Подготовка к ЕГЭ по биологии уже идёт вовсю, и самое время разобраться с некоторыми вопросами. Самое первое задание обычно самое лёгкое, но оно же и самое коварное. Почему? Потому что могут спросить о чём угодно. Ну, вернее, даже не так.
Вот темы, которые там могут прозвучать:
1. Биологические науки: как называются и чем занимаются
2. Свойства живых систем
3. Уровни организации живого
4. Научные методы (общенаучные и частнонаучные)
Конечно, материал большой, и по большому счету на протяжении всей биологии мы это изучаем в том или ином виде. Но есть тем не менее некоторые факты, которые появляются на ЕГЭ в первом задании чаще всего.
Биологические науки
Есть, конечно, биологические науки знакомые нам с детства, такие как ботаника, зоология, анатомия. Думаю, нет смысла пояснять чем они занимаются. Но давайте посмотрим на них внимательнее и разберемся что к чему.
Ботаника - наука, изучающая растения, их структуру, функции, классификацию и распространение.
Анатомия - изучает строение внутренних органов.
Морфология - изучает внешнее строение.
Цитология - наука, изучающая строение клетки и клеточных органелл.
Зоология - раздел биологии, занимающийся изучением животных, их поведения, экологии и эволюции.
Микробиология - исследует микроорганизмы, включая бактерии, грибы, вирусы и простейшие, их жизненные процессы и взаимодействия с окружающей средой.
Генетика - наука, изучающая наследственность и изменчивость организмов, а также механизмы передачи генетической информации.
Палеонтология - изучает ископаемые организмы и их эволюцию, помогает восстановить историю жизни на Земле.
Экология - исследует взаимодействия организмов между собой и с окружающей средой, а также биоценозы и экосистемы.
Антропология - изучает человека как биологическое и культурное существо, включая его эволюцию, культурное развитие и здоровье.
Физиология - наука о функциях живых организмов и их систем, включая процессы метаболизма, дыхания и кровообращения.
Биохимия - исследует химические процессы, происходящие в живых организмах, и молекулярные механизмы этих процессов.
Молекулярная биология - фокусируется на изучении биомолекул, таких как ДНК, РНК и белки, а также их взаимодействий.
Эволюция - исследует процессы эволюции, адаптации и видообразования организмов на Земле.
Иммунология - наука о защитных механизмах организма от инфекций и чуждых веществ, изучает иммунные ответы.
Этология - наука о поведении животных, изучающая инстинкты, социальные взаимодействия и адаптации.
Фармакология - изучает влияние химических веществ на биологические системы и их терапевтические применения.
Психология (в контексте биопсихологии) - исследует взаимодействие биологических процессов и поведения у человека и животных.
Биофизика - комбинирует принципы физики и биологии для изучения структур и процессов в живых организмах.
Систематика - занимается классификацией и идентификацией видов, изучает разнообразие жизни.
Гистология - исследует микроструктуру тканей и органов с использованием микроскопа.
Эндокринология - изучает гормоны и гормональные системы, их влияние на физиологию и поведение.
Неврология - наука о нервной системе, включая исследования нейронов, нейроиндикаторов и поведения.
Биомеханика - изучает механические аспекты биологических систем, например, движения организмов.
Агрономия - наука о производстве и управлении агрокультур, изучает взаимодействие растений с окружающей средой.
Биоинформатика - объединяет биологию и информационные технологии, занимается анализом биологических данных, таких как генетическая информация.
Энтомология - наука о насекомых.
Лихенология - наука о лишайниках.
Паразитология - наука о паразитических организмах и заболеваниях, которые они вызывают
И таких наук очень и очень много.
Свойства живых систем
С этим разделом всё немного проще, потому что свойств живого не так уж и много. Строго говоря, это критерии, по которым мы судим о том, является ли объект живым существом или нет. Казалось бы, ничего сложного в этом нет, ведь мы всегда отличим камень от дерева, но вот с вирусами, например, возникает определенная сложность, потому что они имеют не совсем обычную структуру, да и свои свойства живого они могут проявить лишь в том случае, когда попадают внутрь живой клетки.
1. Единство химического состава - все живые организмы преимущественно состоят из таких химических элементов, как углерод, кислород, водород и азот (это так называемые макроэлементы). Они составляют около 98% от всех остальных химических элементов.
2. Дискретность - жизнь на Земле существует в виде иерархически организованных уровней: клетка - ткани - орган - организм - популяция, и так далее (это то, что принято называть уровнями организации жизни)
3. Метаболизм (или обмен веществ) - живые организмы осуществляют обмен веществ, включая процессы питания, дыхания, выделения и синтеза.
4. Рост и развитие - все живые организмы способны расти и развиваться. Этот процесс включает увеличение числа клеток, рост отдельных клеток и усложнение организационной структуры. Иногда в заданиях могут разделять сам рост (увеличение числа клеток) и развитие (усложнение организации)
5. Размножение - способность воспроизводить себе подобных. Размножение может быть половым (с участием двух особей) и бесполым (с помощью деления, фрагментации и других способов).
6. Раздражимость - способность живых организмов реагировать на изменения в окружающей среде.
7. Саморегуляция - способность живых организмов поддерживать гомеостаз.
8. Наследственность - организмы передают наследственные признаки своим потомкам, что обеспечивает вариативность и эволюционное развитие видов.
Вот примерный список свойств живого.
Уровни организации живого
Существует несколько уровней организации жизни:
1. Молекулярный - уровень отдельных молекул или клеточных органелл. Все процессы, происходящие внутри клеток, происходят именно на данном уровне.
2. Клеточный - уровень отдельных клеток. Скажем, деление клеток происходит на этом уровне.
3. Тканевый (или органно-тканевый) - клетки, объединяющиеся в ткани (например, нервную, мышечную у животных, проводящую - у растений) выполняют определенные функции.
4. Организменный - уровень отдельного организма со всеми его свойствами
5. Популяционно-видовой - это уровень отдельных популяций. Скажем, в вопросе может фигурировать описание взаимодействия между волками в одной стае. Это как раз и есть пример популяционно-видового уровня организации жизни.
6. Экосистемный (биогеоценотический) - взаимодействие организмов, принадлежащих к разным видам, между собой (например, конкуренция между волками и лисами, или взаимодействия между хозяином и его паразитом, и т.д.)
7. Биосферный - это самый глобальный уровень организации жизни. Строго говоря, он включает в себя всю биосферу (т.е. всю оболочку земли, в которой существует жизнь)
Методы в биологии
Вот здесь может быть сложно, потому что нужно учесть, что могут спросить как об общенаучных методах (то есть тех, которые используются не только в биологии, но и других науках), так и частнонаучных методах (которые как раз используются в отдельных направлениях биологии). Давайте осудим их всех.
Общенаучные методы
Наблюдение. Визуальное или с помощью приборов наблюдение за различными объектами для достижения поставленной цели. Пример: изучение сезонных изменений в природе, в жизни растений и животных, поведения животных.
Описание. Устная или письменная характеристика объекта по результатам наблюдений, получение и накопление информации об объектах, процессах. Пример: палеонтолог описывает кости скелета вымершего животного.
Измерение. Определение количественных значений тех или иных признаков изучаемого объекта или явления с помощью специальных технических устройств. Пример: измерение температуры тела человека с помощью термометра, линейкой замеряют рост растения за определённый период времени.
Сравнение. Сопоставление и нахождение сходств и различий между объектами (организмами, процессами и др.). Пример: выявление сходства и различий в строении, физиологии и поведении нескольких видов лягушки.
Классификация. Распределение объектов по соподчинённым группам в соответствии с определёнными признаками. Пример: выделение таксонов (вид, род и т.п.) на основе сходства и различий в их строении.
Эксперимент. В специальных условиях (управляемых и контролируемых) проводится опыт. Используется для получения новых научных знаний, закономерностей, для подтверждения или опровержения выдвигаемой гипотезы. Пример: эксперимент, доказывающий образование крахмала при фотосинтезе.
Моделирование. Создание копии прототипа объектов (моделей или макетов) для их изучения. Пример: моделирование последствий глобального потепления для экосистем и биосферы в целом. Используется, когда по тем или иным причинам невозможно провести сам эксперимент.
Статистический метод. Анализируются числовые показатели, собранные в процессе эксперимента или в ходе других исследований. Метод позволяет получать информацию о динамике изменения показателей, прогнозировать изменения и своевременно принимать определённые меры. Пример: выявление частоты встречаемости определённых генов в популяции.
Частнонаучные методы в биологии
По сути каждое из направлений в биологии, каждая наука обладает собственным инструментарием. Применяются разнообразные методы, которые позволяют изучать исследуемый объект и получать таким образом информацию о нем или об изучаемом явлении. Эти методы я условно разделяю по тем наукам, где их использование наиболее часто. Это весьма условное деление, в науке уже давно такие методы, как молекулярно-биологические или цитологические, например, можно использовать в различных областях науки.
Методы в генетике:
Гибридологический — генетический анализ потомства (гибридов), полученного от родителей, отличающихся по одному или нескольким признакам;
Цитогенетический — изучение количества и структуры хромосом с помощью микроскопа, позволяет выявить хромосомные (изменение структуры хромосом) и геномные (изменение количества хромосом) мутации;
Близнецовый — метод сравнительного изучения наследования признаков у близнецов, позволяет установить роль среды и наследственности в определении признака;
Генеалогический — изучение наследование признака на основе анализа родословных, позволяет определять характер наследования признака, а также особенности наследования признаков, обусловленных генными мутациями;
Популяционно-статистический — определение частоты встречаемости различных генов в популяциях организмов.
Методы в цитологии и биохимии:
Микроскопия — изучение морфологии клетки.
Хроматография — физико-химический метод, используемый в цитологии для разделения смеси веществ, основанном на разной скорости движения веществ через адсорбент, например разделение смеси пигментов растений.
Электрофорез — физико-химический метод, используемый в цитологии для разделения смеси веществ с помощью электрического тока, например разделение смеси белков плазмы крови.
Метод меченых атомов — введение в вещество радиоактивного изотопа химического элемента для изучения путей его превращения в клетке. Метод используется для изучения жизнедеятельности клетки.
Биохимический метод — метод, используемый в цитологии для обнаружения и оценки количества веществ в клетках и тканях организмов, изучение структуры веществ.
Центрифугирование — метод разделения клеточных структур и макромолекул с помощью центрифуги, позволяющий дифференцировано осаждать клеточные структуры, отличающиеся друг от друга своей массой.
Метод культуры клеток и тканей — изучение жизнедеятельности клеток и тканей путем культивирования их на искусственных средах.
Рентгеноструктурный анализ — изучение положения молекул в пространстве с помощью рентгеновских лучей. С его помощью можно изучить структуру нуклеиновых кислот, молекул белков и других веществ.
ПЦР (полимеразная цепная реакция) - используется для диагностики заболеваний (наследственных, инфекционных), установления отцовства, клонирования генов, выделения новых генов. Например, в криминалистике ПЦР применяют для сравнения так называемых «генетических отпечатков пальцев» — образца генетического материала с места преступления (кровь, слюна, сперма, волосы) с генетическим материалом подозреваемого
Секвенирование - позволяет определить первичную последовательность нуклеотидов в составе макромолекул, несущих наследственную информацию.
Методы селекции растений и животных:
Гибридизация — скрещивание сортов (чистых линий) с целью получения у гибридов эффекта гетерозиса; неродственная (аутбридинг) — скрещивание особей разных видов или родов с целью получения гибридов, сочетающих признаки двух разных растений; инбридинг - близкородственное скрещивание
Искусственный отбор (массовый — отбор по фенотипу группы особей; индивидуальный — отбор единичных особей);
Мутагенез (изменение наследственности с помощью мутагенов с целью получения полиплоидов и гибридов с новыми признаками);
Культура клеток и тканей (выращивание растений из отдельных клеток или тканей, в том числе получение гаплоидов, выращенных из гамет гибридов);
Хромосомная инженерия (внедрение хромосом растений одного сорта (вида) в геном растения другого сорта (вида);
Генная инженерия (перенос генов растения одного вида (сорта) в генотип растения другого вида (сорта), получение трансгенных растений).
Испытание родителей по потомству для оценки племенных качеств производителей;
Искусственное осеменение для интенсивного использования ценных производителей;
Клеточная инженерия - получение гибридных клеток в результате слияния клеток, принадлежащих разным видам;
И это далеко не исчерпывающий перечень тем, которые могут спросить в одном лишь первом вопросе. Какие-то из терминов встречаются больше, какие-то меньше.
