Краткие методические рекомендации

 

Дидактическая особенность биологических дисциплин, преподаваемых в школе, начиная с 5 класса, состоит в том, что такие разделы, как ботаника, зоология, анатомия и физиология человека не основаны на знании цитологии, генетики и главнейших законов развития природы, изучаемых в старших классах, а также физики, химии, географии. В результате такой системы изучения каждый раздел воспринимается особенно обособленно, без взаимосвязи с другими разделами и дисциплинами. Поэтому для лучшего понимания и осмысления изучаемого материала целесообразно начать подготовку к экзамену с изучения возникновения жизни на Земле, ее исторического развития, форм живых организмов, клеточного строения живого, способов размножения живого и законов наследования признаков и передачи их в ряду поколений. Только после усвоения этих общебиологических закономерностей целесообразно переходить к изучению частных разделов биологии: ботаники, зоологии и анатомии. В конце необходимо обратить внимание на среду обитания живых организмов, проблемы экологии и развития биосферы. В соответствии с такой структурно-логической схемой усвоения учебного материала целесообразно составить рабочий план по каждой теме. Например, тему «Возникновение и развитие органического мира» можно разбить на следующие вопросы:

1. Исторические этапы развития представлений о происхождении жизни:

  - гипотеза божественного творения,

  - гипотеза самозарождения,

  - гипотеза панспермии,

  - эволюционная гипотеза.

2. Что такое жизнь?

3. Современные представления о развитии органического мира:

  - этапы возникновения жизни (переход неорганических соединений в органические, образование атмосферы, биополимеров, протобионтов),

  - этапы развития жизни: возникновение биосферы; появление многоклеточных организмов; возникновение человека.

  4. Доказательства эволюции органического мира:

  - понятие макроэволюции,

  - эмбриологические доказательства,

  - палеонтологические доказательства,

  - сравнительно-анатомические доказательства.

  5. Главные направления эволюции:

  - понятие биологического прогресса и регресса,

  - арогенез, ароморфоз,

  - аллогенез, идиоадаптация,

  - общая дегенерация.

  6. Основные ароморфозы в эволюции органического мира:

  - геохронологическая шкала,

  - основные направления эволюции растительного мира,

       - основные направления эволюции животного мира.

  7. Действие антропогенных факторов на животный и растительный мир.

Для систематизации знаний каждый из этих вопросов можно разбить еще на более мелкие, частные вопросы. Полезно по каждой теме составлять таблицы или воспользоваться пособием по биологии для поступающих в вузы (Т.Л. Богданова «Биология. Задачи и упражнения», М. - 1991).

Например, по теме «Железы внутренней секреции» можно составить следующую таблицу.

 

Железа, ее расположение	Гормоны	Функция
1	2	3
Гипофиз - нижний мозговой придаток	а) передняя доля вырабатывает: фолликуло-стимулирующий (ФСГ)   тиреотропный (ТТГ)   адренокортикотропный гормон (АКТГ) соматотропный гормон (СТГ – гормон роста)     б) задняя доля гипофиза выделяет: окситоцин   Вазопрессин	Стимулирует рост яйцеклеток. Стимулирует сперматогенез в семенниках Стимулирует рост щитовидной железы и выработку гормонов Стимулирует выработку гормонов коры надпочечников Стимулирует синтез белков, рост костей. При недостатке возникает карликовость, при избытке – гигантизм и акромегалия у взрослых (несоразмерное развитие отдельных частей тела)     Стимулирует выделение молока и сокращение матки Увеличивает тонус сосудов, уменьшает выделение мочи
Щитовидная железа лежит в передней области шеи на щитовидном хряще	Тироксин   Трийодтиронин	Регулирует обмен веществ, рост и развитие организма При недостатке развивается микседема, а при избытке – базедова болезнь
Надпочечники располагаются на верхнем полюсе почки (парные)	а) кора: глюкокортикоиды   минералокортикоиды (альдостерон)   б) мозговой слой: адреналин     Норадреналин	Расщепление белков, синтез глюкозы и гликогена Регуляция Na+ и К+ в почках, повышает артериальное давление   Повышает частоту и силу сердечных сокращений, расширяет сосуды сердца, суживает сосуды кожи, повышает уровень глюкозы в крови. При увеличении в крови - гипертония. Сужает мелкие артерии, повышает артериальное давление.

 

Поджелудочная железа, расположена в брюшной полости	Инсулин   Глюкагон	Снижает уровень глюкозы в крови. При недостатке – сахарный диабет. Повышает уровень глюкозы в крови.
Половые железы: Яичники:     Семенники:	Эстрогены   Прогестерон Тестостерон	Развитие вторичных женских половых признаков, регуляция менструального цикла. При недостатке - недоразвитие половых признаков, нарушение менструального цикла. Рост матки и плода Развитие вторичных мужских половых признаков, рост мужского организма. При недостатке - инфантилизм.

 

 

Таким образом, будет сформирован краткий справочный материал для повторения всего школьного курса биологии.

Большое значение для осмысления теоретического материала имеют примеры из различных областей знаний, особенно из области здравоохранения и медицины.

В разделе «Зоология» при характеристике конкретного типа животного мира необходимо показать медицинское значение представителей данного типа. Так, среди представителей типа «Членистоногие» имеются временные или постоянные паразиты человека, переносчики возбудителей опасных заболеваний.

Например, в классе «Паукообразные» - клещи являются переносчиками таких опасных и тяжелых заболеваний человека, как весенне-летний энцефалит - вирусное заболевание, природным резервуаром которого являются клещи и многие позвоночные животные. Клещи, при сосании крови человека передают ему вирус болезни.

Клещи являются переносчиками целого ряда сыпнотифозных лихорадок, вызываемых микроорганизмами - риккетсиями.

Некоторые пауки могут вызывать болезненные укусы, впрыскивая ядовитую жидкость (тарантул, черная вдова и др.)

Большая группа насекомых также является переносчиками болезней человека. Например, блохи - переносчики чумы - особо опасного инфекционного заболевания; вши - сыпного и возвратного тифа; мухи - кишечных инфекций и т.д. Среди насекомых имеет огромное медицинское значение пчела. Мед и продукты ее жизнедеятельности (прополис, пчелиный яд и др.) находят применение в качестве лекарственных средств.

Среди низших беспозвоночных животных большое значение имеют паразитические простейшие (малярийный плазмодий, лямблии, дизентерийная амеба, трихомониды, балантидии и др.) и черви (печеночный сосальщик, кошачий сосальщик, свиной цепень, бычий цепень, широкий лентец, эхинококк, аскарида, острица).

При повторении материала по ботанике, зоологии и анатомии необходимо использовать знания, полученные по общей биологии, в частности по цитологии, по размножению и индивидуальному развитию, генетике, экологии, эволюционному учению и др.

Например, при изучении вопросов строения и функций листа, надо вспомнить основные реакции фотосинтеза, явления фотопериодизма следует увязать с приспособительными изменениями растений, выработанными в процессе эволюции.

В циклах развития различных групп растений надо разобраться со способами размножения: половое (гаметогенез и двойное оплодотворение у покрытосеменных), бесполое (спорогенез и вегетативное).

При анализе различных групп растений очень важно дать их происхождение и экологическую характеристику, вспомнить историю развития растительного мира.

 

Например, высшие споровые растения (переходная форма псилофиты) заселили сушу в конце силура палеозойской эры (415-430 млн. лет назад), а появление покрытосеменных относится к меловому периоду мезозойской эры (~120 млн. лет назад) и т.д. Показать их значение в жизни человека, использование в медицине.

При ответе на вопрос, касающийся биологических законов, недостаточно ограничиться только формулировкой самого закона. Необходимо привести конкретные примеры, подтверждающие его справедливость.

При изучении закономерностей кодирования признаков и экспрессии генов в процессе биосинтеза белка следует попытаться построить фрагмент молекулы белка по заданной последовательности нуклеотидов, определенного участка ДНК.

Например, участок ДНК, с которого происходит транскрипция, имеет следующую последовательность нуклеотидов: АТГЦЦГТААТТГЦТТ.

Зная, что синтез иРНК по данной матрице ДНК происходит комплементарно, надо построить соответствующую цепь иРНК, при этом в РНК вместо тимина будет урацил. Информационная РНК будет иметь вид: УАЦГГЦАУУААЦГАА.

Затем по таблице генетического кода, которая дается в учебнике, составить возможную последовательность аминокислот в кодируемой данным участком ДНК полипептидной цепи: тир-гли-иле-асн-глу.

Зная принципы комплементарности построения ДНК, РНК и белка, нетрудно построить с помощью генетического кода по известной полипептидной цепи соответствующие участки иРНК и ДНК, а также рассчитать количество входящих в структуру ДНК тех или иных нуклеотидов.

Например, в молекуле ДНК обнаружено 880 гуаниловых нуклеотидов, которые составляют 22% от общего количества нуклеотидов этой ДНК. Нужно определить, сколько содержится в данной ДНК других нуклеотидов.

Если в ДНК содержится 880 гуаниловых нуклеотидов, то значит столько же будет цитидиловых нуклеотидов, т.к. Г=Ц, что составит 44% всех нуклеотидов ДНК.

Остальные 56% нуклеотидов будут относиться к адениловым и тимидиловым нуклеотидам, по 28%.

 

 

Г + Ц = 880 × 2 = 1760 нукл.

 

1760 н. составляет 44%

х  -------------- 56%

1760 × 56

х = ------------- = 2240 нукл.

44

 

 

Таким образом, А+Т=2240 нукл., или по 1120 нукл. каждого, что составляет по 28% от общего числа нуклеотидов данного участка ДНК.

При изучении раздела «Обмен веществ и энергии» необходимо уметь использовать формулу итогового уравнения реакций гликолиза и кислородного этапа при решении задач на синтез АТФ.

Например, в результате диссимиляции в клетках образовалось 5 молей молочной кислоты и 27 молей СО₂. Определить сколько молей глюкозы вступило в реакцию. Итоговое уравнение реакции гликолиза:

 

 

С₆Н₁₂О₆ + 2АДФ + 2Н₃РО₄ ® 2С₃Н₆О₃ + 2АТФ + 2Н₂О

 

Значит, при расщеплении 1 моля глюкозы образуется 2 моля молочной кислоты, а 5 молей молочной кислоты образуется из 2,5 молей глюкозы.

 

 

Итоговое уравнение реакции окисления:

 

2С₃Н₆О₃ + 6О₂ + 36АДФ + 36Н₃РО₄ ® 36АТФ + 6СО₂ + 42Н₂О.

 

Из уравнения видно, что 6 молей СО₂ образуется при расщеплении 2 молей молочной кислоты. Значит на образование 27 молей СО₂ потребуется:

 

27: 6 = 4,5 моля глюкозы

 

Таким образом, в реакцию вступило всего 2,5 + 4,5 = 7 молей глюкозы, из них 4,5 моля подверглись полному окислению, а 2,5 моля - до образования молочной кислоты. С помощью данных уравнений реакций можно произвести расчеты образовавшейся при расщеплении 7 молей глюкозы количества АТФ.

При неполном окислении 2,5 молей глюкозы образуется соответственно 5 молей АТФ. При полном расщеплении 4,5 молей глюкозы образуется еще 4,5 · 38 = 171 АТФ. Итого в данной реакции образуется:

171 + 5 = 176 молей АТФ.

 

Знание генетических законов необходимо обязательно закрепить на практике путем решения соответствующих задач. Для этого можно использовать любой сборник задач по генетике (Хелевин Н.В., Лобанов А.М., Колесова О.Ф., 1984; Сборник задач по биологии: Учебно-методическое пособие для поступающих в медицинскую академию - Киров: КГМА, 2001, 2004).

В соответствии со школьной программой и программой для поступающих в вузы абитуриенты должны знать и уметь решать задачи на законы Г.Менделя, на сцепленное наследование, сцепленное с полом наследование, на взаимодействие аллельных (доминирование, неполное доминирование, кодоминирование) и неаллельных генов (новообразование при скрещивании: комплементарность и эпистаз).

При изучении раздела «Наследственная изменчивость» следует обратить внимание на роль мутаций в возникновении наследственных заболеваний у человека. Например, болезнь Дауна - результат хромосомной мутации - трисомии по 21 аутосоме, возникающей при нарушении мейоза, в частности, при нерасхождении гомологичных хромосом в анафазе-1. Обе хромосомы попадают в одну гамету, а при оплодотворении такой гаметы, возникающая зигота будет иметь 3 хромосомы-21. Нарушение числа или структуры хромосом проявляются грубыми дефектами развития.

Такие тяжелые заболевания как сахарный диабет, шизофрения, гипертоническая болезнь и др. имеют наследственную предрасположенность, и многие из них связаны с наследственно обусловленным нарушением обмена веществ. Мутации в генах (генные мутации), кодирующих синтез белков-ферментов, могут привести к потере их активности и нарушениям биохимических реакций, катализируемых данными ферментами. Наиболее распространенными из них являются фенилкетонурия, гипотиреоз и др., характеризующиеся умственной отсталостью.

Данные генетики необходимо использовать при ответах на вопросы по анатомии и физиологии человека. Например, отвечая на вопросы по высшей нервной деятельности (задержка психического развития), развитию человеческого организма (задержка физического развития, пороки развития), строению и функциям нервной системы, сердечно-сосудистой системы (пороки сердца, гипертоническая болезнь), пищеварительной и эндокринной систем (сахарный диабет) и др.