроеволюції. Яке походження мають крила птахів і комах; зябра риб, молюсків і ракоподібних; бульби картоплі та коренебульби жоржини; колючки кактуса та акації; вусики суниць та вусики гороху?
4. Ознайомтесь з рудиментами та атавізмами:
- вкажіть рудименти у китів, крота, людини, у кінцівках птахів, жаб та коней, у квітці злаків та кореневищі пирію;
- назвіть атавізми людини, безногих ящірок.
|
Рис.2. Рудименти та атавізми
5. 
Порівняйте зародки хордових тварин на різних етапах розвитку. Вкажіть спільні ознаки у будові зародків на ранніх етапах розвитку. Чим відрізняються зародки риби, саламандри, черепахи, пацюка та людини на пізніх етапах ембріогенезу?
5.Зробіть висновок.
Питання до захисту:
1. Вкажіть групи доказів макроеволюції.
2. Які ви знаєте рудименти та атавізми у людини?
3. Що таке аналогічні та гомологічні органи?
4. Які ви знаєте аналогічні органи тварин і рослин?
5. Назвіть гомологічні органи у хребетних тварин.
6. Сформулюйте біогенетичний закон.
7. Які вам відомі палеонтологічні докази макроеволюції?
Лабораторна робота № 13
Тема: Штучний добір.
Мета: навчитися відрізняти дії природного та штучного доборів на наочному прикладі; зрозуміти механізми еволюції.
Обладнання та матеріали: ілюстративний матеріал.
Теоретичні відомості
Штучний добір – це вибір людиною найцінніших у господарському відношенні тварин, рослин, мікроорганізмів для одержання від них нащадків з бажаними ознаками. Теорію штучного добору створив видатний англійський вчений Чарльз Дарвін. Застосовують масову та індивідуальну форми штучного добору. Масовий добір грунтується на відборі з великої кількості вихідного матеріалу особин, які мають ознаки чи властивості, що відповідають певному стандарту. Індивідуальний добір базується на виділенні окремих особин з метою вивчення їхнього фенотипу і генотипу, досліджуючи родоводи для вивчення спадковості.
Гібридизація – процес одержання гібридів, який ґрунтується на об’єднанні генетичного матеріалу різних клітин або організмів. Поділяється на типи:
1.Внутрішньовидова, яка можлива в межах одного виду:
- Споріднена або інбридинг – схрещування організмів, що мають безпосередніх спільних предків;
- Неспоріднена або аутбридинг – гібридизація організмів, які немають тісних родинних зв’язків.
Гетерозис – це явище за якого перше покоління гібридів, одержаних в результаті неспорідненого схрещування, має підвищені життєздатність і продуктивність порівняно з вихідними батьківськими формами.
2.Міжвидова або віддалена – схрещування особин різних видів і навіть родів з метою поєднання у гібридів цінних спадкових ознак представників різних видів. При віддаленій гібридизації у селекціонерів часто виникає проблема безпліддя міжвидових гібридів, гамети яких звичайно не дозрівають.
Хід роботи
1. 
Розгляньте малюнки.
|
|
|
|
На малюнках 1, 2, 3 – фотографії порід домашньої кішки (перська, донський сфінкс, британська короткошерста). На малюнку 4 – фотографія дикої лісової кішки, фенотип якої є результатом природного добору. Вкажіть які риси фенотипу кішки є результатом штучного добору.
_______________________________________________________________
_________________________________________________________________
2. На малюнку 5 – кішка породи європейська короткошерста, підібрана на вулиці (кілька поколінь її предків не зазнавали дії штучного добору й вільно схрещувалися з кішками різних порід). Проаналізуйте фенотип кішки. Чи збереглися риси, що культивуються штучним добором? Як ви гадаєте, чому? Як виглядатиме потомство цієї кішки у разі вільного схрещування з котами, які також живуть на вулиці?
_______________________________________________________________
__________________________________________________________________ Заповніть таблицю:
| Показник | Вид лісова кішка – результат природного добору | Порода перський кіт – результат штучного добору |
| Передумови і рушійні сили еволюції | ||
| Темпи еволюції | ||
| Результати | ||
| Пристосованість |
3. Зробіть висновок.
Питання до захисту:
1. Що таке природній добір?
2. Що таке штучний добір?
3. Назвіть форми природного добору?
4. Що являється результатом природного добору?
5. Доведіть, що природний добір має творчий характер?
6. Які форми утворюються в результаті штучного та природного доборів?
Лабораторна робота № 14
Тема: Аналіз пристосувань організмів до умов середовища.
Мета: вивчити різноманіття адаптацій організмів, сформувати вміння розрізняти різні види адаптацій тварин.
Обладнання та матереріали: ілюстративні матеріали: “Захисні забарвлення та форма тіла тварин”, “Погрозливі пози у тварин”, “Мімікрія”, колекції: “Приклади захисних пристосувань у тварин”, “Види захисних забарвлень ”,“Маскувальне забарвлення у тварин”.
Теоретичні відомості
Напрями макроеволюції
Біологічний прогрес – проявляється у збільшенні чисельності особин, розширенням ареалу, утворенні нових таксонів: популяцій, підвидів, видів (заєць – русак, дикий кабан, таргани, мухи хатні, нематоди).
Біологічний регрес – пов'язаний із зниженням пристосованості, чисельності і скороченням ареалу (пугач, степова гадюка, конвалія лісова, медунка, ряст, шафран).
Розробив вчення про напрями еволюції у 20-х рр. ХХ ст. О.М. Северцев.
Шляхи досягнення біологічного прогресу:
- Ароморфоз – це такі еволюційні зміни, які ведуть до загального підвищення рівня організації, збільшення інтенсивності життєдіяльності, стрибки в розвитку, ними обумовлено виникнення класів, типів; відбуваються в істотно грандіозні терміни (виникнення фотосинтезу, статевого процесу, 4 –х камерного серця, теплокровності, поява квітки).
- Ідіоадаптація – це здібніші еволюційні зміни, які не підвищують рівень організації, а сприяють виникненню пристосувань до конкретних умов середовища (захисне, застережне забарвлення, маскування, пристосування до життя у водному, повітряно-наземному середовищах, характерна форма будови дзьоба та кінцівок у морських, хижих та інших птахів). Цим шляхом найчастіше виникають дрібніші еволюційні групи: види, роди, родини і відбувається ідіоадаптація в коротші терміни.
- Дегенерація – це такі еволюційні зміни, які пов’язані з спрощенням рівня організації, але вони сприяють кращій пристосованості; пов’язані, як правило, з сидячим або паразитичним способом життя (відсутність або паразитичних видів нервової системи, органів чуттів, кровоносної, дихальної систем, травної системи).
Пристосованість та її відносність
У тваринному світі:
- захисне забарвлення – це забарвлення, що зливається з фоном середовища (сіра куріпка польова, заєць – біляк).
- застережне – забарвлення, яке чітко виділяє організм на фоні середовища (бджоли, оси, колорацькі жуки, сонечко, саламандра вогняна). Різновидом застережного забарвлення є погрозливі пози.
- маскування – забарвлення та форма тіла нагадують об’єкт середовища (риба морський коник схожа на водорості. Гусінь у лісі, комаха-листотіл, мадагаскарський жук, що нагадує забарвленням лишайник).
- мімікрія – це маскування під інші об’єкти, які природно захищені (бжоловидні та осовидні мухи, неотруйні змії, що маскуються під отруйних, кобра є плащоносна ящірка).
У рослинному світі проявляється у екстремальних кліматичних умовах.
Пристосованість має відносний характер, тобто її доцільність проявляється у конкретних умовах середовища.
Хід роботи
1. Розгляньте захисні забарвлення та форми тіла тварин. Чим відрізняється захисне забарвлення від маскувального?
Рис1. Захисні забарвлення та форма тіла тварин
2. Проаналізуйте види попереджувального забарвлення тварин, використовуючи колекції.
3. Яке значення погрозливого забарвлення (1 -жук чорнотілка, 2- гусінь вилохвоста) та поведінки у різних видів тварин? Рис.2.
4. У чому полягає суть мімікрії? Які види мімікрії ви знаєте?
Рис.2. Погрозливі пози у тварин
1 -жук чорнотілка,
2- гусінь вилохвоста
|
Рис. А. Бейтсовська мімікрія: їстівний метелик (ліворуч); схожий на отруйного (праворуч).
Рис.Б. Мюллерівська мімікрі: два отруйні види метеликів схожі один на
Одного.
|
5. Встановіть взаємозв’язок між видом рослин та способом запилення. Як за будовою квітки розпізнати спосіб запилення?
_______________________________________________________________
__________________________________________________________________
Мал. Самозапилення у квітів. Мал. Перехресне запилення:
1- вітром;
2- комахами;
3- птахами.
6. Заповніть таблицю “Адаптації та їх види ”
| Класифікація адаптацій | Приклади організмів |
7. Зробіть висновок.
Питання до захисту:
1. Що таке захисні забарвлення? Які ви знаєте їхні різновиди? Приклади.
2. У чому полягає суть мімікрії? Які види мімікрії ви знаєте?
3. Чим відрізняється бейтсовська мімікрія від мюллерівської?
4. Що таке попереджувальне і погрозливе забарвлення? Яке біологічне значення цього явища? Приклади.
5. Наведіть приклади пристосувань перехреснозапильних рослин.
6. Які пристосування з’явилися у рослин до поширення вітром, комахами, водою, птахами?
7. Доведіть відносність пристосувань.
Практична робота №1
Тема: Розв’язання елементарних вправ з молекулярної біології
Мета: навчитися розв’язувати вправи з молекулярної біології, застосовуючи принцип комплементарності.
Теоретичні відомості
Нуклеїнові кислоти – складні високомолекулярні біополімери, мономерами яких є нуклеотиди. Нуклеотид складається із залишків нітратної основи, п'ятивуглецевого моносахариду (пентози) і фосфатної кислоти.
Розрізняють два типи нуклеїнових кислот: ДНК (дезоксирибонуклеїнова кислота) та РНК (рибонуклеїнова кислота).
До складу ДНК входить – дезоксирибоза, а до РНК – рибоза. Молекули ДНК і РНК містять залишки таких нітратних основ: аденін (А), гуанін (Г), цитозин (Ц), тимін (Т). В РНК замість тиміну – урацил (У).
Американський вчений Ервін Чаргафф у 1950 р. виявив такі закономірності:
- кількість аденінових залишків у будь-якій молекулі ДНК дорівнює кількості тимінових, а гуанінових – цитозинових (А=Т; Г=Ц);
- сума аденінових і гуанінових залишків дорівнює сумі тимінових і цитозинових (А+Г=Т+Ц).
Хід роботи
Розв’язання вправ з молекулярної біології.
Вправа 1. Одна із спіралей фрагменту ДНК має такий склад нуклеотидів: А-Г-А-Ц-А-А-Г-Т-Ц-Г-Г-Т-А-Г-Т-Ц-Ц-А-Г-А-Т-Ц-Т
Визначте порядок чергування нуклеотидів у другій спіралі фрагменту ДНК.
Вправа 2. Фрагмент ланцюга ДНК має певну послідовність нуклеотидів. Напишіть фрагмент ланцюга ДНК, який утворюється в процесі реплікації на ділянці ДНК.
Т-Г-Г-Ц-Т-А-Ц-Т-Ц-А-А-Т-Г-Ц-Т-Ц-Г-А-Г-Т-Т-А-Ц
Вправа 3. Фрагмент ДНК має такий склад:
ЦЦЦ – АГГ – ТГА – ГЦА – ТТА.
Добудуйте другий ланцюг ДНК.
Вправа 4. Укажіть, яка з азотистих основ не входить до складу молекули РНК: а) аденін; б) урацил; в) тимін; г) цитозин.
Вправа 5. Укажіть правильне співвідношення нуклеотидів у молекулі ДНК:
а) кількість аденіну дорівнює кількості цитозину;
б) кількість тиміну дорівнює кількості аденіну;
в) кількість гуаніну дорівнює кількості аденіну;
г) кількість цитозину дорівнює кількості аденіну.
Вправа 6. У фрагменті одного ланцюга молекули ДНК нуклеотиди розміщені у такій послідовності: ГАЦ ЦАГ ГАЦ ЦЦ ГАГ ААА АТТ:
а) побудуйте схему дволанцюгової ДНК;
б) яка довжина цього фрагмента ДНК.
Вправа 7. ДНК клітини людини містить 10 пар азотистих основ. Визначити довжину ДНК.
Вправа 8. Фрагмент молекули ДНК містить 560 залишків тиміну, що становить 28% загальної кількості. Визначте:
а) скільки в даному фрагменті залишків аденіну, гуаніну і цитозину;
б) обчисліть розмір даного фрагмента.
Вправа 9. Визначте кількість нуклеотидів, що містять гуанін, у молекулі ДНК, якщо кількість нуклеотидів, що містять аденін, становить 35%:
а) 15%; б) 24%; в) 35%; г) 43%.
Вправа 10. Укажіть, що називають первинною структурою білка:
а) число і послідовність амінокислот у білковій молекулі;
б) спосіб упаковки первинної структури в спіраль або шар;
в) спосіб упаковки спіралі в просторову глобулу;
г) спосіб спільної упаковки кількох поліпептидних ланцюгів.
Вправа 11. Яка довжина фрагменту ДНК, що складається з 50 нуклеотидів?
Тестовий контроль
На кожне запитання знайдіть одну правильну відповідь.
1. ДНК – біополімер, мономерами якого є:
а) глюкоза; б) жирні кислоти;
в) нуклеотиди; г) амінокислоти.
2. Перенесення амінокислот до місця синтезу білка здійснює:
а) тРНК; б) ДНК;
в) рРНК; г) мРНК.
3. Перенесення інформації з ДНК про структуру білка здійснюється через:
а) АТФ; б) тРНК;
в) іРНК; г) мРНК.
4. Первинна структура ДНК являє собою:
а) послідовне розташування амінокислот у поліпептидному ланцюгу;
б) послідовне розташування нуклеотидів у полінуклеотидному ланцюгу.
5. Виберіть комплементарну пару нуклеотидів ДНК:
а) Ц-А; б) Ц-Г;
в) Г-Т; г) Т-Ц.
6. Виберіть характерні ознаки ДНК:
а) молекула складається з одного ланцюга;
б) молекула складається з двох ланцюгів;
в) компонентом нуклеотидів є рибоза;
г) кількість ДНК в клітині змінюється.
7. Нуклеотиди ДНК і РНК утворені сполученням залишків таких речовин:
а) азотиста основа + гліцерин + вуглевод;
б) азотиста основа + вуглевод + фосфорна кислота;
в) гліцерин + жирна кислота + вуглевод;
г) амінокислота + жирна кислота + вуглевод.
8. Ренатурація – це:
а) пошкодження структури денатурованої ДНК;
б) відновлення пошкодженої структури молекули ДНК;
в) відновлення пошкодженої структури молекули РНК;
г) чітка відповідність нуклеотидів у двох ланцюгах ДНК.
9. Функції нуклеїнових кислот:
а) каталітична;
б) енергетична;
в) збереження та передача спадкової інформації;
г) структурна.
10. АТФ – це:
а) біополімер, який є носієм спадкової інформації;
б) каталізатор біохімічних процесів;
в) органічна речовина, яка є акумулятором енергії;
г) біологічно-активна речовина, яка регулює роботу організму і виробляється ендокринними залозами.
11. Установіть відповідність між класами органічних сполук і речовинами, які до них належать:
1) білки; а) ДНК;
2) ліпіди; б) гліцерин;
3) вуглеводи; в) міоглобін;
4) нуклеїнові кислоти. г) стероїдні гормони.
Висновок______________________________________________________
Запитання для самоконтролю:
1. Що таке нуклеїнові кислоти?
2. Які Вам відомі типи РНК, їх функції в клітині?
3. Що таке комплементарність? Наведіть приклади.
4. Що являє вторинна структура молекули ДНК?
5. Назвіть азотисті основи ДНК і РНК.
6. Що таке денатурація?
Практична робота №2
Тема: Розв’язання типових задач з молекулярної біології
Мета: навчитися розв’язувати типові задачі з молекулярної біології.
Теоретичні відомості
Білки – складні високомолекулярні природні органічні речовини, що складаються з амінокислот, сполучених пептидними зв'язками. При утворенні білка в результаті взаємодії α-аміногрупи (-NH2) однієї амінокислоти з α-карбоксильною групою (-СООН) іншої амінокислоти утворюються пептидні зв'язки. Під впливом температури, механічного тиску, хімічних агентів відбувається порушення просторової організації молекули – четвертинної, третинної, вторинної структури із збереженням первинної, білок втрачає свої фізико-хімічні та біологічні властивості. Це явище називається денатурацією. Процес відновлення фізико-хімічних і біологічних властивостей білка називається ренатурацією.
Хід роботи
Розв’язання задач з молекулярної біології.
Для розв'язування цього типу задач необхідно знати лінійні розміри амінокислот і розміри їх середньої молекулярної маси.
L – ліній розміри АК.
lамінок-ти = 0,34 нм
1 нм = 10-6мм
М – молекулярна маса
Мсередня 1 амінок-ти = 110 дальтон, 1 дальтон = в. а. о.
Задача 1. Молекулярна маса каталази 224000 дальтон. Скільки амінокислотних ланок у цій молекулі?
Задача 2. Молекулярна маса пепсину 34500 дальтон. Яка довжина первинної структури цього білка?
Задача 3. Чому дорівнює довжина молекули ДНК, якщо в ній аденілових нуклеотидів – 800, а цитозинових – 1200.
Задача 4. Білок складається з поліпептидного ланцюга, який починається з тирозину і містить 56 амінокислот. Довжина його мРНК може бути: а) 152 нуклеотиди; б) 168 нуклеотидів;
в) 112 нуклеотидів; г) 205 нуклеотидів.
Задача 5. У молекулі ДНК тимінові нуклеотиди складають 20% від загальної кількості. Визначити відсотковий вміст інших видів нуклеотидів.
Задача 6. Фрагмент одного ланцюга ДНК має наступний нуклеотидний склад: Ц-А-Т-Т-Г-А-Г-Ц-Ц-Т-А-А-Г-Т-А-А
Визначте порядок чергування нуклеотидів у другому ланцюгу. Яка довжина даного фрагмента молекули ДНК? Визначте % вміст кожного нуклеотида в даному фрагменті.
Висновок: _____________________________________________________
Запитання для самоконтролю:
1. Що таке амінокислоти?
2. Назвіть рівні структурної організації білків.
3. Яка середня молекулярна маса однієї амінокислоти?
4. Що таке каталаза?
5. Назвіть властивості білків.
Практична робота №3
Тема: Порівняння мітозу і мейозу
Мета: навчитися аналізувати особливості різних типів поділу клітин.
Теоретичні відомості
Мітоз – поділ ядра еукаріотичної клітини із збереженням числа хромосом. Процес мітозу досить складний і протікає у кілька стадій: профаза, метафаза, анафаза і телофаза.
Мейоз – особливий вид поділу еукаріотичних клітин, характерний тільки статевим клітинам (не соматичним). Мейоз складається з двох послідовних поділів, аналогічних мітотичним (з деякими відмінностями), інтерфаза між якими вкорочена, а у рослинних клітинах може бути взагалі відсутня.
Мітотичний поділ забезпечує точну передачу спадкової інформації протягом послідовних клітинних циклів.
Мейоз є досконалим механізмом, який забезпечує сталість каріотипу видів, які розмножуються статевим способом.
Хід роботи
Доповніть речення.
Внаслідок мітозу утворюються ________клітини з ______набором хромосом. Внаслідок мейозу утворюються _____клітини з _______набором хромосом.
Унаслідок мітозу відбувається __________числа хромосом.
Під час мейозу відбувається рекомбінація. Рекомбінація - це_____________
Рис.1. А) Мітоз; В) Мейоз.
Заповніть таблицю.
Порівняння мітозу і мейозу
| Фаза поділу | Події, які відбуваються у фазах мітозу | Події, які відбуваються у фазах мейозу |
| Інтерфаза | ||
| Профаза І | ||
| Метафаза І | ||
| Анафаза І | ||
| Телофаза І | ||
| Профаза ІІ | ||
| Метафаза ІІ | ||
| Анафаза ІІ | ||
| Телофаза ІІ |
Висновок: _________________________________________________________
Запитання для самоконтролю:
1. Що таке мітоз? З яких фаз складається мітоз?
2. Що таке інтерфаза?
3. Охарактеризуйте окремі фази мітозу.
4. Яке біологічне значення мітозу?
5. Що таке процес мейозу?
6. Які події відбуваються під час першого мейотичного поділу?
7. Що відбувається під час другого мейотичного поділу?
8. Яке біологічне значення мейозу?
9. Що спільного і відмінного між процесами мітозу та мейозу?
Практична робота №4
Тема: Розв’язування типових задач з генетики.
Моногібридне схрещування
Мета: навчитися розв’язувати типові задачі з генетики на моногібридне схрещування.
Теоретичні відомості
Генетика – наука про закономірності спадковості та мінливості організмів.
