Медицинская академия имени С.И. Георгиевского
ФГАОУ ВО «КФУ им. В.И. Вернадского»
Рабочая тетрадь
по биологии студента 1 курса
международного медицинского факультета
группа ____
(фамилия, имя, отчество)
Преподаватель____________________________
г. Симферополь
Календарно-тематический план практических занятий по биологии
для студентов специальности «Лечебное дело» на 1 семестр
2017- 2018 учебного года.
№ п/п |
Тема |
|
|
Уровни организации живого. Клеточные и неклеточные формы жизни. Прокариотические формы жизни. Оптические системы в биологических исследованиях. |
|
|
Морфология клетки. Структурные компоненты цитоплазмы и ядра. Клеточные мембраны. Транспорт веществ через плазмалемму. |
|
|
Характеристика нуклеиновых кислот. Строение гена про- и эукариот. Гены структурные, регуляторные, т-РНК, р-РНК.Организация потока информации в клетке. Регуляция экспрессии генов. Молекулярные механизмы изменчивости у человека. |
|
|
Морфология хромосом. Кариотип человека. Жизненный цикл клетки. Деление клетки. |
|
|
Биологические особенности репродукции человека.Гаметогенез. Мейоз. Оплодотворение. |
|
|
Особенности пренатального периода развития человека. Предпосылки врожденных нарушений. |
|
|
Постнатальный период онтогенеза, регенерация, трансплантация. |
|
|
Особенности генетики человека. Проявление основных закономерностей наследования на примере менделирующих признаков человека (моно-, ди- и полигибридное скрещивание). Множественный аллелизм. Генетика групп крови. |
|
|
Взаимодействие аллельных и неаллельных генов. Явление плейотропии. |
|
|
Сцепленное наследование. Кроссинговер. Генетика пола. Особенности наследования признаков, сцепленных с полом. |
|
|
Изменчивость, ее формы и проявления. |
|
|
Основы медицинской генетики. Цитогенетический, биохимический, генеалогический методы диагностики. ПЦР и ДНК-диагностика. |
|
|
Популяционно-статистический и близнецовый методы диагностики. Медико-генетическое консультирование. Пренатальная диагностика. |
|
|
Наследственные болезни. |
|
|
Итоговое занятие по цитологии и генетике. |
Дата: Практическое занятие №1
Уровни организации живого. Клеточные и неклеточные формы жизни. Прокариотические формы жизни. Оптические системы в биологических исследованиях.
Практические задания:
1. Обозначить строение вируса.
Строение вируса: ферменты, капсид, белковая оболочка, нуклеиновая кислота, липопротеидная оболочка.
2. Обозначить строение бактериальной клетки.
Строение бактериальной клетки: цитоплазма, рибосома, мезосома, капсула, плазмида, клеточная оболочка, цитоплазматическая мембрана, ДНК, фимбрия, нуклеоид, жгут.
3. Обозначить элементы рисунка, учитывая размеры эритроцита человека, бактериальной клетки и различных вирусов.
На рисунке изображено: эритроцит человека, кишечная палочка (Escherichia coli), бактериальные рибосомы, полиовирус или вирус полиомелита ( Enterovirus C), бактериофаг MS2, бактериофаг Т4, вирус натура́льной или чёрной о́спы (Variola vera), вирус табачной мозаики (Tobacco mosaic virus).
4. Обозначить устройство светового микроскопа.
Устройство светового микроскопа: окуляр, тубус, макровинт, микровинт, основание, штатив, зеркало, конденсор, винт подъема конденсора, предметный столик, объективы, револьвер.
5. Рассмотреть под малым увеличением микроскопа асимметричную букву шрифта: сделать заключение о том, какое изображение дает световой микроскоп.
|
|
Вывод:__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
6. Рассмотреть и зарисовать микропрепарат «Волос человека» под «малым» и «большим» увеличением.
|
|
Малое увеличение Большое увеличение
Вывод:__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
7. Изготовить временный препарат из волокон ваты, рассмотреть под микроскопом при малом и большом увеличении. Зарисовать, на рисунке отметить артефакты в виде соринок и пузырьков воздуха.
|
|
Малое увеличение Большое увеличение
Вывод:__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Подпись преподавателя______________________________________
Дата: Практическое занятие №2
Морфология клетки. Структурные компоненты цитоплазмы и ядра. Клеточные мембраны. Транспорт веществ через плазмалемму.
Вопросы для подготовки к занятию:
1. Строение эукариотической клетки.
2. Цитоплазма и ее компоненты: гиалоплазма, органоиды, включения.
3. Классификации органоидов цитоплазмы.
4. Органоиды общего назначения.
5. Строение и функция одномембранных органоидов: ЭПС, комплекс Гольджи, лизосомы (виды), пероксисомы, вакуоли растительных клеток.
6. Строение и функция двумембранных органоидов: митохондрии, пластиды (хлоропласты, хромопласты, лейкопласты).
7. Строение и функция немембранных органоидов: рибосомы, клеточный центр, микротрубочки.
8. Органоиды специального назначения: микроворсинки, реснички, жгутики, миофибриллы, нейрофибриллы.
9. Включения: трофические, секреторные, специальные.
10. Организация потоков веществ, энергии и информации в клетке.
11. История развития представлений о строении клеточной мембраны.
12. Молекулярная организация биологической мембраны (модели Даниели и Даусона, Ленарда (мозаичная)).
13. Современная жидкостно-мозаичная модель строения биологической мембраны Сингера-Николсона.
14. Химический состав плазматической мембраны.
15. Функции мембраны.
16. Пассивный транспорт веществ через мембрану: осмос, простая диффузия, облегченная диффузия.
17. Эритроциты человека в изо-, гипо- и гипертонических растворах.
18. Активный транспорт. Принцип работы натрий-калиевого насоса.
19. Эндоцитоз. Этапы фагоцитоза. Пиноцитоз.
20. Экзоцитоз.
1. Рассмотреть микропрепарат «Пленка кожицы лука» при малом и большом увеличении. Нарисовать и обозначить строение растительных клеток.
|
|
1- 2- 3- 4- 5- 6-
|
Большое увеличение
2. Рассмотреть микропрепарат «Эритроциты лягушки» при малом и большом увеличении. Нарисовать и обозначить строение животной клетки.
|
|
1-
2-
3-
4-
|
Большое увеличение
3. Рассмотреть микропрепарат «Эритроциты человека» при малом и большом увеличении. Нарисовать и обозначить строение животной безъядерной клетки.
|
|
1-
2-
3-
|
Большое увеличение
4. Рассмотреть микропрепарат “Жировые включения” при малом и большом увеличении. Нарисовать и обозначить строение животной клетки с липидными включениями.
|
|
1-
2-
3-
4-
|
Большое увеличение
5. Рассмотреть микропрепарат “Пигментные включения” при малом и большом увеличении. Нарисовать и обозначить строение животной клетки с пигментными гранулами.
|
|
1-
2-
3-
4-
|
Большое увеличение
6. Написать отличия между животной и растительной клеткой.
Признаки |
Растительная клетка |
Животная клетка |
Пластиды |
|
|
Способ питания |
|
|
Синтез АТФ |
|
|
Расщепление АТФ |
|
|
Клеточный центр |
|
|
Целлюлозная клеточная стенка |
|
|
Включения |
|
|
Вакуоли |
|
|
7
Клетка животного происхождения; растительная клетка; ядро с хроматином и ядрышком; плазматическая мембрана; клеточная стенка; плазмодесма; гранулярный цитоплазматический ретикулум; гладкий ретикулум; пиноцитозная вакуоль; аппарат Гольджи; лизосома; жировые включения в гладком ретикулуме; центриоль и микротрубочки центросферы; митохондрии; полирибосомы гиалоплазмы; центральная вакуоль; хлоропласт.
8. Изучить строение клеточной мембраны и обозначить рисунок.
Строение клеточной мембраны: наружная поверхность цитоплазматической мембраны, углевод, гликопротеин, гликолипид, холестерол, гликокаликс, гидрофильная область, гидрофобная область, интегрированный белок, фосфолипид, периферический белок, внутренняя поверхность цитоплазматической мембраны.
9. Рассмотреть осмотические процессы в растительной клетке.
Тургор. Приготовить временный препарат клеток пленки лука в капле воды (изотоническая среда); наблюдать тургорное состояние клеток при большом увеличении микроскопа.
Плазмолиз. Приготовить временный препарат клеток лука в капле 10% раствора NaCl (гипертоническая среда). Наблюдать при большом увеличении постепенное отслаивание цитоплазмы от оболочки и уплотнение протопласта – явление плазмолиза.
Деплазмолиз. Плазмолизированные клетки промыть водой, вновь приготовить препарат в капле дистиллированной воды (гипотоническая среда) и при ув. 7х40 наблюдать явление деплазмолиза.
Зарисовать эритроцит человека, обозначить клеточную мембрану и протопласт.
а) б) в)
Эритроцит человека в: а) изотонической среде (вода) – тургор.; б) гипертонической среде (10% р-р NaCl) – плазмолиз; в) гипотонической среде (дистиллированная вода) – деплазмолиз.
10.Рассмотреть и обозначить процессы транспорта веществ через мембрану
_____– простая диффузия;
_____– диффузия через мембранные каналы;
_____– облегченная диффузия с помощью белков-переносчиков;
_____– активный транспорт
Подпись преподавателя______________________________________
Дата Практическое занятие №3.
Характеристика нуклеиновых кислот. Строение гена про- и эукариот. Гены структурные, регуляторные, т-РНК, р-РНК. Организация потока информации в клетке. Регуляция экспрессии генов. Молекулярные механизмы изменчивости у человека.
Вопросы для самоподготовки к освоению данной темы:
1. Строение нуклеиновых кислот.
2. Химический состав и строение ДНК (I, II и III структура). Пространственная модель ДНК Уотсона-Крика.
3. Отличия ДНК от РНК.
4. Генетический код - способ хранения наследственной информации.
5. Свойства генетического кода.
6. Структура и функции разных видов РНК (рибосомная - рРНК, транспортная - тРНК, информационная - иРНК).
7. Строение генов прокариот.
8. Строение генов эукариот. Экзон-интронная организация генов эукариот.
9. Классификация генов: структурные и функциональные (регуляторы и модификаторы: индукторы, супрессоры).
10. Центральная догма молекулярной биологии. Основные этапы биосинтеза белка.
11. Экспрессия генов прокариот. Транскрипция (инициация, элонгация, терминация).
12. Особенности и основные отличия экспрессии генов прокариот и эукариот. Этапы созревания (процессинг) иРНК: 1- сплайсинг, 2 - модификация).
13. Трансляция (инициация, элонгация, терминация).
14. Посттрансляционная модификация белка.
15. Понятие о дифференциальной экспрессии генов. Активные и репрессированные гены.
16. Особенности биосинтеза белка в прокариотических и эукариотических клетках.
Характеристика нуклеиновых кислот.
Изучить и обозначить схему строения ДНК и РНК. Зарисовать составные химические компоненты разными цветами.
Изучить и обозначить строение тРНК.
Строение тРНК: акцепторный стебель, петля псевдоурацила, антикодоновая петля, петля дигидроуридина.
Указать отличия между ДНК и РНК.
Признаки
ДНК
РНК
Местонахождение в клетке
Местонахождение в ядре
Строение макромолекулы
Мономеры
Состав нуклеотида
Свойства
Функции
Изучить и обозначить схему репликации ДНК эукариотических клеток.
Изучить и обозначить схему Lac-оперона. Обозначить наличие (+ или -) глюкозы или лактозы.
Изучить и обозначить схему биосинтеза белка.
Схема биосинтеза белка: ДНК, цитоплазматическая мембрана, транскрипция м-РНК, зрелая м-РНК, транспорт м-РНК в цитоплазму, трансляция, рибосома, кодон, антикодон, аминокислота, м-РНК, полипептидная цепь.
Решить задачи.
Задача № 1. В молекуле ДНК обнаружено 880 гуанидиловых нуклеотидов, которые составляют 22% от общего числа нуклеотидов в этой ДНК. Определите: а) сколько других нуклеотидов в этой ДНК? б) какова длина этого фрагмента?
Задача № 2. Одна из цепей ДНК имеет молекулярную массу 68310. Определите количество мономеров белка, запрограммированного в данной цепи ДНК (молекулярная масса 1-го нуклеотида равна 345).
Задача № 3. Считая, что средняя относительная молекулярная масса аминокислоты около 100, а нуклеотида около 345, определите, что тяжелее - белок либо ген, его кодирующий?
Задача № 4. Белок состоит из 167 аминокислот. Какую длину имеет определяющий его ген? Сколько нуклеотидов заходит в его состав?
Задача № 5. Молекула и-РНК несет информацию о белке, состоящем из 230 аминокислот. Какова длина данной молекулы? Сколько нуклеотидов имеется в участке молекулы ДНК, с которой была транскрибирована данная и-РНК?
Задача № 6. В состав фрагмента молекулы ДНК заходит 3680 нуклеотидов. Определите длину данного участка ДНК.
Подпись преподавателя______________________________________
Дата: Практическое занятие №4
Морфология хромосом. Кариотип человека. Жизненный цикл клетки. Деление клетки.
Написать характеристику хромосом в соответствии с Денверской классификацией.
Обозначить на схеме основные морфологические составляющие хромосомы.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
Морфологическое строение хромосомы: точка прикрепления нити веретена, кинетохор (первичная перетяжка), центромера, гетерохроматиновый участок, хроматиды, хромасома, матрикс, ядрышко, гетерохроматиновый спутник, вторичная перетяжка, эухроматин.
Указать уровни компактизации ДНК.
Заполнить таблицу «Глыбки полового Х-хроматина (тельца Барра) в ядрах соматических клеток человека».
Глыбки полового Х-хроматина (тельца Барра) в ядрах соматических клеток человека: нормальная женщина 46,ХХ или мужчина с синдромом Клайнфельтера 47,ХХУ; нормальный мужчина 46,ХУ или женщина с синдромом шерешевского-Тернера 45,ХО; женщина с трисомией 47,ХХХ или мужчина с синдромом Клайнфельтера 48,ХХХУ; женщина с полисомией 48,ХХХХ или мужчина с синдромом Клайнфельтера 49,ХХХХУ.
Рассмотреть под микроскопом при большом увеличении, зарисовать и обозначить микропрепарат “Политенные хромосомы дрозофилы “.
1.
2.
3.
4.
Рассмотреть под микроскопом при большом увеличении демонстрационный микропрепарат "Хромосомы человека из культуры лейкоцитов". Зарисовать и обозначить хромосомы на стадии метафазы митоза.
Рассмотреть под микроскопом при большом увеличении, зарисовать и обозначить микропрепарат «Поперечный срез матки аскариды», указав разные фазы митоза в яйцах аскариды.
1.
2.
3.
4.
5.
Рассмотреть под микроскопом при большом увеличении, зарисовать и обозначить микропрепарат «Кариокинез в клетках кончика корешка лука», указав разные фазы митоза в растительных клетках.
|
|
1. 2. 3. 4. 5. 6. |
Рассмотреть под микроскопом при большом увеличении, зарисовать и обозначить микропрепарат «Амитоз в стенке мочевого пузыря лягушки».
1.
2.
3.
4.
5.
Обозначить схему клеточного цикла клетки.
|
Заполнить таблицу, указав отличия между апоптозом и некрозом.
Признак |
Апоптоз |
Некроз |
Индукция |
|
|
Распространенность |
|
|
Биохимические изменения |
|
|
Распад ДНК |
|
|
Целостность клеточной мембраны |
|
|
Морфология |
|
|
Воспалительный ответ |
|
|
Гибель клеток |
|
|
Удаление погибших клеток |
|
|
Подпись преподавателя______________________________________
Дата: Практическое занятие №5
Биологические особенности репродукции человека. Гаметогенез. Мейоз. Оплодотворение.
1.Нарисовать фазы мейоза
Фаза мейоза, n -хромосомы, с - ДНК |
Рисунок |
Характеристика фазы, расположение хромосом
|
Профаза1 2n4c |
|
Растворение ядерных мембран, расхождение центриолей к разным полюсам клетки, формирование нитей веретена деления, “исчезновение” ядрышек, конденсация двухроматидных хромосом, конъюгация гомологичных хромосом и кроссинговер.
|
Лептотена |
|
Стадия тонких нитей (хромосом). В начале лептотены происходит компактизация хроматиновых нитей и их превращение в хромосомы. Однако этот процесс не заканчивается. Длина каждой хроматиновой нити в конце этой стадии на 1-2 порядка длиннее, чем у гиперспирализованных хромосом в метафазе1. Это имеет большое биологическое значение, поскольку, не полностью упакованные участки ДНК сохраняют функциональную активность в течение всей профазы1. |
Зиготена |
|
Стадия конъюгации гомологичных хромосом (синапсис). При этом гомологичные хромосомы (уже двойные после S-периода интерфазы) сближаются и образуют новый хромосомный ансамбль, никогда до этого не встречающийся при клеточном делении, — бивалент. Биваленты — это парные соединения удвоенных гомологичных хромосом, т.е. каждый бивалент состоит из четырех хроматид. Конечная цель формирования бивалентов - это совместное прохождение парой гомологичных хромосом метафазы1 для последующего точного попадания гомологичных хромосом в разные дочерние клетки. |
Пахитена |
|
Стадия толстых нитей. Благодаря полной конъюгации гомологов профазные хромосомы как бы увеличились в толщине. Число таких толстых пахитенных хромосом гаплоидно (n), но они состоят из двух объединившихся гомологов, каждый из которых имеет по две сестринские хроматиды. Следовательно, и здесь количество ДНК равно 4с, а число хроматид — 4n. |
Диплотена |
|
Стадия двойных нитей. На этой стадии мейоза происходит отталкивание гомологов друг от друга, которое часто начинается в зоне центромер. Но при этом пары сестринских хроматид каждой гомологичной хромосомы остаются соединенными между собой в центромерных районах и по всей длине. В это время сестринские хроматиды отчетливо выявляются в световом микроскопе. |
Диакинез |
|
Диакинез характеризуется уменьшением числа хиазм, укорочением бивалентов, разрушением ядрышек. Биваленты приобретают более компактную форму, места соединения гомологичных хромосом оказываются расположенными на их концах терминально. Хромосомы теряют связи с ядерной оболочкой, которая разрушается по мере формирования нитей веретена деления. Эта стадия является переходной к следуюшей фазе первого деления мейоза - метафазе 1. |
|
|
|
Метафаза1 2n4c |
|
Выстраивание бивалентов в экваториальной плоскости клетки, прикрепление нитей веретена деления одним концом к центриолям, другим – к центромерам хромосом. |
Анафаза1 2n4c |
|
Случайное независимое расхождение двухроматидных хромосом к противоположным полюсам клетки (из каждой пары гомологичных хромосом одна хромосома отходит к одному полюсу, другая – к другому), перекомбинация хромосом. |
Телофаза1в обеих клетках по 1n2c |
|
Образование ядерных мембран вокруг групп двухроматидных хромосом, деление цитоплазмы. |
Профаза2 1n2c |
|
Демонтаж ядерных мембран, расхождение центриолей к разным полюсам клетки, формирование нитей веретена деления. |
Метафаза2 1n2c |
|
Выстраивание двухроматидных хромосом в экваториальной плоскости клетки (метафазная пластинка), прикрепление нитей веретена деления одним концом к центриолям, другим – к центромерам хромосом. |
Анафаза2 2n2c |
|
Деление двухроматидных хромосом на хроматиды и расхождение этих сестринских хроматид к противоположным полюсам клетки (при этом хроматиды становятся самостоятельными однохроматидными хромосомами), перекомбинация хромосом. |
Телофаза 2 в обеих клетках по 1n1c Всего 4 по 1n1c |
|
Деконденсация хромосом, образование вокруг каждой группы хромосом ядерных мембран, распад нитей веретена деления, появление ядрышка, деление цитоплазмы (цитотомия) с образованием двух, а в итоге обоих мейотических делений – четырех гаплоидных клеток. |
2. Обозначить схему стадий гаметогенеза (размножение, рост, созревание, формирование).
3. Обозначить строение сперматозоида.
Строение сперматозоида: – головка; – шейка; – тело; – хвост; – ядро; – акросома; – осевая нить; – проксимальная центриоль; – дистальная центриоль; – митохондрия; - микротрубочки.
4. Обозначить строение яйцеклетки.
Обозначить:
____ – ядро овоцита;
____ – Zona pellucida;
____ – эндоплазматический ретикулум;
____ – митохондрии;
____ – желточные включения;
____ – микроворсинки овоцита;
____ - рецепторы;
____ – лучистый венец;
____ – отростки фолликулярных клеток;
____ - кортикальные грарулы.