Міністерство освіти і науки України

Кам̓янський державний енергетичний технікум

 

МЕТОДИЧНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ

до виконання лабораторних робіт

з предмету «Біологія і екологія»

для здобувачів фахової передвищої освіти 

 

 

 

 

 

 

Кривець А.А.

 

 

 

 

 

Камʼянське

2020

 

Рецензент:

Н.В. Могіна – голова регіонального методичного об’єднання викладачів біології, екології і хімії, викладач фундаментальних дисциплін, спеціаліст вищої кваліфікаційної категорії, викладач-методист Кам’янського медичного коледжу.

 

Розглянуто і схвалено на засіданні ЦК природничо-наукових дисциплін Кам’янського державного енергетичного технікуму

Протокол №  9  від 24.04.2020 року

 

 

Розглянуто і схвалено на засіданні методичної ради Кам’янського державного енергетичного технікуму

Протокол № _8_ від 21.05.2020 року

 

 

Розглянуто та рекомендовано для подальшого використання на заняттях у технікумах і коледжах регіональним методичним об’єднанням викладачів біології і екології

Протокол № _3_ від _27._04. 2020 року

 

 

Укладач: Кривець А.А., викладач біології і екології, хімії Кам’янського державного енергетичного технікуму

У  рекомендаціях розглядається методика проведення лабораторних занять з біології і екології, спрямовані на одержання здобувачами освіти навичок наукового мислення та статистичної обробки інформації.

  Під час виконання завдань лабораторних робіт здобувачі освіти отримають навички з біологічних досліджень щодо визначення функціональних і структурних особливостей, а також нормальних показників або порушень метаболізму і гомеостазу живих організмів  та екосистем.

  Для викладачів біології і екології закладів фахової передвищої освіти.

ЗМІСТ

 

Вступ……………………………………………………………………………….5

Мета………………………………………………………………………………..5

Лабораторна  робота №1

Визначення таксономічного положення виду в системі органічного світу....6

Лабораторна робота №2

Вивчення закономірностей модифікаційної мінливості………..……………..9

Лабораторна робота №3

Вивчення будови статевих клітин………………………………………………11

Лабораторна робота №4

Вивчення етапів ембріоногенезу. Взаємодія частин зародка, що розвивається...………………………………………………………….….…….16

Висновки………………………………………….…………………….…....….18

Бібліографічний опис……………………….………………………….……….19

Додатки…………………………………………………………………………..21

 

 

ВСТУП

Предмет «Біологія і екологія» є особливим, так як зумовлює формування  дослідницької компетентності здобувачів освіти, що полягає у здатності до пошуку та засвоєнню нових знань, набутті нових умінь і навичок, організації навчального процесу через ефективне керування ресурсами та інформаційними потоками, вмінні визначати навчальні цілі та способи їх досягнення, вибудовувати свою освітньо-професійну траєкторію, оцінювати власні результати навчання, навчатися впродовж життя [3].

При виконанні лабораторних робіт здобувачі освіти мають здатність застосовувати набуті теоретичні знання та практичні навички у сфері біології та екології, що передбачає прийняття рішень у змінних та нестандартних ситуаціях.

Отже, лабораторна робота сприяє формуванню матеріалістичних поглядів на природу, упевненості в можливості її пізнання, умінь виявляти причинно-наслідкові зв’язки, функціональні залежності між фактами, явищами та процесами.

Мета методичних рекомендацій полягає у використанні сукупності знань, умінь, навичок, суджень, ставлень, набутих здобувачем освіти у процесі навчання, за допомогою яких можна чітко ідентифікувати, кількісно оцінити та виміряти необхідні показники та зробити відповідні висновки.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Лабораторна  робота № 1

«Визначення таксономічного положення виду в системі органічного світу»

Мета: удосконалити вміння визначати таксономічне положення організмів у системі органічного світу, розвивати уміння застосовувати знання про критерії виду на практиці та формувати практичні уміння характеризувати види.

Обладнання: малюнки із зображенням рослин та тварин (додаток 1)
(додаток 2).

Теоретична частина

Систематика тварин - це наука, вивчає і класифікує всі біологічне різноманіття фауни.

Систематика рослин - це наука, що вивчає величезну різноманітність рослинного світу

Вид – це сукупність популяцій особин , подібних між собою за будовою, місцем в угрупуваннях організмів, що населяють певний ареал, і вільно схрещуються між собою у природі.

Таксономія — наука про об'єднання живих істот на групи на основі аналізу притаманних їм ознак.

Критерії виду (від грец. критеріон - засіб для суджень) - ознаки подібності між особинами одного виду, а також ознаки, за допомогою яких один вид відрізняють від іншого. Видову самостійність певної групи особин установлюють за такими критеріями, як морфологічний, каріотипічний, фізіологічний, репродуктивний, біохімічний, географічний, екологічний.

Морфологічний критерій передбачає виділення та опис зовнішніх ознак у особин одного виду. Цей критерій є найзручнішим і тому широко застосовується в систематиці. Проте в природі трапляються види, що їх неможливо розрізняти за зовнішніми ознаками. Це види-двійники - морфологічно схожі між собою, але відрізняються за іншими ознаками [1].

 

 

 

Хід роботи

Завдання 1.

1.Укажіть українські й латинські назви (за допомогою мережі інтернет або довідників) видів, обраних для характеристики (додаток 1) .

2.За допомогою основних таксономічних категорій визначте місце видів (що зображені на малюнку) у системі органічного світу (для кожного виду)

 

Рослини		Тварини
Домен		Домен
Субдомен		Субдомен
Царство		Царство
Відділ		Тип
Клас		Клас
Порядок		Ряд
Родина		Родина
Рід		Рід
Вид		Вид

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Завдання 2.

Розгляньте тварин – представників двох різних видів. Порівняйте їхню зовнішню будову (додаток 2). За результатами дослідження складіть порівняльну таблицю.

Таблиця 1.

Ознаки	І (назва)	ІІ (назва)
Тіло
Вага
Стан покриву тіла
Забарвлення
Статевий диморфізм
Спосіб пересування
Особливості пе­редніх кінцівок
Особливості задніх кінцівок

 

Сформулюйте висновок, у якому вкажіть:

1.) Що потрібно враховувати під час визначення таксономічного положення виду?

2.) Про що свідчить подібність та відмінність представників різ­них видів одного роду?

3) Чи можна лише на підставі одного критерію морфологічно­го – судити про видову належність певного виду?

 

 

 

 

 

Лабораторна робота №2

Тема: «Вивчення закономірностей модифікаційної мінливості»

Мета: навчити оцінювати модифікаційну мінливість живих організмів, сформувати навички побудови варіаційного ряду і варіаційної кривої, поглибити знання студентів про статистичні закономірності модифікаційної мінливості.

Обладнання та матеріали: гербарні зразки різних видів рослин (колоски пшениці або жита; листя берези або липи, тополі або клена, лаврові листи); насіння квасолі, бобів, жолуді; колекція мушель молюсків; лінійки.

Теоретична частина

Генетика (від грец. geneticos - походження) – наука про закономірності спадковості та мінливості організмів.

Спадковість - здатність живих організмів передавати свої ознаки й особливості індивідуального розвитку нащадкам.

Ген - ділянка молекули нуклеїнової кислоти, що кодує інформацію про білок або РНК та визначає ознаки організмів.

Мінливість - здатність живих організмів набувати нових ознак і їхніх станів у процесі індивідуального розвитку.

Ознака - це особливість організму, що існує у своїх проявах [2]

Хід роботи

Здобувачі освіти або об’єднуються у 5 груп. Потрібно мати 10-30 експонатів одного виду (додаток 3):

1.            Мушлі;
2.            Лаврові листи;
3.            Листи клену;
4.            Колоски пшениці;
5.            Насіння квасолі.

 

 

 

Завдання 1.

1. Виміряйте величину ознаки (довжину листків, насіння, порахуйте кількість колосків у складному колосі тощо).

2. Запишіть одержані дані в таблицю:

Кількість (довжина), V
Частота зустрічальності, Р

 

3. Визначте середню величину ознаки (М) за формулою:

М =	(V*P)+(V*P)…..
	n

                                                                                                                (1.1)

Умовні позначення:

V – варіанта – довжина/кількість досліджуваних експонатів;

P – частота зустрічальності варіанти;

n – загальне число варіант варіаційного ряду;

M – середня величина ознаки.

4. Побудуйте графік модифікаційної мінливості (варіаційну криву).

Для цього на осі абсцис відкладіть на однаковій відстані варіанти (довжина, кількість колосків тощо) (V), а на осі ординат – числові значення частоти повторюваності кожної варіанти – Р; на горизонтальній осі побудуйте перпендикуляри до рівня, що відповідає частоті повторюваності кожної варіанти; точки перетину перпендикулярів з лініями, що відповідають частоті зустрічальності варіант, з’єднайте прямими.

5. Зробіть висновки, дайте відповіді на запитання:

1. Яку закономірність модифікаційної мінливості ви встановили?

2. У яких випадках модифікаційна мінливість установлюється чіткіше: при великій чи при малій статистичній кількості варіант?

3. Які варіанти варіаційного ряду зустрічаються частіше – із середнім значенням чи з крайнім?

Лабораторна робота № 3

«Вивчення будови статевих клітин»

Мета: ознайомитись з особливостями будови статевих клітин людини; закріпити знання про будову гамет людини у взаємозв'язку з їхніми функціями; оволодіти навичками роботи з мікроскопом.

Обладнання: мікроскопи, мікропрепарати, електронно-мікроскопічні фотографії яйцеклітин і сперматозоонів, дидактичні картки зі схемами будови гамет.

Теоретична частина

І. Загальні положення.

Чоловічі гамети називаються  сперматозоонами. Це здебільшого рухливі клітини, які виконують такі функції:

1) передають половину спадкової інформації від батьківського організму;

2) забезпечують активацію процесів яйцеклітини після її запліднення;

3) вносять в яйцеклітину центріолі для організації її поділів.  

  Функції сперматозоонів зумовлюють їхні видовжену форму, дрібні розміри й специфічну будову. Розміри чоловічих гамет у людини коливаються в межах 50  –  70  мкм. Нормальні сперматозоони мають головку, проміжну частину й хвіст (додаток 4 а).

  Головка містить ядро з гаплоїдним набором хромосом (22А+X або 22А+Y), тоненький шар цитоплазми і акросому з ферментами для розщеплення оболонок овоцита. У шийці містяться дві центріолі, одна з яких розростається й утворює осьову нитку.

Інша центріоля залишається під ядром і разом із ним може проникнути в яйцеклітину.  Проміжна частина містить мітохондрії у вигляді спіральної нитки, АТФ та глікоген для рухів клітини. Хвіст має апарат з 20 мікротрубочок, які забезпечують переміщення клітин зі швидкістю близько 50 мкм/с.

 Яйцеклітини – жіночі статеві клітини. Це здебільшого нерухливі клітини, що мають кулясту форму для кращого переміщення фалопієвими трубами до матки.                Для яйцеклітин властиві такі функції:

1) передавання спадкової інформації від материнського організму; 2) упорядкування процесів запліднення;

3) накопичення запасів поживних речовин для розвитку зиготи.

  Через те  яйцеклітини мають значно більші розміри, ніж сперматозоони. Так, діаметр яйцеклітини людини становить 130  –  200 мкм (додаток 4б).

  У людини в заплідненні бере участь овоцит ІІ порядку. Ззовні овоцит вкритий  фолікулярною оболонкою, що утворена ще клітинами яєчника. 

  Фолікулярні клітини утворюють ворсинки, що формують променистий вінець та  блискучу оболонку. Загалом оболонки виконують захисну, поживну та бар’єрну функції. Під нею розташована плазматична мембрана, а далі кортикальний  шар із гранул. Цитоплазма яйцеклітини називається овоплазмою і містить велику кількість жовткових включень, багато мітохондрій, рибосом, розвинуті ЕПС й комплекс Гольджі.

  Ядро лежить в ділянці, вільній від цитоплазми, і має гаплоїдний набір хромосом (22А+Х) [4].

  У людини утворення яйцеклітини відбувається періодично у процесі оогенезу. Сперматозоїди у людини утворюються постійно в процесі сперматогенезу (додаток 4в).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

*Чи знаєте ви, що яйцеклітина вибирає сперматозоїда, а не навпаки?

  Яйцеклітина зустрічається із сперматозоїдом, відбувається запліднення, формується зародок. Представляємо вам концепцію жіночої розбірливості, це швидше чесна гонка, а не завоювання.  Також в результаті довгих досліджень було доведено, що яйцеклітини схильні по можливості залучати конкретний вигляд сперматозоїдів.   Було проведено дослідження, яке довело, що яйцеклітини бувають розбірливі і самі вирішують, який сперматозоїд їм вибрати.

Популярна концепція: гонка сперматозоїдів

Будь-яка пара, яка планує завести дитяти, вірить в те, що сперматозоїди наввипередки мчаться до яйцеклітини. Давайте почнемо спочатку. Сперматозоїди напоготові, яйцеклітина в найкращій формі — гонка починається! Мільйони сперматозоїдів спрямовуються до однієї яйцеклітини. Коли X зустрічає X, виходить дівчинка, коли X зустрічає Y — хлопчик.  Яйцеклітини відмовляються підкорятися. Вони грають домінуючу роль і самі вибирають сперматозоїди!

Якщо переможець відомий заздалегідь, про яку гонку може йти мова? Просто кажучи, яйцеклітина вже вибрала тип сперматозоїда, якому буде дозволено проникнути всередину.  В ході своїх досліджень доктор Джозеф Х. Надо з'ясував, що яйцеклітини не пасивно підкоряються, а грають ключову роль в процесі розмноження. Всупереч поширеній думці, сперматозоїди зовсім не мчаться до яйцеклітини. Насправді все навпаки!

Як пояснили в Тихоокеанському північно-західному науково-дослідному інституті, саме яйцеклітина схвалює або бракує сперматозоїдів, що робить статевий відбір складнішим процесом на клітинному рівні.  Дивно, але факт: весь цей час настільки очевидний процес тлумачився невірно.  Закону Менделя кинутий виклик?

Закон Менделя — це закон розщеплювання за визначенням. Він також називається законом спадковості, згідно з яким кожен батько несе по дві копії кожного гена. Наступним кроком є процес «випадкового запліднення», коли ці гени довільно розподіляються по гаметам і кожна гамета отримує лише одну копію гена. Проте недавні дослідження повністю спростували це переконання.  Доктор Треба провів два окремих експерименту, які вказали на існування іншої теорії.  Мета його дослідів полягала в тому, щоб отримати конкретні передбачені співвідношення комбінацій генів у потомства (грунтуючись на законах Менделя). Але цього йому досягти не удалося.

Експеримент №1. В рамках свого першого експерименту він дав мишам-самкам один нормальний і один ген мутанта, що збільшує шанси захворіти раком яєчок. У самців всі гени були нормальні. Результат відповідав закону Менделя.

Експеримент № 2. На цей раз доктор Треба зробив все навпаки: він дав самцям раковий ген мутанта, тоді як у самок були нормальні гени. І тут все вийшло! Він був здивований, побачивши, що лише 27 % отримали версію мутанта гена, тоді як повинно було бути 75 %.

То, чому нас всіх учили про нормальні і мутовані версії гена Dnd1 в матері і батька, пішло зовсім не за розрахунком, з чого він зробив висновок, що запліднення — не випадковий процес, і довів існування механізму, що дозволяє яйцеклітині вибирати сперматозоїдів з нормальним, а не мутованим геном. По-науковому це називається генетично упередженим заплідненням.

Що це означає?

Доктор Треба привів 2 можливих пояснення своєї нової теорії. 

1. У тяжінні між сперматозоїдом і яйцеклітиною основну роль грає молекула фолієвой кислоти. Метаболізм вітаміну В (або фолієвой кислоти) різний в яйцеклітині і спермі. Ці відмінності і можуть стати причиною тяжіння між сперматозоїдом і яйцеклітиною.

2. Перш ніж попрямувати до яйцеклітини, сперматозоїди деякий час знаходяться в жіночому репродуктивному тракті. До цього моменту розвиток яйцеклітини ще не зупинився. Існує вірогідність, що яйцеклітина впливає на ділення клітин так, щоб її гени ідеально підійшли сперматозоїдові [5].

 

Хід роботи

1.Підготувати мікроскоп до роботи.

2.Розглянути постійний мікропрепарат або мікрофотографію «Сперматозоїди ссавця» та замалювати декілька сперматозоїдів, підписати структури будови цифрами:

 1 – оболонка.

 2 – цитоплазма.

3- головка з ядром.

4 - джгутик.

3. Розглянути постійний мікропрепарат «Яйцеклітина ссавця» та замалювати яйцеклітину, підписати структури будови цифрами:

1- оболонка.

2 - цитоплазма.

3 - ядро.

4. Назвати риси схожості в будові яйцеклітини та сперматозоїда.

5. Назвати риси відмінності в будові яйцеклітини та сперматозоїда, пояснити, з чим вони пов’язані.

6. Заповнити таблицю

 

 

 

 

7. Зробити висновок за алгоритмом:

________ - це статеві клітини. Жіноча статева клітина - _____, чоловіча - _______. Яйцеклітина має кілька ______, оскільки потребує значного захисту внутрішнього вмісту. За розмірами яйцеклітина набагато ______, ніж сперматозоїд. Для рухливості сперматозоїд має довгий _____, а для виділення енергії – велику кількість ______. Розщеплення оболонок яйцеклітини сперматозоїд здійснює за рахунок _______, яка містить ______. Статеві клітини містять ______ набір хромосом. Після злиття гамет утворюється ______ з _______ набором хромосом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Лабораторна робота № 4

«Вивчення етапів ембріоногенезу. Взаємодія частин зародка, що розвивається»

Мета: вивчити основні стадії ембріонального розвитку, порівняти стадії дроблення, закріпити знання про закономірності ембріогенезу, розвивати пізнавальний інтерес до предмета та виховувати дбайливе ставлення до оточуючого середовища

 Обладнання та матеріали: мікроскоп, ілюстрації чи мікропрепарати «Поділ яйцеклітини», «Зародкові листки».

 

Теоретична частина

Дроблення – це серія мітотичних поділів зиготи, яка настає після запліднення.

Бластуляція – завершальний етап періоду дроблення яйця багатоклітинних тварин, протягом якого відбувається утворення бластули.

Гаструляція – процес морфогенетичних змін, що супроводжується розмноженням, зростанням, направленим переміщенням і диференціюванням клітин, у результаті чого утворюються зародкові листки.

 Гістогенез – це сукупність процесів, що призводять до утворення або відновлення тканин у ході онтогенезу.

Нейруляція – це утворення нервової пластинки і її замикання в нервову трубку в процесі зародкового розвитку у хордових.

Органогенез – це процеси утворення та розвитку органів у тварин.

Ембріональна індукція – взаємодія між частинами багатоклітинного організму під час його ембріонального розвитку. Явище полягає в тому, що клітини одного типу діють на стадії ембріогенезу як організатори для клітин іншого типу[4].

 

 

 

 

 

 

 

Хід роботи

1.     Використовуючи запропоновані-малюнки та мікропрепарати, прослідкуємо етапи дроблення зиготи, утворення бластули, гаструли, нейрули, а також гістогенез і органогенез хордових. Замалюйте запліднені яйцеклітини, що перебувають на різних стадіях дроблення (додаток 5).
2.     Утворення зародкових листків. Розгляньте мікропрепарат «Зародкові листки». Замалюйте зародкові листки (додаток 6).

3.  Заповнити табличку.

Стадії	Особливості розвитку
1. Зигота
2. Дроблення
3. Бластуляція
4. Гаструляція
5.Гістогенез та органогенез

 

4. Зробіть висновки:

Поясніть кількісні та якісні зміни під час ембріогенезу (додаток 7).

 

 

 

 

 

 

 

 

ВИСНОВКИ

 

Біологічна освіта наділена значним потенціалом у формуванні світогляду людини, зокрема завдяки відкриттям у пізнанні живого.

Сучасне суспільство змінює свій погляд на зміст біологічної освіти, висуваючи нове завдання – сформувати у здобувачів освіти природничо-наукову компетентність шляхом:

•              засвоєння системи інтегрованих знань про закономірності функціонування живих систем, їх розвиток і взаємодію, взаємозв’язок із довкіллям;
•              розуміння біологічної картини світу та цінності таких категорій, як життя, природа, здоров’я;
•              формування свідомого ставлення до природи як універсальної, унікальної цінності. 

 Лабораторні роботи з біології - це один з практичних методів навчальної взаємодії викладача із здобувачами освіти, що полягає в проведенні останніми за завданням викладача дослідів, з використанням спеціального обладнання.

 Дані методичні рекомендації  є практичним керівництвом для викладачів та здобувачів освіти фахової передвищої освіти із методики організації і проведення лабораторних досліджень. В даних рекомендаціях також поєднуються різні форми навчання групові та індивідуальні.

 Проведення лабораторних досліджень, лабораторної роботи та дослідницьких практикумів, наведених у методичних рекомендаціях, сприятиме розвитку індивідуальних здібностей, поглибленню знань з біології і екології, соціалізації особистості, майбутнього фахового молодшого бакалавра.

 

 

 

 

БІБЛІОГРАФІЧНИЙ ОПИС

 

1.          Підручник для 10 класу Біологія і екологія: підруч. для 10 кл. закл. Загальної середньої освіти./В. І. Соболь. – Кам’янець-Подільський:
   Абетка, 2018. – 272 с.: іл.
2.          Підручник для 11 класу Біологія і екологія: підруч. для 11 кл. закл. Загальної середньої освіти./В.І. Соболь. – Кам’янець-Подільський:
   Абетка, 2018. – 272 с.: іл.
3.          Біологія: підручник для 10 класу закладів загальної середньої освіти./
   Р. В. Шаламов, Г. А. Носов, М. С. Каліберда, А. В. Коміссаров - Харків: Соняшник, 2018. — 312 с.: іл.
4.          Підручник для 10 класу загальноосвітніх навчальних закладів біологія та екологія /О. А. Андерсон, М. А. Вихренко, А. О.- Київ: Школяр, 2018.-252 с.
5.          Екологія та охорона навколишнього природного середовища./ Джигерей В.С.: Навч.посіб.-Київ: Знання,  2000.-203с.
6.                 Медіаграмотність на заняттях з біології. Навчальне видання. /
   М. С. Каліберда, Р. В. Шаламов. — Київ: АУП, ЦВП, 2020. — 60 с., іл.

Додаток 1

Варіант 1	Варіант 2	Варіант 3	Варіант 4	Варіант 5

 

 

 

 

Додаток  2

Варіант 1	Варіант 2	Варіант 3	Варіант 4	Варіант 5

 

 

 

 

 

Додаток  3

І варіант	ІІ варіант
ІІІ варіант	ІV варіант
V варіант

Додаток 4 а

Додаток 4 б

 

 

 

 

 

Додаток 4 в

 

 

 

Додаток5

Додаток 6

 

 

 

 

 

 

Додаток 7