Биология как наука. Связь биологии с другими науками

План работы:

1. Понятие о биологии, её связь с другими науками………………..2

14. Особенности строения растительной клетки……………………7

30. Проникновение питательных веществ в клетку. Понятие о тургоре, плазмолизе, плазмоплизе микроорганизмов……………...13

45. Антибиотики и ингибирующие вещества. Пути попадания и влияния их на качество молока. Меры предотвращения попадания их в молоко……………………………………………………………15

50. Микрофлора растений и кормов………………………………...18

66. Охарактеризовать возбудителей туберкулёза и бруцеллёза…..22

1. Понятие о биологии, её связь с другими науками.

Наука - это сфера исследовательской деятельности, направленная на получение новых знаний о предметах и явлениях. Наука включает знания о предмете изучения, ее основная задача - полнее и глубже познать его. Главная функция науки - исследование. Предметом исследования методики обучения биологии являются теория и практика обучения, воспитания и развития учащихся по данному предмету.

Методика обучения биологии как любая наука познает объективные законы процессов и явлений, которые она изучает. Выявление их общих закономерностей позволяет ей объяснить и предсказать ход событий и действовать целенаправленно.

Основными признаками науки, как правило, являются цели, предмет ее изучения, методы познания и формы выражения знаний (в виде фундаментальных научных положений, принципов, законов, закономерностей, теорий и фактов, терминов). Имеют значение также история становления и развития науки, имена ученых, обогативших ее своими открытиями.

Цели, стоящие перед методикой обучения биологии, лежат в русле общих педагогических целей и задач. Поэтому данная методика - особая область педагогики, обусловленная спецификой предмета исследования.

Методика обучения биологии базируется на общих педагогических положениях применительно к изучению биологического материала. Вместе с тем она интегрирует специальные (естественно-научные и биологические), психолого-педагогические, мировоззренческие, культурологические и другие профессионально-педагогические знания, умения и отношения.

Методика обучения биологии определяет цели образования, содержание учебного предмета "Биология" и принципы его отбора.

Цели образования наряду с содержанием, процессом и результатом образования являются важным элементом любой педагогической системы. Образование учитывает как социальные цели, так и цели личности. Социальные цели определяются потребностями развивающегося общества. Личностные цели учитывают индивидуальные способности, интересы, потребности в образовании, самообразовании.

Уровень образованности, т. е. овладение биологическими знаниями, умениями и навыками, способствующими активному и полноценному включению в учебную, трудовую, общественную деятельность;

Уровень воспитанности, характеризующий систему мировоззренческих взглядов, убеждений, отношение к окружающему миру, природе, обществу, личности;

Уровень развития, определяющий способности, потребность в саморазвитии и совершенствовании физических и умственных качеств. Цель общего среднего биологического образования определяется с учетом названных ценностей и таких факторов, как:

Целостность человеческой личности;

Прогностичность, т. е. ориентация целей биологического образования на современные и будущие биологические и образовательные ценности. Таким образом общее среднее биологическое образование становится более открытым для обновления и корректировки;

Преемственность в системе непрерывного образования.

Методика обучения биологии также отмечает, что одна из важнейших целей биологического образования - формирование научного мировоззрения, базирующегося на целостности и единстве природы, ее системном и уровневом построении, многообразии, единстве человека и природы. Кроме того, биология ориентирована на формирование знаний о структуре и функционировании биологических систем, об устойчивом развитии природы и общества в их взаимодействии.

Объект и предмет исследования - важнейшие понятия любой науки. Они представляют собой философские категории. Объект выражает содержание реальности, не зависящей от наблюдателя.

Предметами научного познания являются зафиксированные в опыте и включенные в процесс практической деятельности различные аспекты, свойства и отношения объекта. Объект исследования методики обучения биологии - учебно-воспитательный (образовательный) процесс, связанный с данным предметом. Предметом исследования методики являются цели и содержание образовательного процесса, методы, средства и формы обучения, воспитания и развития учащихся.

В развитии науки, ее практическом приложении и оценке достижений достаточно существенная роль принадлежит методам научного исследования. Они являются средством познания изучаемого предмета и способом достижения поставленной цели. Ведущие методы обучения биологии следующие: наблюдение, педагогический эксперимент, моделирование, прогнозирование, тестирование, качественный и количественный анализ педагогических достижений. Названные методы основаны на опыте, чувственном познании. Однако эмпирическое познание не является единственным источником достоверного знания. Выявить сущность предмета и явления, их внутренние связи помогают такие методы теоретического познания, как систематизация, интеграция, дифференциация, абстрагирование, идеализация, системный анализ, сравнение, обобщение.

Научно обоснована структура содержания методики обучения биологии. Она разделяется на общую и частные, или специальные, методики обучения: природоведению, по курсам "Растения. Бактерии. Грибы и Лишайники", по курсу "Животные", по курсам "Человек", "Общая биология".

Общая методика обучения биологии рассматривает основные вопросы всех биологических курсов: концепции биологического образования, цели, задачи, принципы, методы, средства, формы, модели реализации, содержание и структуры, этапность, непрерывность, историю становления и развития биологического образования в стране и мире; мировоззренческое, нравственное и экокультурное воспитание в процессе обучения; единство содержания и методов обучения; взаимосвязь между формами учебной работы; целостность и развитие всех элементов системы биологического образования, которая обеспечивает прочность и осознанность знаний, умений и навыков.

Частные методики исследуют специальные для каждого курса вопросы обучения в зависимости от содержания учебного материала и возраста учащихся.

Общая методика обучения биологии тесно связана со всеми частными биологическими методиками. Ее теоретические выводы базируются на частнометодических исследованиях. А они, в свою очередь, руководствуются общеметодическими положениями для каждого учебного курса. Таким образом, методика как наука едина, в ней неразрывно сочетаются общая и специальные части.

СВЯЗЬ МЕТОДИКИ ОБУЧЕНИЯ БИОЛОГИИ С ДРУГИМИ НАУКАМИ.

Методика обучения биологии, являясь педагогической наукой, неразрывно связана с дидактикой. Это раздел педагогики, изучающий закономерности усвоения знаний, умений и навыков и формирования убеждений учащихся. Дидактика разрабатывает теорию образования и принципы обучения, общие для всех предметов. Методика обучения биологии, давно сложившаяся как самостоятельная область педагогики, разрабатывает теоретические и практические проблемы содержания, форм, методов и средств обучения и воспитания, обусловленные спецификой биологии.

Следует отметить, что дидактика, с одной стороны, опирается в своем развитии на теорию и практику методики (не только биологии, но и других учебных предметов), а с другой - дает общие научные подходы к исследованиям в области методики, обеспечивая единство методологических принципов в исследовании процесса обучения.

Методика обучения биологии находится в тесной взаимосвязи с психологией, поскольку в своей основе опирается на возрастные особенности детей. Методика подчеркивает, что воспитывающее обучение может быть действенным только в том случае, если оно соответствует возрастному развитию учащихся.

Методика обучения биологии тесно связана с биологической наукой. Предмет "Биология" носит синтетический характер. Он отражает едва ли не все основные области биологии: ботанику, зоологию, физиологию растений, животных и человека, цитологию, генетику, экологию, эволюционное учение, происхождение жизни, антропогенез и пр. Для правильного научного объяснения природных явлений, распознавания растений, грибов, животных в природе, их определения, препарирования и экспериментирования необходима хорошая теоретическая и практическая подготовка.

Цель биологической науки - получить новые знания о природе путем исследования. Цель предмета "Биология" - дать знания учащимся (факты, закономерности), добытые биологической наукой.

Методика обучения биологии тесно связана с философией. Она способствует развитию самопознания человека, пониманию места и роли научных открытий в системе общего развития человеческой культуры, позволяет связать разрозненные фрагменты знаний в единую научную картину мира. Философия является теоретической основой методики, вооружает ее научным подходом к многообразным аспектам обучения, воспитания и развития.

Связь методики с философией тем более важна, поскольку изучение основ науки биологии о всевозможных проявлениях живой материи на разных уровнях ее организации ставит целью формирование и развитие материалистического мировоззрения. Эту важную задачу методика обучения биологии решает постепенно, от курса к курсу, с расширением и углублением биологических знаний, подводя учащихся к пониманию природных явлений, движения и развития материи, окружающего мира.

14. Особенности строения растительной клетки.

В растительной клетке есть ядро и все органоиды, свойственные в животной клетке: эндоплазматическая сеть, рибосомы, митохондрии, аппарат Гольджи. Вместе с тем она отличается от животной клетки следующими особенностями строения:

1) прочной клеточной стенкой значительной толщины;

2) особыми органоидами - пластидами, в которых происходит первичный синтез органических веществ из минеральных за счет энергии света - фотосинтез;

3) paзвитой системой вакуолей, в значительной мере обусловливающих осмотические свойства клеток.

Растительная клетка, как и животная, окружена цитоплазматической мембраной, но, кроме нее, ограничена толстой состоящей из целлюлозы клеточной стенкой. Наличие клеточной стенки - специфическая Особенность растений. Она определила малую подвижность растений. Вследствие этого питание и дыхание организма стали зависеть от поверхности тела, контактирующей с окружающей средой, что привело в процессе эволюции к большей расчлененности тела, гораздо более выраженной, чем у животных. Клеточная стенка имеет поры, через которые каналы эндоплаэматической сети соседних клеток сообщаются друг с другом.

Преобладание синтетических процессов над процессами освобождения энергии - одна из наиболее характерных особенностей обмена веществ растительных организмов. Первичный синтез углеводов из неорганических веществ осуществляется в пластидах.

Различают три вида пластид:

1) лейкопласты - бесцветные пластиды, в которых из моносахаридов и дисахаридов синтезируется крахмал (есть лейкопласты, запасающие белки или жиры);

2) хлоропласты - зеленые пластиды, содержащие пигмент хлорофилл, где осуществляется фотосинтез - процесс образования органических молекул из неорганических за счет энергии света,

3) хромопласты, включающие различные пигменты из группы каротиноидов, обусловливающих яркую окраску цветков и плодов. Пластиды могут превращаться друг в друга. Они содержат ДНК и РНК, и увеличение их количества осуществляется делением надвое.

Вакуоли окружены мембраной и рецэвиваются из эндоплазматичеокой сети. Вакуоли содержат в растворенном виде белки, углеводы, низкомолекулярные продукты синтеза, витамины, различные соли. Осмотическое давление, создаваемое растворенными в вакуолярном соке веществами, приводит к тому, что в клетку поступает вода, которая обусловливает тургор - напряженное состояние клеточной стенки. Толстые упругие стенки Цитология (от цито... и...логия) – это наука о клетке. Изучает строение и функции клеток, их связи и отношения в органах и тканях у многоклеточных организмов, а также одноклеточные организмы. Исследуя клетку как важнейшую структурную единицу живого, цитология занимает центральное положение в ряду биологических дисциплин; она тесно связана с гистологией, анатомией растений, физиологией, генетикой, биохимией, микробиологией и др. Изучение клеточного строения организмов было начато микроскопистами 17 в. (Р. Гук, М. Мальпиги, А. Левенгук); в 19 в. была создана единая для всего органического мира клеточная теория (Т. Шванн, 1839). В 20 в. быстрому прогрессу цитологии способствовали новые методы (электронная микроскопия, изотопные индикаторы, культивирование клеток и др.).

В результате работы многих исследователей была создана современная клеточная теория.

Клетка - основная единица строения, функционирования и развития всех живых организмов;

Клетки всех одноклеточных и многоклеточных организмов сходны (гомологичны) по своему строению, химическому составу, основным проявлениям жизнедеятельности и обмену веществ;

Размножение клеток происходит путем их деления, каждая новая клетка образуется в результате деления исходной (материнской) клетки;

В сложных многоклеточных организмах клетки специализированы по выполняемым ими функциям и образуют ткани; из тканей состоят органы, которые тесно взаимосвязаны и подчинены нервной и гуморальной регуляциям.

Клеточная теория – одно из важнейших обобщений современной биологии.

Все живые существа на Земле, за исключением вирусов, построены из клеток.

Клетка – это элементарная целостная живая система. Необходимо отметить, что клетка животного организма и клетка растения не одинаковы по своему строению.

В растительной клетке есть пластиды, оболочка (которая придает прочность и форму клетки), вакуоли с клеточным соком.

Клетки, несмотря на свои малые размеры, устроены очень сложно. Исследования, проводящиеся в течение многих десятилетий, позволяют воспроизвести достаточно полную картину строения клетки.

Клеточная мембрана – ультрамикроскопическая плёнка, состоящая из двух мономолекулярных слоев белка и расположенного между ними бимолекулярного слоя липидов.

Функции плазматической мембраны клетки:

Барьерная,

Связь с окружающей средой (транспорт веществ),

Связь между клетками тканей в многоклеточных организмах,

защитная.

Цитоплазма – это полужидкая среда клетки, в которой располагаются органоиды клетки. Цитоплазма состоит из воды и белков. Она способна двигаться со скоростью до 7 см/час.

Движение цитоплазмы внутри клетки называют циклозом. Различают круговой и сетчатый циклоз.

В клетке выделяют органоиды. Органоиды – это постоянные клеточные структуры, каждые из которых выполняют свои функции. Среди них выделяют:

Цитоплазматический матрикс,

Эндоплазматическая сеть,

Клеточный центр,

Рибосомы,

Аппарат Гольджи,

Митохондрии,

Пластиды,

Лизосомы,

1. Цитоплазматический матрикс.

Цитоплазматический матрикс представляет собой основную и наиболее важную часть клетки, её истинную внутреннюю среду.

Компоненты цитоплазматического матрикса осуществляют процессы биосинтеза в клетке и содержат ферменты, необходимые для продуцирования энергии.

2. Эндоплазматическая сеть.

Вся внутренняя зона цитоплазмы заполнена многочисленными мелкими каналами и полостями, стенки которых представляют собой мембраны, сходные по своей структуре с плазматической мембраной. Эти каналы ветвятся, соединяются друг с другом и образуют сеть, получившую название эндоплазматической сети. ЭС неоднородна по своему строению. Известны два ее типа - гранулярная и гладкая.

3. Клеточное ядро.

Клеточное ядро- это важнейшая часть клетки. Оно есть почти во всех клетках многоклеточных организмов. Клетки организмов, которые содержат ядро называют эукариотами. Клеточное ядро содержит ДНК- вещество наследственности, в котором зашифрованы все свойства клетки.

В структуре ядра выделяют: ядерную оболочку, нуклеоплазму, ядрышко, хроматин.

Клеточное ядро выполняет 2 функции: хранение наследственной информации и регуляция обмена веществ в клетке.

4. Хромосомы

Хромосома состоит из двух хроматид и после деления ядра становится однохроматидной. К началу следующего деления у каждой хромосомы достраивается вторая хроматида. Хромосомы имеют первичную перетяжку, на которой расположена центромера; перетяжка делит хромосому на два плеча одинаковой или разной длины.

Хроматиновые структуры - носители ДНК. ДНК состоит из участков - генов, несущих наследственную информацию и передающихся от предков к потомкам через половые клетки. В хромосомах синтезируются ДНК, РНК, что служит необходимым фактором передачи наследственной информации при делении клеток и построении молекул белка.

4. Клеточный центр.

Клеточный центр состоит из двух центриолей (дочерняя, материнская). Каждая имеет цилиндрическую форму, стенки образованы девятью триплетами трубочек, а в середине находится однородное вещество. Центриоли расположены перпендикулярно друг к другу. Функция клеточного центра - участие в делении клеток животных и низших растений.

5. Рибосомы

Рибосомы – ультрамикроскопические органеллы округлой или грибовидной формы, состоящие из двух частей - субчастиц. Они не имеют мембранного строения и состоят из белка и РНК. Субчастицы образуются в ядрышке. \

Рибосомы - универсальные органеллы всех клеток животных и растений. Находятся в цитоплазме в свободном состоянии или на мембранах эндоплазматической сети; кроме того, содержатся в митохондриях и хлоропластах.

6. Митохондрии

Митохондрии - микроскопические органеллы, имеющие двухмембранное строение. Внешняя мембрана гладкая, внутренняя - образует различной формы выросты - кристы. В матриксе митохондрии (полужидком веществе) находятся ферменты, рибосомы, ДНК, РНК. Число митохондрий в одной клетке от единиц до нескольких тысяч.

7. Аппарат Гольджи.

В клетках растений и простейших аппарат Гольджи представлен отдельными тельцами серповидной или палочковидной формы. В состав аппарата Гольджи входят: полости, ограниченные мембранами и расположенные группами (по 5-10), а также крупные и мелкие пузырьки, расположенные на концах полостей. Все эти элементы составляют единый комплекс.

Функции: 1) накопление и транспорт веществ, химическая модернизация,

2) образование лизосом,

3) синтез липидов и углеводов на стенках мембран.

8. Пластиды.

Пластиды - это энергетические станции растительной клетки. Они могут превращаться из одного вида в другой. Выделяют несколько видов пластидов: хлоропласты, хромопласты, лейкопласты.

9. Лизосомы.

Лизосомы - микроскопические одномембранные органеллы округлой формы Их число зависит от жизнедеятельности клетки и ее физиологического состояния. Лизосома - это пищеварительная вакуоль, внутри которой находятся растворяющие ферменты. В случае голодания клетки перевариваются некоторые органоиды.

В случае разрушения мембраны лизосомы, клетка переваривает сама себя.

Питание животной и растительной клетки происходит по-разному.

Крупные молекулы белков и полисахаридов проникают в клетку путем фагоцитоза (от греч. фагос - пожирающий и китос - сосуд, клетка), а капли жидкости - путем пиноцитоза (от греч. пино - пью и китос).

Фагоцитоз – это способ питания животных клеток, при котором в клетку попадают питательные вещества.

Пиноцитоз – это универсальный способ питания (и для животных, и для растительных клеток), при котором в клетку попадают питательные вещества в растворённом виде.

В микроскопической клетке содержится несколько тысяч веществ, которые участвуют в разнообразных химических реакциях. Химические процессы, протекающие в клетке, – одно из основных условий ее жизни, развития и функционирования. Все клетки животных и растительных организмов, а также микроорганизмов сходны по химическому составу, что свидетельствует о единстве органического мира.

Из 109 элементов периодической системы Менделеева в клетках обнаружено значительное их большинство. В клетке содержатся и макроэлементы, и микроэлементы.

В заключении сделаем основные выводы:

Клетка - элементарная единица жизни, основа строения, жизнедеятельности, размножения и индивидуального развития всех организмов. Вне клетки нет жизни (исключение - вирусы).

Большинство клеток устроено одинаково: покрыто наружной оболочкой - клеточной мембраной и наполнено жидкостью - цитоплазмой. Цитоплазма содержит многообразные структуры - органелы (ядро, митохондрии, лизосомы и т.д.), которые осуществляют разнообразные процессы.

Клетка происходит только от клетки.

Каждая клетка выполняет собственную функцию и взаимодействует с другими клетками, обеспечивая жизнедеятельность организма.

В клетке нет каких-нибудь особенных элементов, характерных только для живой природы. Это указывает на связь и единство живой и неживой природы.

30. Проникновение питательных веществ в клетку. Понятие о тургоре, плазмолизе, плазмоптизе микроорганизмов.

Механизм питания. Поступление в бактериальную клетку питательных веществ представляет собой сложный физико-химический процесс, которому способствует ряд факторов: разница в концентрации веществ, величина молекул, их растворимость в воде или липидах, рН среды, проницаемость клеточных мембран и т. д. В проникновении питательных веществ в клетку различают четыре возможных механизма.

Наиболее простой способ - пассивная диффузия, при которой поступление вещества в клетку происходит из-за различия градиента концентрации (раз-ницы концентрации по обе стороны цитоплазматической мембраны). Решающее значение имеет величина молекулы. Очевидно, п мембране есть участки, через которые и возможно проникновение веществ небольших размеров. Одним из таких соединений является вода.

Большинство питательных веществ попадает в бактериальную клетку против градиента концентрации, поэтому в таком процессе должны принимать участие ферменты и может расходоваться энергия. Одним из таких механизмов является облегченная диффузия, которая происходит при большей концентрации вещества вне клетки, чем внутри. Облегченная диффузия - процесс специфический и осуществляется особыми мембранными белками, переносчиками, получившими название пермеаз, так как они выполняют функцию ферментов и обладают специфичностью. Они связывают молекулу вещества, переносят в неизмененном виде к внутренней поверхности цитоплазматической мембраны и высвобождают в цитоплазму. Так как перемещение вещества происходит от более высокой концентрации к более низкой, этот процесс протекает без затраты энергии.

Третий возможный механизм транспорта веществ поучил название активного переноса. Этот прессе наблюдается при низких концентрациях субстрата в окружающей среде и перенос растворенных веществ также в неизмененном виде осуществляется против градиента концентрации. В активном переносе веществ участвуют пермеазы. Поскольку концентрация вещества в клетке может в несколько тысяч раз превышать ее во внешней среде, активный перенос обязательно сопровождается затратой энергии. Расходуется аденозинтри-фосфат (АТФ), накапливаемый бактериальной клеткой при окислительно-восстановительных процессах.

И, наконец, при четвертом возможном механизме переноса питательных веществ наблюдается транслокация радикалов - активный перенос химически измененных молекул, которые в целом виде не способны проходить через мембрану. В переносе радикалов участвуют пермеазы.

Выход веществ из бактериальной клетки осуществляется или в виде пассивной диффузии (например, воды), или в процессе облегченной диффузии с участием пермеаз.

Для питания почвенных микроорганизмов небходима органика. Есть два пути поступления органики в почву - корневые выделения растений с послеуборочными остатками и внесение органики в почву извне, ввиде компоста, навоза, сидератов и т.п.

Тургор (от позднелат. turgor вздутие, наполнение), внутреннее гидростатическое давление в живой клетке, вызывающее напряжение клеточной оболочки. У животных тургор клеток обычно невысок, у растительных клеток тургорное давление поддерживает листья и стебли (у травянистых растений) в вертикальном положении, придает растениям прочность и устойчивость. Тургор показатель оводненности и состояния водного режима растений. Снижением тургора сопровождаются процессы автолиза, увядания и старения клеток.

Если клетка находится в гипертоническом растворе, концентрация которого больше концентрации клеточного сока, то скорость диффузии воды из клеточного сока будет превышать скорость диффузии воды в клетку из окружающего раствора. Вследствие выхода воды из клетки объем клеточного сока сокращается, тургор уменьшается. Уменьшение объема клеточной вакуоли сопровождается отделением цитоплазмы от оболочки - происходит плазмолиз.

Плазмолиз (от греч. plasmas вылепленное, оформленное и...лиз), в биологии отделение протопласта от оболочки под действием на клетку гипертонического раствора. Плазмолиз характерен главным образом для клеток растений, имеющих прочную целлюлозную оболочку. Клетки животных в гипертоническом растворе сжимаются.

Плазмоптиз (плазмо- + греч. ptisis дробление) -- набухание микробных

клеток и разрушение их оболочек в гипотоническом растворе.

45. Антибиотики и ингибирующие вещества. Пути попадания и влияния их на качество молока. Меры предотвращения попадания их в молоко.

Антибиотики – являются продуктом жизнедеятельности различных микроорганизмов. Антибиотики оказывают ингибирующее действие на размножение других микробов и потому применяются для лечения различных инфекционных заболеваний. Группа антибиотиков блокирующая синтез нуклеиновых кислот (ДНК и РНК) используется в качестве иммунодепрессантов, так как параллельно с угнетением размножения бактерий, тормозит пролиферацию (размножение) клеток иммунной системы. Представителями этой группы препаратов являются Актиномицин

Особое внимание должно быть уделено мероприятиям по предупреждению попадания антибиотиков в продукты животноводства. В молоко антибиотики могут попасть при лечении животных, а также при скармливании лактирующим коровам концентрированных и других кормов, предназначенных для свиней, или отходов биологической промышленности, содержащих мицелий и другие антибиотики. По-видимому, нельзя абсолютно исключать и возможность преднамеренного добавления антибиотиков в молоко в целях снижения бактериальной контаминации сборного молока.

Для выявления ингибирующих веществ в молоке пользуются несколькими методами. Самым простым, доступным и менее трудоемким является биологический. Сущность метода заключается в подавлении роста чувствительного к ингибирующим веществам молочнокислого стрептококка, например Str. thermo-philus, добавленного в исследуемую пробу молока, содержащего ингибирующее вещество. Результат реакции регистрируется по цвету столбика молока, в которое вносится индикатор. Исходный цвет свидетельствует о положительной реакции, т. е. о наличии ингибирующего вещества. Однако молоко в своем составе содержит так называемые естественные ингибирующие вещества, такие, как лактоферрин, пропердин, лизоцимы и многие другие, которые также подавляют рост молочнокислых бактерий и в частности Str. thermophilus. Поэтому хотя предполагается, что большинство естественных ингибирующих веществ должны разрушаться в момент прогревания пробы в течение 10 мин при 85°С, биологический метод не является специфическим и требуются дополнительные исследования для установления вида добавленного химического вещества или антибиотика. По этой причине до настоящего времени не единого биологического метода, с помощью которого можно было бы выявить ингибирующие вещества в

Проблема загрязнения молока ингибирующими веществами, в том числе антибиотиками, приобретает с каждым годом все большее значение.

К ингибирующим веществам относятся антибиотики, сульфаниламиды, нитрофураны, нитраты, консервирующие (формалин, перекись водорода), нейтрализующие (сода, гидроокись натрия, аммиак), моющие и дезинфицирующие средства и др.

Особую опасность для людей и серьезную проблему для молочной промышленности представляет наличие остаточных количеств антибиотиков, поскольку они могут нарушить производственный процесс, ингибируя заквасочную микрофлору. Это приводит к серьезным финансовым потерям. Но наиболее опасны последствия попадания остатков антибиотиков в организм человека.

Опасность для здоровья человека и животных представляют также пестициды, используемые для защиты растений от вредителей. Молоко, содержащее остаточные их количества, не принимается для переработки. По своему специфическому действию пестициды различаются между собой. Хлорсодержащие инсектициды обладают устойчивостью и липолитическими свойствами, и поэтому их присутствие особенно опасно в пищевых продуктах. Органические эфиры фосфорной кислоты и карбаматы не накапливаются в продуктах питания и не представляют интереса для гигиены молока. Гербициды и фунгициды, как правило, мало устойчивы. Их остатки в молоке до сих пор не обнаружены, поэтому определять их содержание нецелесообразно.

На проявление ингибирующих свойств молока влияют самые различные факторы. Возможными источниками попадания ингибиторов в молоко являются: нарушения в браковке молока при лечении животных; санитарная обработка доильного и молочного оборудования; использование некачественных кормов; попадание ряда химических веществ с кормом.

На ингибирующие свойства молока могут влиять кормление коров и качество кормов. Следует строго соблюдать дозировку химических реагентов при консервировании силоса. На ингибирующие свойства молока может оказать влияние наличие повышенного содержания нитратов или нитритов в кормах.

С целью предотвращения попадания остаточных количеств моющих, моющее-дезинфицирующих и дезинфицирующих средств в молоко и возможного их влияния на результаты определения ингибирующих веществ санитарную обработку доильного и молочного оборудования необходимо проводить строго в соответствии с санитарными правилами. В случае появления положительных реакций на присутствие остаточных количеств санитарных средств на поверхности доильного и молочного оборудования

необходимо провести его повторное ополаскивание водой.

Один из путей, способствующих попаданию антибиотиков и других лекарственных препаратов в молоко, - их внутримышечное введение. Наличие антибиотиков и сульфаниламидов чаще всего наблюдается в том случае, когда коров лечат от маститов.

С учетом специфики воздействия различных ингибирующих веществ как на здоровье людей и животных, так и на технологические свойства молока решение рассматриваемой проблемы во многом зависит от разработки и внедрения высокоэффективных, обладающих высокой специфичностью методов его контроля на присутствие ингибирующих веществ. Мало установить их наличие, важно определить не только тип, но и конкретное вещество, вызвавшее проявление ингибирующих свойств молока. Это позволяет проанализировать ситуацию с целью выяснения возможного источника попадания данного вещества в него.

В настоящее время в стране действуют ГОСТы на методы определения ингибирующих веществ в молоке. В частности, на молочных предприятиях представляется возможным определить присутствие в нем соды, аммиака, перекиси водорода.

Другим важным условием обеспечения безопасности молока, в том числе по его ингибирующим свойствам, является контроль качества исключительно в независимых испытательных лабораториях. В связи с этим назрела необходимость создания государственной нормативной базы, включающей систему расчетов за молоко-сырье между сельскими товаропроизводителями и заводами-покупателями на основе измерений качества молока такими лабораториями.

50. Микрофлора растений и кормов.

Эпифитная микрофлора.

На поверхностных частях растений постоянно присутствует разнообразная микрофлора, называемая эпифитной. На стеблях, листьях, цветах, плодах наиболее часто встречаются следующие неспоровые виды микроорганизмов: Bact, herbicola составляет 40% всей эпифитной микрофлоры, Ps. fluorescens - 40%, молочнокислые бактерии - 10 %, им подобные - 2 %, дрожжи, плесневые грибы, целлюлозные, маслянокислые, термофильные бактерии-

После скашивания и потери сопротивляемости растений, а также в силу механического повреждения их тканей эпифитная и прежде всего гнилостная микрофлора, интенсивно размножаясь, проникает в толщу растительных тканей и вызывает их разложение. Именно поэтому продукцию растениеводства (зерно, грубые и сочные корма) от разрушительного действия эпифитной микрофлоры предохраняют различными методами консервирования.

Известно, что в растениях имеется связанная вода, входящая в состав их химических веществ и свободная - капельно-жидкая. Микроорганизмы могут размножаться в растительной массе только при наличии в ней свободной воды. Одним из наиболее распространенных и доступных методов удаления из продуктов растениеводства свободной воды и, следовательно, их консервирования является высушивание и силосование.

Сушка зерна и сена предусматривает удаление из них свободной воды. Поэтому микроорганизмы на них размножаться не могут до тех пор, пока эти продукты будут сухими.

В свежескошенной неперестоявшей траве воды содержится 70 - 80 %, в высушенном сене только 12-16 %, оставшаяся влага находится в связанном состоянии с органическими веществами и микроорганизмами не используется. Во время сушки сена теряется около 10 % органических веществ, главным образом при разложении белков и сахаров. Особенно большие потери питательных веществ, витаминов и минеральных соединений происходят в высушенном сене, находящемся в прокосах (валках), когда часто идут дожди. Дождевая дистиллированная вода вымывает их до 50 %. Значительные потери сухого вещества происходят в зерне при его самосогревании. Этот процесс обусловлен термогенезом, то есть созданием тепла микроорганизмами. Возникает он потому, что термофильные бактерии используют для своей жизни только 5 - 10 % энергии потребляемых ими питательных веществ, а остальная выделяется в окружающую их среду - зерно, сено.

Силосование кормов. При выращивании кормовых культур (кукурузы, сорго и др.) с одного гектара удается получить в зеленой массе значительно больше кормовых единиц, чем в зерне. По крахмальному эквиваленту питательность зеленой массы при сушке может снизиться до 50 %, а при силосовании только до 20 %. При силосовании не теряются мелкие листья растений, обладающие высокой питательностью, а при высушивании они опадают. Закладку силоса можно производить и при переменной погоде. Хороший силос является сочным, витаминным, молокогонным кормом.

Сущность силосования состоит в том, что в заложенной в емкости измельченной зеленой массе интенсивно размножаются молочнокислые микробы, разлагающие сахара с образованием молочной кислоты, накапливающейся до 1,5-2,5 % к массе силоса. Одновременно размножаются уксуснокислые бактерии, превращающие спирт и другие углеводы в уксусную кислоту; ее накапливается 0,4-0,6 % к массе силоса. Молочная и уксусная кислоты являются сильным ядом для гнилостных микробов, поэтому размножение их прекращается.

Силос сохраняется в хорошем состоянии до трех лет, пока в нем содержится не менее 2 % молочной и уксусной кислот, а рН составляет 4-4,2. Если размножение молочнокислых и уксусных бактерий ослабевает, то концентрация кислот снижается. В это время одновременно начинают размножаться дрожжи, плесени, маслянокислые и гнилостные бактерии и силос портится. Таким образом, получение хорошего силоса зависит прежде всего от наличия в зеленой массе сахароз и интенсивности развития молочнокислых бактерий.

В процессе созревания силоса различают три микробиологические фазы, характеризующиеся специфическим видовым составом микрофлоры.

Первая фаза характеризуется размножением смешанной микрофлоры с некоторым преобладанием гнилостных аэробных неспоровых бактерий - кишечной палочки, псевдомонас, молочнокислых микробов, дрожжей. Спороносные гнилостные и маслянокислые бактерии размножаются медленно и не преобладают над молочнокислыми. Основной средой для развития смешанной микрофлоры в этой стадии является растительный сок, выделяющийся из тканей растений и заполняющий пространство между измельченной растительной массой. Это способствует созданию анаэробных условий в силосе, что угнетает развитие гнилостных бактерий и благоприятствует размножению молочнокислых микробов. Первая фаза при плотной укладке силоса, то есть в анаэробных условиях, продолжается всего 1-3 дня, при рыхлой укладке в аэробных условиях она более продолжительна и длится 1-2 недели. За это время силос разогревается благодаря интенсивным аэробным микробиологическим процессам. Вторая фаза созревания силоса характеризуется бурным размножением молочнокислых микробов, причем вначале развиваются преимущественно кокковые формы, которые затем сменяются молочнокислыми бактериями.

Благодаря накоплению молочной кислоты прекращается развитие всех гнилостных и маслянокислых микроорганизмов, при этом вегетативные их формы погибают, остаются лишь спороносные (в форме спор). При полном соблюдении технологии закладки силоса в этой фазе размножаются гомоферментативные молочнокислые бактерии, образующие з сахаров только молочную кислоту. При нарушении технологии закладки силоса, когда в нем. содержится воздух, развивается микрофлора гетероферментативного брожения, в результате чего образуются нежелательные летучие кислоты - масляная, уксусная и др. Длительность второй фазы - от двух недель до трех месяцев.

Третья фаза характеризуется постепенным отмиранием в силосе молочнокислых микробов из-за высокой концентрации молочной кислоты (2,5 %). В это время созревание силоса завершается, условным показателем пригодности его к скармливанию считается кислотность силосной массы, снижающаяся до рН 4,2 - 4,5 (рис. 37). В аэробных условиях начинают размножаться плесени и дрожжи, которые расщепляют молочную кислоту, этим пользуются маслянокислые и гнилостные бактерии, прорастающие из спор, в результате силос плесневеет и загнивает.

Пороки силоса микробного происхождения. При несоблюдении надлежащих условий закладки и хранения силоса в нем возникают определенные пороки.

Гниение силоса, сопровождающееся значительным самосогреванием, отмечают при рыхлой его укладке и недостаточном уплотнении. Бурному развитию гнилостных и термофильных микробов способствует находящийся в силосе воздух. В результате разложения белка силос приобретает гнилостный, аммиачный запах и становится непригодным

приобретает гнилостный, аммиачный запах и к скармливанию. Гниение силоса происходит в первой микробиологической фазе, когда задерживается развитие молочнокислых микробов и накопление молочной кислоты, подавляющей гнилостных бактерий. Чтобы прекратить развитие последних, необходимо рН в силосе снизить до 4,2-4,5. Гниение силоса вызывают Er. herbicola, E. coli, Ps. aerogenes. P. vulgaris, B. subtilis, Ps. fluorescens, а также плесневые грибы.

Прогоркание силоса обусловлено накоплением в нем масляной кислоты, обладающей резким горьким вкусом и неприятным запахом. В хорошем силосе масляная кислота отсутствует, в силосе среднего качества ее обнаруживают до 0,2%, а в непригодном к скармливанию - до I %.

Возбудители маслянокислого брожения способны превращать молочную в масляную кислоту, а также вызывать гнилостный распад белков, что усугубляет их отрицательное действие на качество силоса. Мас-лянокислое брожение проявляется при медленном развитии молочнокислых бактерий и недостаточном накоплении молочной кислоты, при рН выше 4,7. При быстром же накоплении молочной кислоты в силосе до 2 % и рН 4-4,2 маслянокислого брожения не происходит.

Основные возбудители маслянокислого брожения в силосе: Ps. fluo-rescens, Cl. pasteurianum, Cl. felsineum.

Перекисание силоса наблюдается при энергичном размножении в нем уксуснокислых, а также гнилостных бактерий, способных продуцировать уксусную кислоту. Уксуснокислые бактерии особенно интенсивно размножаются при наличии в силосе этилового спирта, накапливаемого дрожжами спиртового брожения. Дрожжи и уксуснокислые бактерии - аэробы, поэтому значительное содержание уксусной кислоты в силосе и, следовательно, его перекисание отмечают при наличии в силосе воздуха.

Плесневение силоса происходит при наличии в силосе воздуха, что благоприятствует интенсивному развитию плесеней и дрожжей. Эти микроорганизмы всегда обнаруживают на растениях, поэтому при благоприятных условиях начинается их быстрое размножение.

Ризосферная и эпифитная микрофлора могут играть и негативную роль. Корнеплоды нередко поражают гнилью (черный – Alternaria radicina, серый –Botrutus cinirea, картофельный – Phitophtora infenstans). К порче силоса приводит чрезмерная деятельность возбудителей маслянокислого брожения. На вегетирующих растениях размножаются спорынья (claviceps purpurae), вызывающая заболевание эрготизм. Грибы вызывают токсикозы. Возбудитель ботулизма (Cl. вotulinum), попадая в корм с почвой и фикалиями, вызывает тяжелый токсикоз, нередко с летальным исходом. Многие грибы (Aspergillus, Penicillum, Mucor, Fusarium, Stachybotrus) заселяют корма, размножаясь при благоприятных условиях, и вызывают у животных острые или хронические токсикозы, чаще сопровождающиеся неспецифическими симптомами.

Микробиологические препараты используются в рационах животных и птиц. Ферменты улучшают усвоение корма. На микробиологической основе получают витамины, аминокислоты. Возможно использование бактериального белка. Кормовые дрожжи представляют собой хороший белково-витаминный корм. В дрожжах содержится легкопереваримый белок, провитамин D (зргостерин), а также витамины А, В, Е. Размножаются дрожжи очень быстро, поэтому в промышленных условиях удается получать большое количество дрожжевой массы при культивировании их на патоке или осахаренной клетчатке. В настоящее время в нашей стране сухие кормовые дрожжи готовят в большом коли честве. Для их изготовления используется культура кормовых дрожжей.

66. Охарактеризовать возбудителей туберкулёза и бруцеллёза.

Бруцеллез – заболевание, которое поражает не только крупный рогатый скот, но и свиней, крыс и других животных. Возбудителями являются бактерии рода Brucella. Это мелкие, неподвижные кокковидные бактерии, грамотрицательные, не образуют спор, аэробы. Содержат эндотоксин. Крайние границы роста 6-45 0 С, температурный оптимум – 37 0 С. При нагревании до 60-65 0 С эти бактерии погибают через 20-30 минут, при кипячении – через несколько секунд. Бруцеллы характеризуются высокой жизнеспособностью: в молочных продуктах (брынзе, сыре, масле) они сохраняются в течение нескольких месяцев. Инкубационный период –1-3 недели и более. Молоко из очагов этой инфекции пастеризуют при повышенной температуре (при 70 0 С в течение 30 минут), кипятят 5 минут или стерилизуют.

Бруцеллез – хроническая болезнь животных. Выявляется в молоке кольцевой пробой, основанной на обнаружении соответствующих антител. В хозяйствах, неблагополучных по бруцеллезу, запрещается вывоз молока оздоравливаемого стада в необеззараженном

виде.Такое молоко пастеризуют и либо вывозят на молокозавод, либо используют внутри хозяйства. Молоко коров, положительно реагирующих на

бруцеллез, кипятят и используют на внутрихозяйственные нужды.

Туберкулез – вызывают микобактерии рода Mycobacterium, относящиеся к актиномицетам. Форма клеток изменчива: палочки прямые, ветвистые и изогнутые. Аэробы, неподвижны, спор не образуют, но благодаря высокому содержанию миколовой кислоты и липидов, устойчивы к воздействию кислот, щелочей, спирта, к высушиванию, нагреванию. Сохраняются в молочных продуктах длительное время (в сыре –2 месяца, в масле – до 3 месяцев). Чувствительны к воздействию солнечного света, ультрафиолетовых лучей, высокой температуре: при 70 0 С погибают через 10 минут, при 100 0 С – через 10 секунд. Туберкулез отличает от других инфекций длительный инкубационный период – от нескольких недель до нескольких лет. В целях профилактики этой инфекции не разрешено использовать в пищу молоко от больных животных.

Туберкулез – хроническое заболевание животных. Выделяясь с молоком,

микобактерии туберкулеза, имеющие восковый налет, способны долго со-

храняться во внешней среде. Молоко из неблагополучного по туберкулезу хозяйства пастеризуют непосредственно на ферме при температуре 85 0С в течение 30 мин.

или при температуре 90 0С в течение 5 мин. Обеззараженное таким спосо-

бом молоко, полученное от животных оздоравливаемых групп, отправля-

ется на молокозавод, где его повторно пастеризуют и принимают вторым

сортом. Молоко животных, положительно реагирующих на туберкулин,

обеззараживают кипячением, после чего используют при откорме молод-

няка. Молоко, полученное от животных с клиническими признаками ту-

беркулеза, используют в рационе откормочных животных после 10-

минутного кипячения. Молоко уничтожается при туберкулезе вымени.

Вопрос 1. Введение в биологию

1. Определение биологии

Биология – наука о жизни . Она изучает жизнь как особую форму движения материи, законы ее существования и развития. Предметом изучения биологии являются живые организмы, их строение, функции, их природные сообщества. Термин «биология», предложенный в 1802 г. впервые Ж.Б. Ламарком, происходит от двух греческих слов: bios - жизнь и logos – наука. Вместе с астрономией, физикой, химией, геологией и другими науками, изучающими природу, биология относится к числу естественных наук. В общей системе знаний об окружающем мире другую группу наук составляют социальные, или гуманитарные (лат. humanitas – человеческая природа), науки, изучающие закономерности развития человеческого общества.

2. Современная биология

Классификацией живых существ занимается систематика.

Ряд биологических наук изучает морфологию, т. е. строение организмов, другие – физиологию, т. е. процессы, протекающие в живых организмах, и обмен веществ между организмами и средой. К морфологическим наукам относятся анатомия, изучающая макроскопическую организацию животных и растений, и гистология – наука о тканях и о микроскопическом строении тела.

Многие общебиологические закономерности являются предметом изучения цитологии, эмбриологии, геронтологии, генетики, экологии, дарвинизма и других наук.

3. Наука о клетке

Цитология – наука о клетке. Благодаря применению электронного микроскопа, новейших химических и физических методов исследования современная цитология изучает строение и жизнедеятельность клетки не только на микроскопическом, но и на субмикроскопическом, молекулярном уровне.

4. Эмбриология и генетика

Эмбриология изучает закономерности индивидуальности развития организмов, развитие зародыша. Геронтология – учение о старении организмов и борьбе за долголетие.

Генетика – наука о закономерностях изменчивости и наследственности. Она является теоретической базой селекции микроорганизмов, культурных растений и домашних животных.

5. Экологические науки

6. Палеонтология. Антропология

Палеонтология изучает вымершие организмы, ископаемые останки прежней жизни.

Дарвинизм , или эволюционное учение, рассматривает общие закономерности исторического развития органического мира.

Антропология – наука о происхождении человека и его рас. Правильное понимание биологической эволюции человека невозможно без учета закономерностей развития человеческого общества, поэтому антропология является не только биологической, но и социальной наукой.

7. Связь биологии с другими науками

Во всех теоретических и практических медицинских науках используются общебиологические закономерности.

Вопрос 2. Методы биологических наук

1. 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.

2. Исторический метод

Исторический метод выясняет закономерности появления и развития организмов, становления их структуры и функций. Утверждением в биологии исторического метода наука обязана Ч. Дарвину.

3. Экспериментальный метод

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

1. 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.

2. Изучение биологии в древности

Значительный фактический материал о живых организмах был собран великим врачом Греции Гиппократом (460–377 гг. до н. э.). Ему принадлежат первые сведения о строении животных и человека, описание костей, мышц, сухожилий, головного и спинного мозга. Гиппократ учил: «Необходимо, чтобы каждый врач понимал природу».

Естествознание и философия античного мира в наиболее концентрированном виде представлены в трудах Аристотеля (384–322 гг. до н. э.). Он описал более 500 видов животных и сделал первую попытку их классификации. Аристотель интересовался строением и образом жизни животных. Им были заложены основы зоологии. Аристотель оказал огромное влияние на дальнейшее развитие естествознания и философии. Работы Аристотеля в области изучения и систематизации знаний о растениях продолжил Теофраст (372–287 гг. до н. э.). Его называют «отцом ботаники». Расширением знаний о строении человеческого тела античная наука обязана римскому врачу Галену (139–200 гг. н. э.) производившему вскрытие обезьян и свиней. Труды его оказывали влияние на естествознание и медицину в течение ряда веков. Римский поэт и философ Тит Лукреций Кар , живший в I в. до н. э., в поэме «О природе вещей» выступил против религии и высказал мысль о естественном возникновении и развитии жизни.

3. Упадок науки в Средневековье

На смену рабовладельческому обществу в результате развития производительных сил и производственных отношений пришел феодализм, охватывающий период Средневековья. В эту мрачную эпоху утвердилось господство церкви с ее мистикой и реакционной идеологией. Наука переживала упадок, стала, по выражению К. Маркса , «служанкой богословия». Церковь канонизировала и объявила незыблемой истиной сочинения Аристотеля, Галена , во многом исказив их. Утверждалось, что в естествознании все проблемы уже решены учеными древности, поэтому в изучении живой природы нет необходимости. «Мудрость мира – есть безумие перед богом», – поучала церковь. Библия была объявлена книгой «божественного откровения». Все объяснения явлений природы не должны были противоречить ни Библии, ни сочинениям древних. Церковь жестоко карала всех прогрессивных мыслителей и исследователей, поэтому накопление знаний в эпоху Средневековья шло очень медленно.

4. Эпоха Возрождения и развитие науки

Важным рубежом в развитии науки являлась эпоха Возрождения (XIV–XVI вв.). С этим периодом связано зарождение нового общественного класса – буржуазии. Развивающиеся производственные силы требовали конкретных знаний. Это привело к обособлению ряда наук о природе. В XV–XVIII вв. выделились и интенсивно развивались ботаника, зоология, анатомия, физиология. Однако развивающемуся естествознанию нужно было еще отстаивать свои права на существование, вести жестокую борьбу с церковью. Еще продолжали пылать костры инквизиции. Мигель Сервет (1511–1553 гг.), открывший малый круг кровообращения, был объявлен еретиком и сожжен на костре.

5. Учение Ф. Энгельса

Характерной чертой естествознания того времени было изолированное изучение объектов природы. «Надо был исследовать предметы, прежде чем можно было приступить к исследованию процессов», – писал Ф. Энгельс . Изолированное изучение объектов природы порождало представления о ее неизменности, в том числе неизменности видов. «Видов столько, сколько их создал творец», – считал К. Линней . «Но что особенно характеризует рассматриваемый период, так это – выработка своеобразного общего мировоззрения, центром которого является представление об абсолютной неизменяемости природы», – писал Ф. Энгельс . Этот период в развитии естествознания он называл метафизическим.

Однако, как указывает Ф. Энгельс , уже тогда в метафизических представлениях начинают возникать первые бреши. В 1755 г. появилась «Всеобщая естественная история и теория неба» И. Канта (1724–1804 гг.), в которой он развил гипотезу о естественном происхождении Земли. Через 50 лет эта гипотеза получила математическое обоснование в работе П.С. Лапласа (1749–1827 гг.).

В борьбе с идеалистическими представлениями большую положительную роль сыграли французские материалисты XVIII в. – Ж. Ламетри (1709–1751 гг.), Д. Дидро (1713–1784 гг.) и др.

6. Необходимость нового подхода к изучению природы

В период быстрого развития промышленности и роста городов, потребовавшего резкого увеличения продуктов сельскохозяйственного производства, возникла необходимость в научном ведении земледелия. Потребовалось раскрытие закономерностей жизнедеятельности организмов, истории их развития. Для решения этих задач нужен был новых подход к изучению природы. В науку начинают проникать идеи о всеобщей связи явлений, изменяемости природы, эволюции органического мира.

Академик Российской академии наук К.Ф. Вольф (1733–1794 гг.), исследуя зародышевое развитие животных, выяснил, что индивидуальное развитие связано с новообразованием и преобразованием частей эмбриона. По словам Ф. Энгельса, Вольф произвел в 1759 г. первое нападение на теорию постоянства видов. В 1809 г. Ж.Б. Ламарк (1744–1829 гг.) выступил с первой теорией эволюции. Однако фактического материала для обоснования теории эволюции еще было недостаточно. Ламарку не удалось открыть основные закономерности развития органического мира, и его теория не была признана современниками.

7. Возникновение новых наук

В первой половине XIX в. возникли новые науки – палеонтология, сравнительная анатомия животных и растений, гистология и эмбриология. Знания, накопленные естествознанием в первой половине XIX в., явились прочной основой для эволюционной теории Ч. Дарвина. Его труд «Происхождение видов» (1859 г.) знаменовал собой переломный момент в развитии биологии: с него началась новая эпоха в истории естествознания. Вокруг учения Дарвина возникает ожесточенная идеологическая борьба, но идея эволюционного развития быстро завоевывает всеобщее признание. Вторая половина XIX в. характеризуется плодотворным проникновением идей дарвинизма во все области биологии.

8. Распад науки на отдельные отрасли

Для биологии ХХ в. характерны два процесса. Во-первых, вследствие накопления огромного фактического материала прежние единые науки начинают распадаться на отдельные отрасли. Так, из зоологии выделились энтомология, гельминтология, протозоология и многие другие отрасли, из физиологии – эндокринология, физиология высшей нервной деятельности и т. д. Во-вторых, намечается тенденция к сближению биологии с другими науками : возникли биохимия, биофизика, биогеохимия и др. Появление пограничных наук указывает на диалектическое единство многообразных форм существования и развития материи, способствует преодолению метафизического разобщения в изучении форм ее существования. В последние десятилетия в связи с бурным развитием техники и новейшими достижениями в ряде областей естествознания возникли молекулярная биология, бионика, радиобиология, космическая биология.

Молекулярная биология – область современного естествознания. Используя теоретические основы и экспериментальные методы химии и молекулярной физики, она дает возможность исследовать биологические системы на молекулярном уровне.

Бионика изучает функции и строение организмов с целью использования тех же принципов при создании новой техники. Если до настоящего времени биология была одной из теоретических основ медицины и сельского хозяйства, то ныне становится также одной из основ техники будущего.

Появление радиобиологии – учения о действии ионизирующих излучений на живые организмы – связано с открытием биологического действия рентгеновских и гамма-лучей, особенно после обнаружения природных источников радиоактивности и создания искусственных источников ионизирующих излучений.

До недавнего прошлого биология оставалась чисто земной наукой, изучающей формы жизни только на нашей планете. Однако успехи современной техники, позволившие создать летательные аппараты, способные преодолевать земное притяжение и выходить в космическое пространство, поставили перед биологией ряд новых задач, являющихся предметом космической биологии . В решении вопросов сегодняшнего дня вместе с биологами принимают участие математики, кибернетики, физики, химики и специалисты в других областях естествознания.

Вопрос 4. Роль биологии в системе медицинского образования

1. Связь биологии с медициной

Важность изучения биологии для медика определяется тем, что биология – это теоретическая основа медицины. «Медицина, взятая в плане теории, – это прежде всего общая биология», – писал один из крупнейших теоретиков медицины И.В. Давыдовский. Успехи медицины связаны с биологическими исследованиями, поэтому врач постоянно должен быть осведомлен о новейших достижениях биологии. Достаточно привести несколько примеров из истории науки, чтобы убедиться в тесной связи успехов медицины с открытиями, сделанными, казалось бы, в чисто теоретических областях биологии.

2. Учение Л. Пастера

Исследования Л. Пастера (1822–1895 гг.), доказавшие невозможность самопроизвольного зарождения жизни в современных условиях, открытие того, что гниение и брожение вызываются микроорганизмами, произвели переворот в медицине и обеспечили развитие хирургии. В практику были введены сначала антисептика (предупреждение заражения раны посредством химических веществ), а затем асептика (предупреждение загрязнения путем стерилизации предметов, соприкасающихся с раной). Это же открытие послужило стимулом к поискам возбудителей заразных болезней, а с обнаружением их связаны разработка профилактики и рационального лечения инфекционных болезней. Открытие клетки и изучение микроскопического строения организмов позволили глубже понять причины возникновения болезненного процесса, способствовали разработке методов диагностики и лечения. То же самое следует сказать об изучении физиологических и биохимических закономерностей. Изучение И.И. Мечниковым процессов пищеварения у низших многоклеточных организмов способствовало объяснению явлений иммунитета. Его исследования по межвидовой борьбе у микроорганизмов привели к открытию антибиотиков, используемых для лечения многих болезней.

3. Филогенетический принцип

Следует помнить, что человек выделился из животного мира. Структура и функции человеческого организма, в том числе защитные механизмы, – результат длительных эволюционных преобразований предшествующих форм. В основе патологических процессов также лежат общебиологические закономерности. Необходимой предпосылкой для понимания сущности патологического процесса является знание биологии.

Филогенетический принцип , учитывающий эволюцию органического мира, может подсказать правильный подход к созданию живых моделей для изучения и незаразных болезней и для испытания новых лекарственных препаратов. Этот же метод помогает найти правильное решение при выборе тканей для заместительной трансплантации, понять происхождение аномалий и уродств, найти наиболее рациональные пути реконструкции органа и т. д.

4. Роль генетики в медицине

Большое число болезней имеет наследственную природу. Профилактика и лечение их требуют знания генетики. Ненаследственные болезни протекают неодинаково, а их лечение проводится в зависимости от генетической конституции человека, чего не может не учитывать врач. Многие врожденные аномалии возникают вследствие воздействия неблагоприятных условий среды. Предупредить их – задача врача, вооруженного знаниями биологии развития организмов. Здоровье людей в большой мере зависит от среды, в частности от той, которую создает человечество. Знание биологических закономерностей необходимо для научно обоснованного отношения к природе, охране и использованию ее ресурсов, в том числе с целью лечения и профилактики заболеваний. Как уже говорилось, причиной многих болезней человека являются живые организмы, поэтому для понимания патогенеза (механизма возникновения и развития болезни) и закономерностей эпидемического процесса (т. е. распространения заразных болезней) необходимо изучение болезнетворных организмов.

Вопрос 5. Обмен веществ и энергии

1. Совокупность закономерностей

К числу закономерностей, совокупность которых характеризует жизнь, относятся:

Самообновление, связанное с потоком вещества и энергии;

Самовоспроизведение, обеспечивающее преемственность между сменяющими друг друга генерациями биологических систем, связанное с потоком информации;

Саморегуляция, базирующаяся на потоке вещества, энергии и информации.

Перечисленные закономерности обусловливают основные атрибуты жизни: обмен веществ и энергии, раздражимость, гомеостаз, репродукцию, наследственность, изменчивость, индивидуальное и филогенетическое развитие.

2. Обмен веществ и энергии

Характеризуя явление жизни, Ф. Энгельс писал: «Жизнь – это способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой, причем с прекращением этого обмена веществ прекращается и жизнь, что приводит к разложению белка».

Важно отметить, что обмен веществ может иметь место и между телами неживой природы . Однако обмен веществ как свойство живого качественно отличается от обменных процессов в неживых телах. Для того чтобы показать эти отличия, рассмотрим ряд примеров.

Горящий кусок угля находится в состоянии обмена с окружающей природой: происходит включение кислорода в химическую реакцию и выделение углекислого газа. Образование ржавчины на поверхности железного предмета является следствие обмена со средой. Но в результате этих процессов неживые тела перестают быть тем, чем они были. Наоборот, для тел живой природы обмен с окружающей средой является условием их существования. В живых организмах обмен веществ приводит к восстановлению разрушенных компонентов, замене их новыми, подобными им, т. е. к самообновлению и самовоспроизведению , построению тела живого организма за счет усвоения веществ из окружающей среды.

Из сказанного следует, что организмы существуют как открытые системы. Через каждый организм идут непрерывные потоки вещества и энергии. Осуществление этих процессов обусловлено свойствами белков, особенно их каталитической активностью.

3. Места обитания микроорганизмов

Благодаря тому, что организмы – открытые системы, они находятся в единстве со средой , а физические, химические и биологические свойства окружающей среды обусловливают осуществление всех процессов жизнедеятельности. Каждый вид организмов приспособлен к обитанию лишь в определенных условиях. Это те условия, в которых происходило развитие данного вида, к которым он приспособился. Одни виды обитают только в воде, другие – на суше, одни – лишь в полярных широтах, другие – в экваториальном поясе, различные организмы приспособлены к обитанию в степях, пустынях, лесах, глубинах океанов или на вершинах гор. Немало таких, для которых средой обитания служат другие организмы (их кишечник, мышцы, кровь и т. д.).

4. Изменение окружающей среды

Не только организмы зависят от среды, но и сама окружающая среда изменяется в результате жизнедеятельности организмов. Первобытный облик нашей планеты значительно изменился под воздействием организмов: она приобрела атмосферу со свободным кислородом и почвенный покров. Из свободного кислорода образовался озон, препятствующий проникновению ультрафиолетового излучения к поверхности Земли; так возник «озоновый экран», обеспечивающий существование жизни на поверхности суши. Из зеленых растений, накопивших в себе солнечную энергию в прошлые геологические эпохи, сформировались огромные запасы богатых энергией горных пород, таких как уголь и торф. Органическое происхождение имеют известняки, мел и многие другие минералы. Растительный покров влияет на климат, древесная растительность делает его более мягким, уменьшает колебания температуры и других метеорологических факторов. Влияние неживой природы на организмы и организмов на неживые тела указывает на единство всей природы.

План работы:

1. Понятие о биологии, её связь с другими науками………………..2

14. Особенности строения растительной клетки……………………7

50. Микрофлора растений и кормов………………………………...18

66. Охарактеризовать возбудителей туберкулёза и бруцеллёза…..22

1. Понятие о биологии, её связь с другими науками.

Целостность человеческой личности;

Преемственность в системе непрерывного образования.

СВЯЗЬ МЕТОДИКИ ОБУЧЕНИЯ БИОЛОГИИ С ДРУГИМИ НАУКАМИ.

14. Особенности строения растительной клетки.

Термин «биология» введен Ж.Б.Ламарком и Тревиранусом в 1802 году.

Биоло́гия - система наук, объектами изучения которой являются живые существа и их взаимодействие с окружающей средой. Биология изучает все аспекты жизни, в частности, структуру, функционирование, рост, происхождение, эволюцию и распределение живых организмов на Земле. Классифицирует и описывает живые существа, происхождение их видов, взаимодействие между собой и с окружающей средой.

В основе современной биологии лежат пять фундаментальных принципов: клеточная теория, эволюция, генетика, гомеостаз и энергия.

В биологии выделяют следующие уровни организации:

Клеточный , субклеточный и молекулярный уровень : клетки содержат внутриклеточные структуры, которыестроятся из молекул .

Организменный и органно-тканевой уровень : у многоклеточных организмов клетки составляют ткани иорганы . Органы же, в свою очередь, взаимодействуют в рамках целого организма .

Популяционный уровень : особи одного и того же вида, обитающие на части ареала, образуют популяцию .

Видовой уровень : свободно скрещивающиеся друг с другом особи обладающие морфологическим,физиологическим, биохимическим сходством и занимающие определённый ареал (район распространения)формируют биологический вид .

Биогеоценотический и биосферный уровень : на однородном участке земной поверхности складываются биогеоценозы , которые, в свою очередь, образуют биосферу .

Большинство биологических наук является дисциплинами с более узкой специализацией. Традиционно они группируются по типам исследуемых организмов: ботаника изучает растения, зоология - животных, микробиология - одноклеточные микроорганизмы. Области внутри биологии далее делятся либо по масштабам исследования, либо по применяемым методам: биохимия изучает химические основы жизни, молекулярная биология - сложные взаимодействия между биологическими молекулами, клеточная биология и цитология - основные строительные блоки многоклеточных организмов, клетки, гистология и анатомия - строение тканей и организма из отдельных органов и тканей, физиология - физические и химические функции органов и тканей, этология - поведение живых существ, экология - взаимозависимость различных организмов и их среды.

Передачу наследственной информации изучает генетика. Развитие организма в онтогенезе изучается биологией развития. Зарождение и историческое развитие живой природы - палеобиология и эволюционная биология.

На границах со смежными науками возникают: биомедицина, биофизика (изучение живых объектов физическими методами), биометрия и т. д. В связи с практическими потребностями человека возникают такие направления, как космическая биология, социобиология, физиология труда, бионика.

Биология тесно связана с другими науками и иногда очень трудно провести грань между ними. Изучение жизнедеятельности клетки включает в себя изучение молекулярных процессов протекающих внутри клетки, этот раздел называется молекулярная биология и иногда относится к химии а не к биологии. Химические реакции протекающие в организме изучает биохимия, наука которая существенно ближе к химии чем к биологии. Многие аспекты физического функционирования живых организмов изучает биофизика, которая очень тесно связана с физикой. Иногда как независимую науку выделяют экологию - науку о взаимодействии живых организмов с окружающей средой (живой и неживой природы) . Как отдельная область знаний давно выделилась наука изучающая здоровье живых организмов. Эта область включает в себя ветеринарию и очень важную прикладную науку - медицину, отвечающую за здоровье людей.

Биология поможет студентам понять существо жизненных процессов и правильно оценить возможности лечебного действия лекарственных веществ на организм человека.

Предмет "Биология" в фармацевтических вузах (факультетах) совместно с другими дисциплинами призван в конечном счете сформировать специалиста, способного решать общебиологические, медицинские и фармацевтические задачи, связанные с проблемой "Человек и лекарства".

Уметь интерпретировать универсальные биологические явления, основные свойства живого (наследственность, изменчивость, раздражимость, обмен веществ и т.д.) в применении к человеку.

Знать эволюционные связи (филогенез органов, возникновение пороков развития).

Анализировать закономерности и механизмы нормального онтогенеза и интерпретировать их в отношении к человеку.

Владеть основами медико-биологического исследования человека.

Новая биология – часть науки, которая не входит в общепринятые биологию и медицину. Новая биология основывается на квантовой физике, придавая значение невидимым полам и энергиями, таким как разум. Вот в чем различия между новой и традиционной наукой . Традиционная наука основывается на ньютоновской физике и и утверждает, что наше толо всего лишь машина, как автомобиль, она говорит, что машина управляется встроенным компьютером, а мы всего лишь пассажиры, которых эта машина везет. Новая наука говорит, что разум является водителем, а у традиционной водителя не существует , и эта основная разница между двумя подходами. Новая биология учит, что человек сам контролирует свой автомобиль, и именно этому нужно учить людей. Это важная часть новой науки.

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.