Тема 1 «єдність хімічного складу організмів»

Мета – систематизувати знання студентів про неорганічні та органічні речовини живих організмів та спільність їхніх елементів. Розвивати уміння порівнювати різноманітні сполуки та їх значення у житті організмів; уміння визначати співвідношення цих елементів у живій та неживій природі.

Ключові слова та поняття: молекули, органічні речовини, неорганічні речовини, хімічні елементи, хімічний склад, генетичний код.

Студент повинен знати: елементний склад живих організмів; будову, властивості і функції неорганічних та органічних сполук.

Студент повинен вміти: наводити приклади значення органічних речовин, пояснювати хімічну сталість організмів; обґрунтовувати взаємозв’язок будови органічних речовин з їх функціями; робити висновки про єдність хімічного складу живої і неживої природи.

Питання, які виносяться на самостійне опрацювання:

1. Закони молекулярної логіки живого.

2. Хімічні елементи та неорганічні речовини.

3. Органічні сполуки.

Методичні рекомендації

Дана тема є досить актуальною тому, живі організми містять майже всі відомі в природі хімічні елементи. Вони, на відміну від неживої природи, мають відносно стале співвідношення цих елементів, які за процентним вмістом у клітині поділяють на макро-, мікро- та ультрамікроелементи. Ці елементи входять до складу органічних і неорганічних сполук. Серед неорганічних сполук особливе місце належить воді, яка становить у середньому 60-70% їхньої маси.

Більшість сполук живих організмів складають органічні речовини. Акцентується увага на тому, що основні класи цих речовин - вуглеводи, білки, нуклеїнові кислоти та ліпіди.

Необхідно зазначити, що вуглеводи - клас органічних сполук, більшість яких складається з атомів Карбону, Гідрогену та Оксигену. Серед вуглеводів розрізняють моно-, оліго- та полісахариди. Основні функції вуглеводів - енергетична і будівельна. Вуглеводи можуть відкладатись у клітинах про запас у вигляді полісахаридів.

Ліпіди - гідрофобні органічні сполуки. Серед них найпоширеніші - жири. Вони здійснюють теплоізоляційну, захисну та будівельну функції, беруть участь у регуляції життєдіяльності організмів; при їхньому окисненні вивільняється значна кількість енергії.

Провідна роль серед органічних сполук належить білкам. Білки - високомолекулярні біополімери, мономерами яких є амінокислоти. Вони мають різні рівні структурної організації (первинний, вторинний, третинний і четвертинний). їх поділяють на прості (протеїни) та складні (протеїди). Під дією різних факторів білки здатні змінювати свою структуру та властивості. Цей процес може мати як оборотний, так і необоротний характер. Білки виконують в організмах живих істот різноманітні функції: будівельну, захисну, регуляторну, сигнальну, рухову, енергетичну, транспортну тощо. До особливої групи білків належать ферменти, що виконують каталітичну функцію.

При вивченні даної теми важливо розкрити значення для організмів живих істот різних груп біологічно активних речовин: вітамінів, гормонів, нейрогормонів, фітогормонів тощо. Вітаміни мають різну хімічну природу, беруть участь майже в усіх біохімічних та фізіологічних процесах. Відсутність або нестача вітамінів в організмі, так само як і їхній надлишок, спричинюють тяжкі захворювання, пов'язані з порушеннями обміну речовин.

Гормони, нейрогормони і фітогормони — органічні сполуки різної хімічної природи. Гормони виділяють у кров, лімфу або порожнинну рідину тварин залози внутрішньої секреції, а нейрогормони — особливі нервові клітини. Фітогормони утворюються в певних клітинах грибів і рослин. Подібно до гормонів та нейрогормонів, вони здійснюють гуморальну регуляцію різноманітних процесів життєдіяльності.

У клітинах деяких видів рослин виявлено особливі біологічно активні сполуки — алкалоїди, більшість з них отруйна для людини і тварин. Мікроорганізми здатні виробляти антибіотики, які пригнічують розвиток інших видів мікроорганізмів або вбивають їх. Антибіотики і деякі алкалоїди застосовують у медицині.

Завдання для самостійної роботи:

1. Охарактеризуйте дію гормонів, нейрогормонів і фітогормонів, заповнивши таблицю:

 

Тип сполук	Які організми виробляють	Хімічна природа	Властивості	Значення
Гормони
Нейрогормони
Фітогормони
Вітаміни

 

2. Письмово доведіть, що молекулярна логіка живого теж єдина для всіх живих організмів.

Питання для самоконтролю:

 

1) Чому в усіх організмах органічні сполуки однакові?

2) Про що свідчить єдність будови мембран та подібність виконуваних ними функцій у різних клітинах?

3) Що свідчить про елементарну єдність живих організмів?

4) Які властивості живого мають молекулярну основу?

5) Які властивості та функції мають біомолекули?

6) Про що свідчить єдність будови мембран та схожість виконуваних функцій?

7) Чи пов’язана будова органічних речовин з функціями, які вони виконують?

8) Об’єктом дослідження яких наук є молекулярний рівень організації живого?

9) Якої речовини в організмі найбільше?

10) Які хімічні елементи додають до зубної пасти для профілактики захворювання на карієс?

Тестові завдання для самоперевірки:

1. Наука, що вивчає гриби:

а) ботаніка;

б) мікологія.

2. Біохімія як галузь біологічної науки сформувалась у:

а) другій половині XIX ст.;

б) другій половині XX ст..

3. Основні класи органічних сполук живої матерії:

а) спирти;

б) вуглеводи;

в) альдегіди.

4. Вуглеводам властиві такі функції:

а) захисна;

б) структурна;

в) сигнальна.

5. Молекула білків складається з:

а) нуклеотидів;

б) моносахаридів;

в) залишків амінокислот;

г) жирних кислот.

6. Вітаміни відкрив учений-хімік:

а) О. Є. Звягінцев

б) Г. Й. Мендель

в) О. Є. Ферсман

г) М. І. Лунін.

7. Біологічними каталізаторами є:

а) вітаміни;

б) ферменти;

в) гормони;

г) жири.

8. До ліпідів належать:

а) стероїди;

б) глікоген;

в) ферменти;

г) гемоглобін.

9. Мономером крохмалю є:

а) глюкоза;

б) амінокислота;

в) гліцерин;

г) гормони.

10. Найменше в організмі хімічних елементів:

а) мікроелементів;

б) органогенних елементів;

в) мікроелементів;

г) ультрамікроелементів.

Література:

1) Загальна біологія: Підруч. Для 10 кл. загальноосвітн. навч. закладів / М.Є. Кучеренко, Ю.Г. Вервес, П.Г. Балан. 2-ге вид. доопр. – К.: Генеза, 2004. – С. 12-39.

2) Котик Т.С., Тагліна О.В. Біологія (рівні стандарт і академічний). 10 клас. Робочий зошит / Т.С. Котик, О.В. Тагліна. – Х.: Вид-во «Ранок», 2010. – С. 10-19.

3) Тагліна О.В. Біологія. 10 клас (рівень стандарту, академічний рівень). Підруч. для загальноосв. навч. закл. – Х.: Вид-во «Ранок», 2010. – С. 83-86.

 

ТЕМА 2 «СУЧАСНА КЛІТИННА ТЕОРІЯ. ЦИТОТЕХНОЛОГІЇ»

Мета – сформувати у студентів знання про клітину як цілісну систему; розкрити основні положення сучасної клітинної теорії; ознайомити із досягненнями та перспективами сучасних цитотехнологій та галузі їх застосування; розвивати уміння порівнювати клітину як відкриту систему, клітину як елементарну живу систему, клітину як інтегровану біологічну систему.

Ключові слова та поняття: клітина, клітинна теорія, цитологія, цитотехнологій, клітинна інженерія.

Студент повинен знати: сучасну клітинну теорію, основні методи цитотехнологій.

Студент повинен вміти: характеризувати клітинну теорію Т. Шванна і її роль в обґрунтуванні єдності органічного світу; робити висновок, спираючись на клітинну теорію, про загальний план будови клітин усіх організмів; про те, що організм - відкрита цілісна система, здатна до саморегуляції.

 

Питання, які виносяться на самостійне опрацювання:

1. Закони молекулярної логіки живого.

2. Хімічні елементи та неорганічні речовини.

3. Органічні сполуки.

Методичні рекомендації

При вивченні розділу «Клітинний рівень організації життя» необхідно зробити акцент на те, що клітина – найменша структурно-функціональна одиниця всього живого. Адже клітини є універсальними будівельними одиницями живої матерії, з яких побудовані всі живі організми. Будова клітин практично однакова в усіх, за невеликими різницями. Але кожна клітина – це досконала система, що здатна перетворювати одні форми енергії в інші: хімічну в механічну, в електричну. Клітина – інформаційна система, в якій зберігається закодована спадкова інформація. Все це говорить про єдність походження.

Зазначається, що сучасні досягнення у вивченні клітини та її властивостей здійснюються завдяки сучасним досягненням у техніці. Узагальнення знань, отриманих під час тривалого вивчення клітин було сформульоване як клітинна теорія.

Обов’язково необхідно зрозуміти зміст кожного положення сучасної клітинної теорії, а також порівняти основні положення сучасної клітинної теорії та клітинної теорії, яка була сформульована Т. Шванном та М. Шлейденом.

Підкреслити, що створення клітинної теорії значно вплинуло на подальший розвиток усієї біології.

Сучасні дослідження у галузі цитології насамперед спрямовані на вивчення найдрібніших органел і структур клітини. Електронні мікроскопи відкрили нові перспективи перед дослідниками. Все більше розвиваються дослідження в галузі клітинної інженерії – цитотехнології.

Звертається увага на те, що цитотехнологія — відносно нова галузь біологічних досліджень. Вона використовує різні методи, насамперед, методи виділення клітин з організму і перенесення їх на поживні середовища. Там клітини продовжують жити і розмножуватися. Культури таких клітин можна застосовувати не тільки для наукових експериментів, але й у виробництві. Зокрема, це значно знижує собівартість лікарських препаратів та зберігає природні ресурси.

Завдання для самостійної роботи:

1. Проаналізувати основні методи цитотехнологій, заповнивши таблицю:

Методи цитотехнологій	Галузь застосування і значення
Клітинна інженерія
Гібридизація соматичних клітин
Реконструкція клітин
Поліпшення клітин рослин і тварин на основі клітинних технологій

2. Порівняти клітинну теорію з ХVІІ ст.. та сучасну клітинну теорію, вказавши спільні риси та положення, за якими відрізняються обидві теорії.

Питання для самоконтролю:

 

1) Хто створив клітинну теорію?

2) Які основні положення сучасної клітинної теорії?

3) Чи можуть клітини тривалий час існувати без ядра?

4) Чим відрізняються сучасна клітинна теорія та теорія Т. Шванна та М. Шлейдена?

5) Чому прогрес у цитології був неможливий до появи нових технічних засобів, наприклад електронного мікроскопа?

6) Що таке цитотехнології?

7) Які основні цитотехнології Ви знаєте?

8) Яке значення цитотехнологій для розвитку біології як науки?

9) Як використовують калусні культури?

10) В чому полягають переваги клітинної інженерії?

 

Тестові завдання для самоперевірки:

1. Про єдність органічного світу свідчить:

а) наявність ядра в клітинах живих організмів;

б) клітинна будова організмів всіх царств;

в) об’єднання всіх організмів всіх царств в систематичні групи;

г) різноманітність організмів, які мешкають на Землі.

2. Виберіть найбільш вірний варіант відповіді:

а) клітина - елементарна одиниця будови і розвитку організмів;

б) клітина - елементарна, частково відкрита біологічна система, здатна до самовідновлення, самовідтворення і розвитку;

в) клітина - елементарна біологічна система, здатна до саморегуляції і самовідтворення;

г) клітина - відкрита система, здатна до самовідновлення і саморегуляції.

3. Клітинну теорію розробив:

а) Т.Шванн;

б) Ч.Дарвін;

в) Д.Івановський;

г) Т.Морган.

4. Положення про те, що кожна нова клітина походить від такої же самої вихідної клітини шляхом її поділу, сформулював учений:

а) А. Левенгук;

б) Р.Гук;

в) К.Бер;

г) Р.Вірхов.

5. Яке твердження є одним із положень клітинної теорії:

а) форма ядра подібна до форми клітини;

б) кілька різних триплетів кодують одну амінокислоту;

в) на клітинному рівні повністю проявляються всі основні риси життя;

г) кожна клітина утворюється виключно внаслідок розмноження материнської шляхом поділу.

6. Як називається наука про клітину:

а) мікробіологія;

б) цитологія;

в) генетика;

г) клітинна інженерія.

7. До цитотехнологій належать:

а) центрифугування;

б) оптична мікроскопія;

в) клітинна інженерія;

г) реконструкція клітин.

8. Метод цитотехнологій, який використовують для створення нових форм рослин, що володіють корисними ознаками й одночасно є стійкими до хвороб:

а) клітинна інженерія;

б) реконструкція клітин;

в) гібридизація соматичних клітин.

9. Метод цитотехнологій, який використовують для вивчення ролі цитоплазми в регулюванні активності ядра:

а) клітинна інженерія;

б) реконструкція клітин;

в) гібридизація соматичних клітин.

10. Калус – це:

а) сукупність методів, які використовуються для конструювання нових клітин;

б) білок;

в) недиференційовані клітини, з яких може розвинутися ціла рослина;

г) метод злиття клітин.

Література:

1) Загальна біологія: Підруч. Для 10 кл. загальноосвітн. навч. закладів / М.Є. Кучеренко, Ю.Г. Вервес, П.Г. Балан. 2-ге вид. доопр. – К.: Генеза, 2004. – С. 47-49.

2) Тагліна О.В. Біологія. 10 клас (рівень стандарту, академічний рівень). Підруч. для загальноосв. навч. закл. – Х.: Вид-во «Ранок», 2010. – С. 96-98.