ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №3 (1 семестр) Тема Организация наследственного материала у про- и эукариот. Воспроизведение на клеточном уровне
..pdfПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №3 Тема: Организация наследственного материала у про- и эуакариот.
Воспроизведение на клеточном уровне.
Цель занятия - изучить особенности организации наследственного материала про- и эукариот, а также закономерные изменения структурно-функциональных характеристик клетки во времени.
В результате изучения темы студент должен:
знать молекулярную структуру и свойства нуклеиновых кислот;
знать цитогенетические механизмы периодов клеточного цикла.
Материально-техническое обеспечение:
учебная литература, ситуационные задачи, тестовые задания.
Макромолекулой, с которой связано сохранение в клетках биологической (наследственной, генетической) информации является ДНК.
Ею обеспечиваются передача качественно и количественно полноценной биоинформации в ряду клеточных поколений (митотический цикл) и использование этой информации для организации клеточных функций .
Первая из названных задач решается путем воспроизведения идентичных двойных спиралей ДНК, вторая — путем биосинтеза белка. На заре биогенеза роль носителя генетической информации принадлежала, видимо, РНК. Выбор эволюции в пользу ДНК обусловлен ее большей химической инертностью и, следовательно, стабильностью. Стабильности вещества наследственности в мире жизни принадлежит особое место. Минимизация искажения биоинформации за счет химической стабильности молекул-носителей была в эволюции усилена путем возникновения механизмов «макромолекулярной редакции» ДНК-текстов, коррекции в них ошибок и молекулярной репарации повреждений молекул ДНК.
В ядре сосредоточена большая часть ДНК эукариотической клетки (90%). Она распределена между ядерными структурами - хромосомами (греч. chroma - цвет, soma - тело). Морфология хромосом меняется по стадиям клеточного цикла. При вхождении клетки в митоз материал хромосом приобретает плотную упаковку (митотическая форма), а вне митоза - рыхлую (интерфазная форма). При просмотре в микроскоп гистологических препаратов митотические хромосомы видны как хорошо окрашиваемые основными красителями (гематоксилин, краситель Гимза) тельца. Материал хромосом на гистологических срезах в интерфазных ядрах виден как совокупность интенсивно окрашенных основными красителями глыбок, зерен и
волоконец - хроматин в терминологии классической морфологии. Генетики наполняют этот термин (исторически морфологический) иным содержанием. Под хроматином они понимают вещество хромосомы, как таковое. Исходя из представления о сохранении структурной целостности хромосом в клеточном цикле, подчеркивается, что химический состав хроматина и плотность его упаковки различаются по длине хромосомы в зависимости от стадии этого цикла.
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПОДГОТОВКИ
1.Организация ДНК: строение, свойства и функции.
2.РНК, её разновидности, строение. Роль РНК в процессе реализации наследственной информации.
3.Репликация ДНК, её этапы (фазы). Особенности репликации вирусных и бактериальных ДНК.
4.Репарационные механизмы ДНК.
5.Жизненный цикл клетки, его периоды (циклы). Интерфаза. Митотический цикл, определение, периоды. Соотношение ДНК(с) и хромосом (п) в митотическом цикле.
Задание 1. Строение нуклеотида.
Рассмотрите схему строения нуклеотида на рис.1. Обозначьте составные части нуклеотида. Обозначьте цифрами положения атомов углерода.
|
|
3 |
|
1 |
2 |
||
|
|||
|
|
|
Рис.1. Схема строения нуклеотида
1.____________________________________________
2.____________________________________________
3.____________________________________________
2
Задание 2. Молекулярная структура ДНК эукариот.
Рассмотрите схему строения ДНК на рис.2. Сделайте обозначения рис. 2.
Рис.2. Схема строения ДНК
Н - Ф – ОН - Д –
С1 – С5 - А – Т – Г – Ц –
Задание 3. Репликация ДНК у эукариот.
Изучите репликацию ДНК на рис. 3. Назовите основные этапы репликации ДНК эукариот и заполните табл. 1.
http://present5.com/presentation/1/44640805_165319307.pdf-img/44640805_165319307.pdf-8.jpg
Рис.3. Область репликационной вилки в молекуле ДНК
3
Сделайте обозначения:
1 ____________________________________________________________________________
2____________________________________________________________________________
3____________________________________________________________________________.
4____________________________________________________________________________
5____________________________________________________________________________
6____________________________________________________________________________
7____________________________________________________________________________
8____________________________________________________________________________
9____________________________________________________________________________
10___________________________________________________________________________
11___________________________________________________________________________
Таблица 1
Ферменты репликации и их функции
Ферменты |
Функции |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Задание 4. Репарация.
Изучите разные классификации репарации по таблицам 2 и 3. Рассмотрите механизмы репарации по таблице 4.
Таблица 2
Классификация по времени проведения репарации
Время проведения репарации |
Фаза клеточного цикла |
|
|
Дорепликативная |
G1 |
|
|
В процессе репликации ДНК |
фаза S |
|
|
Пост репликативная |
фаза G2 |
|
|
4
Таблица 3
Классификация по виду репарируемых повреждений:
–удаление пиримидиновых димеров;
–устранение однонитиевых разрывов;
–устранение двухнитевых разрывов;
–репарация АР-сайтов и т.д.
Таблица 4
Классификация основных механизмов репарации
Механизм |
|
Описание |
Прямая репарация |
Фотореактивация пиримидиновых димеров. |
|
|
Репарация АРсайтов прямой вставкой пуринов. |
|
|
Прямая репарация однонитевых разрывов ДНК. |
|
Эксцизионная репарация |
1 |
этап. Распознавание повреждения. |
|
2 |
этап. Надрезание нити пентозофосфатного остова ДНК. |
|
3 |
этап. Эксцизия участка, содержащего повреждение. |
|
4 |
этап. Репаративный синтез на неповрежденной матрице. |
|
5 |
этап. Сшивание (лигирование ) двух цепей ДНК. |
SOS-репарация |
На поврежденной матрице ДНК комплекс белков SOS- |
|
|
репарация (белков UmuD и UmuC со спиралью RecA) |
|
|
замещают ДНК полимеразу III и начиная полимеризацию |
|
|
случайных нуклеотидов. В результате клетка спасается от |
|
|
гибели на данном этапе и может обеспечить митоз, хотя будут |
|
|
ошибки и высокий риска гибели клетки. |
|
Рекомбинантная |
Для реализации этого вида репарации необходима вторая |
|
репарация |
неповрежденная копия нуклеотидной последовательности, |
|
|
гомологичной поврежденному участку. Происходит |
|
|
одноцепочечный обмен между неповрежденным дуплексом и |
|
|
разорванным. |
Задание 5. Жизненный цикл клетки.
Рассмотрите жизненный цикл клетки на рис.4. Укажите в таблице 5 периоды жизненного цикла клетки и процессы, происходящие в эти периоды.
I – митотический цикл
IIпереход клетки в дифференцированное состояние
III – гибель клетки
Рис.4. Жизненный цикл клетки многоклеточного организма
5
Таблица 5
Жизненный цикл клетки
|
Периоды жизненного цикла |
Процессы |
|
|
|
R1 |
(постмитотический) |
|
|
|
|
R2 |
(премитотический), (G0) |
|
M - ….. |
|
|
|
|
|
G1 |
- ....... |
|
|
|
|
S - ...... |
|
|
|
|
|
G2 |
- …… |
|
|
|
|
Задание 6. Митотический индекс (коэффициент).
Митотический индекс определяется числом клеток, находящийся в митозе на всех стадиях: профазе, метафазе, анафазе, телофазе и к общему числу учтенных клеток (n) исследуемой ткани и выражается в промилях ( 0 / 00 )
Рассмотрите и определите митотический индекс по рис. 5.
1. ______________
2. _______________
3._______________
4.________________
5.________________
6. ________________
7._______________
Рис.5. Митоз в корешке лука
6
|
Фазы митоза |
|
|
Фаза митоза |
Количество клеток |
Профаза (П)
Метафаза (М)
Анафаза (А)
Телофаза (Т)
Интерфаза
Сумма всех клеток (n)
Список литературы:
1.Биология : учебник в 2-х т. / В.Н. Ярыгин, В.В. Глинкина, И.Н. Волков [и др.]. под ред. В.Н. Ярыгина. – Москва: ГЭОТАР-Медиа, 2011. - Т. 1. -725 с.
2.Биология : учебник в 2-х т. / под ред. В.Н. Ярыгина. – Москва: ГЭОТАР-
Медиа, 2015. – Т. 1. - 725 с.
3.Пехов А.П. Биология. Медицинская биология, генетика и паpазитология : учебник для медицинских вузов / А.П. Пехов. - Москва: ГЭОТАР-Медиа,
2011. - 656 c.
4.Гигани О.Б. Биология: руководство к лабораторным занятиям : учебное пособие / под ред. О.Б. Гигани. - Москва : ГЭОТАР-Медиа, 2012. - 272 с.
5.Маркина В.В. Биология: руководство к практическим занятиям / В.В. Маркина, Ю.Д. Оборотистов, Н.Г. Лисатова [и др.] / под ред. В.В. Маркиной - Москва : ГЭОТАР-Медиа, 2010. - 448 с.
6.Чебышев Н.В. Биология : учебное пособие / Н.В. Чебышев, Г.Г. Гринева. – Москва : ГЭОТАР-Медиа, 2010. – 416 с.
7