Министерства здравоохранения Российской Федерации
(ФГБОУ ВО Тюменский ГМУ Минздрава России)
Кафедра биологии
БИОЛОГИЯ:
Методические указания по выполнению практических заданий
по дисциплине «Биология»
для студентов 1 курса стоматологического факультета
По специальности
Стоматология
Тюмень - 2016
Дисциплинарный модуль 1.
МОДУЛЬ 1. БИОЛОГИЯ КЛЕТКИ
Введение. Оптические приборы. Химический состав клетки. Обмен веществ и энергией»
В итоге занятия студент должен знать: устройство микроскопа и алгоритм работы с ним.
В итоге занятия студент должен уметь: получить изображение клетки на малом и большом увеличении.
| Вопросы для самостоятельной подготовки студентов | Источники (лит-ра) | Цель занятия | Вопросы для самоконтроля |
| 1. Чем представлена механическая часть микроскопа и штативной лупы? 2. Из чего состоит осветительная часть микроскопа и лупы? 3. Чем представлена оптическая часть микроскопа и лупы? | Основная: Учебник по биологии. Под ред. В.Н. Ярыгина, 2008, 1 т, с. 7-8 Рекомендуемая: Руководство к практическим занятиям по биологии: М., Медицина, 1979 г с.5-17 | 1. Изучить устройство микроскопа и штативной лупы. 2. Освоить правила работы на оптических лабораторных приборах и технику приготовления временных препаратов. | 1. Для чего предназначены макро- и микровинты? 2. Для чего предназначены конденсор и диафрагма? 3. Как подсчитывается увеличение микроскопа? 4. Какова кратность увеличения окуляров и объективов микроскопа. |
Практическая работа:
Ознакомление с правилами оформления лабораторных работ:
Протокол практической работы в тетради должен содержать следующие элементы: тему работы, цель работы, номера и названия всех выполняемых работ, сквозная нумерация и подписи к рисункам, вывод.
Правила оформления рисунков:
Зарисовка объектов при их изучении является чрезвычайно важным моментом, фиксирующем внимание студента на различных деталях морфологии исследуемого материала. Именно поэтому при выполнении рисунка необходимо соблюдать определенные требования:
1. Зарисовки делаются только с препарата простым карандашом/цветными карандашами, но не фломастерами. Изображение цвета на рисунке должно точно соответствовать цвету изучаемого объекта.
2. Рисунок не должен быть очень маленьким или слишком большим (примерно 1/4 или 1/5 от размера тетрадного листа).
3. Рисунки в практической работе должны быть пронумерованы (нумерация сквозная). Каждый рисунок должен быть подписан. Если на рисунке приводится изображение с микроскопа, то в подписях к рисунку должно быть указано при каком увеличении получено изображение. В подписях к рисункам, изображающим организмы различных видов, указывается систематическое положение этих организмов (тип, класс, отряд, семейство, род, вид) с использованием латинских и русских названий.
4. Рисунок необходимо снабдить обозначениями. Обозначения цифрами делаются ручкой. Расшифровка цифровых обозначений приводится справа от рисунка или сразу под рисунком.
Работа № 1. Методы изучения клетки.
Разобрать основные методы изучения клетки. Изучить основные цели исследования и принципы этих методов. Заполнить таблицу.
Биология клетки.
Практическая работа:
Работа № 1. Строение прокариотических клеток на примере бактерий (таблица). Изучить по таблице особенности строения прокариот и записать в тетрадь эти особенности.
Работа № 2. Общий план строения эукариотических клеток растений и животных.
а) клетки растений
Рассмотреть при малом и большом увеличении препарат клеток пленки лука, отметить различия в строении про- и эукариот. Зарисоватьи отметить ядро, клеточную стенку, цитоплазму, вакуоли.
б) клетки животных
Рассмотреть постоянный препарат «срез печени аксолотля» при малом и большом увеличении, зарисовать, отметить все видимые элементы: ядро, границы между клетками, цитоплазму. Отметить в тетради различие в строении растительной и животной клетки.
Работа № 3. Изучение внутреннего строения эукариотической животной клетки.
Работа с электроннограммами. Рассмотреть строение плазматической мембраны, лизосом, ядра, митохондрий, комплекса Гольджи, эндоплазматической сети, клеточного центра, рибосом.
Работа № 4. Выявление ДНК в ядрах клетки по Фельгену.
Под иммерсионным увеличением микроскопа рассмотреть (демонстрация) микропрепараты клеток, окрашенные реактивом Шиффа, фуксин-сернистой кислотой по Фельгену. Зарисовать одну клетку. Отметить, что ДНК в ядре клеток окрашивается по Фельгену в сиренево-фиолетовый цвет. Обратить внимание на глыбчато-нитчатую структуру хроматина в ядрах клеток.
Работа № 5. Выявление РНК по Браше.
Рассмотреть при иммерсионном увеличении микроскопа (демонстрация) микропрепараты, окрашенные на РНК по Браше, полученные из печени крыс. Зарисовать одну клетку с реакцией на РНК. Указать, что РНК по Браше выявляется в виде гранул и глыбок и окрашивается пиронином в малиново-красный цвет. Одновременно метод Браше позволяет компонентам красителя – метиловым-зеленым окрашивать ДНК в зеленый цвет.
Работа № 6. Выявление гликогена.
Рассмотреть на большом увеличении микроскопа микропрепараты, окрашенные на гликоген Шик реакцией, полученные из печени крыс. Зарисоватьи указать, что гликоген окрашивается в темно-вишневый цвет реакцией с Шифф-йодной кислотой (смесь реактива Шиффа с йодной кислотой). ШИК-реакция и выявляется в виде гранул и глыбок, которые часто смещаются при фиксации ткани к одному из полюсов клетки.
Работа № 7. Выявление липидов в клетках.
Изучить на большом увеличении микроскопа микропрепараты, окрашенные на липиды осмиевой кислотой. Зарисовать одну клетку, указать, что нейтральные липиды выявляются в клетках при фиксации тканей осмиевой кислотой в виде мелких и крупных капель черного цвета. Отметить, что липиды выявляются также веществами, растворимыми в них, например, судановыми красителями (судан черный, судан красный). Это органические красители, имеющие сложный состав.
Работа № 8. Выявление комплекса Гольджи.
Рассмотреть клетки, в которых комплекс Гольджи имеет черную окраску (импрегнация солями серебра или осмиевой кислотой). Он располагается обычно около ядра или вокруг клеточного центра, однако его локализация может изменяться в связи с функциональной активностью клетки. Зарисовать одну клетку и отметить локализацию комплекса Гольджи.
Работа № 9. Выявление митохондрий.
Рассмотреть под микроскопом митохондрии (окраска по Альтману). Они имеют вид красных гранул, палочек, колбочек. Зарисовать одну клетку с митохондриями.
Записать в тетради: Качественные реакции на различные компоненты клетки.
| Выявляемые компоненты клетки | Цитохимическая реакция | Характер выявления |
| ДНК в ядрах | Фельгена (реактив Шиффа – фуксин-сернистая кислота) | сиренево-фиолетовые глыбки в ядре |
| РНК | Браше (метиленовый зеленый – пиронин) | малиново-красные гранулы в цитоплазме и окрашенные ядрышки |
| Гликоген | Шик-реакция (Шифф-йодной кислотой) | Темно-вишневые глыбки в цитоплазме |
| Липиды | Осмиевая кислота | Включения в виде капель черного цвета |
| Комплекс Гольджи | Осмиевая кислота | Черные гранулы, извитые нити |
| Митохондрии | По Альтману (гематоксилин и кислый фуксин) | Гранулы, палочки красного цвета |
| Клеточный центр | Железный гематоксилин | 2 черные центриоли и ахроматиновые нити. |
Занятие 1.1.4.
Самостоятельные работы
для студентов 1 курса стоматологического факультета
Перечень микропрепаратов:
1. Дробление яйцеклеток лошадиной аскариды
2. Дробление яйца лягушки;
3. Бластула лягушки;
4. Гаструла лягушки;
5. Нейрула лягушки.
ЗАНЯТИЕ 1.2.4.
Сцепленное наследование
И группы сцепления генов.
Знать: Основные положения Хромосомной теории наследственности, особенности наследование признаков, сцепленных с половыми хромосомами.
Уметь: Применить полученные знания для решения задач на закономерности наследования сцепленных признаков.
| Вопросы для самостоятельной подготовки студентов | Источники (лит-ра) | Цель занятия | Вопросы для самоконтроля |
| 1. Наследование признаков, сцепленных с полом. 2. Какие патологические состояния наследуются сцеплено с полом? 3. Линейное расположение генов. Генетические карты. 4. Основные положения хромосомной теории наследственности. 5. Химическая природа и тонкая структура гена. | Основная: Учебник по биологии. Под ред. В.Н.Ярыгина, 2008, 1 т. c. 202-207, 226-227, 231-233 Рекомендуемая: 1. Учебник по биологии. Под ред. В.Н. Ярыгина, 1985, с.83-104 2. Учебник по биологии А.А. Слюсарева, с.79-97. | На конкретных примерах разобрать наследование признаков сцепленных с полом. | 1. Кто чаще болеет гемофилией: мужчина или женщина? 2. Какие патологические состояния наследуются сцеплено с полом? |
Таблица 2.4. Цифровые показатели модификационной изменчивости (100 единиц наблюдения)
| Масса тела, кг |
| 54 70 66 48 |
| 62 56 54 47 |
| 65 53 64 52 |
| 51 50 51 58 |
| 50 56 52 54 |
| 56 54 62 63 |
| 62 50 57 61 |
| 60 59 52 52 |
| 62 55 69 49 |
| 57 49 54 60 |
| 62 60 48 52 |
| 64 64 51 51 |
| 58 56 64 62 |
| 49 53 56 53 |
| 46 61 66 44 |
| 58 54 56 58 |
| 50 56 48 54 |
| 58 50 60 56 |
| 52 57 42 58 |
| 50 58 51 48 |
| 54 49 56 49 |
| 52 56 53 49 |
| 69 53 65 56 |
| 52 64 64 56 |
| 50 53 51 54 |
Однако большое количество вариант (100), расположенных в один ряд, не дает возможности получить наглядную картину изменчивости признака. Более показательным является построение сгруппированного вариационного ряда. Для этого следует разбить все варианты на группы. Количество групп выбирается произвольно (7-10). Затем определите величину интервала между группами. Для этого разделите разницу между наибольшей и наименьшей величиной признака на число групп. Если, например, эти величины равны 42 и 70 кг, а число групп 7, то величина интервала равняется:70-42=28:7=4 кг. Отсюда границы 1-й группы – 42-45 кг,2-й группы – 46-49 кг,3-й группы – 50-53 кг и т.д.
После определения границ группы распределите все варианты по группам и вычислите среднее значение каждой группы; среднее значение равно сумме ее крайних вариант, деленной на 2.
Расположив средние значения групп в порядке нарастания или убывания, получите сгруппированный вариационный ряд, в котором роль отдельных вариант выполняют средние значения групп.
| Интервалы | Среднее значение группы (V) | Частота (р) | Мода (Мо) | Vр | d = V - M | d2 | d2p |
| 42-45 | |||||||
| 46-49 | |||||||
| 50-53 | |||||||
| n=100 | ∑Vp= | Σ d2р= |
Затем определите частоту каждой группы, т.е. распределение вариант по группам. Увидите, что частота групп неодинакова, средние члены вариационного ряда встречаются чаще.
После этого определите моду (Мо), или модальную группу, т.е. величину, которая встречается наиболее часто в данной совокупности. Определите среднюю арифметическую (М) данного вариационного ряда (выраженности признака) по формуле:
М = ∑Vр / n,
где М – средняя арифметическая данного вариационного ряда, v – варианта, р – частота встречаемости варианты, n – общее число вариант вариационного ряда.
Работа 2. Построение вариационной кривой
Изобразите вариационный ряд графически. Для этого на оси абсцисс (горизонтальная линия) расположите средние значения групп (массы тела), а по оси ординат (вертикальная линия) – частоту каждой группы. Затем, соединив все точки линиями, получите вариационную кривую (рис.).
Различные варианты распределены в вариационной кривой по закону Кетле. Согласно этого закона, варианты со средними показателями встречаются чаще, чем варианты с крайними показателями. Это называется «нормальным распределением». Кривая на графике бывает, как правило, симметричной.
Дисциплинарный модуль 2
ЗАНЯТИЕ 2.4.1.
ЗАНЯТИЕ 2.4.2.
ЗАНЯТИЕ 2.4.3.
Медицинская гельминтология (особенности морфологии плоских червей-сосальщиков).
Цель занятия: изучить особенности строения и циклы развития плоских червей-сосальщиков.
Практические навыки и уменния: диагностические признаки, пути заражения и методы диагностики паразитических плоских червей класса сосальщики, методы профилактики вызываемых ими гельминтозов; узнавать по морфологическим особенностям половозрелые и личиночные стадии сосальщиков, особенности их промежуточных хозяев.
Материалы и оборудование:
1. Микроскопы, лупы
2. Микропрепараты: кошачьей двуустки; ланцетовидной двуустки; печеночного сосальщика; японской двуустки; китайской двуустки; церкарии и редии;
3. Влажные препараты:
- метацеркарий в мясе рыбы
- описторхи в печени человека
- цикл развития ланцетовидной двуустки
- карповые рыбы - промежуточные хозяева описторха
4. Таблицы постоянные
5. Таблицы ламинированные «Представители класса Сосальщики»
6. Слайды.
Вопросы для самоподготовки:
1. Общая характеристика плоских червей.
2. Характеристика класса сосальщики.
3.Особенности строения и диагностические признаки сибирского, ланцетовидного, печеночного сосальщиков, японской и китайской двуусток.
4. Особенности цикла развития сосальщиков, характеристика личиночных стадий, промежуточные хозяева и пути заражения.
Сосальщики (трематоды, двуустки) – класс плоских червей, все представители которых перешли к паразитическому образу жизни. Как и другие плоские черви, сосальщики имеют уплощенное тело, лишенное полости. Сосальщики близки к свободноживущим турбелляриям, имеют листовидное тело, однако вследствие паразитического образа жизни многие системы органов претерпели упрощение, прежде всего органы чувств. Взамен у сосальщиков сильно развита половая система. Абсолютное большинство трематод гермафродиты, в их развитии имеется сложный жизненный цикл, связанный с одним или двумя промежуточными хозяевами.
Работа №1. Типичная морфология сосальщиков на примере кошачьей
Двуустки.
А. Ланцетовидная двуустка.
B . Китайская двуустка
C . Японская двуустка.
ЗАНЯТИЕ 2.4.4.
ЗАНЯТИЕ 2.4.5.
В. Финна эхинококка.
ЗАНЯТИЕ 2.4.6.
ЗАНЯТИЕ 2.4.7.
ОПРЕДЕЛИТЕЛЬНАЯ ТАБЛИЦА ЯИЦ ВАЖНЕЙШИХ ПАРАЗИТИЧЕСКИХ ЧЕРВЕЙ, ИМЕЮЩИХ МЕДИЦИНСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ
1/8 На верхнем полюсе яйца имеется крышечка.
2/3 Длина яиц более 100 мкм. Яйца овальные, крупные (130–145 x 70-85 мкм). Оболочка толстая, гладкая. Яйцеклетка окружена многочисленными желточными клетками. На нижнем полюсе имеется плоский бугорок.
Fasciola hepatica
3/2 Длина яиц менее 100 мкм.
4/5 Яйца с толстой темно-бурой оболочкой, без бугорка на нижнем полюсе, асимметричные, 38-45 х 25-30 мкм. Содержат зрелый мирацидий с двумя крупными клетками.
Dicrocoelium lanceatum
5/4 Яйца светло-желтые или светло-серые.
6/7 Яйца мелкие, 26-32 х 11-15 мкм, отношение длины к ширине 2,5:1. Верхняя часть яйца (крышечка) слегка сужена. На нижнем полюсе находится мелкий конусовидный выступ. Верхняя структура мелкозерниста.
Opisthorchis felineus
7/6 Размеры яиц 68-75 х 45-50 мкм, отношение длины к ширине 1,5:1. Яйца сероватые, широко овальные. Оболочка относительно гладкая, тонкая, с небольшим бугорком, расположенным слегка эксцентрично на нижнем полюсе. Яйцеклетка окружена скелеточными клетками.
Diphyllobothrium latum
8/1 На верхнем полюсе яйца крышечка отсутствует
9/10 Яйца асимметричные, 50-60 х 30-32 мкм. Одна сторона яйца заметно уплощена, другая выпукла. Оболочка тонкая, гладкая, бесцветная. Яйцо на различных стадиях дробления, до головастикообразной личинки включительно.
Enterobius vermicularis
10/9 Яйца симметричные
11/18 Яйца не содержат эмбриональных крючьев
12/13 Яйца лимонообразные, оболочка темно-коричневого цвета, толстая. На обоих полюсах светлоокрашенные пробковидные образования. Размеры 50-54 х 23-26 мкм.
Trichocephalus trichiurus
15/16 Наружная оболочка крупнобугристая, толстая, коричневая. Яйца овальные, реже шаровидные, 50-70 х 40-50 мкм. Яйцеклетка мелкозернистая, шаровидная.
Ascaris lumbricoides
16/15 Оболочка мелкобугристая и менее толстая, яйцо чаще удлиненное, 50-100 х 40-50 мкм. Форма изменчива, чаще неправильная. Все внутреннее пространство заполнено большим количеством желточных зерен (неоплодотворенное яйцо)
Ascaris lumbricoides
17/14 Оболочка тонкая, прозрачная, яйцо выделяется на стадии 4-х бластомеров, заполняющих его неполностью, 56-76 х 34-40 мкм.
Necator americanus
18/11 Яйца содержат 6 эмбриональных крючьев
19/20 Оболочка яйца желто-коричневая, толстая, с радиальной исчерченностью. Яйца (эмбриофоры) почти шаровидные, 31-40 х 20-30 мкм.
Taenia solium или Taeniarhynchus saginatus
20/19 Оболочка яйца бесцветная, тонкая, гладкая. Яйца овальные 40-50 мкм. Эмбриофора почти шаровидная, 20-30 мкм, с длинными нитевидными придатками на полюсах.
Hymenolepis nana
ЗАНЯТИЕ 2.4.8.
ЗАНЯТИЕ 2.4.9.
А. Малая комнатная муха.
Систематика (по: Ярыгин, 2008):
Тип: Arthropoda – Членистоногие
Класс: Insecta – Насекомые
Отряд: Diptera – Двукрылые
Семейство: Muscidae – Настоящие мухи
Представитель: Fannia sp. – Малая комнатная муха.
Взрослая малая комнатная муха имеет размеры 4-6 мм, темно-серого цвета Личинки имеют характерную внешность благодаря наличию большого количества выростов. Имаго фанний, часто встречающиеся в домах, являются переносчиками ряда инфекций. Личинки малых комнатных мух способны вызывать кишечные (при проглатывании яиц), ректальные, назальные, кожные и офтальмомиазы.
На коллекционном материале рассмотреть малую комнатную муху, описать ее, отметить сходство в строении и окраске с комнатной мухой, как отличие – меньшие размеры. Записать диагностические признаки, указать эпидемиологическое значение.
Б. Вольфартова муха.
Систематика (по: Ярыгин, 2008):
Тип: Arthropoda – Членистоногие
Класс: Insecta – Насекомые
Отряд: Diptera – Двукрылые
Семейство: Sarcophagidae
Представитель: Wohlfahrtia magnifica – Вольфартова муха.
Крупная муха светло-серого цвета, имеет размеры 10-13 мм, на груди три темные продольные полосы, на брюшке – темные пятна. Для них характерно живорождение, самка откладывает личинок на поверхность кожи и слизистые оболочки человека и других животных.
Изучить на коллекционных материалах строение имаго и личинки вольфартовой мухи, указать диагностические признаки.
СИТУАЦИОННЫЕ ЗАДАЧИ
1. На поверхности водоема обнаружены кладки яиц в форме лодочки. Выплод каких комаров следует ожидать?
2. В водоеме обнаружены личинки, которые висят, прикрепившись к поверхности воды с помощью длинного сифона. Чьи это личинки?
3. В данной местности обнаружено большое количество комаров с сильно опушенными усиками и щупиками с булавовидными утолщениями на конце, а также с менее опушенными усиками и длинными щупиками. Отмечено также несколько случаев заболевания малярией. Возможна ли связь между этими явлениями?
4.Турист в Египте обратил внимание, что его укусил комар с длинными ногами и пятнистыми крыльями, который при питании сидел, подняв конец брюшка кверху. Назовите род, к которому принадлежит этот экземпляр. Стоит ли опасаться укуса этого комара?
ЗАНЯТИЕ 2.4.10.
ЗАНЯТИЕ 2.4.11.
ЗАНЯТИЕ 2.5.1.
Таблица 1. Учет фактической частоты генотипов панмиктической популяции.
| Генотипы | АА | Аа | аа |
| Число |
Теоретически ожидаемое соотношение генотипов для данного случая можно рассчитать по таблице 2. Для выражения результатов в целых числах необходимо полученные величины умножить на 100.
Таблица 2. Расчет теоретически ожидаемых частот генотипов в модельной панмиктической популяции (указана частота образования гамет для мужчин и женщин).
 ♂ ♀
| 0,7 А | 0,3 а |
| 0,7 А | 0,49 АА | 0,21 Аа |
| 0,3 а | 0,21 Аа | 0,09 аа |
В таблицу 3 внести фактически полученные и теоретически ожидаемые частоты и, сравнив их методом c2 (кси-квадрат), доказать соответствие фактов. Вероятности «р» для критериев c2 даны в табл.4
Таблица 3 Расчет величины c 2 .
| Показатели | Частоты генотипов | |||
| АА | Аа | аа | Всего | |
| Фактически полученные (х) | ||||
| Теоретически ожидаемые (у) | 49 | 42 | 9 | 100 |
| α2 ( α2 = (х-у)2 ) | ||||
Достоверность полученных данных оценивать с помощью таблицы 4.
Таблица 4. Критическая (процентная) точка для вероятности Р=0,05
при числе степеней свободы k=1. (по Г.Ф. Лакину, 1990).
| k | Р=0,05 |
| 1 | 3,841 |
k=1, т.к. учитывается только один фактор: частота аллелей в популяции.
Уровень значимости, или вероятность ошибки, допускаемой при оценке принятой гипотезы, может различаться. Обычно при проверке статистических гипотез принимают три уровня значимости: 5%-ный (вероятность ошибочной оценки Р=0,05), 1%-ный (Р=0,01) и 0,1%-ный (Р=0,001). В биологических исследованиях часто считают достаточным 5%-ный уровень значимости. Если значение c2 меньше или равно 3,841, то полученные результаты являются достоверными, так как теоретические и фактические данные близки между собой. Если значение c2 больше 3,841, то полученные фактические результаты являются недостоверными.
Пример решения и оформления задачи:
Допустим, что случайным образом у нас образовалось 52 зиготы с генотипом АА, 37 – с генотипом Аа и 11 – с генотипом аа. Необходимо сравнить теоретические и фактические полученные данные и выяснить, существуют ли между ними различия и случайны ли они.
Таблица 5. Ход решения задачи.
| Показатели | Частоты генотипов | |||
| АА | Аа | аа | Всего | |
| Фактически полученные (х) | 52 | 37 | 11 | 100 |
| Теоретически ожидаемые (у) | 49 | 42 | 9 | 100 |
| (α2) | (52-49)2=9 | (37-42)2=25 | (11-9)2=4 | |
c2 = 9/49 + 25/42 + 4/9 = 1,223
Ответ: Так как 1,223 < 3,841 (таблица 4), то полученные данные являются достоверными, потому что в фактически существующей популяции с такими же частотами аллелей «А» и «а» возможно такое распределение аллелей между потомками.
Или генотипа в популяции
1. В исследуемой популяции 84 человека 84 : 420 = 0, 2
из 420 имели доминантный признак.
2. В одной из популяций встречаемость 15 : 100 = 0,15
людей с резус-положительной кровью
(рецессивный признак) составляет 15 %.
3. Встречаемость больных, страдающих 10-4 = 1 : 10000 = 0,0001
фенилкетонурией, равна 10-4.
4. В европейских популяциях 0,02 : 1000 = 0,00002
распространенность ахондроплазии
составляет 0,02 на 1000 новорожденных.
5. Алкаптонурия встречается с частотой 1 : 100 000 = 0,00001
1 : 100 000.
6. Изучаемый признак характеризуется 0,09 : 0,3 = 0,3
неполной пенетрантностью, равной
30%, и встречается в популяции с
частотой 0,09.
Частота генотипа – доля особей в популяции, имеющих данный генотип, среди всех особей популяции.
Частота аллеля – доля конкретного аллеля среди всех имеющихся в популяции аллелей изучаемого гена.
| ♂ ♀ | А (р) | а (q) |
| А (р) | 0,49 АА (р2) | 0,21 Аа (рq) |
| а (q) | 0,21 Аа (рq) | 0,09 аа (q2) |
р – частота аллеля «А» в популяции
q – частота аллеля «а» в популяции
Закон Харди-Вайнберга:
р2 + 2р q + q 2 = 1; р + q = 1.
Пример: Альбинизм общий наследуется как аутосомный рецессивный признак. Заболевание встречается с частотой 1 : 20 000. Вычислите частоту гетерозигот в популяции.
Решение:
Таблица “Признак - ген”
Пара альтернативных Аллели Возможные генотипы
признаков гена
Альбинизм а (q) аа (q 2)
Отсутствие альбинизма А (р) А _ (р2 + 2р q): АА (р2) или Аа (2р q)
Частота гомозигот по рецессивному признаку в популяции:
q2 = 1 : 20 000 = 0,00005
Частота рецессивного аллеля в популяции:
q = = 0,07
Частота доминантного аллеля в популяции:
р = 1 – q = 1– 0,07 = 0,93
Частота гетерозигот в популяции:
2рq = 2 * 0,07 * 0,93 = 0,1302 (13 %)
Ответ: Частота гетерозигот в популяции 13 %.
1. Одна из форм фруктозурии (ослабление усвоения фруктозы и повышенное ее содержание в мече) проявляется субклинически. Дефекты обмена снижаются при исключении фруктозы из пищи. Заболевание наследуется аутосомно-рецессивно и встречается с частотой 7:1000000 (В.П. Эфроимсон, 1968 г.) Определить частоту гетерозигот в популяции.
2. Врождённый вывих бедра наследуется доминантно, средняя пенетрантность гена 25%. Заболевание встречается с частотой 0,06% (В.П. Эфроимсон, 1968). Определите число гомозиготных особей по рецессивному гену.
3. В одной панмиктической популяции частота аллелей b равна 0,1, а в другой – 0,9. В какой популяции больше гетерозигот?
4. Болезнь Тей-Сакса, обусловленная аутосомным рецессивным геном, неизлечима; люди, страдающие этим заболеванием, умирают в детстве. В одной из больших популяций частота рождения больных детей составляет 1:5000. Сколько здоровых людей будет проживать в популяции численностью 400 000 человек?
5. Кистозный фиброз поджелудочной железы (муковисцидоз) поражает индивидуумов с рецессивным гомозиготным фенотипом и встречается среди населения с частотой 1 на 2000. Вычислите частоту гена кистозного фиброза в популяции численностью 1 000 000 человек.
6. В популяции встречаются три генотипа по гену цвета глаз в соотношении: 9/16АА, 6/16Аа и 1/16аа. Карий цвет глаз – это аутосомный доминантный признак с постоянной пенетрантностью. Находится ли данная популяция в состоянии генетического равновесия?
7. Аниридия наследуется как доминантный аутосомный признак и встречается с частотой 1:10000 (В.П. Эфроимсон). Определить генетическую структуру популяции.
8. Популяционная частота дизостоза черепно-лицевого – 1:25 000. Этот признак наследуется аутосомно-доминантно с пенетрантностью 50%. Сколько людей в популяции будут носителями данного гена.
9. Подагра встречается у 2% людей и обусловлена аутосомным доминантным геном. У женщин ген подагры не проявляется, у мужчин пенетрантность его равна 20% (В.П. Эфроимсон, 1968). Определите генетическую структуру популяции.
10. Из ниже приведенных заболеваний укажите те, чью популяционную численность можно рассчитать с помощью закона Харди-Вайнберга: Синдром Патау, синдром Джейкоба, фенилкетонурия, полидактилия, серповидно-клеточная анемия, синдром кошачьего крика, гипертрихоз, дальтонизм.
ЗАНЯТИЕ 2.5.2.
Терминология к занятию
1. Акрофаза (расчетная, 0) – момент времени, соответствующий регистрации максимального значения полезного сигнала (зависит от момента времени соотнесения).
2. Акрофаза внутренняя – акрофаза, рассчитанная по отношению к акрофазе некого другого физиологического события.
3. Амплитуда (А) – величина наибольшего отклонения полезного сигнала от МЕЗОРа.
4. Ауторитмометрия (АР) – набор данных, полученных путем самостоятельных измерений с автоматической записью физиологических показателей как функции времени.
5. Ациркадианный (аЦД) – относящийся к биологическим колебаниям или ритмам ультра- и инфрадианных областей, отличным от циркадианного диапазона.
6. Батифаза (надир; ортофаза) – момент времени, соответствующий регистрации минимального значения полезного сигнала (зависит от времени соотнесения).
7. Биологическая временная структура – сумма предсказуемых, зависимых от времени биологических измерений, включающих наряду с ростом, развитием и старением спектр различных частот.
8. Внешняя десинхронизация – десинхронизация биологических ритмов от циклов окружающей среды (например, при преодолении нескольких часовых поясов на самолете).
9. Внутренняя десинхронизация – десинхронизация одного от другого из двух или более ритмов в биосистеме путем появления ранее отсутствующих различий в частоте и (или) изменения во временном отношении двух ритмов с той же частотой (например, при алкоголизации).
10. Время соотнесения (reference time) – момент времени, принимаемый за начало отсчета (00:00), по отношению к которому рассчитывается акрофаза и батифаза.
11. Десинхроноз – заболевание (патологическое состояние), вызванное внешней и (или) внутренней десинхронизацией биологических ритмов.
12. Десинхронизация – состояние двух или более ранее синхронизированных ритмических переменных, переставших показывать те же частоты и (или) акрофазные взаимоотношения и демонстрирующие изменения временных взаимосвязей (явление или процесс изменения нормальных, естественных фазовых взаимоотношений между двумя или более физиологическими показателями – может быть транзиторной или устойчивой (персистирующей)).
13. Диапазон колебаний (двойная амплитуда, 2А) – величина между акрофазой и батифазой.
14. Инфрадианный – относящийся к биологическим колебаниям или ритмам с частотой ниже циркадианного диапазона (т.е., с периодом длиннее 28 часов).
15. Косинор-анализ – оценка параметров ритма методом наименьших квадратов или его вариациями.
16. Косинородезм – динамическая норма реакции физиологической величина, аппроксимированная косинусоидой.
17. Мезор – статистическая срединная ритма (полезного сигнала); при равноудаленных данных совпадает со средней арифметической.
18. Период (Т) – промежуток времени, за который совершается один полный цикл.
19. Синхронизатор – внешняя периодичность, определяющая временное положение данного ритма кратной частоты.
20. Синхронизация – состояние системы, когда два или более показателя проявляют сходную периодичность и их акрофазы целыми множителями одна другой.
21. Спектр биологических ритмов – эндогенные биологические ритмы с различной частотой.
22. Фазовый сдвиг (сдвиг по фазе) – отдельное, относительно резкое или постепенное изменение ритма, описываемое разностью между начальной (исходной) и конечной акрофазами.
23. Ультрадианный – относящийся к биологическим колебаниям или ритмам с частотой выше циркадианного диапазона (т.е с периодом короче 20 часов).
24. Циркадианный (ЦД, околосуточный) – относящийся к биологическим колебаниям или ритмам с частотой 1 цикл в 24± 4 часа.
25. Циркасемидианный (ЦСД, околополусуточный) – относящийся к биологическим колебаниям или ритмам с частотой 1 цикл в 12 часов.
26. Циркаселтанный (ЦС, околонедельный) – относящийся к биологическим колебаниям или ритмам с частотой около 1 цикла в 168 часов.
27. Циркасемисептанный (ЦСС, околополунедельный) – относящийся к биологическим колебаниям или ритмам с частотой около 1 цикла в 1 в 84 часа.
28. Хронобиология – отрасль науки, объективно исследующая и количественно оценивающая механизмы биологической временной структуры, включая ритмические проявления жизнедеятельности (наука, изучающая закономерности организации жизнедеятельности биологических систем во времени).
29. Хронограмма – изображение данных как функции времени
30. Хронодезм – норма реакции физиологической величины, специфицированная во времени,
31. Хроном – термин, обозначающий комплексную временную организацию живых систем независимо от их уровня организации и сложности, происходит от трех корней (латинских chronos – время, nomos – правило и английского chromosome – хромосома), чем подчеркивается, что временная организация биологических систем закономерно организована во времени и генетически детерминирована, но находится под модифицирующим влиянием внешней среды. Хроном состоит из трех взаимосвязанных аспектов: ритмы разных частот, модулирующие друг друга, тренды, обуславливаемые возрастными изменениями, заболеваниями, лечение и выздоровлением и т.д., а также области шумов (хаотических изменений – недоступных описанию каких-либо закономерностей современными математическими средствами).
32. Хронопатология – изменения биологической временной структуры индивидуума, предшествующие функциональным расстройствам или органическим заболеваниям и (или) зависящим от времени проявления болезни.
ЗАНЯТИЕ 2.5.3.
ЗАНЯТИЕ 2.5.5.
Эволюционная иммунология.
Цель: Изучить главные эволюционные пути становления отдельных форм иммунной системы от одноклеточных и первых многоклеточных до наиболее совершенных типов и классов животных.
Знать: Виды иммунитета, основные эволюционные этапы формирования иммунной защиты, основные звенья иммунной системы млекопитающих.
| Вопросы для самостоятельной подготовки студентов | Источники (лит-ра) |
| 1. Основные положения учения Ч. Дарвина. 2. Современное понятие «иммунитет». 3. Специфический и неспецифический (врожденный) иммунитет. 4. Клетки, такни и органы иммунной системы (костный мозг, тимус – центральные органы иммунитета; селезенка, лимф.узлы и др. периферические структуры иммунной системы 5. B- и T- системы иммунитета 6. Эволюция иммунной системы от т. Простейшие до т. Хордовые 7. Основные ароморфозы в эволюции иммунитета 8. Коэволюция специфического иммунитета и многоклеточности в филогенезе. Причина? | Основная: Галактионов В.Г. Эволюционная иммунология М. Академкнига, 2005. Дополнительная: 1. Материал учебно-методического комплекса. 2009 2. Лекции по эволюции иммунной системы Рекомендуемая: Галактионов В.Г. Очерки эволюции иммунитета М. Наука, 1995 |
Работа № 1. Соотношение между различными формами иммунитета и уровнем организации в мире животных. (Рассмотреть и зарисовать схему-рисунок по В.Г. Галактионову, 2005 с некоторыми изменениями):
Работа № 2. Элементы неспецифического (врожденного) иммунитета:
А) Отметить барьерную функцию эпителия на конкретных примерах: Зарисовать таблицу и пояснения к ней.
Б) Перечислите гуморальные факторы неспецифического иммунитета
1.
2.
3.
4.
Таблица. Механизмы антибактериальной защиты, осуществляемые эпителием (по Галактионову В.Г., 2005).
| Фактор защиты | Эффекторы |
| Механический | Плотные межклеточные контакты, смыв микроорганизмов жидкостными секретами и пассажем воздуха вдоль эпителиальных покровов |
| Химический | Жирные кислоты кожи, лизоцим (слюна, слезы, пот), низкий pH (желудок); пепсин (кишечник), антибактериальные пептиды дефенсины (кишечник) |
| Микробиологический | Конкуренция с нормальной микрофлорой кишечника за источники питания и преимущественную колонизацию эпителия, продукция бактериями специфических химических соединений |
Работа № 3. Принципиальная схема развития воспалительного процесса:
Изучить и зарисовать таблицу и отметить, что характерные признаки комплексной воспалительной реакции: повышение температуры, появление боли в очаге, покраснение, опухоль и нарушение функции направлены на усиление кровотока, возрастание проницаемости и приток фагоцитарных клеток для осуществления фагоцитоза и активации цитокинов.
Работа № 4. Принципиальные механизмы поддержания генетического гомеостаза в животном мире.
Изучить существование трех звеньев защиты генетической целостности организма и описать их сущность: 1) внутриядерной системы репарации ДНК; 2) внутриклеточной системы самоуничтожения мутационно поврежденных клеток путем запуска механизма апоптоза; 3) иммунной системы защиты макроорганизма от потенциально опасных мутационно измененных клеток.
1.
2.
3.
Работа № 5. Основы генетической уникальности индивидуума (иммуногенетики) и проблемы трансплантационного иммунитета.
На примере главного генетического комплекса гистосовестимости HLA (human leukocyte antigen) показать высокую степень генетической и белковой уникальности индивидуумов в человеческой популяции.
Антигены генетического комплекса HLA 6-й хромосомы кариотипа человека играют главную роль в тканевой совместимости донора и реципиента. Локус ABC комплекса HLA имеет протяженность 2 морганиды и содержит 15 аллельных вариантов гена А, 20 аллелей гена B и 5 аллелей гена С. Учитывая затруднительность расчета возможных форм взаимодействия этих генов и, следовательно, фенотипов, возможно, тем не менее, установить число уникальных вариантов генотипов. Рассчитайте приблизительное число лиц с одинаковыми генотипами по локусу АВС в г. Тюмени (население около 600 000 чел.), в России (около 140 млн. человек) и на планете Земля (около 6 млрд. человек), если всего существует 120 комбинаций генотипов по аллелю А, 210 – по аллелю В и 15 – по аллелю С.
ПРОМЕЖУТОЧНЫЙ КОНТРОЛЬ ПО МОДУЛЬНОЙ ЕДИНИЦЕ 5 ДЛЯ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО ФАКУЛЬТЕТА
ЗАНЯТИЕ 2.5.6.
(КОЛЛОКВИУМ).
1. История эволюционного учения. Борьба трансформизма с креационизмом.
2. Учение Ж.Б. Ламарка (факторы эволюции по Ламарку, отрицательные стороны ламаркизма, неоламаркизм и генетика).
3. Эволюционное учение Ч. Дарвина (исторические предпосылки, наследственность, изменчивость по Дарвину, избыточное воспроизводство потомства, борьба за существование, естественный и искусственный отбор, социал-дарвинизм, три стороны исторического значения учения Ч. Дарвина). Значение эволюционной теории для развития медицины, развития учения Ч. Дарвина отечественными учеными А.О. Ковалевским, И.И. Мечниковым, К.А. Тимирязевым, А.Н. Северцовым, И.И. Шмальгаузеном.
4. Учение академика А.Н. Северцова о путях достижения биологического прогресса.
5. Ароморфозы в эволюции беспозвоночных.
6. Ароморфозы в эволюции позвоночных.
7. Идиоадаптация, ценогенезы, морфофизиологический прогресс и регресс.
8. Теория происхождения жизни.
9. Закон Харди-Вайнберга применительно к генетике человека.
10. Синтетическая теория эволюции (СТЭ). Роль мутаций, отбора и миграций в эволюции.
11. Генетико-автоматический процесс (дрейф генов) в генетике человека.
12. Взаимоотношения мутационного процесса и отбора в популяции (С.С. Четвериков).
13. Биологический вид - качественный этап эволюции.
14. Популяционная структура вида. Популяция - элементарная единица эволюции. Первичное эволюционное явление. Балансированный полиморфизм.
15. Популяционная структура человечества. Балансированный полиморфизм.
16. Проблемы генетического груза.
17. Макро- и микроэволюция.
18. Филогенез выделительной системы.
19. Филогенез половой системы.
20. Филогенез кровеносной системы.
21. Филогенез дыхательной системы.
22. Филогенез висцерального черепа и головного мозга.
23. Возникновение и основные этапы развития экологии. Предмет, содержание и структура экологии. Понятие об эндоэкологии и экзоэкологии (аут-, дем-, синэкология, экосферология). Специфика современной экологии – мегаэкология. Экофакторы (классификация, эволюция и взаимосвязь). Экологическая валентность: стенотопные и эвритопные виды растений и животных.
24. Биотические факторы. Демэкология. Трофические цепи биоценоза, ее компоненты. Цепи питания и правило экологической пирамиды. Концепция биогеоценоза. Синэкология. Экосистемы – уникальный природный комплекс. Экологическая сукцессия и экологический климакс.
25. Аутоэкологические понятия и законы. Гомеостатические реакции организма на изменение экологической ситуации (2 пути адаптации). Правило оптимума и правило минимума (правило Либиха-Тинемана). Правило Бергмана и Аллена. Демэкология. Виды популяций. Типы пространственного распределения особей в популяциях. Экологическая дифференциация человечества и проблема адаптации человека на Севере Тюменской области (вахтовый и экспедиционно-вахтовый методы организации труда).
26. Экология человека. Ее определение, методы и задачи. Антропогенные факторы и экосистемы. Уровни экологических связей человека. Характеристика среды обитания людей и интегральный критерий качества среды. Пути воздействия человека на среду и компенсаторные возможности среды.
27. Характеристика современной экологической ситуации. Экологический кризис и пути его преодоления (Международная экологическая программа, программа “Человек и биосфера”, программы специализированных учреждений ООН: ЮНЕСКО, МАГАТЭ, ВОЗ, ФАО, МСОП).
28. Экологические проблемы Тюмени и Тюменской области и пути их решения.
29. Введение в медицинскую экологию. Здоровье и среда обитания. Экологически зависимые болезни человека. Организация информационной системы «здоровье населения – окружающая среда» (ЗН-ОС). Ее подсистемы и задачи. Предельно допустимые экологические нагрузки (ПДЭН). Понятие о ПДК и его расчет (на примере нитратов и нитритов).
30. Экологическая этика или Прометеев комплекс «Азбука нравственной культуры и экологии».
31. Определение биосферы как науки. В.И. Вернадский - основатель учения о биосфере. Биосфера и ее границы.
32. Концепция биосферы (термодинамическая, биохимическая и биогеохимическая, биогеоценотическая, кибернетическая, социально-экологическая) и роль живого вещества в природе планеты Земля.
33. Эволюция биосферы. Понятие о ноосфере.
Варианты задания для самостоятельной работы студентов
1. Подготовить анимацию по теме: Круговорот кислорода, углерода в природе.
2. Подготовить анимацию по теме: Круговорот водорода, азота в природе.
Требования к анимациям по темам № 1- 2:
а) указать уравнения химических реакций происходящих в круговороте веществ;
б) указать все звенья круговорота веществ;
в) отметь влияние живых организмов на круговорот веществ.
3. Подготовить анимацию по теме: Сукцессия. Смена биогеоценозов в природе.
4. Составить и решить три задачи по популяционной генетике, где признак будет обусловлен множественным аллелизмом. Признаки в задачах не должны повторяться.
5. Подготовить презентации по теме: Эврибионтные животные в природе.
6. Подготовить презентации по теме: Стенобионтные животные в природе.
7. Подготовить презентации по теме: Максимально допустимые уровни антропогенного загрязнения окружающей среды. ПДК.
8. Заболевания пищеварительной системы человека, обусловленные экологическими факторами.
9. Заболевания нервной системы человека, обусловленные экологическими факторами.
10. Заболевания эндокринной системы человека, обусловленные экологическими факторами.
11.Подготовить анимацию (презентацию) по теме «Эволюция специфического иммунитета»
12. Подготовить анимацию (презентацию) по теме «Эволюция кровеносной системы»
13. Подготовить анимацию (презентацию) по теме «Эволюция дыхательной системы»
14. Подготовить анимацию (презентацию) по теме «Эволюция выделительной системы»
15. Подготовить анимацию (презентацию) по теме «Эволюция циркадианной системы»
16. Подготовить анимацию (презентацию) по теме «Эволюция эндокринной системы»
17. Подготовить анимацию (презентацию) по теме «Филогенетически обусловленные врожденные пороки развития кровеносной системы у человека»
18. Подготовить анимацию (презентацию) по теме «Филогенетически обусловленные врожденные пороки развития мочеполовой систем у человека»
Министерства здравоохранения Российской Федерации
(ФГБОУ ВО Тюменский ГМУ Минздрава России)
Кафедра биологии
БИОЛОГИЯ:
Методические указания по выполнению практических заданий
по дисциплине «Биология»
для студентов 1 курса стоматологического факультета
По специальности
Стоматология
Тюмень - 2016
Дисциплинарный модуль 1.
МОДУЛЬ 1. БИОЛОГИЯ КЛЕТКИ
Дата: 2019-07-31, просмотров: 347.
