Методы биологических наук в заданиях ЕГЭ
Каждая наука, в том числе и биология, пользуется определенными методами исследования Метод – это путь исследования, который проходит ученый, решая какую-либо научную задачу, проблему. К основным методам науки относятся следующие:
Описательный метод - самый старый метод, не утративший своего значения и в настоящее время. Заключается в сборе фактического материала и его описании. Этот метод утвердился в биологии в XVIII веке. Этот метод используется в настоящее время в зоологии, ботанике, микологии, экологии, этологии.
2. Наблюдение – метод, с помощью которого исследователь собирает информацию об объекте в естественных или искусственных условиях. Наблюдение протекает без вмешательства исследователя в его ход. Наблюдать можно визуально, например за поведением животных. Можно наблюдать с помощью приборов за изменениями, происходящими в живых объектах: например, при снятии кардиограммы в течение суток, при замерах веса теленка в течение месяца. Наблюдать можно за сезонными изменениями в природе, за линькой животных и т. д. Выводы, сделанные наблюдателем, проверяются либо повторными наблюдениями, либо экспериментально. Метод наблюдения лежит в основе описательного метода.
3.Сравнительный метод - заключается в сравнении изучаемых организмов, их структур и функций между собой с целью выявления сходств и различий. Сравнение, даёт возможность найти закономерности, общие для разных явлений; Этот метод утвердился в биологии в XVIII в. и оказался очень плодотворным в решении многих крупнейших проблем. Благодаря этому методу были заложены основы систематики, создана клеточная теория. Применение этого метода в анатомии, эмбриологии, палеонтологии способствовало утверждению в биологии эволюционной теории развития.
4. Исторический метод – на основе данных о современном органическом мире и его прошлом познаются процессы развития живой природы. Устанавливаются взаимосвязи между фактами, процессами, явлениями, происходившими на протяжении исторически длительного времени (несколько миллиардов лет). Он выясняет закономерности появления и развития организмов. Эволюционное учение развивалось в значительной мере благодаря этому методу.
5. Эксперимент (опыт) – изучение свойств биологических объектов в контролируемых условиях. Эксперимент – это получение новых знаний с помощью поставленного опыта. Это метод, с помощью которого проверяют результаты наблюдений, выдвинутые предположения – гипотезы, в условиях, которые, точно необходимы для изучения конкретных явлений. Экспериментальный метод дает нам возможность изолированно изучать природные явления, а, также, разрешает добиться их повторения, если соблюдать одинаковые условия. Этот метод гораздо глубже других методов позволяет нам постичь суть природных явлений. Широко использоваться этот метод начали с 19 века. Классическим образцом экспериментального метода являются работы И.Сеченова и И.Павлова («Наблюдение собирает то, что ему предлагает природа, опыт же берёт у природы то, что он хочет») по физиологии нервной и Г. Менделя по изучению наследования признаков.Примерами экспериментов являются скрещивания животных или растений с целью получения нового сорта или породы, проверка нового лекарства, выявление роли какого-либо органоида клетки и т. д
6. Моделирование – имитирование процессов, недоступных для непосредственного наблюдения или экспериментального воспроизведения. Mетод, при котором создается некий образ объекта, модель, с помощью которой ученые получают необходимые сведения об объекте, как правило изучаются явления которые нельзя воспроизвести экспериментально. Например: последствия атомной войны или последствия строительства плотины и водохранилища в данной местности, модель динамики численности хищник-жертва (математическая модель Лотки-Вольтерры). При установлении структуры молекулы ДНК Джеймс Уотсон и Френсис Крик создали из пластмассовых элементов модель – двойную спираль ДНК, отвечающую данным рентгенологических и биохимических исследований. Эта модель вполне удовлетворяла требованиям, предъявляемым к ДНК.
7.Инструментальные методы – микроскопия (световая и электронная), центрифугирование( Центрифугирование – разделение смесей на составные части под действием центробежной силы. Применяется при разделении органоидов клетки(позволяет избирательно выделять и изучать органоиды клетки), легкие и тяжелые фракции органических веществ и т. д.), электроэнцефалография.
Методы генетики человека.
Для генетических исследований человек является неудобным объектом, т.к. 1.Невозможно экспериментальное скрещивание 2.Большое количество хромосом,3. Поздно наступает половая зрелость.4.Малое число потомков в каждой семье, 5.Невозможно уравнивание условий жизни для потомства.
Генеалогический метод – составление родословных. После составления родословной проводится её анализ с целью установления характера наследования изучаемого признака. Использование метода возможно если известны прямые родственники - предки обладателя наследственного признака( пробанда) по материнской отцовской линиям в ряду поколений или потомки пробанда также в нескольких поколениях. После составления родословной проводится её анализ с целью установления характера изучаемого признака. Благодаря этому методу были определены типы наследования многих признаков у человека. Так, по аутосомно-доминантному типу наследуется полидактилия брахидактилия (короткопалость), веснушки, раннее облысение, катаракта глаза. Целый ряд признаков наследуется сцепленно с полом-X- гемофилия, дальтонизм. Y- сцепленное - перепончатость пальцев ног. Использование этого метода показало, что при родственном браке, по сравнению с неродственным, значительно возрастает вероятность появления уродств, мертворождений, т.к в родственных браках рецессивные гены чаще переходят в гомозиготное состояние и в рез. развиваются те или иные аномалии. Например наследование гемофилии в царских домах Европы передавшейся от королевы Англии Виктории.
Близнецовый метод. Чаще используют монозиготных (однояйцевых) близнецов. Наблюдения за монозиготными близнецами дают материал для выяснения роли: 1. наследственности (нарушение внутриутробного развития) и 2. среды в развитии признаков. Причём под внешней средой понимают не только физические факторы, но и социальные условия. Благодаря близнецовому методу, была выяснена наследственная предрасположенность к шизофрении, эпилепсии, сахарному диабету.
Цитогенетический (цитологический) метод основан на изучении хромосом человека в норме и при патологии под микроскопом. Может изменяться число хромосом и их структура. Материалом для кариотипического анализа чаще всего являются лимфоциты крови. Лимфоциты культивируются в питательной среде, делятся митозом. Затем в культуру клеток добавляют колхицин, который останавливает митоз на уровне метафазы, когда хромосомы наиболее конденсированы. Выявляются хромосомные и геномные нарушения(синдром тернера-Шерешевского-45 хромосом, синдром Клайнфельтера-47 хромосом, синдром Дауна- 47(21.21.21.)
Биохимический метод - исследование химических процессов, происходящих в организме, позволяет обнаружить нарушения в обмене веществ, вызванные изменением генов и, как следствие изменение активности различных ферментов. Наследственные болезни обмена веществ подразделяются на болезни углеводного обмена ( сахарный диабет), обмена аминокислот (фенилкетонурия-блокируется превращение а.к. фенилаланин в тирозин), липидов, минералов.
Тесты
А А1. Биология как наука изучает 1) общие признаки строения растений и животных 2) взаимосвязь живой и неживой природы 3) процессы, происходящие в живых системах 4) происхождение жизни на Земле А2. И.П. Павлов в своих работах по пищеварению применял метод исследования: 1) исторический 3) экспериментальный 2) описательный 4) биохимический А4. Эмбриология изучает 1) развитие организма от зиготы до рождения 2) строение и функции яйцеклетки 3) послеродовое развитие человека 4) развитие организма от рождения до смерти А5. Количество и форма хромосом в клетке устанавливается методом исследования 1) биохимическим 3) центрифугированием 2) цитологическим 4) сравнительным А6. Селекция как наука решает задачи 1) создания новых сортов растений и пород животных 2) сохранения биосферы 3) создания агроценозов 4) создания новых удобрений А7. Закономерности наследования признаков у человека устанавливаются методом 1) экспериментальным 3) генеалогическим 2) гибридологическим 4) наблюдения А8. Специальность ученого, изучающего тонкие структуры хромосом, называется: 1) селекционер 3) морфолог 2) цитогенетик 4) эмбриолог А9. Систематика – это наука, занимающаяся 1) изучением внешнего строения организмов 2) изучением функций организма 3) выявлением связей между организмами 4) классификацией организмов //-- Часть В --// Часть С С1. Французский ученый Луи Пастер прославился как «спаситель человечества», благодаря созданию вакцин против инфекционных заболеваний, в том числе таких как, бешенство, сибирская язва и др. Предложите гипотезы, которые он мог выдвинуть. Каким из методов исследования он доказывал свою правоту?