Программа составлена на основе программ для классов с углубленным теоретическим и практическим изучением биологии, программы по биологии для поступающих в вузы и материалов областных, республиканских и международных олимпиад по биологии

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Программа составлена на основе программ для классов с углубленным теоретическим и. практическим изучением биологии, программы по биологии для поступающих в вузы и материалов областных, республиканских и международных олимпиад по биологии. Содержание программы расширяет и углубляет основные вопросы биологии школьного курса и включает дополнительно те разделы биологии, которые нужны учащимся для успешного выступления на республиканской олимпиаде.

Задания, предлагаемые школьникам на биологической олимпиаде, требуют от учащихся глубоких теоретических знаний по основным разделам биологии и умений применять их. Основной задачей изучения курса является развитие у учащихся умений применять теоретические знания при выполнении тестовых, графических и табличных заданий, выполнять биологический эксперимент.

Олимпиада по биологии состоит из теоретического этапа, который включает теоретические знания и умения их применять в конкретных ситуациях, и практического этапа, который проверяет умения и навыки осуществления биологического эксперимента. С учетом этапов олимпиады определяются направления, по которым должна вестись подготовка учащихся:

1. 
   расширение, углубление и закрепление теоретических знаний по основным разделам биологии, начиная с общих закономерностей
   
2. 
   формирование умений применять полученные знания при выполнении заданий теоретического этапа;
   
3. 
   формирование умений и навыков проведения биологического эксперимента, умений работать с увеличительными приборами,- умений наблюдать и делать выводы на основе наблюдений.
   

Данная программа является примерной и может служить основой для составления индивидуальной образовательной траектории каждого учащеюся при подготовке к олимпиаде с учетом его индивидуальных знаний, умений и навыков.

КЛЕТКА - СТРУКТУРНАЯ И ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ЕДИНИЦА ЖИЗНИ

Клетка в системе живой природы. История создания и основные положения клеточной теории. Методы изучения клетки

Химия жизни. Элементы и атомы. Макро- и микроэлементы. Связь между атомами. Соединения и молекулы. Вода и другие неорганические вещества, их роль в клетке. Углерод. Образование биологических молекул. Мономеры м полимеры. Углеводы. Моносахара. Оптическая изомерия Дисахариды Полисахариды (крахмал, гликоген, целлюлоза и др.) Липиды. Аминокислоты. Пептидная связь. Белки. Размеры белковых молекул. Структура белков. Денатурация и ренатурация белков. Ферменты. Химические реакции Ферменты как биологические катализаторы. Особенности структуры молекул ферментов» активный центр. Ингибирование ферментов. Нуклеиновые кислоты. Структура ДНК и РНК Типы РНК. АТФ и ее роль а клетке.

Строение и системы жизнеобеспечения клетки

Общий очерк строения клетки (клеточные мембраны, ядро, цитоплазма, органеллы). Прокариоты и эукариоты. Формы и размеры клеток. Типы и разнообразие эукариотических клеток.

Биологические мембраны эукариотической клетки Поверхностные рецепторы. Молекулярный транспорт через мембрану. Диффузия, осмос, активный перенос.

Цитоплазма. Цитоскелет.

Информационная система клетки. Клеточное ядро. Хромосомы. Хромосомный набор. Кариотип. Видовая специфичность кариотипа. Хроматин. Химический состав хроматина. Универсальность и видовая специфичность ДНК. Хранение наследственной информации. Генетический код и его свойства. Реализация наследственной информации. Реакции матричного синтеза: репликация, транскрипция, трансляция. Синтез полипептида. Рибосомы. Регуляция биосинтеза белка. Роль и-РНК, т-РНК.

Энергетическая система клетки. Внешние источники вещества и энергии. Автотрофные и гетеротрофные клетки. Синтез первичного органического вещества автотрофами. Хлоропласты. Фотосинтез (механизм, преобразование энергии, экологическая роль). Фотосинтез у бактерий. Хемосинтез у бактерий (механизм, преобразование энергии, экологическая роль).

Высвобождение потенциальной энергии химических связей. Клеточное дыхание. Кислородное дыхание и аэробное восстановление энергии. Митохондрии. Гликолиз и анаэробное восстановление энергии. Брожение. Энергоносители в живых системах (АТФ, ГТФ. ЦТФ). Жиры и белки как дыхательный субстрат. Пластическая и энергетическая стороны дыхания.

Экспортная система клетки. Эндоплазматический ретикулум. Аппарат Гольджи. Их роль в жизни клетки (синтез липидов, мембран, белков, олиго- и полисахаридов, модификация белков, транспорт веществ и др.) Эндоцитозные пузырьки. Фагосомы и пиносомы. Эндоцитоз.

Внутриклеточное переваривание. Лизосомы (первичные и вторичные). Ферменты лизосом. Гетерофагия. Фагоцитоз и пиноцитоз. Автофагия. Остаточные пузырьки Экзоцитоз.

Вакуоли. Центральная вакуоль растительных клеток и грибов, ее значение для клетки. Сократительные (пульсирующие) вакуоли.

Взаимосвязь между мембранами клетки

Клеточная стенка и ее строение у бактерий, грибов и растений. Химические изменения клеточной стенки.

Опорно-двигательная система. Микротрубочки. Центриоли и базальные те льда. Жгутики и реснички. Микрофиламенты, их двигательная функция. Строение мышечных фибрилл и мышечные сокращения.

Система связи и взаимодействия между отдельными клетками-организмами и клетками в составе многоклеточного организма.

Воспроизведение клетки. Клеточный цикл. Клеточное деление. Роль ядра в процессе деления. Прямое и непрямое деление. Митоз. Особенности поведения хромосом в митозе. Биологическая сущность м иго за. Рост клеток.

Соматические и половые клетки. Образование половых клеток. Мейоз. Особенности поведения хромосом в мейозе. Кроссинговер.

Сходство и различия между митозом и мейозом.

Заключение. Мембранный принцип организации клетки. Взаимоотношения между системами клетки. Клетка — открытая живая система.

Демонстрация микропрепаратов клеток растений, животных, грибов; моделей клетки; схем деления клетки, биохимических процессов в клетке; моделей ДНК; поступления веществ в клетку, осуществления процессов фотосинтеза и дыхания.

Лабораторные работы

-Выявление каталазы в семенах гороха.

-Выявление активности каталазы и амилазы.

-Разделение пигментов растений методом бумажной хроматографии.


ОРГАНИЗМ - БИОЛОГИЧЕСКАЯ СИСТЕМА

Основные свойства живых организмов. Структурная организация живых существ. Органы и ткани растений и животных.

Обмен веществ и энергии в живых организмах. Питание организмов как способ получения вещества и энергии из окружающей среды. Источники пластических веществ и энергии. Автотрофные и гетеротрофные организмы. Типы гетеротрофного питания: голозойное, сапротрофное и симбиотрофное. Мутуализм. Комменсализм. Паразитизм. Авто- гетеротрофные организмы.

Поступление питательных веществ в живые организмы. Поступление и транспорт воды и минеральных веществ в растительном организме. Транспирация. Факторы, влияющие на интенсивность транспирации. Регуляция транспирации. Корневое давление. Поступление питательных веществ в животные организмы (способы питания). Пищеварение. Типы пищеварения. Пищеварение у человека. Пищеварительные ферменты. Всасывание. Витамины. Особенности пищеварения у растительноядных животных.

Транспорт веществ в организме животных и человека. Система кровообращения и ее элементы. Типы кровеносной системы, особенности их функционирования. Кровь, плазма, форменные элементы крови и их функции. Тканевая жидкость и лимфа. Особенности крови у разных животных. Защитные функции крови, свертывание крови, фагоцитоз, воспаление, заживление ран.

Иммунная система. Иммунитет: гуморальный и клеточный. Типы иммунитета: естественный и искусственный (активный и пассивный). Система интерферона.

Дыхание на организменном уровне. Газообмен у разных организмов. Органы дыхания. Жабры. Диффузные и вентиляционные легкие. Трахеи. Перенос кислорода и углекислого газа кровью. Функции эритроцитов. Регуляция газообмена. Газообмен у высших растений.

Выделение у живых организмов. Конечные продукты азотистого обмена и особенности их выведения у разных животных. Органы выделения у животных. Особенности функционирования почек позвоночных животных. Регуляция мочеотделения. Выделительная функция кожи, легких, печени. Выделение у растений.

Гомеостаз - поддержание постоянства внутренней среды организма. Реакция организма на физическую нагрузку. Терморегуляция. Оцепенение. Спячка.

Передвижение организмов. Роль передвижения в жизни организмов. Типы движения. Способы передвижения бактерий и простистов. Опорные системы у растений. Движение растений. Тропизмы. Тургорные движения (настии).

Опорные системы и передвижение животных. Скелет и его функции. Типы скелета: гидростатический, наружный, внутренний. Кости и их соединения. Движение позвоночных. Мышцы и их работа при передвижении позвоночных животных.

Наследственность. Исследования Г. Менделя. Гибридологический метод изучения наследственности. Генетические эксперименты Г. Менделя по наследованию при моногибридном скрещивании. Доминантность и рецессивность. Закон единообразия гибридов первого поколения и закон расщепления. Гомозиготные и гетерозиготные особи. Сущность явления расщепления. Гипотезы Менделя для его объяснения. Статистический анализ расщепления.

Аллельные гены. Аллеломорфные пары. Генотип и фенотип. Принцип взаимодействия аллельных генов. Типы доминирования. Неполное доминирование и промежуточное наследование. Множественные аллели. Возвратные и реципрокные скрещивания и их роль в генетическом анализе и Селекции.

Наследование при дигибридном и полигибридном скрещивании. Закон независимого наследования признаков. Цитологические основы дигибридного скрещивания.

Неаллельные гены и принципы их взаимодействия. Комплементарность. Эпистаз. Полимерия. Генетика количественных признаков.

Хромосомная теория наследственности. Условия, ограничивающие независимое наследование признаков. Ген как участок хромосомы. Сцепление генов. Группы сцепления. Сцепленное наследование и кроссинговер. Понятие о генетической карте.

Генетика пола. Хромосомное определение пола. Половые хромосомы. Наследование признаков, сцепленных с полом.

Цитоплазматическая наследственность у прокариот и эукариот. Плазмиды. Митохондрии и пластиды как автономные наследственные структуры клетки эукариот. Особенности пластидного и митохондриального наследования.

Современные представления об организации генома. Ген как участок молекулы ДНК. Его функциональная и структурная дискретность. Функция гена. Свойства генов.

Изменчивость организмов. Роль генотипа и условий среды в формировании фенотипа. Изменчивость, ее типы. Модификационная изменчивость. Норма реакции. Статистический анализ модификационной изменчивости. Комбинативная изменчивость. Мутационный процесс. Мутационные изменения на молекулярном уровне (структура ДНК) и клеточном уровне (структура хромосом). Типы генных и хромосомных мутаций. Соматические и генеративные мутации. Фенотипическое проявление мутаций. Экспрессия генов. Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости Н. И Вавилова. Спонтанный и индуцированный мутагенез. Факторы внешней среды, индуцирующие мутации. Репарация ДНК. Мутагены.

Генетика человека. Особенности генетики человека. Методы генетики человека (генеалогический, близнецовый, цитогенетический, популяционный, биохимический и др.). Наследственные болезни человека, их причины, профилактика и лечение. Роль медико-генетических консультаций в профилактике наследственных болезней.

[Проблемы генетической безопасности. Генетическая токсикология. Антимутагенез, Генетический мониторинг окружающей среды.]

Адаптация организмов к условиям обитания. Экологические факторы. Условия среды и условия жизни организмов.

Факторы внешней среды: абиотические (климатические - свет, вода, температура, воздух, почва, рельеф), биотические (влияние организмов друг на друга - хищничество, паразитизм, сотрудничество, симбиоз, конкуренция и др.), антропические (.деятельность человека как экологический фактор) и их влияние на организмы. Прямое и косвенное действие факторов. Закономерности действия внешних фактора: доза фактора, относительная невзаимозаменяемость, ограничивающие факторы, эффект комплексного действия. Ритмические изменения факторов и их влияние на организмы. Биологические ритмы (суточные, годичные и др.). Периодические явления в жизни организмов. Жизненные формы.

Условия жизни. Среды жизни: наземно-воздушная, водная, почвенная, другой организм. Характеристика совокупности факторов в различных средах жизни - свет, температура, вода, кислород и другие газы. Поясное и широтное распределение видов.

Адаптация организмов к жизни в различных средах как результат их исторического развития.

Координация активности у животных и человека. Нервная система и ее функции. Органы чувств у разных животных и человека. Эндокринная система и ее работа.

Поведение животных. Причины поведения. Инстинкты и научения. Стереотипное поведение. Стимулы. Миграции. Социальное поведение.

Размножение и индивидуальное развитие организмов. Типы размножения организмов. Бесполое размножение и его формы. Половое размножение. Гермафродитизм. Половой диморфизм. Половые клетки: яйцеклетки и сперматозоиды, их строение, образование и развитие у животных и человека.

Оплодотворение. Наружное и внутреннее оплодотворение у животных. Особенности оплодотворения у растений. Формирование женского и мужского гаметофитов. Двойное оплодотворение у цветковых растений, его сущность и биологическое значение.

Эволюционное значение полового размножения. Нерегулярные типы полового размножения (партеногенез, апомексис).

Онтогенез. Основные стадии развития зародыша у животных. Особенности эмбриогенеза позвоночных животных.

Прямое и непрямое постэмбриональное развитее животных.

Онтогенез человека. Генетический и гормональный контроль процессов развития. Влияние вредных факторов (алкоголь, никотин и др.) на развитие человека

Особенности онтогенеза растений. Образование и развитие семян. Покой у семян. Условия прорастания семян и развитие проростков.

Старение и смерть организмов.

Вид, его признаки и критерии. Экологическая характеристика вида. Структура вида. Популяции. Половая, возрастная, экологическая и генетическая структура популяций. Закон Харди—Вайнберга. Генетический гомеостаз

Наследственный полиморфизм. Численность и плотность популяций и их саморегуляция. Регуляция численности популяций как основа рационального использования видов.

Решение задач.

Биоценоз Природные сообщества растений, животных, грибов, микроорганизмов. Многообразие биоценозов. Приуроченность их к определенным средам жизни и местам обитания. Понятие экотопа и биотопа.

Биогеоценоз и экосистема. Разнообразие связей популяций отдельных видов в биогеоценозе. Влияние одних видов на условия обитания других. Распространение одних видов другими. Биогеоценоз как живая система. Видовая структура: разнообразие видов, соотношение их численности. Доминирование. Эдификаторы. Пространственная структура: ярусное сложение, горизонтальная мозаичность. Экологическая структура, соотношение экологических групп организмов. Викарирующие виды. Обмен веществом и энергией. Продуценты, консументы, редуценты. Цепи и сети питания Трофические уровни. Цепи выделения. Де тритные цепи разложения. Экологические пирамиды. Круговорот веществ и поток энергии. Продуктивность биоценозов,

биомасса.

Динамика биоценозов: сезонные изменения структуры и энергетики, цепей питания, продуктивности. Многолетняя периодичность. Первичные и вторичные сукцессии. Климаксное сообщество. Смена биогеоценозов во времени. Причины смены. Видовое разнообразие и полнота сукцессии как основа устойчивости экосистем. Саморегуляция биогеоценозов.

Влияние человека на экосистемы: изменение структуры, пищевых связей, первичной продуктивности

Агроценозы и их основные характеристики Виды агроценозов. Круговорот веществ и поток энергии в агроценозах. Опасность экологических взрывов. Индустриальная технология выращивания растений.

ЭВОЛЮЦИЯ ЖИВЫХ СИСТЕМ

Развитие эволюционных представлений. Ж. Е Ламарк. Первое эволюционное учение. Возникновение и развитие дарвинизма. Научные и общественно-экономические предпосылки. Эволюционная теория Ч. Дарвина. Доказательства эволюции (цитологические, анатомические, эмбриологические, палеонтологические, биогеографические). Развитие дарвинизма.

Методы изучения эволюции органического мира. Современные представления об эволюции Предпосылки и элементарные факторы эволюции. Популяция - элементарная 'единица эволюции. Исследования С. С. Четвериковым генетической структуры природных популяций. Генетическое разнообразие в популяциях. Мутации и их роль в изменении генетической структуры популяций. Комбинации Миграции (поток генов). Эволюционная роль модификаций. Волны ' жизни, дрейф генов.

Движущие силы эволюции. Борьба за существование.

Причина возникновения и арена действий. Формы борьбы за существование и их эволюционное следствие (внутривидовая, межвидовая, прямая и косвенная, конкуренция и соревнование). Естественный отбор. Формы естественного отбора (движущий и стабилизирующий). Эффективность и скорость естественного отбора. Основные положения синтетической теории эволюции.

Приспособления - результат действия факторов эволюции.

Видообразование. Факторы видообразования. Изоляция - эволюционный фактор. Способы видообразования. Аллопатрическое и симпатрическое видообразование. Общая схема микроэволюции.

Основные направления эволюционного процесса. Прогресс и регресс в эволюции. Биологический и морфофизиологический прогресс. Пути достижения биологического прогресса. Арогенез, аллогенез, катагенез. Соотношение направлений эволюции. Способы осуществления эволюционного процесса (дивергенция, конвергенция, параллелизм). Взаимосвязь эволюции разных видов живых организмов. Биологический регресс, вымирание видов.

Развитие представлений о возникновении жизни. Гипотезы происхождения жизни на Земле. Основные этапы химической эволюции. Каоцерватная теория А И. Опарина— Дж. Б. Холдейна. Лабораторные подтверждения абиогенного синтеза органических веществ (работы С. Миллера, Г. Юри, С. Фокса, Д Оро). Эволюция предбиологических систем, возникновение протобионтов.

Биологическая эволюция. Возникновение клетки. Эволюция прокариот. Возникновение эукариот. Эволюция одноклеточных организмов. Эволюция растений, животных, грибов в разные геологические периоды.

Многообразие органического мира как результат эволюции

Многообразие современного органического мира. Принципы систематики. Широкая классификация организмов. Две империи и пять царств.

Прокариоты. Цианобактерии, бактерии. Особенности строения клетки, размножение, приспособление к неблагоприятным внешним условиям. Практическое значение. Бактерии — возбудители болезней.

Вирусы. Особенности строения. Фаги умеренные и вирулентные. Вирусные болезни. Роль фагов в переносе наследственной информации.

Эукариоты. Одноклеточные ядерные организмы. Особенности строения, размножения и жизнедеятельности. Сходство и различия автотрофных, гетеротрофных и авто гетеротрофных одноклеточных организмов.

Многоклеточные организмы

Происхождение многоклеточных организмов (Э. Геккель, И. И. Мечников). Водные беспозвоночные животные. Водные позвоночные. Водные растения. Особенности строения и жизнедеятельности в связи с условиями обитания.

Жизнь на суше. Грибы - организмы, сочетающие признака растений и животных. Плесневые грибы. Сумчатые. Грибы-паразиты. Шляпочные съедобные и ядовитые грибы. Особенности размножения грибов, их значение в природе. Лишайники.

Завоевание суши растениями. Возникновение тканей и органов. Псилофиты, моховидные, хвощевидные, Плауновидные, папоротникообразные. Возникновение семян. Семенные растения. Современные голосеменные. Возникновение цветка и плода. Особенности строения покрытосеменных. Эволюция полового процесса.

Паразитические и полупаразитические формы. Проникновение и завоевание суши животным и многообразие форм наземных животных. Приспособление к условиям обитания. Эволюция систем жизнеобеспечения животных. Животные- паразиты.
БИОСФЕРА И ЭВОЛЮЦИЯ

Понятие биосферы. Биосфера как живая система высшего ранга: структура биосферы, ее границы. Живое, косное, биокосное, биогенное вещество как элементы биосферы. Биомасса поверхности суши, почвы, Мирового океана. Круговорот веществ и приток энергии - основное условие существования биосферы. Динамичность биосферы: возникновение и эволюция. В. И. Вернадский о роли живого вещества в возникновении и развитии биосферы (газовая, концентрационная, окислительно-восстановительная функции, формирование биогеохимических циклов).

Хозяйственная деятельность человека - новый фактор в биосфере. Средообразующее и ресурсное значение биосферы для человека. Отрицательное влияние человека на биосферу. Нарушение биогеохимических циклов, загрязнение биосферы, сокращение фотосингетической поверхности, рассеивание химических элементов, повышение радиационного фона. Цепные экологические реакции. Экологические проблемы.

Ноосфера - цивилизация будущего: Рациональное использование природных ресурсов и охрана биосферы. Охрана многообразия видов биосферы.' Система заповедников и других охраняемых территорий. Мониторинг. Создание безотходных технологий. Полезная деятельность человека в биосфере. Сохранение генофонда и видового разнообразия органического мира. Банки генов. Н. К Вавилов о центрах происхождения культурных растений.

Селекция как наука. Создание высокопродуктивных сортов растений и пород животных. Генетические основы селекции.

Схема селекционного процесса. Исходный материал для селекции. Спонтанный и индуцированный мутагенез. Полиплоидия. Понятие об одомашнивании растений и животных. Методы гибридизации. Гетерозис, его формы, использование в сельскомхозяйстве. Естественный и искусственный отбор в

селекции. Формы искусственного отбора: стихийный и методический (массовый и индивидуальный).

Основные задачи и достижения современной селекции. Перспективы использования в селекции генной и клеточной инженерной Успехи белорусской селекции.'

Селекция микроорганизмов, особенности гибридизации и отбора при выведении полезных для человека штаммов-продуцентов антибиотиков, незаменимых аминокислот, гормонов и т. д.

Биотехнология, основные ее да правления.

Повышение продуктивности естественных и искусственных экосистем.

Экологическое образование населения как важный фактор создания ноосферы. Межгосударственное сотрудничество (правительственные и не правительственные контакты в области охраны окружающей среды)