Повторение 1 месяца

Что такое метод исследования? Примеры и ситуации

Метод исследования — это способ научного познания действительности. Различают следующие биологические методы исследования:

Описание
Наблюдение
Сравнение
Эксперимент
Микроскопия
Центрифугирование
Гибридологический метод
Биохимический метод
и др.

Методы исследования применяются только в определенных случаях и для достижения конкретных целей. Например, гибридологический метод применяется для изучения наследственности в животноводстве и растениеводстве, но не применяется для изучения человека. Центрифугирование позволяет выделить органоиды клетки для дальнейшего изучения.

Метод меченых атомов: изучение скорости прохождения йодсодержащего гормона

Чтобы изучить скорость прохождения йодсодержащего гормона щитовидной железы через мембрану клетки, применяется метод меченых атомов (радиография/авторадиография/радиоизотопный индикаторный метод). Этот метод основан на введении радиоактивного изотопа в молекулу гормона щитовидной железы. С помощью специальных приборов можно отследить перемещение и химические превращения в молекуле с изотопом.

Изотопы имеют одинаковые химические свойства, отличаются только массой и количеством нейтронов. Поэтому этот метод позволяет изучить процессы, происходящие с изотопом в молекуле.

Сравнение электронного и светового микроскопов

Электронный микроскоп обладает более высокой разрешающей способностью, что позволяет увидеть более мелкие объекты (рибосомы, ультраструктуру мембран и т.д.). Световой микроскоп позволяет изучать живые объекты и процессы в клетках, в то время как электронный микроскоп не предназначен для живых образцов.

Световой микроскоп дает цветное изображение, в то время как электронный — черно-белое, которое можно окрасить программно. Световой микроскоп компактнее, проще и дешевле в эксплуатации, упрощая исследования.

Отделение рибосом от остального содержимого клетки

Для отделения рибосом от остального содержимого клетки используется метод центрифугирования. Этот метод основан на разной скорости осаждения клеточных компонентов в центрифуге в зависимости от их массы и плотности.

Тяжелые и плотные компоненты (ядра) оседают первыми, затем митохондрии, лизосомы, и в конце получается наиболее легкая и наименее плотная фракция, где находятся рибосомы.

Условие на оборотной стороне: Независимая переменная – температура.

Эксперименты по изменению зависимых переменных

Зависимая переменная – количество бактериальных клеток за час (скорость роста численности колонии)

Колонию бактерий выращивали на питательных средах. Ученые постепенно повышали температуру, наблюдая за ростом численности колонии.

Какой параметр задаётся экспериментатором (независимая переменная), а какой параметр меняется в зависимости от этого (зависимая переменная)?

Независимая переменная – количество/концентрация адреналина в растворе (без адреналина/с адреналином)

Зависимая переменная – сила сокращения сердечной мышцы

Исследователь извлек сердце лягушки, поместил его в физиологический раствор и измерил силу сокращений сердечной мышцы. Затем он добавил в физиологический раствор адреналин и повторил измерения. Результаты эксперимента представлены на графике.

Какой параметр в данном эксперименте задавался самим экспериментатором (независимая переменная), а какой параметр менялся в зависимости от этого (зависимая переменная)?

Экспериментатор решил установить зависимость концентрации лактата (молочной кислоты) в клетках мышц у мышей. Он взял тренированную группу мышей и нетренированную, дал им физическую нагрузку, а потом измерил количество лактата.

Независимая переменная – степень тренированности мышц (тренированные/нетренированные)

Зависимая переменная – концентрация лактата (молочной кислоты) в клетках мышц у мышей

Независимая переменная – концентрация углекислого газа

Зависимая переменная – плотность устьиц

Экспериментатор выращивал растения при разной концентрации углекислого газа. Первое растение он выращивал в комнате с содержанием углекислого газа примерно равному концентрации в воздухе (0,02%). Второе растение экспериментатор выращивал в комнате с концентрацией 0,2% в воздухе. Через некоторое время он изучил поверхность листа под микроскопом. Результаты представлены на рисунке.

Метод меченых атомов (авторадиография)
Метод меченых атомов основан на введении изотопа химического элемента в молекулу исследуемого вещества и отслеживании химических превращений, перемещений вещества, меченного изотопом с помощью специальных приборов
Изотопы обладают одинаковыми химическими свойствами благодаря тому, что имеют одинаковое кол-во электронов, которые участвуют в образовании хим. связи, различаются изотопы массой и количество нейтронов, благодаря чему их можно отличать друг от друга
Растение поливали водой, молекулы которой содержали тяжелый изотоп кислорода (018) В результате фотосинтеза образовался молекулярный кислород содержащий тяжелый изотоп (о18). Таким образом, было выявлено, что кислород при фотосинтезе образуется из воды.

Исследования в области биохимии

В случае когда растение использует углекислый газ, помеченный тяжелым изотопом кислорода О18, при фотосинтезе выделяется легкий изотоп О16 (т.е. другой)

26. Экспериментатор решил установить источник высвобождаемого растением кислорода в процессе фотосинтеза. Для этого он поставил эксперимент по схеме, изображенной на картинке, и установил, что свободный кислород образуется из воды, а не из углекислого газа. Какой метод использовал экспериментатор? На чем основан данный метод? Как был поставлен эксперимент, позволивший это обнаружить?

26. Из листа растения выделили окрашенную субстанцию и разделили ее на фракции 3-х цветов: зеленый, зелено-желтый, оранжевый. Какой метод использовался для полученного на картинке результата? Какой принцип лежит в основе данного метода? Почему произошло разделение на фракции?

Генетика и анализ ДНК

ДНК отца находится в четвёртой пробе;
ребёнок имеет полосы ДНК, не совпадающие с ДНК матери;
в пробах 1-3 нет полос, аналогичных полосам ДНК ребенка, которые не совпадают с ДНК матери;
в пробе 4 присутствуют все эти полосы ДНК (отсутствующие у матери)

26. При обучении криминалистов для симуляции проведения теста на отцовство была выделена ДНК из крови отца, матери, ребёнка и ещё трёх мужчин. Были получены ДНК-фрагменты полиморфных участков генома (участков, по которым часть имеются отличия между людьми), которые были разделены электрофорезом в агарозном геле. Результаты электрофореза представлены на рисунке

Определите, в какой из проб находится ДНК отца ребёнка. Объясните, как Вы это определили

Структура белков и ферментов

Пептидная связь обозначена цифрой 2
Пептидная связь образуется между аминогруппой (азотом аминогруппы) одной аминокислоты и карбоксильной группой (углеродом карбоксильной группы) другой аминокислоты

25. Рассмотрите схему участка первичной структуры молекулы белка. Какой цифрой обозначена на схеме пептидная связь? Ответ поясните.

Функции ферментов и неорганических катализаторов

Специфичность – это особенное строения белков, характерные для каждой организма.
У каждого организма синтезируются уникальные, характерные только для него белки, которые будут отличаться по строению от таких же белков других организмов.
Это свойство лежит в основе поддержания гомеостаза и иммунных реакций организма. При попадании в организм чужеродных белков, они опознаются специальными клетками крови и отторгаются.

26. Какими сходствами обладают ферменты и неорганические катализаторы?

Как ферменты, так и неорганические катализаторы ускоряют химические реакции, снижая энергию активации (вступающим в реакцию веществам требуется меньше энергии для взаимодействия)
Как ферменты, так и неорганические катализаторы после реакции остаются в неизменном виде (не расходуются)
Как ферменты, так и неорганические катализаторы ускоряют только энергетически возможные реакции
В ходе реакции под воздействием ферментов и неорганических катализаторов энергия химической системы остается постоянной, направление реакции не изменяется

26. Какими различиями обладают ферменты и неорганические катализаторы?

Роль ферментов в организме

Ферменты играют ключевую роль в жизнедеятельности организмов. Они являются органическими катализаторами, то есть белками, которые ускоряют химические реакции в организме. При этом ферменты подвержены регуляции, в отличие от неорганических катализаторов, которые работают нерегулируемо.

Регуляция ферментов

Существуют активаторы и ингибиторы ферментов, которые могут ускорять или замедлять скорость ферментативных реакций. Это позволяет организму эффективно контролировать процессы, происходящие внутри него.

Условия для работы ферментов

Ферментативные реакции происходят только в физиологических условиях, так как ферменты работают внутри живых клеток, где им необходимы определенные значения давления и рН среды. Это делает их невозможными для реализации вне организма.

Специфичность ферментов

Ферменты обладают высокой степенью специфичности. Они специфичны как по отношению к субстрату (субстратная специфичность), так и к типу реакции (каталитическая специфичность). Благодаря этой специфичности, ферменты могут точно реагировать только на определенные молекулы и типы реакций.

Скорость реакций

Скорость ферментативных реакций выше, чем реакций, катализируемых неорганическими катализаторами. Это связано с высокой эффективностью и специфичностью действия ферментов, что делает их необходимыми для множества жизненно важных процессов в организме.

Таким образом, ферменты играют важную роль в обеспечении нормальной жизнедеятельности организма, ускоряя химические реакции и обеспечивая их специфичность и регулируемость.