Решебник по биологии 7 класс Суматохин. Углубленный §4

Наука занимается познанием действительности и получением объективных знаний о мире.

Основными частями микроскопа являются механическая, осветительная и оптическая части.

• Механическая часть (штатив, предметный столик, тубус, винты) служит для крепления, перемещения и фокусировки оптической системы и препарата.

• Осветительная часть (зеркало/лампа, конденсор, диафрагма) служит для направления и регулировки интенсивности света, освещающего объект.

• Оптическая часть (окуляр, объективы) служит для получения увеличенного изображения объекта.

Механическая часть светового микроскопа включает:

• Штатив: Основа микроскопа, к которой крепятся все остальные части, обеспечивает устойчивость.

• Предметный столик: Площадка с отверстием в центре, на которую помещают микропрепарат.

• Тубус: Трубка, соединяющая окуляр и револьвер с объективами.

• Револьверная головка: Подвижный диск, к которому прикреплены объективы разного увеличения, служит для их быстрой смены.

• Макровинт (винт настройки): Используется для грубой и быстрой фокусировки (подъёма/опускания тубуса или столика).

• Микровинт (микроскопический винт): Используется для точной и плавной фокусировки при большом увеличении.

Осветительная часть микроскопа представлена:

• Зеркалом (или электрической лампой), которое направляет свет на препарат.

• Конденсором, который собирает лучи света и фокусирует их на объекте.

• Диафрагмой, которая находится под конденсором и служит для регулировки диаметра светового пучка (количества света), падающего на объект.

У объективов тоже разная кратность увеличения. Найдите объективы малого увеличения (х8, х10), большого увеличения (х40), иммерсионный объектив (х90). Подсчитайте, чему будет равно общее увеличение вашего микроскопа.

На верхней поверхности окуляра обычно написаны цифры, обозначающие его кратность увеличения (например, х8 или х10). Кратность увеличения окуляра моего микроскопа (предположим) — х10. При необходимости окуляр можно заменить на другой.

Объективы микроскопа имеют разную кратность:

• Объективы малого увеличения: х8 и х10.

• Объектив большого увеличения: х40.

• Иммерсионный объектив: х90.

Общее увеличение микроскопа равно произведению кратности увеличения окуляра на кратность увеличения объектива.

Подсчёт общего увеличения (при условии, что кратность окуляра х10):

1. Малое увеличение: 10 · 8 = х80 или 10 · 10 = х100.

2. Большое увеличение: 10 · 40 = х400.

3. Иммерсионное увеличение: 10 · 90 = х900.

Действия выполнены. (Микроскоп установлен, объектив малого увеличения (х8 или х10) установлен, конденсор поднят, зеркалом отрегулировано яркое освещение поля зрения.)

Действия выполнены. (Препарат установлен, изображение эритроцитов лягушки найдено с помощью макровинта на малом увеличении).

Действия выполнены. (Вращаем револьвер, устанавливаем объектив большого увеличения (х40). Используем микровинт для точной фокусировки, чтобы увидеть структуру более детально).

Действия выполнены. Эритроциты лягушки — овальные клетки с крупным, овальным, чётким ядром в центре. Клетки не имеют окраски (бледно-желтые).

Выводы:

1. Устройство светового микроскопа состоит из механической (штатив, столик), осветительной (зеркало, конденсор, диафрагма) и оптической (окуляр, объективы) частей.

2. Общее увеличение микроскопа равно произведению кратности увеличения объектива и окуляра (например, х10 · х40 = х400).

3. Наблюдение препарата всегда следует начинать с малого увеличения для поиска объекта, а затем переходить на большое увеличение для детального изучения.

4. Эритроциты лягушки, в отличие от эритроцитов человека, имеют овальную форму и содержат ядро.

Действия выполнены. (Препарат снят, объектив установлен в безопасное положение).

Научное исследование начинается с возникновения важной научной проблемы, требующей решения, и формулирования темы исследования.

Гипотеза — это предположение о возможных результатах исследования или объяснение явления, которое требует проверки с помощью наблюдения или эксперимента. Закон — это многократно подтверждённый и обобщённый результат, который имеет практическую проверку и считается объективным знанием.

Учёные используют такие методы для изучения живой природы, как научное познание (включая наблюдение), эксперимент и моделирование, а также специфические методы биологии, такие как микроскопия и биохимические исследования.

Наблюдения можно производить непосредственно с помощью органов чувств или опосредованно с помощью приборов (микроскопов, термометров, весов).

Целью описания является фиксация и перечисление признаков объекта, чтобы дать наиболее точное и полное указание изучаемого объекта.

Структура эксперимента включает:

1. Постановка цели и определение задач.

2. Планирование эксперимента (учёт накопленных знаний).

3. Активное получение объективных данных (накопление и регистрация фактов).

4. Анализ и обобщение полученных результатов.

5. Практическая проверка полученных фактов и их интерпретация (закон, теория или рабочая гипотеза).

Рисунок 10 показывает, что среднее число птенцов на пару синиц уменьшается при увеличении числа пар на 10 га.

Гипотеза: Численность популяции синиц (число пар на 10 га) оказывает отрицательное влияние на репродуктивный успех (среднее число птенцов на пару).

Или: Среднее число птенцов на пару синиц обратно пропорционально плотности их популяции.

• Универсальные методы науки: Наблюдение, Эксперимент, Анализ (расчленение целого на части), Синтез (объединение частей в целое), Описание, Сравнение, Моделирование, Измерение.

• Специфические методы биологии: Микроскопия (световая, электронная, атомно-силовая), Метод культивирования клеток и тканей, Генеалогический метод, Молекулярно-биологические методы (секвенирование ДНК/РНК).

Цель работы: Доказать наличие клеток в воде из аквариума.

Ход работы:

1. На чистое предметное стекло поместили одну каплю воды из аквариума.

2. Аккуратно накрыли каплю покровным стеклом, избегая попадания пузырьков воздуха.

3. Поместили препарат на предметный столик микроскопа.

4. Начали исследование с малого увеличения (объектив 8), нашли объект, а затем перешли на большее увеличение (объектив 40) для детального изучения.

Установлено и Доказательство наличия клеток:

Я установил, что в капле воды из аквариума находятся мелкие, подвижные или неподвижные организмы (инфузории, амёбы, одноклеточные водоросли).

Доказательство: Увиденные объекты имеют обособленную структуру с чётко выраженными границами (клеточной мембраной или клеточной стенкой). Внутри этих структур видна цитоплазма, а у некоторых — ядро и органеллы (например, сократительные вакуоли). Наличие мембранной структуры, цитоплазмы и способность к самостоятельной жизнедеятельности (движение, питание) доказывает, что увиденные объекты являются клетками (одноклеточными организмами).

Тема: Видовой состав птиц вашего населённого пункта.

Цель исследования: Определить видовой состав и количественное соотношение (доминирующие виды) птиц, обитающих в данном населённом пункте и его окрестностях, в определённый сезон года.

Задачи исследования:

1. Собрать сведения о типичных и мигрирующих видах птиц, характерных для данного региона (изучение литературы).

2. Выбрать участки для проведения наблюдения (парки, скверы, водоёмы).

3. Провести систематическое наблюдение за птицами, используя описание и количественный учёт особей в выбранных местах в течение определённого времени.

4. С помощью определителя идентифицировать наблюдаемые виды и вести журнал наблюдений.

5. Проанализировать собранные данные и составить список видового состава, а также определить доминирующие виды (с наибольшей численностью).

Научное знание отличается от обыденного знания тем, что оно:

1. Объективно: Получено путём строгой проверки с помощью научных методов (эксперимент, наблюдение).

2. Систематизировано: Упорядочено в виде теорий, законов и гипотез.

3. Достоверно: Многократно подтверждено и воспроизводимо другими исследователями.

Обыденное знание основано на повседневном опыте, может быть субъективным, непроверенным и часто противоречивым.

Эксперимент отличается от наблюдения тем, что:

1. Активность: Эксперимент — это активный метод, при котором исследователь сам создаёт или изменяет условия протекания процесса.

2. Контроль: Эксперимент проводится в контролируемых условиях, что позволяет выделить влияние одного конкретного фактора на объект.

3. Цель: Цель эксперимента — проверка гипотезы и установление причинно-следственных связей.

Наблюдение — это пассивный метод, при котором исследователь фиксирует происходящее в естественных условиях, не вмешиваясь в процесс.

Теория становится законом в тех случаях, когда основные положения этой теории:

1. Получили многократное и убедительное экспериментальное подтверждение в различных условиях и на разных объектах.

2. Были обобщены в виде кратких, чётких, универсальных формулировок, которые описывают фундаментальные, объективные и воспроизводимые связи или явления в природе.

3. Были признаны научным сообществом как неопровержимое знание.

Наука не может объяснить чудо в традиционном смысле этого слова (как необъяснимое вмешательство высших сил).

Объяснение: Чудо определяется как явление, противоречащее известным законам природы. Наука же стремится объяснить все явления с помощью объективных, проверяемых законов. Если какое-то явление кажется "чудом", это означает лишь, что:

• Учёные ещё не обнаружили законы, которые объясняют это явление.

• Явление является результатом манипуляции или ошибки наблюдения.

Таким образом, цель науки — превратить необъяснимое (чудо) в объяснимое (закон, теорию) путём познания.

Взаимодействие информатики и биологии (биоинформатика) имеет огромные перспективы и направления:

1. Геномика и протеомика: Компьютерный анализ огромных массивов данных о последовательностях ДНК, РНК и белков (геномов). Это позволяет идентифицировать гены, отвечающие за болезни, и понимать эволюционные связи.

2. Моделирование биологических систем: Создание компьютерных моделей клеток, органов и целых организмов для прогнозирования реакции на лекарства, изучения развития болезней и тестирования новых терапевтических подходов.

3. Разработка лекарств: Использование искусственного интеллекта для ускоренного поиска и дизайна новых лекарственных молекул, которые будут эффективно связываться с мишенями в клетке (например, с вирусными белками).

4. Сенсоры и диагностика: Разработка на основе биотехнологий и IT-технологий нанороботов и биосенсоров для диагностики и лечения заболеваний на клеточном уровне.

Такое свойство мембраны, как способность автоматически замыкаться при проколе или сливаться с другой мембраной, связано с её жидкостно-мозаичным строением. Плазматическая мембрана состоит из двойного слоя липидов, которые обладают подвижностью и гидрофобными свойствами, благодаря чему липиды стремятся минимизировать контакт с водой и самопроизвольно восстанавливают целостность структуры.

Способность мембраны к самозамыканию и слиянию имеет важное значение для жизнедеятельности клетки, обеспечивая её целостность и жизнеспособность после повреждений, а также делая возможными такие процессы, как фагоцитоз, экзоцитоз и деление клетки.

Другие свойства плазматической мембраны, связанные с её строением, это:

1. Избирательная проницаемость: Мембрана пропускает некоторые вещества и не пропускает другие, благодаря чему регулируется обмен веществ с окружающей средой.

2. Подвижность (текучесть): Липиды и белки могут перемещаться в плоскости мембраны (жидкостно-мозаичная модель).

3. Асимметричность: Внешний и внутренний слои мембраны отличаются по составу липидов и белков.

4. Рецепторная функция: На поверхности мембраны расположены белки-рецепторы, которые обеспечивают восприятие сигналов извне.

Клетки кожного эпителия африканского слона и домовой мыши оказались одинаковыми по размеру, поскольку размер клетки не зависит от размера самого животного, а определяется её функцией и соотношением площади поверхности к объёму.

Эти клетки — эукариотические клетки животных. Их план строения включает:

1. Плазматическую мембрану, окружающую клетку.

2. Цитоплазму (гиалоплазму и органеллы).

3. Ядро, содержащее генетический материал.

Их сходство заключается в едином плане строения, характерном для всех эукариотических клеток животных.

Деление клетки невозможно при отсутствии ядра, потому что:

1. В ядре содержится генетический материал (ДНК), который должен быть удвоен (реплицирован) и точно распределён между дочерними клетками.

2. Ядро контролирует начало и ход клеточного цикла и деления.

Исключение составляют прокариотические клетки (бактерии), которые делятся, но у них наследственный материал находится в цитоплазме, в области, называемой нуклеоид, который также должен удвоиться перед делением.

Озимая пшеница, лягушки, насекомые и другие организмы не погибают при температурах ниже 0°С, потому что:

1. Они обладают криопротекторными механизмами, которые предотвращают образование крупных кристаллов льда внутри клеток.

2. Эти организмы удаляют часть воды из клеток и накапливают специальные вещества (например, глицерин, сахара), которые снижают температуру замерзания цитоплазмы (до -20°С и ниже).

Да, пониженные температуры действуют на вирионы, но они не уничтожают их, а лишь временно тормозят или останавливают их жизнедеятельность.

Обоснование: Вирион — это внеклеточная форма вируса, которая не проявляет активности (не размножается и не обменивается веществом) вне клетки-хозяина. При понижении температуры все биохимические реакции в окружающей среде и в самом вирионе замедляются до минимума. Однако, вирусный геном и капсид сохраняют свою структуру, что позволяет вириону восстановить активность и начать размножение при попадании в клетку-хозяина и повышении температуры.

Бактерии могут реагировать на понижение температуры по-разному:

1. Остановка жизнедеятельности (холодовое оцепенение): Большинство бактерий при низких температурах замедляются или полностью останавливают метаболизм, но не погибают.

2. Образование спор: Некоторые виды бактерий могут образовывать споры — очень устойчивые формы, которые могут выживать при экстремально низких температурах в течение длительного времени.

3. Гибель: Некоторые виды, не имеющие защитных механизмов, могут погибнуть из-за образования кристаллов льда внутри клетки и разрушения мембран.

4. Адаптация: Психрофильные бактерии, обитающие в холодных условиях (например, в Арктике), могут активно жить и размножаться при низких температурах (до 0°С и ниже).

На Рисунке 13 изображён фрагмент клетки (вероятно, эукариотической).

• Ядро — это крупное, округлое или овальное образование в центре рисунка, окружённое двойной мембраной.

• Ядерная оболочка — это двойная мембрана, отделяющая ядро от цитоплазмы и пронизанная порами.

Замена терминов произошла, потому что:

1. Термин "ядерная оболочка" более точный и научный, чем "образование, окружающее ядро".

2. Открытие с помощью электронного микроскопа показало, что оболочка ядра состоит из двух мембран (внешней и внутренней), которые являются частью общей мембранной системы клетки и имеют сложную структуру с ядерными порами. Старый термин был слишком общим и не отражал эту сложную, мембранную природу.

Из предложенных терминов, "ядерная оболочка" является более точным биологическим термином, так как он чётко указывает на мембранное строение и функцию структуры, отделяющей ядро от цитоплазмы.