125

ПЕРЕДМОВА

Методичні вказівки до практичних занять з біології та основ генетики роз­ра­ховані на самостійну позааудиторну та навчально-дос­лідницьку роботу студентів-першокурсників у вищому нав­чаль­но­му ме­дич­но­му закладі ІІІ-IV рівнів акредитації. Їх складено на основі навчальної програми 2010 року, основ­на ме­та якої спрямована на визначення місця та ролі людини в навко­лиш­ньому сере­довищі, вивчення її біо­логії, закономірностей та принципів філогене­тичних зв’яз­ків. Вка­зівки призначені для студентів заочної форми навчання за спе­ціа­льностю “Фар­ма­­ція” (освітньо-ква­ліфікаційний рівень – бакалавр фармації).

Кожне заняття побудоване з врахуванням медичного профілю вищого нав­ча­льного закладу, що дозволяє закласти у студентів фундамент навчання на профі­ль­них теоретичних і клінічних кафедрах і практичні навички, необхідні для подаль­шо­го навчання та самостійної роботи фармацевта.

У методичних вказівках викладено мету заняття, наведено перелік наочності, вказано питання теоретичного характеру, питання для самоконтролю та визначено послідовність і зміст навчально-дослідницької роботи студентів, яка проводиться під кон­тролем і за допомогою викладача. Наведено конкретний перелік практичних нави­чок, якими має оволодіти студент. Для кожної теми подається перелік рекомен­до­ва­ної літератури.

Як теоретична, так і практична частини занять тісно пов’язані з якісною під­го­­товкою сучасного фармацевта, спрямовані на придбання студентами не­об­хідної су­ми біологічних знань та формування наукового світогляду.

У методичні вказівки включено критерії оцінок теоретичних знань та нав­ча­льно-дослідницької роботи студентів на практичних заняттях, перелік теоретичних питань тощо.

Організація навчального процесу здійснюється за кредитно-модульно-рейтин­го­­вою сис­темою відповідно до вимог Болонської декларації.

ЗАГАЛЬНІ МЕТОДИЧНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ

Для успішного засвоєння студентами матеріалу практичних занять з біології ве­лике значення має правильна організація роботи та оволодіння елементарними на­вичками навчання у вищому навчальному закладі. До занять слід готуватися самос­тійно і систематично, використовуючи навчальні посібники, рекомендовану обов’я­з­ко­ву літературу. Для поглибленого вивчення слід користуватися також додатковими літературними джерелами.

Навчання у вищому навчальному закладі має ряд методичних особливостей, тому для полегшення підготовки до практичних занять та виконання самостійної нав­чально-дослідницької роботи (НДР) автори вважають за необхідне дати студен­там декілька порад:

1. Слід з’ясувати мету практичної роботи.

2. Під час позааудиторної підготовки до занять доцільно складати в робочому зошиті тези і доповнювати їх новими відомостями при опрацюванні літератури і під час теоретичного обговорення та дискусії на занятті.

3. Для того, щоб впевнитися у своїх знаннях, слід відповісти на конт­рольні пи­тання до теми. За необхідності повторити те, що недостатньо засвоїлося.

4. Починаючи самостійну навчально-дослідницьку роботу, слід вивчити хід її виконання, розібратися в будові біологічного об’єкта, чітко виконати всі реко­мен­дації і тільки після цього оформити протокол дослідження. Важливий методичний засіб детального аналізу – об’єктивно виконаний рисунок. Це не лише документ про­­­веденої роботи, але й наочний довідковий матеріал. Виконанню самостійної нав­чаль­но-дослідницької роботи та обов’язко­во­му засвоєнню практичних навичок на­да­ється особливого значення, тому і хід виконання, і кінцевий результат самостійної НДР буде оцінено викладачем.

5. На останнє варто зробити відповідний висновок проведеного дослід­ження.

6. Після закінчення роботи потрібно прибрати робоче місце.

Структура дисципліни “Біологія з основами генетики”

Опис структурованого навчального плану з дисципліни

«Біологія з основами генетики»

для студентів фармацевтичного вищого навчального закладу та фармацевтичних факультетів за спеціальністю «Фармація»

(заочна форма навчання)

Структура навчальної дисципліни «Біологія з основами генетики»	Кількість годин, із них				Рік навчання, семестр		Вид контролю
	Всього годин/ кредити	Аудиторних		СРС
		Л	ПЗ
	108 / 3,0	2	10	96
Модуль 1 Змістових модулів 7 1 2 3 4 5 6 7	108 / 3,0	2 0 0 0 0 2 0 0	10 2 2 2 0 2 0 2	96 16 12 12 10 14 14 20		1-й, І		Підсумковий контроль Тестові завдання Контрольні запитання Практичні навички

Примітки:

1. 1 кредит ECTS – 36 годин.

2. Аудиторне навантаження – 58,4%; СРС – 41,6%.

3. Мінімальна кількість балів, яку повинен набрати студент за поточну навчальну діяль­ність та за домашню контрольну роботу при вивченні данного модуля, що дає право бути допущеним до складання підсумкового модульного контролю, – 72 бали.

Практичне заняття №1

ТЕМА: ОПТИЧНІ СИСТЕМИ В БІОЛОГІЧНИХ ДОСЛІДЖЕННЯХ. Спадковий апарат клітини

Мета заняття: засвоїти основні правила роботи в навчальній лабораторії; вивчити будову світ­лового мікроско­па і правила роботи з ним; нав­чи­тися ви­готовляти та описува­ти тимчасові мікропрепарати; вивчити будову ядра еукаріотичних клітин; вивчити будову хромосоми та особли­вос­ті каріотипу людини..

Обладнання: таблиці, мікроскопи, постійні мікроперепарати: рослинна клітина, кров жаби, кров людини; чашки Петрі, предметні та покривні ске­ль­ця, пре­­парувальні голки, очні пі­петки, пінцети, ножиці, фільтрува­ль­ний папір, розчин Люголя.

Технологічна карта заняття:

- організаційна частина 3 хв;

- обговорення теоретичних питань 35 хв;

- самостійна навчально-дослідницька робота 45 хв;

- підведення підсумків заняття 7 хв.

М е т о д и к а п р о в е д е н н я з а н я т т я

Вивчити теоретичні питання:

1. Будова світлового мікроскопа і правила роботи з ним.

2. Техніка виготовлення тимчасових мікропрепаратів, вивчення та опису­вання.

3. Загальний план будови клітин живих організмів.

4. Ядро – центральний інформаційний апарат клітини. Структура інтер­фаз­ного ядра.

5. Нуклеїнові кислоти: ДНК, РНК, їхня хімічна будова, просторова організа­ція, ви­до­ва специ­фіч­ність. Реплікація і репарація ДНК.

6. Будова хромосоми. Правила хромосом. Поняття про каріотип.

Самостійна навчально-дослідницька робота:

1. Вивчити будову світлового мікроскопа та правила роботи з ним (вико­ри­с­товуючи інс­трукцію).

Будова мікроскопа

У навчальній практиці при вивченні анатомії рослин користуються мікрос­ко­па­ми марки Б-МБІ-1, МБР-1 та ін. Світ­ло­вий мікроскоп – оптичний прилад. Він складається з ме­ханічної, оптич­ної та освіт­люва­ль­ної систем (рис. 1).

Ме­ханічна система скла­дається із шта­тива, який має тубус, тубу­со­тримач, макромет­рич­ний і мікромет­рич­ний гвинти, основу, рухомий предмет­ний столик, револьвер з об’єкти­вами.

У тубус, що прикріплений до верх­ньої частини тубусотримача, вставляють оку­ляр. Ту­бус мож­на по­­вертати праворуч або ліворуч за допомогою гвин­та. Тубу­со­тримач зміщається вверх і вниз за допо­мо­гою макро­метричного гвинта (кре­маль­є­ри).

До нижнього кінця тубуса при­кріп­лено рево­ль­вер, куди вгвинчують два, три або чотири об’єк­ти­ви. Револьвер по­вер­та­є­ться навколо своєї осі. За до­по­­мо­гою ру­хо­­мого револьвера мож­на швид­ко змі­ню­­вати об’єктиви і силу збільшення зобра­жен­ня об’єкта. Об’єк­тив скла­дається з кі­ль­кох оптич­них лінз; від них за­ле­жить си­ла збіль­шення зображення об’єкта, який розглядають. Об’єкти­ви позначають ци­ф­ра­ми, що відповідають їхньому збіль­шен­ню. Чим бі­ль­ша цифра, тим значніше збі­ль­шен­ня об’єк­тива.

О куляр, як і об’єктиви, належить до оп­тичної сис­теми мікроскопа. Цифра на окуля­рі по­казує йо­го власне збільшення. Перемно­живши цифру збіль­шен­ня оку­ля­ра на цифру збі­ль­шен­­ня об’єкти­ва, одер­­­­жимо власне збі­ль­­шен­ня зображення пре­па­ра­ту.

Мікрометричний гвинт, який при­кріп­ле­ний збо­­ку до тубусотримача, – важлива час­тина мікроскопа. По­тріб­но па­м’ятати, що під час роботи з мікромет­ричним гвин­­том не слід роби­ти ним кілька обертів, а лише по­вертати праворуч або ліворуч до появи зо­браження об’єкта. Якщо не до­т­ри­­му­ватися цього пра­ви­ла, то мікро­гвинт пе­­­ре­стає діяти. Цим гвин­том корис­тую­ть­ся, коли об’єкт розглядають при ве­ли­кому збільшенні мікрос­ко­па.

Макрометричний гвинт прикріплено до тубу­со­тримача поряд із мікрогвинтом. Ним ко­­ристую­ться при на­веденні оптич­ної систе­ми на об’єкт. Ма­крометричний гвинт опускає та під­німає тубус з оку­ля­ром і револьвер з об’єктивами.

П

Рис. 1. Світловий мікроскоп МБР-1:

1 ­– основа; 2 – штатив; 3 – тубус; 4 – пред­мет­ний сто­лик; 5 – отвір у предметному столику; 6 – гвин­ти предметного столика; 7 – окуляр; 8 – рево­ль­вер; 9 – об’єктиви; 10 – макрогвинт; 11 – мікро­гвинт; 12 – конденсор; 13 – гвинт конденсора; 14 – діафрагма; 15 – дзеркало.

редметний столик прикріплено спе­ре­ду до ту­­­бусотрима­ча. Він буває круглої або квад­ратної фор­ми, може рухатися в різ­них напрямках за допо­мо­гою гвинтів, роз­мі­ще­них на ньо­му з правого та лі­во­го боків. Цими гвин­­та­ми слід корис­туватися під час розгля­дан­ня об’єкта при великому збіль­шен­ні мі­кро­скопа, коли потрібно плав­­но і повільно пе­­ре­су­нути об’єкт. Столик посе­ре­дині має круглий от­вір, крізь який надходить світло, що освіт­лює пре­па­рат. За допомогою діафрагми, за­кріпленої зни­­зу сто­лика під отвором, можна зменшити або збіль­шити до ба­жа­ної величини освіт­леність препа­рату.

Світло спрямовується в діафрагму і в отвір столика за допомогою дзеркала, яке зна­хо­диться під столиком. Воно має увіг­нуту і випуклу поверхню, рухоме в різних пло­щинах.

Для підсилення освітленості препа­ра­ту чи його заті­нення під отвором у сто­ли­ку є кон­ден­сор. Він має дві або три лінзи, що кон­цен­трують проме­ні світла на пре­парат. При роботі з мікроскопом конден­сор по­ви­­нен зай­мати найвище положення, яке регулюють за допомогою біч­но­го гвин­та, роз­­міщеного біля мі­кро­метричного гвин­та. Коли пре­па­рат потрібно за­тем­ни­ти, кон­денсор опус­ка­ють. Дзеркало, конденсор і діафрагма належать до освітлювальної сис­теми мікроскопа.

У більшості мікроскопів у пред­мет­но­му столи­ку є два отвори (праворуч і лі­во­­руч), куди встав­ля­ю­ть затис­ка­чі. За до­по­могою останніх можна неру­хомо закрі­пи­ти предметне скло з препаратом.

Правила роботи із світловим мікроскопом

Зверніть увагу на те, що при роботі із світловим мікроскопом необхідно дотри­муватися таких послідовних дій:

– установіть мікроскоп у робоче по­ло­ження, тобто так, щоб колонку штатива було по­вер­нено в бік дослід­ни­ка, а дзер­ка­ло в напрямку джерела світла;

– центруйте мікроскоп. Для цього по­вертайте револьвер доти, доки об’єктив ма­­лого збі­ль­шення не стане в центрі отвору предметного столика (до відчуття легкого поштовху);

– освітіть поле зору. Для цього, див­лячись в окуляр лівим оком i не закрива­ючи праве, повертайте дзеркало до дже­ре­ла світла, доки поле зору не буде яскра­во та рівномірно освіт­лене;

– покладітъ препарат на предметний столик так, щоб об’єкт опинився над отво­­ром сто­ли­ка;

– дивлячись збоку, за допомогою ма­крогвинта опустітъ тубус майже впритул до препа­рату. Забороняється опускати ту­бус, дивлячись при цьому в окуляр, че­рез те, що це може приз­вести до псування препарату та об’єк­тива;

– дивлячись в окуляр, обертом ма­кро­метричного гвинта у зворотний бік (на се­бе), повіль­но піднімайте ту­бус, доки в по­лі зору не з’явиться чітке зображення об’єк­та. Відстань від об’єкта до об’єктива при ма­лому збіль­шенні складає близько 1 см;

– під час роботи ліву руку тримають на мікрометричному гвинті, який злегка обертають не більше як на пів­обер­та. Зав­дяки цьому досягається мож­ливість роз­­гля­дати як поверхневі, так i більш гли­бокі ділянки об’єк­­та. Вільною рукою за­ри­со­вують;

– переходячи з малого на велике збі­льшення, ще при малому розташуйте в центрі поля зору ту частину об’єк­та, яку треба вив­чити;

– обертом револьвера поставте над препаратом об’єктив великого збі­ль­­шен­ня. Дивлячись збоку, повільно i обережно опускайте тубус майже до препарату, але не до зіткнення з ним. Після цього, див­ля­чись в окуляр, по­віль­но піднімайте ту­бус до появи обрису предмета. Від­стань від об’єкта до об’єктива при великому збіль­шен­ні близько 1 мм;

– користуючись мікрометричним гвин­том, домагайтеся виразного зо­бра­­ження i роз­гля­нь­те об’єкт;

– по закінченню роботи встановіть ма­ле збільшення, покладіть серветку на пред­метний столик і поставте мі­кро­скоп на місце, відведене для його зберігання.

Виготовлення мікроскопічних препаратів

Виготовлення мікроскопічних препа­ра­тів – один із важ­ливих моментів роботи з мікрос­ко­пом, від яко­го за­лежить і сам процес дослідження чи спос­те­реження.

Мікроскопічні препарати бувають двох видів: тимчасові й постійні. Перші вико­рис­то­вують для роботи ду­же обмежений час, після чого їх знищу­ють, оскільки во­ни не можуть довго збері­гатися (на­прик­лад, живі кліти­ни). Об’єкти для тим­ча­со­вої роботи по­міща­ють у рідини. Най­по­ши­реніша рідина при цьому – вода. Рідше користуються гліцерином чи спир­том. При виборі рідини слід враховувати її вплив на об’єкт у цілому і на окремі його скла­дові.

Так, не можна класти об’єкт у воду, коли він міс­тить дубильні речо­вини, сли­зи, про­теї­нові зер­на, де­які барвники. У такому разі краще приготувати два пре­парати: один у воді, дру­гий – у глі­церині чи спирті й порів­няти їх.

Порядок роботи при виготовленні тим­часових препаратів такий:

1) приготувати чисті предметне і по­кривне стек­ла;

2) на предметне скло нанести пі­пет­кою чи скля­ною паличкою краплю води (або іншої рі­дини);

3) приготувати зріз бритвою або руч­ним чи ме­ханічним мікротомом;

4) у краплю води покласти об’єкт, який по­т­рі­бно розглянути;

5) обережно, щоб у краплю рідини не потра­пи­ли буль­башки повітря, накрити об’єкт по­крив­ним склом; для цього на край краплі опустити один бік покривного скла, притримую­чи другий край препа­рува­ль­ною голкою, потім, повільно опуска­ючи гол­ку і скло, поступово на­кри­ти краплю з об’єктом;

6) якщо одних анатомічних даних не­достатньо для ана­лізу об’єкта, його забар­в­­лю­ють за допо­мо­гою різних від­повідних реакцій.

Якщо під покривним склом рідини мало, то обережно збоку на­носять ма­ле­ньку крап­лю ріди­ни. Як­що рідини багато і вона виступає за межі покрив­ного скла, то надлишок її вида­ляють філь­тру­валь­ним па­­пером. Поверхня покривного скла по­вин­на бу­ти аб­со­лютно сухою, інак­ше не бу­де чіткого зо­бра­ження об’єкта, особливо при ве­ликому збіль­шенні.

Визначіть у лабораторному мікро­скопі типу МБР-1 або “Біолам” складові механічної, оп­тичної та освіт­лю­ва­льної систем і заповніть таблицю:

Таблиця

Будова світлового мікроскопа

№ п/п	Системи мікроскопа	Частини, що входять до систем	Призначення частин
1	Механічна
2	Освітлювальна
3	Оптична

2. Розглянути та описати постійний мікропрепарат рослинних клітин.

Розгляньте мікропрепарат "Рослинна клітина" під малим збільшенням мі­кро­ско­па. Серед без­ліччі клітин ви­беріть одну з виразними ядром та іншими її компо­нен­тами та перемістіть у центр поля зору мікроскопа. Пе­ре­ведіть ре­вольвер і зафік­суйте об’єктив великого збі­ль­шення над пре­паратом. Розгля­ньте будову клітини під ве­ли­ким збільшенням мікроскопа.

З верніть увагу на видовжену форму клітини, знайдіть ядро з ядерцем, цитоплазму, ваку­о­лі, хлоропласти. Запи­шіть спостереження.

3. Приготувати, вивчити, описати та зари­сувати тимчасовий мікропрепа­рат внут­ріш­ньої епі­дер­ми со­ко­витої лусочки ци­булі.

Візьміть часточку цибулини. Відділивши м’ясис­ту луску, знімі­ть пінце­том тонку плів­ку, яка вкриває її зсе­редини, відріжте ножи­ця­ми невелику час­ти­ну плівки (декі­лька квад­ратних міліметрів), покладіть на предметне скло. За допомогою пі­пет­ки нанесіть крап­­лю розчину барвника (розчин Люголя), накрий­те цей об’єкт по­крив­­­ним скельцем і розгляньте спо­чатку при малому, а потім при великому збільшенні мі­кро­скопа (рис. 2).

З

Рис. 2. Клітини епідерми соковитої луски цибулини цибулі:

А – цибулина цибулі; Б – клітини епідерми: 1 – ядер­­­це; 2 – ядро; 3 – вакуоля; 4 – цитоплаз­ма; 5 – клі­тинна стінка.

верніть увагу на форму і взає­мо­­роз­мі­щен­ня клі­тин, особли­вос­ті будови обо­лонки, струк­­туру цито­плаз­ми; форму, кількість і роз­та­шу­вання ядер та ядерця. Свої спостереження за­пи­шіть. Зарисуй­те де­кілька клітин епідерми лусочки цибу­лі, на ри­сунку поз­начте: обо­лон­ку, ци­топлазму, ядро, ядер­це, ва­ку­олі.

4. Розглянути й описати мікропрепарат “кров жаби”.

Розгляньте забарвлений гематоксилін-еозином мазок крові жаби при малому і великому збі­ль­шеннях мікроскопа (рис. 3). Все поле зору вкрите форменими елементами крові. Серед них основ­ну масу скла­дають еритроцити. Зверніть увагу на присутність ядра в еритроциті жаби. Воно ова­льне‚ пов­то­рює форму еритроцита‚ забарвлене у фіолетовий колір‚ а цитоплазма – в рожевий. Поміж ери­тро­цитами зустрічаються лейкоцити. Вони відрізняються тим‚ що мають округлу форму і ядро‚ яке склада­ється із сегментів (характерно для ней­трофілів) або мають кулясту форму (харак­терно для лімфоцитів). Зверніть увагу на те‚ що, на відміну від рослинних клітин, у тваринних май­­же не­помітні клітинні оболонки.

Запишіть спостереження.

5. Вивчити й описати мікропрепарат “кров людини”.

Розгляньте забарвлений за Романовським мазок крові людини при малому і великому збі­ль­шен­нях мікро­скопа (рис. 4). Зверніть увагу на відсутність ядра в еритроциті людини. Еритроцити у формі дисків‚ забарвлені в рожевий колір‚ складають основ­ну масу формених елементів. Від­шу­кай­те на мі­кропрепараті зернисті й незернисті лейкоцити. Серед зернистих можна знайти паличко­ядерні‚ сегментоядерні нейтро­фільні лейкоцити‚ еозинофільні (з червоною зернистістю в цито­плаз­мі)‚ ба­зо­фільні (з фіолетовою зернистістю в ци­топлазмі) лейкоцити. Серед незернистих лей­ко­цитів мож­на побачити великі‚ з бобо­подібним ядром моноцити і лімфоцити (малі‚ серед­ні‚ великі) з округ­лим ядром. Ядра забарвлені у фіолетовий колір‚ цитоплазма – у блакитний.

Запишіть спос­те­ре­жен­ня.

Рис. 3. Мазок крові жаби:

1 – еритроцит.

Рис. 4. Мазок крові людини:

1 – моноцит; 2 – нейтрофіл; 3 – еритроцит.

6. Розглянути й описати електронограму інтерфазного ядра.

Знайдіть на мікрофотографії: 1) ядерну оболонку; 2) пори в ядерній оболонці; 3) глибки хро­ма­тину; 4) ядерце; 5) гранулярний ендоплазматичний ретикулум, який безпо­се­ред­ньо зв’язаний з ядерною оболонкою (рис. 5).

Запишіть спос­те­реження.

1 2 3 4 5

Рис. 5. Електронна мікрофотографія клітини підшлункової залози:

1 – ядро з ядерною оболонкою; 2 – пори в ядерній оболонці; 3 – грудочки хроматину;

4 – ядерце; 5 – гранулярна ендоплазматична сітка, Ч16000.

Зробіть і запишіть загальний висновок за темою заняття та проведеною роботою.

Набути практичні навички:

1. Навчитися вміло користуватися світловим мікроскопом.

2. Уміти приготувати й описати тимчасовий цитологічний мікропрепарат.

3. Уміти розрізнити формені елементи на мазках крові і пояснити зв’язок між фор­мою ядра та функцією клітини.

4. Уміти аналізувати електронограму інтерфазного ядра.

Питання для самоконтролю:

1. Назвіть деталі оптичної, освітлювальної, механічної частин світлового мікро­ско­па.

2. Яке призначення конденсора, діафрагми?

3. Яке призначення макрометричного й мікрометричного гвинтів?

4. Якою поверхнею дзеркала (плоскою чи увігнутою) слід користуватися за умови штучного освітлення? Чому?

5. Який порядок переведення з малого на велике збільшення мікроскопа?

6. Чому при виготовленні тимчасового мікропрепарату об’єкт змочують краплиною води або обробляють розчином барвника?

7. Яку будову має ядерна оболонка?

8. Що таке хроматин? Яка відмінність між хроматином і хромосомами?

9. Що таке принцип комплементарності в будові ДНК?

10. Які азотисті основи, пентози є у складі ДНК та РНК?

11. Назвіть нуклеотиди у складі ДНК та РНК.

12. Який механізм реплікації ДНК?

13. Що таке нуклеосоми, хромонеми, хроматиди?

14. Які є морфологічні типи хромосом?

Література Основна:

1. Біологія: Підруч. для студ. мед. спец. ВУЗів ІІІ-ІV рівнів акредитації / Кол. авт.; За ред. проф. В.П.Пішака та проф. Ю.І.Ба­жо­ри.– Вінниця: Нова книга, 2004. – С. 71-80, 83-94.

2. Пішак В.П., Мещишен І.Ф., Пішак О.В., Мислицький В.Ф. Основи медичної гене­тики. - Чернівці: Медакадемія, 2000. - С.20-37, 65-78.

3. Пішак В.П., Захарчук О.І. Навчальний посібник з медичної біології, пара­зи­тології та генетики. Практикум. – Чернівці: Медакадемія, 2004. – С. 4-7, 25-30.

4. Слюсарєв А.О., Жукова С.В. Біологія: Підручник /Пер. з рос. В.О.Мотузний. - К.: Вища шк., 1992. - С. 24-28, 33-36, 88-90.

Додаткова:

1. Заварзин А.А., Харазова. Основы общей цитологии. - Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1982.

2. Ролан Ж.-К., Сёлоши А., Сёлоши Д. Атлас по биологии клетки. - М.: Мир, 1978.

3. Руководство к лабораторным занятиям по биологии /Под ред. Ю.К.Богояв­лен­ского. - М.: Медицина, 1979.

4. Свенсон К., Уэбстер П. Клетка. - М.: Мир, 1980.

5. Ченцов Ю.С. Общая цитология. - М.: Изд-во Моск. ун-та, 1984.

Практичне заняття №2

Тема: ПРОЯВ ОСНОВНИХ ЗАКОНОМІРНОСТЕЙ УСПАДКУВАННЯ НА ПРИКЛАДІ МЕНДЕЛЮЮЧИХ ОЗНАК (МОНО-, ДИ-

ТА ПОЛІГІБРИДНЕ СХРЕЩУВАННЯ). ВЗАЄМОДІЯ ГЕНІВ

Мета заняття: засвоїти основні поняття та терміни генетики, закономір­ності ус­пад­кування ознак при моно- та полігібридному схрещуваннях, вивчити форми і механізми взаємодії алельних та неалельних генів, зако­но­мір­ності успадкування груп крові систем АВО, Rh, MN, навчитися визначати гру­по­ву належність крові за системою АВО.

Обладання: таблиці; підбірка ситуаційних задач.

Технологічна карта заняття:

- організаційна частина 3 хв;

- обговорення теоретичних питань 40 хв;

- самостійна навчально-дослідницька робота 40 хв;

- підведення підсумків заняття 7 хв.

М е т о д и к а п р о в е д е н н я з а н я т т я

Вивчити теоретичні питання:

1. Генетика: предмет і завдання, етапи розвитку; основні терміни і поняття генетики.

2. Моногібридне схрещування: закон одноманітності гібридів першого поко­ління, за­кон розщеп­лення. Закон “чистоти гамет”. Аналізуюче схрещування, його прак­тич­не застосування.

3. Ди- і полігібридне схрещування: закон незалежного комбінування ознак, його ци­тологічні основи.

4. Взаємодія алельних генів (повне і неповне домінування, над­домі­ну­ван­ня, кодо­мі­нування).

5. Взаємодія неалельних генів (полімерія, комплементарність, епі­стаз). Яви­ще плей­о­­­тропії.

6. Множинні алелі. Генетика груп крові в людини.

Зміст теми:

1. Генетика: предмет і завдання, етапи розвитку; основні терміни і поняття генетики

Генетика – наука про закономірності спадковості та мінливості живих організмів. Спад­ко­вість – властивість організмів повторювати в ряді поколінь подібні ознаки і забезпечувати специ­фічний характер індивідуального розвитку (онтогенезу) в певних умовах середовища. Мінливість – властивість живих орга­ніз­мів, протилежна спадковості, яка полягає у здатності окремих особин у кожному наступному поколінні набувати нових ознак, відмінних від батьківських.

Закономірності спадковості вперше були встановлені чеським ученим Г.Менделем (1865) при схре­щу­ван­ні різних сортів гороху. У 1900 році голландець Гуго де Фріз, німець Карл Корренс та австрієць Еріх Чермак незалежно підтвердили закономірності, відкриті Менделем. Великою заслу­гою Г.Менделя було те, що він ввів для пояснення гібридологічного аналізу алгебраїчні символи, що значно полегшило сприйняття матеріалу, його аналіз і визначення закономірностей (А – домі­нан­тний ген; а – рецесивний ген; F – (filii) – діти; покоління (1, 2, 3... n). У 1909 р. датський гене­тик В. Іогансен запровадив термін алель, замість але­ло­мор­фа, для позначення реального стану ге­на: А або а. Тоді ж ним введено поняття генотип і фенотип.

Ген – ділянка молекули ДНК (у деяких вірусів – РНК), яка несе інформацію про первинну струк­туру (амінокислотну послідовність) певного білка, транспортної, рибосомальної та незрілої про-іРНК.

Алель (алельний ген) – це можливий структурний стан одного й того самого гена, який розмі­щений в однакових ділянках (локусах) гомологічних (парних) хромосом.

Домінантність – стан гена, який проявляється тим, що домінантний алель повністю або част­ко­во пригнічує дію рецесивного алеля.

Рецесивність – стан гена, при якому його експресія (реалізація) повністю або частково пригні­чується домінантним алелем.

Геном – сукупність генів, характерних для гаплоїдного набору хромосом даного виду організ­мів.

Генотип – сукупність генів, характерна для диплоїдного набору хромосом даного виду орга­ніз­мів. Ге­но­тип – у широкому розумінні слова це сукупність всіх спадкових факторів (задатків) організму (ядерних і цитоплазматичних). У більш вузькому розумінні генотип – це сукупність всіх генів даного організму, лока­лізо­ваних у хромосомах, які впливають на розвиток тих або інших ознак. Генотип в організмі функціонує як єдина, цілісна система, яка регулює всі процеси розвит­ку.

Фенотип – сукупність усіх ознак і властивостей організму, які формуються внаслідок взаємо­дії його генотипу із зовнішнім середовищем. У фенотипі майже ніколи не реалізуються всі ге­не­тичні мож­ли­вос­ті, а лише частина з них, для яких умови були оптимальні. Зміна зовнішнього се­редовища або генотипу спроможна викликати відхилення від нор­ма­льного фенотипу. Наявність певних генів не означає, що їх дія завершиться розвитком певних ознак. На дію багатьох генів впливає зміна зовнішнього середовища.

Пара алелів, такі як А і а займають однакові локуси в парі гомологічних хромосом і кодують одну і ту ж ознаку або її варіації. Такі гени називаються алельними. Між алелями немає кро­син­го­веру, а тому вони при мейо­зі розходяться в різні гамети, які містять або алель А, або алель а. Неа­лельні гени це такі, які знахо­дя­ть­ся в різних локусах гомологічних хромосом.

На знанні закономірностей успадкування ознак ґрунтується свідомий підбір і відбір у тварин­ництві, вибір порід для схрещування, підбір сортів рослин для селекційної роботи, мікроорганізмів для отримання вакцин, сироваток, лікарських засобів тощо.

Коли вказують, що успадковується ознака або що ця ознака спадкова, то таке визначення умовне: успад­ковуються не ознаки, а гени, які знаходяться в хромосомах.

Основний процес, який визначає закономірності успадкування, – дія генів в індивідуальному організмі. Дія генів проявляється в процесі індивідуального розвитку особини, починаючи від запліднення й утворення першої клітини нового організму до старості й настання природної смерті.

Ген, як одиниця спадковості, визначає властивості й ознаки організму.

Успадкування – це процес передавання спадково детермінованих ознак і властивостей орга­нізму й клітини в процесі розмноження. Вивчення успадкування дозволяє розкрити суть спадко­вості.

Г.Мендель запровадив метод генетичного аналізу окремих пар спадкових ознак. Він вста­но­вив, що:

1. Кожна спадкова ознака визначається одним спадковим фактором, задатком (геном).

2. Гени зберігаються в чистому вигляді в ряду поколінь, не втрачаючи своєї індивідуальності. Це призвело до відкриття основного положення генетики: ген відносно сталий.

3. Обидві статі в рівній мірі беруть участь у передачі своїх ознак нащадкам.

4. У чоловічих і жіночих статевих клітинах відбувається редуплікація (подвоєння) рівного чис­ла генів; їх редукція (зменшення). Це положення покладено в основу генетичного перед­ба­чен­ня існування мейозу.

5. Спадкові задатки (гени) є парними: один материнський, а другий батьківський. Один з них мо­же бути домінантним, а другий – рецесивним. Це положення відповідає відкриттю прин­ципу алелізму: ген пред­ставлений як мінімум двома алелями.

Домінантні і рецесивні ознаки в людини

Поділ ознак на домінантні і рецесивні в людини чисто умовний. Домінантною або рецесивною є ознака, дія гена в конкретних умовах, а не його незмінна властивість.

Ген існує тільки у двох станах: або як нормально функціонуючий, активний домінантний (від лат. do­mi­nans – панівний), тобто переважаючий, забезпечує прояв певної ознаки і пригнічує інші алелі, або як безді­яль­на, рецесивна (від лат. recessus – відступаючий) форма цього гена. За таких умов ознака проявиться в організмі, перебуваючи тільки в гомозиготному стані.

У людини відомо понад сто ознак, які успадковуються згідно з домінантним типом або виявляються у гетерозиготному стані.

Аноніхія, ахондроплазія, синдактилія, прогресуюча м’язова дистрофія, ксеродерма, уроджена стійка ку­ряча сліпота, поліпоз товстої кишки, отосклероз, хорея Гентінгтона, еліптоцитоз, амелія (відсутність рук і ніг) успадковуються за домінантним типом. Аноніхія – це недорозвинення нігтів. Воно може супровод­жу­ва­тися деформацією кистей рук і стоп ніг. Ахондроплазія – форма карликовості, за якої голова і тулуб дося­га­ють нормальних розмірів, а кінцівки сильно вкорочені. При уродженій курячій сліпоті різко погіршується сутінковий зір. Хорея Гентінгтона – прогресую­ча дегенерація елементів нервової системи. Хвороба з’являє­ть­ся у віці 30-40 років і неминуче призводить до смерті. Еліптоцитоз – коли еритроцити набувають форми еліпса, що призводить до недокрів’я.

Можливі й інші ознаки, які успадковуються за таким типом, але їх складно вивчати генетично і частина набуває летальної дії, інші призводять до нездатності мати дітей та ін.

Домінантні ознаки не мають тяжкого перебігу. Деякі з них характеризуються помірним або легким проявами в гетерозиготному стані й летальними ефектами – в гомозиготному.

За таким типом успадковується досить рідкісна ознака – альбінізм. Колір шкіри, волосся й очей успад­ковується складно. В окремих індивідуумів меланін (пігмент, який зумовлює забарвлен­ня шкіри, волосся, очей) не утворюється. У батьків з нормальним розвитком пігментації можуть народжуватися діти – аль­біно­си.

Успадковується за рецесивним типом алкаптонурія, фенілкетонурія, уроджений іхтіоз, урод­жена глухо­німо­та, галактоземія, муковісцидоз та ін.

Алькаптонурія – наслідок порушення обміну речовин за відсутності ферменту, який перетво­рює гомо­ген­тизинову кислоту в малеїлацетоацетат, із сечею виділяється алькаптон. Фенілкетону­рія – результат неможливості перетворення фенілаланіну в тирозин, фенілаланін накопичується в організмі у вигляді феніл­піро­виноградної, фенілмолочної кислот. Ці речовини токсично вплива­ють на головний мозок, що приз­во­дить до недоумства. Уроджений іхтіоз – коли вся поверхня шкі­ри вкрита зроговілими лусками, тріщинами.

Рецесивні алелі характеризуються тяжким перебігом, здатні зберігатися в популяції, за деяких умов по­ширюються через гетерозиготних носіїв.

Проте та чи інша ознака не завжди визначається одним і тим же геном. Так, альбінізм пере­важ­но успад­ко­вується як рецесивна ознака, але в деяких сім’ях може мати домінантне успадку­вання. Те ж торкається таких станів як алкаптонурія і глухонімота.