Практична робота №1
Тема: Структурні компоненти клітини. Мітоз. Мейоз. Молекулярні основи спадковості.
Мета: Засвоїти будову хромосом як носіїв спадковості інформації, особливості будови нуклеїнових кислот, їх роль у збереженні, передачі нуклеїнових кислот, їх роль у збереженні, передачі та реалізації спадкової інформації, визначити відмінності мейозу та мітозу, процес гаметогенезу.
Знати: Будову та форми хромосом, Денверську класифікацію хромосом, кодування генетичної інформації, процес передавання її від організму до організму, процеси мітозу та мейозу, процес формування статевих клітин.
Вміти: Визначати форми хромосом за місцем розташування центром ери, послідовність нуклеотидів у ДНК за структурою РНК, структуру білка за послідовністю нуклеотидів у ДНК і навпаки, визначати структуру гена, його молекулярну масу, довжину за масою білка, закодованого в цьому гені, і навпаки, визначати молекулярну масу білка за складом цього компонентів. Встановлювати відмінність мейозу від мітозу, овогенезу від сперматогенезу.
Обладнання та оснащення
Таблиці:
«Будова клітин»,
«Ядро. Хромосоми»,
«Тваринна клітина»,
«Гаметогенез».
Модель-аплікація:
«Утворення статевих клітин».
Мікроскоп.
Мікропрепарати:
«Апарат Гольджі»,
« Мітоз рослинної клітини»,
«Мітоз тваринної клітини»,
«Мітоз в корінці лука»,
«Дробіння».
Відеофільм: «Біосинтез білка».
1) Спадковий апарат клітини. Морфологічна характеристика і класифікація хромосом.
Теоретичне обґрунтування
Носієм спадкової інформації є хроматин, який міститься в ядрі. Під час поділу клітин з хроматину формуються хромосоми. Термін «хромосома» запропонував В.Вальдейєр. Хромосоми є носіями генетичної інформації,яка визначає властивості та ознаки організмів, і передають цю інформацію нащадкам.
Генетичний матеріал в інтерфазному ядрі знаходиться у вигляді хромати нових ниток, які, переплітаючись між собою, утворюють хроматинову сітку.
Сукупність хромосом соматичних клітин, які мають сталі розмір, форму і кількість, називають каріотипом.
Каріотипи клітин організмів різної статі відрізняються однією парою хромосом. Усі інші гомологічні хромосоми називають ауто сомами. У жінок статеві хромосоми однакові і називаються Х – хромосомами. У чоловіків статеві хромосоми різні, одна велика – Х – хромосома, друга маленька - У – хромосома.
У соматичних клітинах жіночих особин ссавців і людини одна Х – хромосома генетично інактивована і утворює тільце Барра або статевий хроматин, який відкрили Барр і Бертран у 1949 р. У 1954 р. Девідсон і Сміт виявили в нейтрофільних лейкоцитах у жінок «барабанні палички», прикріплені до сегментованих ядер. «Барабанні палички» - це одна з форм статевого хроматину,тобто інактивована Х – хромосома. Кількість тілець статевого хроматину на одиницю менша від кількості Х – хромосом у каріотипі. Цю ознаку використовують для виявлення хромосомних хвороб, зумовлених зміною кількості статевих Х – хромосом.
Залежно від місця розташування центром ери розрізняють три форми хромосом: метацентричні, субметацентричні та аероцентричні.
У 1960 р. в Денвері було прийнято уніфіковану класифікацію хромосом, згідно з якою назву « каріотип» рекомендують застосовувати до набору хромосом однієї клітини. Ідіокаріограма – це систематизований каріотип, в якому хромосоми розміщені в порядку зменшення їх довжини. За Денверською класифікацією всі ауто соми поділено на 7 груп залежно від розміру хромосом і розміщення центромери.
Група А – 1-3 пари хромосом, великі метацентричні.
Група В – 4-5 пари хромосом, великі субметацентричні.
Група С – 6-12 пари хромосом, середні субметацентричні.
Група D – 13-15 пари хромосом, середні аероцентричні
Група Е – 16-18 пари хромосом, малі субметацентричні.
Група F – 19-20 пари хромосом, малі метацентричні.
Група G – 21-22 пари хромосом, малі аероцентричні.
Х – хромосома належить до групи С, У- хромосома – до групи G.
Хід заняття
Завдання 1. Вивчити Денверську класифікацію хромосом.
Завдання 2. Засвоїти структуру та форми метафазних хромосом, розглянувши мікропрепарат каріотипу людини.
Зобразити каріограму хромосом людини. Визначити типи хромосом: метацентричні, субметацентричні та аероцентричні, первинну та вторинну перетяжки; супутники.
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
2) Життєвий цикл клітини. Мітоз. Мейоз. Гаметогенез.
Теоретичне обґрунтування
Життєвий цикл клітини – це період від утворення клітини внаслідок поділу материнської клітини до наступного поділу або загибелі клітини. У цей період клітини ростуть, диференціюються і виконують певні функції. Поділ клітин забезпечує існування організму, його ріст, розвиток, самооновлення тканин.
Клітинний цикл – це процес підготовки клітини до поділу і власне поділ. Він складається з інтерфази, поділу та цитокінезу.
Мітотичний поділ – це комплекс процесів, унаслідок яких відчувається рівномірний розподіл хромосом між дочірніми клітинами.
Мітозом діляться соматичні клітини еукаріотів.
Мітоз відбувається в 4 фази%: профаза, метафаза, анафаза і телофаза.
Мітоз забезпечує:
рівномірний розподіл хромосом між дочірніми клітинами;
сталу кількість і форму хромосом у всіх клітинах організму;
утворення генетично ідентичних клітин;
регенерацію тканин;
ріст і негативне розмноження тварин, рослин, найпростіших.
Гамети – це високоспеціалізовані клітини, які містять повну спадкову інформацію, необхідну для розвитку організму. Статеві клітини містять гаплоїдний набір хромосом та мають низький рівень обміну речовин.
Утворення чоловічих статевих клітин – сперматогенез – відбувається у сім’яниках.
Розрізняють чотири зони сперматогенезу: розмноження, росту, дозрівання і формування.
Процес утворення жіночих статевих клітин – овогенез – відбувається в жіночих статевих органах – яєчниках. В овогенезі виділяють три зони: розмноження, росту і дозрівання.
Такі фактори, як алкоголь, нікотин, наркотики, можуть негативно впливати на процес овогенезу і зумовлювати порушення в розвитку яйцеклітини.
Терміном «мейоз» позначають два поділи клітин, у результаті яких утворюється чотири клітини з гаплоїдним набором хромосом.
Перший поділ мейозу – редукційний, другий – екваційний. Першому поділу передує інтерфаза, перед екваційним – вона відсутня або дуже коротка.
Значення мейозу:
забезпечення галоїдного набору хромосом у гаметах;
підтримання видової сталості кількості хромосом;
завдяки випадковому розходженню материнських і батьківських хромосом створюється генетична різноманітність гамет, що сприяє комбінативній мінливості;
унаслідок кросинговеру відбувається рекомбінація генів, що є однією з причин комбінативної мінливості.
Розлади мейозу є причиною генеративних мутацій і хромосомних захворювань. Генеративні мутації виникають внаслідок порушення розходження хромосом під час І або ІІ мейотичного поділу.
Причини, що можуть зумовити неправильне розходження хромосом у мейозі
йонізуюче випромінювання;
рентгенівське випромінювання;
хімічні мутагени;
вірусні інфекції.
У матерів віком понад 40 років зростає ймовірність народження дітей з аномаліями.
Хід заняття
Завдання 1. Розглянути мікропрепарати «Мітозрослинної клітини», «Мітоз тваринної клітини», «Мітоз в корінці лука». Визначити фази мітозу. Заповнити таблицю.
№ п/п |
Запитання для характеристики |
Мітоз |
Мейоз |
|
1. |
Який набір хромосом має материнська клітина? |
|
1 |
2 |
|
|
|||
2. |
Чи відбувається подвоєння ДНК? |
|
|
|
3. |
Чи спостерігається кон’югація і кросинговер? |
|
|
|
4. |
Чи мають місце такі процеси: а) розходження центріолей; б) утворення ахромати нового веретена; в) розходження хромосом до полюсів; г) розміщення хромосом в екваторіальній площині? |
|
|
|
5. |
Чи відбувається поділ цитоплазми? |
|
|
|
6. |
Скільки клітин утворюється в результаті поділу? |
|
|
|
7. |
Який набір хромосом у новоутворених клітинах? |
|
|
|
Завдання 2. Розглянути мікропрепарат «Дробіння», засвоїти процес гаметогенезу, звернути увагу на особливості процесів, які відбуваються в клітинах статевих залоз в зонах розмноження, росту, дозрівання та формування при сперматогенезі та овогенезі. Заповнити таблицю.
№ п/п |
Запитання для характеристики |
Овогенез |
Сперматогенез |
1. |
Процеси в клітинах статевих залоз: а) у зоні розмноження;
б) у зоні росту;
в) у зоні дозрівання;
г) у зоні формування
|
|
|
2. |
Розподіл цитоплазми в період дозрівання
|
|
|
3. |
Біологічне значення розподілу цитоплазми в період дозрівання
|
|
|
4. |
Кількість гамет, що утворюються з однієї вихідної клітини |
|
|
5. |
Особливості обміну речовин у гаметах
|
|
|
3) Молекулярні основи спадковості.
Теоретичне обґрунтування
Молекулярна біологія вивчає закономірності спадковості на рівні молекул ДНК, РНК, білка. ДНК несе інформацію прос синтез білків. До складу нуклеотиду ДНК входить азотиста основа, дезоксирибоза і залишок фосфорної кислоти. Розрізняють чотири види азотистих основ: аденін – А, тимін – Т, гуанін – Г, цитозин – Ц. Молекула ДНК побудована за принципом компліментарності, тобто відповідності азотистих основ.
У послідовності азотистих основ закодована послідовність амінокислот у білковій молекулі, що визначає специфіку самого білка. Ділянка молекули ДНК, яка містить інформацію про структуру білка, називаються геном.
За правилом Е. Чаргафа, сума пуринових основ (А+Г) дорівнює сумі піримідинових основ (Т+Ц), кількість аденіну дорівнює кількості тиміну, кількість гуаніну – кількості цитозину.
Молекула ДНК має властивість само подвоюватися ( реплікація), яка лежить в основі розмноження живих організмів та передачі спадкової інформації з покоління в покоління.
У синтезі білка беруть участь три види РНК: інформаційна, рибосомальна та транспортна. РНК складається з одного ланцюга нуклеотидів. До складу нуклеотидів РНК входять азотисті основи аденін, гуанін, цитозин, замість тиміну – урацил, моносохарид рибоза і залишок фосфорної кислоти.
Інформаційна РНК переписує інформацію про синтез білка з молекули ДНК. Цей процес називається транскрипцією.
ДНК: А - Т - А - А - Ц - Г - Ц - Т - А
Т - А - Т - Т - Г - Ц - Г - А - Т
іРНК: А - У - А - А - Ц - Г - Ц - У - А
Біосинтез білка складається з таких етапів% транскрипція, активація амінокислот, трансляція.
Хід заняття
Завдання
1.
Визначити молекулярну масу білка за
складом його компонентів. Використати
формулу М = 
100,
де М – мінімальна молекулярна маса білка; а – атомна або молекулярна маса компонентів; в – процентний вміст компонентів.
Гемоглобін крові людини містить 0,34 % Феруму. Обчислити молекулярну масу гемоглобіну.
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Завдання 2. Переглянути відеофільм «Біосинтез білка».
Визначити структуру білка, закодованого в одному з ланцюгів ДНК.
Правий ланцюг молекули ДНК містить такі нуклеотиди: АТА – ГЦГ – ГТЦ – ЦГТ – ТАА. Визначити послідовність амінокислот у білку, закодованому в лівому ланцюзі молекули ДНК.
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Завдання 3. Визначити нуклеотидний склад ділянки ДНК, в якій закодовано білок з відповідною послідовністю амінокислот.
Початкова ділянка молекули білка має таку бідову: асп-лей-ала-сер-ала. Визначити нуклеотидний склад молекули ДНК та коефіцієнт специфічності.
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Завдання 4. Визначити молекулярну масу та довжину гена за масою білка, закодованого в цьому гені.
Білок складається з 248 амінокислот. Що має більшу молекулярну масу: білок чи ген, який його кодує?
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Розв’язання задач на основи спадковості
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Висновок:
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________