ВходСвязь общей биологии с другими науками. Жанна Анатольевна РжевскаяМедицинская биология: конспект лекций для вузов
Медицина XXI века практически полностью основана на достижениях биологии. Группы ученых, которые занимаются такими как генетика, молекулярная биология, иммунология, биотехнология, вносят свой вклад в развитие современных методов борьбы с заболеваниями. Это и доказывает связь биологии с медициной.
Биология играет большую роль в развитии медицины
Современные биологические открытия позволяют человечеству выйти на принципиально новый уровень в развитии медицины. Например, японские ученые смогли выделить и размножить естественным путем стволовые клетки, полученные из тканей обычного среднестатистического мужчины. Подобные открытия, несомненно, могут повлиять на медицину будущего.
Экспериментальная биология и медицина тесно связаны. Из отраслей касается не только генетики, молекулярной биологии или биотехнологии, но и таких фундаментальных направлений как ботаника, физиология растений, зоология и, конечно же, анатомия и Глубокие исследования новых видов растений и животных могут дать толчок к открытию безвредных, природных способов борьбы с заболеваниями. Открытия в области анатомии и физиологии способны привести к качественному улучшению процесса лечения, реабилитации или проведения операций.
Проблемы медицины
Современный уровень медицины принципиально отличается от такового, существовавшего 20-30 лет назад. Уменьшилось число детской смертности, увеличился период продолжительности жизни. Но все же сегодня некоторые вопросы не под силу решить даже лучшим врачам.
Возможно, главной проблемой современной медицины является финансирование. Открытие новых препаратов, создание протезов, и тканей - все это требует фантастических затрат. Эта проблема касается и самих пациентов. Большинство сложных хирургических операций требует крупную сумму денег, а некоторые препараты забирают практически всю месячную зарплату. Развитие биологии и открытия во многих ее областях может привести к качественному скачку в медицине, которая станет дешевле, но вместе с тем и совершеннее.
Фундаментальная медицина и биология
Значение биологии в медицине нельзя переоценить: простейшие операции требуют высоких умений в области практической анатомии. Знать строение человека, функции органов, расположение каждого сосуда и нерва - все это является неотъемлемой частью обучения в любом медицинском университете.
Хирургия - это лишь одно из направлений современной медицины. Благодаря многочисленным открытиям в области биологии, человек может получить специализированное и профессиональное лечение. Врач-хирург с помощью новейшего оборудования способен провести высокоуровневые операции, в том числе трансплантации органов и тканей. Уже в 2009 годы была проведена первая операция по пересадке сердца и почки. Все это было достигнуто с помощью открытий ученых-биологов, поэтому роль биологии в медицине неоспорима.
Генетика в медицине
Большое значение биологии в медицине также связано с изучением наследственных заболеваний человека. Изучая передачу генов из поколения в поколение, ученые смогли открыть ряд генетических заболеваний. Сюда же относят и наиболее опасные из них: синдом Дауна, муковисцидоз, гемофилию.
Сегодня стало возможным предсказать появление генетических заболеваний у ребенка. Если некая пара хочет проанализировать, возможно ли появление подобных болезней у их детей, они могут обратиться в специальные клиники. Там, изучив генеалогическое древо родителей, могут высчитать процент появления отклонений у малыша.
Секвенирование генома человека
Прочитать геном человека - одна из важнейших задач современной биологии. Она была решена уже к 2008 году, однако свойства этого генома окончательно не изучены. Предполагается, что в будущем можно будет перейти на персональную медицину с использованием индивидуального паспорта генома человека. Почему так важно узнать генетическую последовательность?
Каждый человек - это индивидуальный организм. Препарат, который способен вылечить заболевание у одного человека, может вызвать побочное воздействие у другого. Сегодня врачи не могут точно предугадать, возникнут ли негативные последствия при воздействии того или иного антибиотика, лекарства. Если геном каждого человека полностью расшифруют, курс лечения будет подобран индивидуально для каждого пациента. Это не только повысит эффективность терапии, но и поможет избежать побочного воздействия препаратов.
Секвенирование генома бактерий, растений и животных уже сегодня приносит свои плоды. Современные ученые-биологи способны использовать гены других организмов в собственных целях. Здесь роль биологии в медицине обусловлена тем, что полезные для человека гены могут помочь при лечении множества заболеваний. Так, бактерии, синтезирующие природный инсулин, уже не выдумка. Более того, проводится в промышленных масштабах на специальных фабриках, где бактерии специально культивируются, а их штаммы используются для получения нужного гормона. В итоге человек, который болен сахарным диабетом, может поддерживать нормальную жизнедеятельность.
Биотехнологии - будущее медицины
Биотехнология - это молодая и вместе с тем одна из важнейших отраслей биологии. На современном этапе развития медицины уже открыто множество способов борьбы с заболеваниями. Среди них - антибиотики, лекарственные препараты животного и растительного происхождения, химические препараты, вакцины. Однако существует проблема, при которой с течением времени эффективность некоторых антибиотиков и лекарств уменьшается. Связано это с тем, что микроорганизмы, особенно постоянно мутируют, приспосабливаясь к новым методам борьбы с препаратами.
Биотехнологии в будущем позволят изменять структуру веществ, создавая новые виды медикаментов. К примеру, можно будет осуществить конформационное изменение молекулы пенициллина, в результате чего мы получим другое вещество с теми же свойствами.
Опухолевые заболевания - это острая проблема современной медицины. Борьба с раковыми клетками является целью первостепенной важности для ученых по всему миру. На сегодняшний день известны такие вещества, которые способны подавлять развитие опухоли. К ним относятся блеомицин и антрациклин. Однако главная проблема состоит в том, что использование таких препаратов может привести к нарушению и остановке работы сердца. Считается, что изменение строения блеомицина и антрациклина избавит от нежелательного воздействия на организм человека. Это только подтверждает большое значение биологии в медицине.
Использование стволовых клеток
Сегодня многие ученые считают, что стволовые клетки - это путь к вечной молодости. Связано это с их специфическими свойствами.
Стволовые клетки способны дифференцироваться абсолютно в любые клетки и ткани организма. Они могут дать начало клеткам крови, нервным клеткам, костным и мышечным клеткам. Зародыш человека полностью состоит из стволовых клеток, что объясняется необходимостью в постоянном делении и построении систем органов и тканей. С возрастом количество стволовых клеток в организме человека уменьшается, что является одной из причин старения.
При трансплантации органов и тканей существует проблема отторжения чужеродных клеток организмом. Это может привести порой к летальному исходу. Чтобы избежать подобной ситуации, ученые сделали попытку выращивания органов из стволовых клеток человека. Такой способ открывает огромные перспективы для трансплантологии, т. к. органы, синтезированные из клеток пациента, не будут отторгаться его организмом.
Биология в современной медицине
Качественное лечение заболеваний напрямую зависит от достижений в области биологии. Огромное значение биологии в медицине также объясняется тем, что современные отрасли науки направлены на совершенствование методов борьбы с болезнями человека. Уже в недалеком будущем человек сможет вылечиться от рака, СПИДа, диабета. Генетические заболевания можно будет обойти еще в младенчестве, а создание идеального человека уже не будет выдумкой.
Определение биологии как науки. Связь биологии с другими науками. Значение биологии для медицины.
Биология - наука о жизни. Она изучает жизнь как особую форму движения материи, законы ее существования и развития. Термин Б. предложен Ламарков в 1802 г. Предметов изучения биологии являются живые организмы, их строение, функции, их природные сообщества.
Биология лежит в основе таких наук, как медицина, экология, генетика, селекция, ботаника, зоология, анатомия, физиология, микробиология, эмбриология и др. Биология совместно с другими науками образовала такие науки, как биофизика, биохимия, бионика, геоботаника, зоогеография.
«Медицина, взятая в плане теории- это прежде всего общая биология»,- писал Давыдовский. Теоретические достижения биологии широко применяются в медицине. Именно успехи и открытия в биологии определяют современный уровень медицинской науки. Так данные генетики позволили разрабатывать методы ранней диагностики, лечения и профилактики наследственных болезней человека. Селекция микроорганизмов позволяет получать ферменты, витамины, гормоны, необходимые для лечения ряда заболеваний. Развитие генной инженерии открывает широкие перспективы для производства биологически активных соединений и лекарственных веществ.
Определение понятия «жизнь» на современном этапе науки. Фундаментальные свойства живого. Химический состав клетки.
Жизнь - макромолекулярная открытая система, которой свойственна иерархическая организация, способность к самовоспроизведению, обмен веществ, тонко регулируемый поток энергии. Жизнь, согласно этому определению, представляет собой ядро упорядоченности, распространяющееся в менее упорядоченной Вселенной.
Стр.9 слюсарев
самообновление . Связано с потоком вещества и энергии. Основу обмена веществ составляют сбалансированные и четко взаимосвязанные процессы ассимиляции (анаболизм, синтез, образование новых веществ) и диссимиляции (катаболизм, распад). В результате ассимиляции происходят обновление структур организма и образование новых его частей (клеток, тканей, частей органов). Диссимиляция определяет расщепление органических соединений, обеспечивает клетку пластическим веществом и энергией. Для образования нового нужен постоянный приток необходимых веществ извне, а в процессе жизнедеятельности (и диссимиляции, в частности) образуются продукты, которые нужно вывести во внешнюю среду;
самовоспроизведение . Обеспечивает преемственность между сменяющимися генерациями биологических систем. Это свойство связано с потоками информации, заложенной в структуре нуклеиновых кислот. В связи с этим живые структуры постоянно воспроизводятся и обновляются, не теряя при этом сходства с предыдущими поколениями (несмотря на непрерывное обновление вещества). Нуклеиновые кислоты способны хранить, передавать и воспроизводить наследственную информацию, а также реализовывать ее через синтез белков. Информация, хранимая на ДНК, переносится на молекулу белка с помощью молекул РНК;
саморегуляция . Базируется на совокупности потоков вещества, энергии и информации через живой организм;
Саморегуляция в биологии - свойство биологических систем автоматически устанавливать и поддерживать на определенном, относительно постоянном уровне те или иные физиологические и другие биологические показатели.
раздражимость . Связана с передачей информации извне в любую биологическую систему и отражает реакцию этой системы на внешний раздражитель. Благодаря раздражимости живые организмы способны избирательно реагировать на условия внешней среды и извлекать из нее только необходимое для своего существования. С раздражимостью связана саморегуляция живых систем по принципу обратной связи: продукты жизнедеятельности способны оказывать тормозящее или стимулирующее воздействие на те ферменты, которые стояли в начале длинной цепи химических реакций;
поддержание гомеостаза (от гр. homoios - «подобный, одинаковый» и stasis - «неподвижность, состояние») - относительного динамического постоянства внутренней среды организма, физико-химических параметров существования системы;
структурная организация - определенная упорядоченность, стройность живой системы. Обнаруживается при исследовании не только отдельных живых организмом, но и их совокупностей в связи с окружающей средой - биогеоценозов;
адаптация - способность живого организма постоянно приспосабливаться к изменяющимся условиям существования в окружающей среде. В ее основе лежат раздражимость и характерные для нее адекватные ответные реакции;
репродукция (воспроизведение) . Так как жизнь существует в виде отдельных (дискретных) живых системы (например, клеток), а существование каждой такой системы строго ограничено во времени, поддержание жизни на Земле связано с репродукцией живых систем. На молекулярном уровне воспроизведение осуществляется благодаря матричному синтезу, новые молекулы образуются по программе, заложенной в структуре (матрице) ранее существовавших молекул;
наследственность . Обеспечивает преемственность между поколениями организмов (на основе потоков информации). Тесно связана с ауторепродукцией жизни на молекулярном, субклеточном и клеточном уровнях. Благодаря наследственности из поколения в поколение передаются признаки, которые обеспечивают приспособление к среде обитания;
изменчивость - свойство, противоположное наследственности. За счет изменчивости живая система приобретает признаки, ранее ей несвойственные. В первую очередь изменчивость связана с ошибками при репродукции: изменения в структуре нуклеиновых кислот приводят к появлению новой наследственной информации. Появляются новые признаки и свойства. Если они полезны для организма в данной среде обитания, то они подхватываются и закрепляются естественным отбором. Создаются новые формы и виды. Таким образом, изменчивость создает предпосылки для видообразования и эволюции;
индивидуальное развитие (процесс онтогенеза) - воплощение исходной генетической информации, заложенной в структуре молекул ДНК (т. е. в генотипе), в рабочие структуры организма. В ходе этого процесса проявляется такое свойство, как способность к росту, что выражается в увеличении массы тела и его размеров. Этот процесс базируется на репродукции молекул, размножении, росте и дифференцировке клеток и других структур и др.;
филогенетическое развитие (закономерности его установлены Ч. Р. Дарвином). Базируется на прогрессивном размножении, наследственности, борьбе за существование и отборе.
В результате эволюции появилось, огромное количество видов. Прогрессивная эволюция прошла ряд ступеней. Это доклеточные, одноклеточные и многоклеточные организмы
вплоть до человека. При этом онтогенез человека повторяет филогенез (т. е. индивидуальное развитие проходит те же этапы, что и эволюционный процесс);
дискретность (прерывистость) и в то же время целостность . Жизнь представлена совокупностью отдельных организмов, или особей. Каждый организм, в свою очередь, также
дискретен, поскольку состоит из совокупности органов, тканей и клеток. Каждая клетка состоит из органелл, но в то же время автономна. Наследственная информация осуществляется генами, но ни один ген в отдельности не может определять
развитие того или иного признака.
Такие элементы, как C, O, H, N, S, P входят в состав органических соединений.
К макроэлементам относят кислород (65-75 %), углерод (15-18 %), водород (8-10 %), азот (2,0-3,0 %), калий (0,15-0,4 %), сера (0,15-0,2 %), фосфор (0,2-1,0 %), хлор (0,05-0,1 %), магний (0,02-0,03 %), натрий (0,02-0,03 %), кальций (0,04-2,00 %).
микроэлементам, составляющим от 0,001 % до 0,000001 % массы тела живых существ, относят ванадий, германий, йод (входит в состав тироксина, гормона щитовидной железы), кобальт (витамин В12), марганец, никель, рутений, селен, фтор (зубная эмаль), медь, хром, цинк.
Доклеточный уровень организации живой материи. Вирусы. Роль вирусов в изменчивости и их применение в генной инженерии и терапии. Опыты Х.Френкель-Конрада и А.Херши и М.Чейз с использованием двух типов вирусов.
Доклеточный (или молекулярный, или молекулярно-генетический) уровень организации жив.материи: Начальный уровень организации живого. Предмет исследования - молекулы нуклеиновых кислот, белков, углеводов, липидов и других биологических молекул, т.е. молекул, находящихся в клетке.
С этого уровня начинаются разнообразные процессы жизнедеятельности организма: обмен веществ и превращение энергии, передача наследственной информации и др.
P.S. Ивановский и Половцев первыми в мире высказали предположение, что болезнь табака, описанная в 1886 году A.D.Mayer в Голландии под названием мозаичной, представляет не одно, а два совершенно различных заболевания одного и того же растения. Одно из них - рябуха, возбудителем которой является грибок, а другое - неизвестного происхождения.
Конец XIX века ознаменовался крупными достижениями в микробиологии, и, естественно, Ивановский решил узнать, не вызывает ли табачную мозаику какая-нибудь бактерия. Он просмотрел под оптическим микроскопом (электронных тогда еще не было) множество больных листьев, но тщетно - никаких признаков бактерий обнаружить не удалось. "А может быть, они такие маленькие, что их нельзя увидеть? " - подумал ученый. Если это так, то они должны пройти через фильтры, которые задерживают на своей поверхности обычные бактерии. Подобные фильтры в то время уже имелись.
Мелко растертый лист больного табака Ивановский помещал в жидкость, которую затем фильтровал. Бактерии при этом задерживались фильтром, а прошедшая фильтрацию жидкость должна была быть стерильной и не способной заразить здоровое растение при попадании на него. Но она заражала! В этом суть открытия Ивановского (как просто всё гениальное!) .
Здесь сказывается различие в размерах. Вирусы мельче бактерий приблизительно в 100 раз, поэтому они свободно проходили сквозь все фильтры и заражали здоровые растения, попадая на них вместе с отфильтрованной жидкостью. Бактерии к тому же отличаются способностью размножаться в искусственно созданных питательных средах, а открытые Ивановским вирусы этого не делали. "Значит, это нечто новое", - решил ученый. На дворе стоял 1892 год.
Зрелые частицы вирусов – вирионы или вироспоры- состоят из белковой оболочки и нуклеокапсида, представлен нуклеиновой кислотой. Жизн.цикл: вироспора-прикрепление к клетке-внедрение в нее-латентная стадия-образование нового поколения-выход вироспор.
Типы взаимодействия вируса с клеткой
Различают три типа взаимодействия вируса с клеткой: продуктивный, абортивный и интегративный.
Продуктивный тип - завершается образованием нового поколения вирионов и гибелью (лизисом) зараженных клеток (цитолитическая форма). Некоторые вирусы выходят из клеток, не разрушая их (нецитолитическая форма).
Абортивный тип - не завершается образованием новых вирионов, поскольку инфекционный процесс в клетке прерывается на одном из этапов.
Интегративный тип, или вирогения - характеризуется встраиванием (интеграцией) вирусной ДНК в виде провируса в хромосому клетки и их совместным сосуществованием (совместная репликация)
http://biofile.ru/bio/5222.html
Вирусы открыты Д.И.Ивановским (1892 г., вирус табачной мозаики).
Если вирусы выделить в чистом виде, то они существуют в форме кристаллов (у них нет собственного обмена веществ, размножения и других свойств живого). Из-за этого многие ученые считают вирусы промежуточной стадией между живыми и неживыми объектами.
Вирусы – это неклеточная форма жизни. Вирусные частицы (вирионы) – это не клетки:
· вирусы гораздо меньше клеток;
· вирусы гораздо проще клеток по строению – состоят только из нуклеиновой кислоты и белковой оболочки, состоящей из множества одинаковых молекул белка.
Синтез компонентов вируса:
· В нуклеиновой кислоте вируса содержится информация о вирусных белках. Клетка делает эти белки сама, на своих рибосомах.
· Нуклеиновую кислоту вируса клетка размножает сама, с помощью своих ферментов.
· Затем происходит самосборка вирусных частиц.
Значение вирусов:
· вызывают инфекционные заболевания (грипп, герпес, СПИД и т.д.)
· некоторые вирусы могут встраивать свою ДНК в хромосомы клетки-хозяина, вызывая мутации.
Й этап. Подготовительный этап. Образование мономеров из полимеров.
Расщепление полимеров до мономеров. Процесс протекает в пищ.тракте или цитоплазме клеток. Вся энергия расходуется в виде тепла.
Из липидов глицерин и жирные кислоты; из белков аминокислоты и из углеводов глюкоза.
Cлюсарев стр.178
Регенерация – способность организмов восстанавливать поврежденные ткани/органы.
Различают физиологическую, репаративную и патологическую регенерацию.
Физиологическая – естественное восстановление клеток и тканей в онтогенезе. Например, смена эритроцитов, кожного эпителия.
Репаративная – восстановление после повреждения или гибели клеток и тканей.
Патологическая – разрастание тканей не идентичных здоровым тканям. Например, разрастание рубцовой ткани на месте ожога, хряща - на месте перелома, размножение клеток соединительной ткани - на месте мышечной ткани сердца, раковая опухоль.
Проблемы:
Возраст, особенности обмена веществ, состояние нервной и эндокринной систем, питание, интенсивность кровообращения в повреждённой ткани, сопутствующие заболевания могут ослабить, усилить или качественно изменить процесс регенерации. В некоторых случаях это приводит к возникновению еще одного вида регенерации - патологической регенерации. Её проявления: длительно незаживающие язвы, нарушения срастания переломов костей, избыточные разрастания тканей или переход одного типа ткани в другой.
Гетеро- и эухроматин.
Оперон
участок ДНК, транскрипция которого осуществляется на одну молекулу информационной РНК под контролем одного специального белка-регулятора. Концепция оперона была предложена в 1961 г. Ф. Жакобом и Ж. Мано для объяснения механизма «включения» и «выключения» генов в зависимости от потребности клетки прокариотического организма в веществах, синтез которых контролируют эти гены. Дальнейшие эксперименты позволили дополнить эту концепцию, а также подтвердили, что оперонная регуляция (т. е. регуляция на уровне транскрипции) является основным механизмом регуляции активности генов у прокариот и ряда вирусов.
В состав оперона входят структурные гены и регуляторные элементы (не путать с геном-регулятором). Структурные гены кодируют белки, осуществляющие последовательно этапы биосинтеза какого-либо вещества.
Регуляторными элементами являются следующие:
Промотор - Промотор – посадочная площадка для РНК-полимеразы
Оператор - особый участок ДНК, с которого начинается операция – синтез иРНК.
Терминатор - участок в конце оперона, сигнализирующий о прекращении транскрипции.
Структурные гены- гены, в которых записана наследственная информация о структуре белков.
Промотор – посадочная площадка для РНК-полимеразы.
Оператор – особый участок ДНК, с которого начинается операция – синтез иРНК.
Факторы транскрипции (транскрипционные факторы) - белки́, контролирующие процесс синтеза мРНК на матрице ДНК (транскрипцию) путём связывания со специфичными участками ДНК
24.Мультимерная организация белка на примере гемоглобина человека. Серповидно-клеточная анемия.
Гемоглобин - специфический белок эритроцитов, легко выделяемый из организма без применения трудоемких биохимических методик. Молекула гемоглобина состоит из четырех полипептидных цепей (двух α- и двух β-цепей), каждая из которых соединена с небелковым компонентом - гемом, содержащим железо.
Серповидноклеточная анемия - это наследственная гемоглобинопатия, связанная с таким нарушением строения белка гемоглобина, при котором он приобретает особое кристаллическое строение - так называемый гемоглобин S. Эритроциты, несущие гемоглобин S вместо нормального гемоглобина А, под микроскопом имеют характерную серпообразную форму (форму серпа), за что эта форма гемоглобинопатии и получила название серповидноклеточной анемии.
25.Основы генетической уникальности индивидуума (иммуногенетика). Генетический комплекс гистосовместимости человека (HLA). Его значение в трансплантологии.
Иммуногенетика - раздел иммунологии, занятый изучением четырех основных проблем:
1) генетики гистосовместимости;
2) генетического контроля структуры иммуноглобулинов и других иммунологически значимых молекул;
3) генетического контроля силы иммунного реагирования и
4) генетики антигенов.
Иммуногенетика- раздел иммунологии, изучающий генетич. обусловленность факторов иммунитета, внутривидовое разнообразие и наследование тканевых антигенов, генетич. и популяц. аспекты взаимоотношений макро- и микроорганизма и тканевую несовместимость.
Начало И. положили работы Э. Дунгерна и Л. Хиршфельда, открывших наследование групповых антигенов крови (1910). Термин «И.» предложили М. Ирвин и Л. Коле (1936).
Человеческие лейкоцитарные антигены, Система генов тканевой совместимости человека (англ. HLA, Human Leucocyte Antigens) - группа антигенов гистосовместимости, главный комплекс гистосовместимости (далее MHC) у людей. Представлены более, чем 150 антигенами. Локус, расположенный на 6-й хромосоме содержит большое количество генов, связанных с иммунной системой человека. Этими генами кодируются в том числе и антигенпредставляющие белки, расположенные на поверхности клетки. Гены HLA являются человеческой версией генов MHC многих позвоночных (на них проводилось множество исследований MHC генов).
Роли HLA важны в защите от болезней, могут быть причиной отторжения органов после пересадки, могут защищать от рака или увеличивать его вероятность (если разрегулированы из-за частых инфекций. Они могут влиять на развитие аутоиммунных заболеваний (например, сахарный диабет 1-го типа, целиакию).
Структурно-функциональные уровни организации наследственного материала у прокариот и эукариот: генный, хромосомный, геномный. Ген и его свойства. Триплетный код. Внутриклеточная регуляция (гипотеза Жакоба и Моно).
Генный уровень:
Изучение этого уровня связано с функциями и строением нуклеиновых кислот.
Известны две группы нуклеиновых кислот: РНК и ДНК.
ДНК находится в ядре и входит в состав хроматина, а также митохондрии, центросомы, пластиды, а РНК - в ядрышках, матриксе цитоплазмы, рибосомах.
Носителем наследственной информации в клетке является ДНК, а РНК - служит для передачи и реализации генетической информации у про- и эукариот. С помощью и-РНК происходит процесс перевода последовательности нуклеотидов ДНК в полипептид.
У некоторых организмов, кроме ДНК, носителем наследственной информации может быть РНК, например, у вирусов табачной мозаики, полиомиелита, СПИДа.
Хромосомный уровень организации наследственного материала характеризуется особенностями морфологии и функций хромосом.
Геномный уровень организации наследственного материала, объединяющий всю совокупность хромосомных генов, является эволюционно сложившейся структурой, характеризующейся относительно большей стабильностью, нежели генный и хромосомный уровни.
Ген – участок молекулы ДНК, определяющий порядок аминокислот в молекуле белка.
Свойства гена:
1 дискретность действия- развитие различных признаков контролируется разными генами.
2 стабильность - передается в ряду поколений в неизменном виде.
3 специфичность - каждый из генов обуславливает развитие определенного признака.
4 плейотропия - способность генов обеспечивать развитие одновременно нескольких признаков
Ген (от греч. genos - происхождение) представляет собой мельчайшую единицу наследственности, которая обеспечивает преемственность в потомстве того или иного элементарного признака организма. У высших организмов ген входит в состав особых нитевидных образований - хромосом, находящихся внутри ядра клетки. Совокупность всех генов организма составляет его геном. В геноме человека насчитывается около ста тысяч генов. По своим химическим характеристикам ген представляет собой участок молекулы ДНК (у некоторых вирусов - РНК), в определенной структуре которого закодирована та или иная наследственная информация. Каждый ген содержит некоторый рецепт, который обеспечивает соответствующий синтез определенного белка, и таким образом совокупность генов управляет всеми химическими реакциями организма и определяет все его признаки. Важнейшим свойством гена является сочетание высокой устойчивости, неизменяемости в ряду поколений со способностью к наследуемым изменениям -мутациям, которые являются источником изменчивости организмов и основой для действия естественного отбора.
Триплетный код . - генетический код , в котором каждая аминокислота полипептидной цепи определяется группой из трех нуклеотидов ДНК.
Общую схему строения генетического аппарата прокариот предложили фр. Жакоб и Моно. Долго не могли объяснить факт: бактерии начинают синтезировать определенный фермент тогда, когда в среде имеется вещество, расщепляемое данным ферментом (субстрат реакции). Если в среде присутствует лактоза и глюкоза, то вначале разлагается глюкоза, т.к. у бактерий этот фермент есть постоянно. Лишь потом начинается синтезироваться фермент, разлагающий лактозу.
Схема генетического контроля белкового синтеза получила название гипотезы оперона. По этой схеме гены функционально неодинаковы: одни из них (структурные гены) содержат информацию о расположении аминокислот в молекуле белка-фермента, другие (гены-регуляторы) выполняют регуляторные функции, оказывающие влияние на активность структурных генов.
Морфология семенников
Семенники – мужские парные половые железы, в которых вырабатываются половые продукты и половые гормоны. По своему строению семенники различны у разных животных. У низших позвоночных (рыбы) семенники расположены в полости тела. У плацентарных млекопитающих они вынесены за пределы полости тела и располагаются в особом органе – мошонке в связи с высокой температурой тела.
Морфология яичников
Яичник у большинства животных представляет собой парную половую железу, в которой развиваются яйцеклетки. У птиц яичник непарный, что связано с приспособлением к полету. У некоторых животных он располагается в полости тела (рыбы), у млекопитающих и человека в полости малого таза. Строение яичника состоит из соединительнотканной основы – стромы. В ней различают внутреннюю – мозговую часть, и наружный – корковый слой. Снаружи железа покрыта однослойным зачатковым эпителием.
Постнатальный онтогенез и его периоды. Роль эндокринных желез: щитовидной, гипофиза, половых в регуляции жизнедеятельности организма в постнатальном онтогенезе. Влияние мелатонина на физиологические процессы.
Онтогенез , или индивидуальное развитие организма, делится на два периода: пренатальный (внутриутробный) и постнатальный (после рождения).
Пренатальный период продолжается от момента зачатия и формирования зиготы до рождения; постнатальный – от момента рождения и до смерти.
Постнатальный период онтогенеза подразделяют на одиннадцать периодов:
1-й-10-й день – новорожденные;
10-й день–1 год – грудной возраст;
1–3 года – раннее детство;
4-7 лет – первое детство;
8-12 лет – второе детство;
13-16 лет – подростковый период;
17-21 год – юношеский возраст;
22-35 лет – первый зрелый возраст;
36-60 лет – второй зрелый возраст;
61-74 года – пожилой возраст;
с 75 лет – старческий возраст,
после 90 лет – долгожители.
Завершается онтогенез естественной смертью.
Эндокринные железы играют большую роль в развитии организма. При недостаточной функции щитовидной железы , если она проявляется в детском возрасте, развивается заболевание кретинизм, характеризующиеся психической отсталостью, задержкой роста и полового развития, нарушение пропорций тела.
Гипофиз . В нем находится гормон, стимулирующий рост, соматотропный гормон. При пониженной функции в детском возрасте развивается карликовость (нанизм), при повышенной – гигантизм. При выделении гормона в зрелом возрасте происходит патологический рост отдельных органов. Наблюдается разрастание костей кисти, стопы, лица (акромегалия).
Половые железы вырабатывают половые клетки и половые гормоны под влиянием которых происходит формирование вторичных половых признаков.
Мелатонин :
Доносит до всех клеток организма о времени дня и световой фазе солнечного дня. Разрушается на свету. Вырабатывается в темноте.
При недостатке мелатонина: раннее старение, ранняя менопауза, развитие ожирения и рака.
Понятие о гомеостазе-гомеокинезе. Общие закономерности гомеостаза живых систем. Генетические, клеточные и системные основы гомеостатических реакций организма. Роль эндокринной и иммунной систем в обеспечении гомеостаза и адаптивных изменений. Виды гомеостаза.
См. стр 190 Слюсарева!
Гомеостаз - относительное динамическое постоянство внутренней среды (крови, лимфы, тканевой жидкости) и устойчивость основных физиологических функций (кровообращения, дыхания, терморегуляции, обмена веществ и т.д.) организма человека и животных.
Гомеокинез – это процесс изменения работы организма, направленный на установление гомеостаза (т.н. подвижное равновесие).
Нормализация физиологических показателей осуществляется на основе свойства раздражимости. Способность к поддержанию гомеостаза неодинакова у различных видов. По мере усложнения организмов эта способность прогрессирует, делая их в большей степени независимыми от колебаний внешних условий. Особенно это проявляется у высших животных и человека, имеющих сложные нервные, эндокринные и иммунные механизмы регуляции. Влияние среды на организм человека в основном является не прямым, а опосредованным благодаря созданию им искусственной среды, успехам техники и цивилизации.
В системных механизмах гомеостаза действует кибернетический принцип отрицательной обратной связи: при любом возмущающем воздействии происходит включение нервных и эндокринных механизмов, которые тесно взаимосвязаны.
Виды гомеостаза:
Генетический гомеостаз на молекулярно-генетическом, клеточном и организменном уровнях направлен на поддержание сбалансированной системы генов, содержащей всю биологическую информацию организма. На популяционновидовом уровне генетический гомеостаз - это способность популяции поддерживать относительную стабильность и целостность наследственного материала, которые обеспечиваются процессами редукционного деления и свободным скрещиванием особей, что способствует сохранению генетического равновесия частот аллелей.
Физиологический гомеостаз связан с формированием и непрестанным поддержанием в клетке специфических физико-химических условий. Постоянство внутренней среды многоклеточных организмов поддерживается системами дыхания, кровообращения, пищеварения, выделения и регулируется нервной и эндокринной системами.
Структурный гомеостаз основывается на механизмах регенерации, обеспечивающих морфологическое постоянство и целостность биологической системы на разных уровнях организации. Это выражается в восстановлении внутриклеточных и органных структур, путем деления и гипертрофии.
Нарушение механизмов, лежащих в основе гомеостатических процессов, рассматривается как «болезнь» гомеостаза.
36.Проблема трансплантации органов и тканей. Ауто-, алло- и гетеротрансплантация. Трансплантация жизненно важных органов. Тканевая несовместимость и пути ее преодоления. Искусственные органы.
ТРАНСПЛАНТАЦИЯ - пересадка или приживление органов и тканей. Пересаженный участок называется ТРАНСПЛАНТАНТОМ, организм у которого берут ткань для пересадки является ДОНОРОМ, которому пересаживают - РЕЦИПИЕНТОМ. Успех трансплантации зависит от иммунологических реакций организма.
При АУТОТРАНСПЛАНТАЦИИ (пересадка на другую часть тела того же организма) белки (антигены) трансплантанта не отличаются от белков реципиента и операция наиболее успешна, иммунологическая операция не возникает.
При АЛЛОТРАНСПЛАНТАЦИИ (от одной особи к другой одного вида) донор и реципиент отличаются по антигенам, у высших животных наблюдается длительное приживание.
КСЕНОТРАНСПЛАНТАЦИЯ(гетеротрансплантация) (донор и реципиент относятся к разным видам) удается у некоторых беспозвоночных, но у высших животных такие трансплантанты рассасываются.
Тканевая несовместимость - комплекс иммунных реакций организма к трансплантируемым чужеродным клеткам, тканям или органам.
При трансплантации большое значение имеет явление ИММУНОЛОГИЧЕСКОЙ ТОЛЕРАНТНОСТИ (терпимости) к чужеродным клеткам вследствие реакции отторжения. Подавление иммунитета в случае пересадки тканей (иммунодепрессия) достигается: подавлением активности иммунной системы, облучением, введением антилимфотической сыворотки, гормонов коры надпочечников, химических препаратов - антидепрессантов (имуран). Основная задача подавить не просто иммунитет, а трансплантационный иммунитет.
Искусственные органы – это созданные человеком органы -имплантанты, которые могут заменить настоящие органы тела.
Общие закономерности онтогенеза многоклеточных. Дифференциация и интеграция в развитии. Избирательная активность генов в развитии: роль цитоплазматических факторов яйцеклетки, контактных взаимодействий клеток, межтканевых и гормональных влияний.
Онтогенез - это индивидуальное развитие организма (особи) с момента его зарождения до прекращения существования.
В ходе онтогенеза многоклеточных организмов происходит рост, дифференцировка и интеграция частей организма.
Дифференцировка –специализация клеток; изменение развивающейся структуры.
Интеграция -процесс объединения структур и функций в целостном организме, характерный для живых систем на каждом из уровней их организации.
Показано, что в яйцеклетке, а позже в зиготе цитоплазматические факторы белковой природы проникают в ядро бластомера и определяют характер считываемой информации. Следовательно, развитие эмбриональных закладок детерминировано (определено).
Цитокины - это наиболее универсальный класс внутри - и межтканевых регуляторных веществ. Они представляют собой гликопротеиды, которые в очень низких концентрациях влияют на реакции клеточного роста, пролиферацию и дифференцировку. Часто их рассматривают как тканевые гормоны, то есть гормоны местного действия, распространяющиеся через межклеточное вещество в пределах одной или близлежащих тканей.
Контактные взаимодействия между клетками важны для дифференцировки на всех стадиях развития - от самых ранних и до взрослого состояния.
Обнаружено, что при формировании сложных фасеточных глаз у дрозофилы межклеточные взаимодействия распространяются по эмбриональной ткани в виде волны. Области образующихся межклеточных контактов имеют разную форму. Установлено, что дифференцировка клеток зависит от геометрии их контактных зон с соседними клетками. Клетки с одинаковой формой контактов дифференцируются в одном и том же направлении. Среди всех остальных выявляется одна фоторе-цепторная клетка, которая отличается от других по этому показателю. Именно она может воспринимать ультрафиолетовую область спектра.
Таким образом, межклеточные взаимодействия важны для развития организма и его целостности, особенно в период дробления. Начиная со стадии бластулы, ведущим интегрирующим механизмом онтогенеза становится эмбриональная индукция.
Концепция волчка
Наблюдается увеличение амплитуды циркадианных биоритмов на ранних этапах онтогенеза млекопитающих, развитие их до максимума в молодом и зрелом возрасте и последующее угасание амплитуд в старости.
Гетерохронность - различие во времени наступления старения отдельных тканей, органов и систем. Так, гипотрофические изменения тимуса начинаются уже после 13-15 лет, половых желёз - в климактерическом периоде, а гипофиза - незадолго до смерти.
(когда старение наступает в разных тканях в разные стадии возраста)
Гетеротропность - неодинаковая выраженность старения в разных структурах одного и того же органа или в различных органах.
(Когда старение в разных клетках неодинаково выражена)
Гетерокатефность - разнонаправленность возрастных изменений. Например, по мере старения происходит снижение функции половых гормонов периферическими железами и повышение образования гонадотропных гормонов аденогипофизом.
(Когда старение вызывает не только угасание каких-либо функций, но вызывает увеличение некоторых функций)
Влияние фотопериодических факторов на сезонную адаптацию у простейших и многоклеточных, на ритмы рождаемости. Роль мелатонина. Климатогеографические особенности влияния фотопериодизма на жизнедеятельность. Полярная ночь и полярный день. Проблема «светового загрязнения».
Фотопериодизм – реакция организмов на сезонные изменения долготы дня. Открыт В. Гарнером и Н. Аллардом в 1920 г. во время селекционной работы с табаком.
Мелатонин - основной гормон эпифиза, регулятор суточных ритмов:
Доносит до всех клеток организма о времени дня и световой фазе солнечного дня. Разрушается на свету. Вырабатывается в темноте. При недостатке мелатонина: раннее старение, ранняя менопауза, развитие ожирения и рака. Антоним: сератонин.
Правило Ашоффа
"У ночных животных активный период (бодрствование) более продолжителен при постоянном освещении, в то время как у дневных животных бодрствование более продолжительно при постоянной темноте". И действительно, как впоследствии установил Ашофф, при длительной изоляции человека или животных в темноте цикл "бодрствование - сон" удлиняется за счет увеличения продолжительности фазы бодрствования. Из правила Ашоффа следует, что именно свет определяет циркадные колебания организма.
Поля́рная ночь - период, когда Солнце более 24 часов (то есть более суток) не появляется из-за горизонта.
Поля́рный де́нь - период, когда Солнце не заходит за горизонт дольше 1 суток.
Во всех теоретических и практических медицинских науках используются общебиологические закономерности.
Вопрос 2. Методы биологических наук
Основные методы биологии
Основными частными методами в биологии являются:
Описательный,
Сравнительный,
Исторический,
Экспериментальный.
Для того чтобы выяснить сущность явлений, необходимо прежде всего собрать фактический материал и описать его. Собирание и описание фактов были главным приемом исследования в ранний период развития биологии , который, однако, не утратил значения и в настоящее время.
Еще в XVIII в. получил распространение сравнительный метод, позволяющий путем сопоставления изучать сходство и различие организмов и их частей. На принципах этого метода была основана систематика и сделано одно из крупнейших обобщений – создана клеточная теория. Сравнительный метод перерос в исторический , но не потерял своего значения и сейчас.
Исторический метод
Исторический метод выясняет закономерности появления и развития организмов, становления их структуры и функций. Утверждением в биологии исторического метода наука обязана Ч. Дарвину.
Экспериментальный метод исследования явлений природы связан с активным воздействием на них путем постановки опытов (экспериментов) в точно учитываемых условиях и путем изменения течения процессов в нужном исследователю направлении. Этот метод позволяет изучать явления изолированно и добиваться повторяемости их при воспроизведении тех же условий. Эксперимент обеспечивает не только более глубокое, чем другие методы, проникновение в сущность явлений, но и непосредственное овладение ими.
Высшей формой эксперимента является моделирование изучаемых процессов. Блестящий экспериментатор И.П. Павлов говорил: «Наблюдение собирает то, что ему предлагает природа, опыт же берет у природы то, что он хочет».
Комплексное использование различных методов позволяет наиболее полно познать явления и объекты природы. Происходящее в настоящее время сближение биологии с химией, физикой, математикой и кибернетикой, использование их методов для решения биологических задач оказались весьма плодотворными.
Вопрос 3. Этапы развития биологии
Эволюция биологии
Развитие каждой науки находится в известной зависимости от способа производства , общественного строя, потребностей практики, общего уровня науки и техники. Первые сведения о живых организмах начал накапливать еще первобытный человек. Живые организмы доставляли ему пищу, материал для одежды и жилища. Уже в то время появилась необходимость знать свойства растений и животных, места их обитания и произрастания, сроки созревания плодов и семян, особенности поведения животных. Так постепенно не из праздной любознательности, а вследствие насущных повседневных потребностей накапливались сведения о живых организмах. Приручение животных и начало возделывания растений потребовали более глубоких сведений о живых организмах.
Первоначально накапливающийся опыт передавался устно от одного поколения другому. Появление письменности способствовало лучшему сохранению и передаче знаний.
Информация становилась полней и богаче. Однако длительное время вследствие низкого уровня развития общественного производства биологической науки еще не существовало.
В связи с увеличением объема информации, подлежащего усвоению в период школьного обучения, и в связи с необходимостью подготовки всех учащихся к работе по самообразованию, особо важное значение приобретает изучение роли межпредметных связей в активизации познавательной деятельности обучающихся.
Скачать:
Предварительный просмотр:
Муниципальное бюджетное образовательное учреждение
«Шугаровская средняя общеобразовательная школа»
МЕЖПРЕДМЕТНЫЕ СВЯЗИ БИОЛОГИИ С ПРЕДМЕТАМИ ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНОГО И ГУМАНИТАРНОГО ЦИКЛА
Выполнила учитель биологии и химии
МБОУ «Шугаровская СОШ»
Гущина Любовь Дмитриевна
ШУГАРОВО
2013
ВВЕДЕНИЕ ……………………………………………………………………….3
Глава 1. Межпредметные связи в обучении биологией, понятие о межпредметных связях……………………………………………………..5
§1.1. Функции межпредметных связей ……………………………………5
§1.2. Виды межпредметных связей ………………………………………...5
§1.3. Планирование и пути реализации межпредметных связей в обучении биологией ………………………………………………………….5
Глава 2. Межпредметные связи в курсе биологии……………………....8
ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………..12
ЛИТЕРАТУРА…………………………………………………….13
ВВЕДЕНИЕ
Видишь – вот нить. Незатейливая вещь,
Не так ли? А вот обычный узел.
Ты ведь видел уже такие?
А теперь мы с тобой перевяжем нити узлами.
И получится сеть.
С ней мы можем ловить рыбу или сделать ограду,
Изготовить гамак или придумать что-нибудь еще.
Видишь, какая польза от того,
Что каждая нить теперь не просто сама по себе?...
Они поддерживают друг друга,
складываясь в нечто целое, в систему.
Анатолий Гин.
Одна из важнейших задач современного образования – показать ребятам единство окружающего мира. Для формирования целостной картины мира целесообразно использовать на уроках межпредметные связи, с помощью которых школьники учатся видеть сходные законы и закономерности в развитии тех или иных процессов и явлений.
Межпредметные связи помогают реализовать личностно-ориентированный подход в обучении и воспитании. Учитель имеет возможность опереться на определенный круг интересов и увлечений учащихся. При этом учитываются основные принципы современного образовательного процесса (принцип вариативности обучения, принцип интеграции, принцип целостности содержания образования, принцип систематичности, принцип развивающего обучения, принцип самостоятельности и творческой активности учащихся).
Осуществление межпредметных связей помогает формированию у учащихся цельного представления о явлениях природы и взаимосвязи между ними и поэтому делает знания практически более значимыми и применимыми, это помогает учащимся те знания и умения, которые они приобрели при изучении одних предметов, использовать при изучении других предметов, дает возможность применять их в конкретных ситуациях, при рассмотрении частных вопросов, как в учебной, так и во внеурочной деятельности, в будущей производственной, научной и общественной жизни выпускников средней школы.
Актуальность межпредметных связей заключается в том, что с помощью многосторонних межпредметных связей не только на качественно новом уровне решаются задачи обучения, развития и воспитания учащихся, но также закладывается фундамент для профессионального самоопределения учащихся средних общеобразовательных школ. Именно поэтому межпредметные связи являются важным условием и результатом комплексного подхода в обучении и воспитании школьников.
Глава 1. Межпредметные связи в обучении биологии.
§1.1. Функции межпредметных связей
Межпредметные связи выполняют в обучении биологии ряд функций.
Методологическая функция выражена в том, что только на их основе возможно формирование у учащихся диалектико-материалистических взглядов на природу, современных представлений о ее целостности и развитии, поскольку межпредметные связи способствуют отражению в обучении методологии современного естествознания, которое развивается по линии интеграции идей и методов с позиций системного подхода к познанию природы.
Образовательная функция межпредметных связей состоит в том, что с их помощью учитель биологии формирует такие качества знаний учащихся, как системность, глубина, осознанность, гибкость. Межпредметные связи выступают как средство развития биологических понятий, способствуют усвоению связей между ними и общими естественнонаучными понятиями.
Развивающая функция межпредметных связей определяется их ролью в развитии системного и творческого мышления учащихся, в формировании их познавательной активности, самостоятельности и интереса к познанию природы. Межпредметные связи помогают преодолеть предметную инертность мышления и расширяют кругозор учащихся.
Воспитывающая функция межпредметных связей выражена в их содействии всем направлениям воспитания школьников в обучении биологии, Учитель биологии, опираясь на связи с другими предметами, реализует комплексный подход к воспитанию.
Конструктивная функция межпредметных связей состоит в том, что с их помощью учитель биологии совершенствует содержание учебного материала, методы и формы организации обучения. Реализация межпредметных связей требует совместного планирования учителями предметов естественнонаучного цикла комплексных форм учебной и внеклассной работы, которые предполагают знания ими учебников и программ смежных предметов.
§1.2. Виды межпредметных связей в содержании обучения биологии
Совокупность функций межпредметных связей реализуется в процессе обучения тогда, когда учитель биологии осуществляет все многообразие их видов. Различают связи внутрицикловые (связи биологии с физикой, химией) и межцикловые (связи биологии с историей, трудовым обучением). Виды межпредметных связей делятся на группы, исходя из основных компонентов процесса обучения (содержания, методов, форм организации) : содержательно-информационные и организационно-методические .
Межпредметные связи на уровне фактов (фактические ) - это установление сходства фактов, использование общих фактов, изучаемых в курсах физики, химии, биологии, и их всестороннее рассмотрение с целью обобщения знаний об отдельных явлениях, процессах и объектах природы. Так, в обучении биологии и химии учителя могут использовать данные о химическом составе человеческого тела.
Понятийные межпредметные связи - это расширение и углубление признаков предметных понятий и формирование понятий, общих для родственных предметов (общепредметных). К общепредметным понятиям в курсах естественнонаучного цикла относятся понятия теории строения веществ - тело, вещество, состав, молекула, строение, свойство, а также общие понятия - явление, процесс, энергия и др. Эти понятия широко используются при изучении процессов ассимиляции и диссимиляции. При этом они углубляются, конкретизируются на биологическом материале и приобретают обобщенный, общенаучный характер.
Ряд общебиологических понятий отражает такие сложные процессы живой природы, которые невозможно раскрыть даже на первом этапе их введения без привлечения физико-химических понятий. Так, понятие фотосинтеза сложилось в науке в результате изучения этого процесса физиологией растений и пограничными науками - биофизикой и биохимией.
Теоретические межпредметные связи - это развитие основных положений общенаучных теорий и законов, изучаемых на уроках по родственным предметам, с целью усвоения учащимися целостной теории. Типичным примером служит теория строения вещества, которая представляет собой фундаментальную связь физики и химии, а ее следствия используются для объяснения биологических функций неорганических и органических веществ, их роли в жизни живых организмов.
§1.3. Планирование и пути реализации межпредметных связей в обучении биологии
Использование межпредметных связей - одна из наиболее сложных методических задач учителя биологии. Она требует знаний содержания программ и учебников по другим предметам. Реализация межпредметных связей в практике обучения предполагает сотрудничество учителя биологии с учителями химии, физики, географии; посещения открытых уроков, совместного планирования уроков и т.д. Учитель биологии с учетом общешкольного плана учебно-методической работы разрабатывает индивидуальный план реализации межпредметных связей в биологических курсах.
Методика творческой работы учителя включает ряд этапов:
1) изучение раздела "Межпредметные связи" по каждому биологическому курсу и опорных тем из программ и учебников других предметов, чтение дополнительной научной, научно-популярной и методической литературы;
2) поурочное планирование межпредметных связей с использованием курсовых и тематических планов;
3) разработка средств и методических приемов реализации межпредметных связей на конкретных уроках;
4) разработка методики подготовки и проведения комплексных форм организации обучения;
5) разработка приемов контроля и оценки результатов осуществления межпредметных связей в обучении.
Таким образом, чтобы формировать межпредметные связи в обучении биологии, необходимо ознакомиться с теоретической частью, хорошо ориентироваться в функциях и видах межпредметных связей и только тогда использовать данную методику.
ГЛАВА 2. МЕЖПРЕДМЕТНЫЕ СВЯЗИ В КУРСЕ БИОЛОГИИ
В современных условиях возникает необходимость формирования у школьников не частных, а обобщенных умений, обладающих свойством широкого переноса. Такие умения, будучи сформированными в процессе изучения какого-либо предмета, затем свободно используются учащимися при изучении других предметов и в практической деятельности.
В связи с увеличением объема информации, подлежащего усвоению в период школьного обучения, и в связи с необходимостью подготовки всех учащихся к работе по самообразованию особо важное значение приобретает изучение роли межпредметных связей в активизации познавательной деятельности учащихся. [ 6]
Попробуем рассмотреть несколько тем уроков, которые имеют связь с биологией, литературой, географией, искусством, музыкой.
1. Урок в 6 классе на тему: «Состав семян однодольных и двудольных растений»
Цель урока: изучить химический состав семян однодольных и двудольных растений.
Задачи:
а) общеобразовательные:
- дать представление о необходимости минеральных и органических веществ для формирования и роста растения;
- повторить особенности строения семян однодольных и двудольных растений;
- углубить и расширить знания материала о химическом составе клетки;
- проверить знания биологической терминологии;
б) развивающие:
Развивать умение работать с натуральными объектами, сравнивать их;
- развивать умение работать с учебником;
- уметь применять полученные знания на практике;
- прививать навыки самостоятельной работы с дополнительной литературой;
- содействовать развитию воли и настойчивости в учении;
- формировать умения обобщать и делать выводы;
- развивать логическое мышление, познавательный интерес к предмету;
в) воспитательные:
- продолжить формирование научного мировоззрения;
- научить приемам активного общения в ходе коллективного обсуждения и принятия решения;
- Осуществлять экологическое, природоохранное воспитание на примере материала урока;
- воспитывать культуру общения.
Изучение нового материала можно начать с загадок:
1. В малой хатке, в спаленке, спит ребенок маленький,
В кладовой еда лежит, как проснется будет сыт.
(семя с зародышем и питательными веществами)
2. Цветок – крылатка, а плод – лопатка
Плод зелен и молод. Но сладок, как солод.
(горох)
3. Даже в день укоса, кустик ниже проса,
Зато семя одно – ста просинкам равно
(бобы)
4. Из растений, чей портрет выбит на монете?
Чьих плодов нужнее нет на земной планете?
(пшеница)
При проведении лабораторной работы, выясняя химический состав семян, во время беседы о минеральных солях и воде, уместно рассказать об охрана почв: из почвы доступны корням растений только в виде растворов, поэтому важно сохранить влагу в почве.
«… Остановись! Одумайся!
Шепчут человеку леса.
Не оголяй землю.
Не превращай ее в пустыню.
Пощади! – вторит земля.
Ты вырубаешь деревья, это лишает меня влаги.
Я иссыхаю… Скоро я ничего не смогу родить: ни злака, ни цветка».
2. Урок по биологии в 6 классе на тему: «Оплодотворение и опыление у покрытосеменных растений» сопровождается музыкой Н. А. Римского – Корсакова – «Полет шмеля» из оперы «Сказка о царе Салтане».
Природы милое творенье,
Цветок, долины украшенье,
На миг взлелеянный весной,
Безвестен ты в степи глухой!
Скажи: зачем ты так алеешь,
Росой заискрясь, пламенеешь
И дышишь чем – то, как живым,
Благоуханным и святым?
Ты для кого в степи широкой,
Ты для кого от сел далеко?…
(Алексей Кольцов)
Межпредметные связи на уроке:
География – распространение растений на разных материках
Экология – охрана цветущих растений
Музыка – прослушивание музыки
Литература – стихотворения о цветах
3. Урок по биологии в 7 классе на тему: «Класс Костные рыбы».
Во время актуализации знаний, можно прочитать отрывок стихотворения Ф.И.Тютчева
«Иным достался от природы
Инстинкт пророчески – слепой –
Они им чуют, слышат воды»
Используются отрывки из сказок А.С. Пушкина о царе Салтане, о Золотой рыбке, стихотворение Валентина Берестова «Почему у лягушки нет хвоста», басня Крылова «Демьянова уха», картины Виктора Маторина «Пять хлебов и две рыбы», «Семь хлебов», В. Перова «Рыболов», картина Анри Матисса «Красные рыбки».
Во время проведения урока звучит музыка из кинофильма «Человек-амфибия», А Камиль Сен – Санса музыкальное произведение «Карнавал животных» -этюд «Аквариум».
4. Урок по биологии в 8 классе на тему: «Строение и работа сердца»
Новый материал начинается стихотворением
Эдуардаса Межелайтиса «Что такое сердце?»
Что такое сердце? Камень твердый?
Яблоко с багрово - красной кожей?
Может быть, меж ребер и аортой
Бьется шар, на шар земной похожий?
Так или иначе, все земное
Умещается в его пределы,
Потому что нет ему покоя,
До всего ему есть дело.
Много произведений посвящено «сердцу», например: М. Горький – «Старуха Изергиль», в котором говорится о смелом сердце Данко, Вильгем Гауф – «Холодное сердце», Булгаков «Собачье сердце».
«Сердцу» посвящали свои произведения не только писатели и поэты, но и музыканты. Музыка не только может поднять настроение, взбодрить или успокоить, она способна лечить серьезные заболевания. Например,
сердечно-сосудистую систему приведет в норму «Свадебный марш» Мендельсона, «Ноктюрн ре-минор» Шопена и «Концерт ре-минор» для скрипки Баха.
В знак верности и любви к удивительному органу человеческому сердцу был поставлен памятник. Огромное сердце из красного гранита весом четыре тонны – символ жизни - украшает двор "Института сердца" в Перми. Открытие первого в России памятника человеческому сердцу состоялось 12 июня 2001 года. Гранитное изваяние представляет собой анатомически точную копию главного человеческого органа.
Таким образом, межпредметность - это современный принцип обучения, который влияет на отбор и структуру учебного материала целого ряда предметов, усиливая системность знаний учащихся, активизирует методы обучения, ориентирует на применение комплексных форм организации обучения, обеспечивая единство учебно-воспитательного процесса. И реализация межпредметных связей является важным средством повышения эффективности познавательной деятельности школьников, так как глубокое и разностороннее раскрытие содержания всех учебных предметов во взаимосвязи и взаимообусловленности способствует:
1.Более прочному системному усвоению учебной информации;
2.Формированию у обучающихся способностей оперативно использовать знания различных дисциплин в усвоении новых знаний;
3. Развитию ключевых компетенций у обучающихся.рровеоеннононроао
4.Широкому применению полученных знаний на практике.
5.Подготовке к итоговой аттестации.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Межпредметные связи в обучении биологии рассматриваются как дидактический принцип и как условие, захватывая цели и задачи, содержание, методы, средства и формы обучения различным учебным предметам.
Межпредметные связи позволяют вычленить главные элементы содержания образования, предусмотреть развитие системообразующих идей, понятий, общенаучных приемов учебной деятельности, возможности комплексного применения знаний из различных предметов в трудовой деятельности учащихся.
Межпредметные связи влияют на состав и структуру учебных предметов. Каждый учебный предмет является источником тех или иных видов межпредметных связей. Поэтому возможно выделить те связи, которые учитываются в содержании биологии, и, наоборот, идущие от биологии в другие учебные предметы.
Формирование общей системы знаний учащихся о реальном мире, отражающих взаимосвязи различных форм движения материи - одна из основных образовательных функций межпредметных связей. Формирование цельного научного мировоззрения требует обязательного учета межпредметных связей. Комплексный подход в воспитании усилил воспитательные функции межпредметных связей курса биологии, содействуя тем самым раскрытию единства природы общества - человека.
В этих условиях укрепляются связи биологии как с предметами естественнонаучного, так и гуманитарного цикла; улучшаются навыки переноса знаний, их применение и разностороннее осмысление.
Таким образом, межпредметность - это современный принцип обучения, который влияет на отбор и структуру учебного материала целого ряда предметов, усиливая системность знаний учащихся, активизирует методы обучения, ориентирует на применение комплексных форм организации обучения, обеспечивая единство учебно-воспитательного процесса.
ЛИТЕРАТУРА
1. Всесвятский Б. В. Системный подход к биологическому образованию в средней школе. - М.: Просвещение, 1985.
2. Зверев И. Д., Мягкова А. Н. Общая методика преподавания биологии. - М.: Просвещение, 1985.
3. Ильченко В. Р. Перекрестки физики, химии и биологии. - М.: Просвещение, 1986.
4. Максимова В. Н., Груздева Н. В. Межпредметные связи в обучении биологии. - М.: Просвещение, 1987.
5. Максимова В. Н. Межпредметные связи в учебно-воспитательном процессе современной школы. -М.: Просвещение, 1986.
Биология и история – межпредметные связи
Изучение биологии в школе предполагает рассмотрение современных экосистем и – при объяснении хода эволюции – объектов минувших геологических эпох, зачастую воспринимаемых учащимися абстрактно, как некая фантастика. Изменения же, происходившие в природе в течение исторического времени, в последние столетия и тысячелетия, остаются «за кадром». Школьный же курс истории посвящен развитию только человеческого общества и также не затрагивает изменений, происходивших в природе. А между тем сведения о таких изменениях способствуют формированию более правильного представления о развитии нашей цивилизации, осознанию сложной взаимосвязи между человечеством и природой, формируют экологическое, природоохранное мышление.
Сведения об истории отношений человека и природы, прошлом фауны и флоры лучше представлены в биологической и географической, нежели в исторической литературе. Поэтому межпредметные связи биологии с историей удобнее проводить учителям биологии, а не историкам. На уроке, в зависимости от темы, полезно привести 1–2 ярких примера из истории, – такие сведения с интересом воспринимаются учениками и неплохо запоминаются.
Более обширные исторические сведения можно использовать во внеклассной работе, в частности, при проведении предметных недель, различных викторин, при оформлении стенных газет. Учащимся, которые интересуются историей, можно поручить подготовить сообщения на историческую тему – но с упоминанием состояния окружающей среды и отношения к ней людей. Это помогает развивать у таких школьников интерес к биологии. Наконец, возможно проведение интегрированных уроков «Культура отдельных стран в определенные периоды», что предусмотрено программой по истории. Тут можно использовать материал по истории биологии, характеру использования природных ресурсов в разное время.
В разных классах могут затрагиваться
разные темы – в соответствии с предметом
изучения на уроках биологии и истории. Курс
ботаники обычно совпадает с изучением истории
Древнего мира, что позволяет рассматривать
природные условия древних стран, их хозяйство и
культуру.
Например, до нашей эры территории Испании, Греции, Италии, Китая были покрыты лесами. На юге Европы это были преимущественно буково-дубовые, грабовые, липовые леса. К началу нашей эры они в значительной мере уже были вырублены и заменялись зарослями кустарников. Походы римских завоевателей способствовали вырубке лесов и в центре Европы – в Германии, Франции. Здесь леса заменялись лугами, на которых выпасался скот.
На севере Африки, в Ливане были сильно подорваны запасы ливанского кедра – дерева, достигающего 7 м в обхвате ствола. Ливанский кедр описан в Библии, из него был построен дворец легендарного царя Соломона; из кедра строили храмы, делали корабли. Детали саркофага египетского фараона Тутанхамона, также сделанного из этого дерева, хорошо сохранились спустя 3200 лет. Сейчас ливанский кедр остался в очень малом количестве в нескольких местах в Сирии и Ливане и взят под строгую охрану.
Использование папируса как материала для производства своеобразной писчей бумаги подорвало его запасы, и он стал редким на большей части территории Египта уже к началу нашей эры.
Первое растение, исчезнувшее с лица Земли по вине человека – сильфий, высокое травянистое растение рода ферул семейства зонтичных, эндемик Севера Африки, росший возле города Кирены (ныне это территория Ливии). Корни сильфия славились как лекарство, подобно женьшеню. Его очень ценили и даже чеканили монеты с его изображением. Сбор растения был ограничен. Но римские завоеватели требовали от жителей Кирен такую непомерную дань в корнях сильфия, что его запасы быстро истощились, и к I в. н.э. (а по некоторым сведениям, и раньше) сильфий исчез. Современные его поиски успеха не имели, хотя в местах его бывшего распространения растут похожие растения рода Ferula .
История
Древнего мира связана и с распространением
культурных растений. Большинство из них
выращивалось вблизи тех мест, где они возникли.
Наиболее древние культуры существуют несколько
тысячелетий: пшеница – в Египте, рис – в Китае,
ячмень – в Месопотамии, горох, бобы, свекла – в
Европе, редька – в Европе и Китае, капуста – в
Средиземноморье, огурцы – в Индии. Строители
пирамид в Египте ели чеснок, лук, огурцы, капусту
и хлеб. Яблоневые сады в Египте существовали уже
в середине II тысячелетия до н.э. Помимо
культурных растений в пищу употребляли многие
травы, о пищевой ценности которых ныне никто не
вспоминает: зубровку, мяту, крапиву, лопух,
мальву, лапчатку и т.д., а также водоросли. В Китае
и Египте даже специально выращивали болотные и
водные растения, чьи корни, стебли, листья
употребляли в пищу: кувшинки, лотос, аир,
стрелолисты, гелеохарис, рогоз, тростник, водяной
орех, ряску и т.д.
Распространению новых сортов растений способствовали военные походы. Так, благодаря походам Александра Македонского, состоялось знакомство европейцев с бананами. Римский полководец Лукулл из походов в Малой Азии против Понтийского царя Митридата, привез в Рим вишни. Ассирийские цари Тигратпалассар, Саргон из своих походов привозили семена деревьев, в частности семена кедра, который стал распространяться в Малой Азии.
Большую роль в культуре играли и священные растения: лотос в Индии и Китае, египетский лотос (кувшинка Nymphaea lotos ) в Египте. В Древней Греции священными объявлялись дубовые и лавровые рощи у храмов. Считалось, что в деревьях обитают сверхъестественные существа – дриады. Особо старые большие дубы посвящались главному богу греков – Зевсу. От религиозных верований произошел обычай награждать героев венками из листьев лавра. Позднее, в Риме, стали популярны розы, из них делали венки и гирлянды. Букеты появились в Средние века. Розы как декоративные растения также были известны в Египте, а лилии – в Персии.
Первые школы садоводов возникли в Персии, там же начали создавать обширные парки, а в Древнем Вавилоне – наоборот, маленькие, закрытые садики, часто на террасах, как знаменитый сад царицы Семирамиды с искусственным орошением. В Древнем Риме декоративный и плодовый сад совмещался с огородом и посевами злаков. Римляне называли культурой переделанную человеком природу, ввели в практику декоративное подстригание кустов, деревьев, у них уже были теплицы – парники для огурцов.
«Отцом ботаники» назвывают эллинского ученого Теофраста – ученика «отца зоологии» Аристотеля. Теофраст в своей книге «Исследования о растениях» описал 480 видов растений. Древнеримский натуралист Плиний Старший в 37 томах книги «Естественная История» описал 1 тыс. растений, а писатели Катон Старший, Варрон, Колумелла составили руководства по растениеводству и сельскому хозяйству. В Китае в конце III тысячелетия до н.э., в книге «Бэн Цяо» («Книга о травах») было описано 10 тыс. лекарственных растений. Лекарственные растения были описаны и в Древнеиндийской книге «Аюрведа» («Наука о жизни»).
Школьный курс зоологии обычно совпадает по времени с изучением истории Средних веков. Тут можно использовать следующие факты.
Лев до X в. водился на юге Европы – на Балканах, на Кавказе, возможно, доходил до юга земель Киевской Руси. Фрески Киевского Софийского Собора изображают охоту князя Владимира Мономаха на зверя, похожего на льва. Часть зоологов считают, что это был тигр, который также в Средние века встречался в Средней Азии, на Кавказе, а вероятно и дальше к западу. Только в начале XX в. тигр был истреблен в Закавказье, Средней Азии, прилегающих районах Ирана, Афганистана. Лев же оттеснен в глубину Африки, и лишь в очень небольшом количестве сохранился в нескольких заповедниках Индии. Страусы до XX в. водились на севере Аравийской и Сирийской пустынь, а в I–II вв. н.э. – в Китае, о чем упоминается в древней китайской энциклопедии.
Численность животных в Средние века, по тогдашним описаниям, была очень велика. Кости диких свиней и прочих копытных, найденные при археологических раскопках на территории Киевской Руси, свидетельствуют о больших размерах этих животных. Напротив, домашние животные, в частности лошади, были мельче. В Европе водились животные, которые были истреблены позже, к XVIII–XIX вв. Дикий бык – тур, родоначальник крупного рогатого домашнего скота, был в основном истреблен к XV в., даже его последующая охрана не помогла – в XVII в. тур был истреблен полностью. Та же участь постигла дикую лошадь – тарпана. В Сибири, Восточной Европе водился дикий осел – кулан, ныне он в небольшом количестве сохранился в Средней и Центральной Азии. Также исчез из Европейской части ареала сайгак, известный в средние века на Украине, в степях России. Эти животные очень часто описывались в старинных летописях и книгах как обычные виды.
Охота – важная часть экономики в Средние
века. В Западной Европе она часто объявлялась
привилегией феодалов, права крестьян на нее
ограничивались, что зачастую становилось
причиной народных восстаний. В ряде стран, в
частности в России, охотничьи трофеи были
основным источником мяса.
Шкурки куниц, белок, бобров, лис служили в Киевской Руси своеобразными деньгами. «Кунами» платили дань, штрафы, их дарили гостям.
В XVII в. пушнина, поступающая в царскую казну России от охоты, составляла треть доходов государства – это до 200 тыс. шкурок соболей, 10 тыс. шкурок черных лисиц, 500 тыс. шкурок белок ежегодно. Охотились на зубров (фактически истреблены к XVIII в., ныне сохранились только в заповедниках), кабанов, оленей, птиц.
Охота была основным развлечением феодалов и монархов, они проводили массовые облавы на животных с участием сотен слуг. При этом добывали сотни крупных зверей, включая волков, медведей и т.д. На охоте использовались лошади, специальные охотничьи собаки, которых стали тогда выводить, прирученные гепарды, соколы, в частности кречет. Принимались меры и по охране животных: законы царя Ашоки в Индии положили начало заповедникам, польский король Сигизмунд запретил охоту на зубра в Беловежской Пуще в XVII в., король Франции Франциск I издавал подобные законы в XVI в.
Тем не менее уже в XVIII в. в Западной Европе была почти истреблена основная масса животных и охота потеряла хозяйственное значение, став скорее развлечением. Промысловая охота сохранилась только на севере и востоке России, но уже к XVIII в. там был почти истреблен соболь. Его запасы восстановились только в 20-е гг. XX в.
Объектами охоты и питания на Руси и в Европе были необычные, по современным понятиям, виды птиц: цапли, аисты, лебеди, журавли, выпи, пеликаны, орланы, колпицы, сороки, грачи. На юго-западе Европы, в Средиземноморье, была популярна охота на мелких певчих воробьиных птиц: синиц, скворцов, жаворонков, соловьев, воробьев, щеглов, трясогузок, ласточек, пеночек, камышовок, дроздов, мухоловок, славок и др. В ряде стран мелких птиц ловят и едят до сих пор.
В Средние века в Европе начали распространяться домашние животные. С XVII в. известны многие породы собак, скота, особенно в Англии и Голландии. Помимо кошек для борьбы с мышами использовали ручных хорьков.
К X–XII вв. в Китае были выведены основные породы золотой рыбки, в Европу они были завезены в XVII в. Монархи держали зверинцы, например, король Франции Людовик XI – волков, орлов, гепардов; английские короли в XVI в. – львов; царь Иван грозный – медведей, которых по его приказу натравливали на людей. Периодически в Европу привозили попугаев. В 1513 г. португальскому королю Мануэлю I привезли живого носорога.
Культура животноводства росла постепенно. Сначала свиней держали полудикими в больших загонах, в лесу, лишь потом началась их селекция. Для добычи меда пчел выкуривали дымом из ульев и обычно уничтожали. При монастырях развивалось прудовое рыбоводство.
Крестовые походы XI–XIII вв. из Европы в Малую Азию способствовали расселению в Европе черных тараканов (Blatta orientalis) и черных крыс (Rattus rattus) ; крысы стали причиной эпидемии чумы. В результате четвертого крестового похода (1202–1204 гг.) на юг Франции были завезены грены шелкопряда из Византии, в Европе началось выращивание шелкопрядов. Ранее гусеницы шелкопряда были по приказу императора Византии Юстиниана контрабандой доставлены в Константинополь из Китая, где шелк получали уже на протяжении ряда веков.
Начало
освоения португальцами Африки в XVI в. привело к
истреблению больших нелетающих птиц дронтов на
островах Маврикий и Родригес. Это, вероятно,
первые птицы, истребление которых человеком
отмечено в истории. К концу XVII в. голландцы почти
истребили черного носорога на крайнем юге
Африки. В результате колонизации Америки там
стали распространяться лошади, постельные клопы
и домовая мышь. В Европу из Америки завезли и
расселили индеек – в район Южного Рейна в XVI в., в
Британию – в XVII в. Как дикие птицы индюки
прижились в Чехии после завозов в XVIII–XIX вв.
Сейчас там в заповедниках обитает около 530 диких
индюков, которые внесены в списки диких птиц
Европы в конце XX в.
К XVII в. в Европе многие феодалы, монархи разводили собак комнатных пород. Французский король Людовик XIV был большим любителем кошек. Кардинал Ришелье также держал у себя десятки кошек. В парках при дворцах, держали павлинов.
Продолжение следует