method2
.pdfРабота 2. Поток энергии в клетках
Поток энергии у представителей разных групп организмов обеспечивается брожением, фото-, хемосинтезом, дыханием.
Основная роль в биоэнергетике клеток животных принадлежит
дыхательному обмену, включающему реакции расщепления низкокалорийного органического «топлива» (глюкоза, жирные кислоты, аминокислоты), а также использование выделяемой энергии для образования высококалорийного клеточного «топлива» в виде аденозинтрифосфата (АТФ). Энергия АТФ в разнообразных процессах преобразуется в тот или иной вид работы —
химическую (синтезы), осмотическую (поддержание перепадов концентрации веществ), электрическую, механическую, регуляторную.
Соединение, в химических связях которого запасена энергия в форме,
доступной для использования в биологических процессах, называют
макроэргическим. Универсальным соединением такого рода служит АТФ.
Используя учебную литературу и конспект лекций, запишите в
протоколы занятий уравнения бескислородного и кислородного этапов расщепления глюкозы. Отметьте, где в клетке происходит каждый из этих этапов. Укажите, сколько запасается энергии в виде макроэргических связей АТФ на каждом из этапов. Внимательно рассмотрите рис. 2 и укажите в
ячейках с вопросами вид работы, выполняемой в клетке, где используется энергия АТФ.
Рис. 2. Поток энергии в клетке
|
|
|
|
КЛЕТКА |
|
|
|
ПИЩА |
Глюкоза, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
аминокислоты, |
|
|
|
|
|
|
|
жирные |
|
|
|
|
|
|
|
|
Энергия АТФ преобразуется в работу: |
|
||||
|
Дыхательный |
|
|
|
|
|
|
|
обмен клетки с |
|
|
|
|
|
|
|
образованием |
АТФ |
? |
? |
? |
? |
? |
СО2 + Н2О |
и выделением |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
11 |
Работа 3. Структурная организация нуклеиновых кислот
Используя литературные источники, граф №2 логической структуры темы, внимательно рассмотрите рис. 3 и зарисуйте схему вторичной структуры ДНК. Укажите общее количество нуклеотидов, которые входят во фрагмент ДНК, изображѐнный на схеме Б.
|
Нуклеотид |
А |
В |
|
|
|
|
Фосфат |
|
|
|
|
Азотистое |
Пурины – А, Г |
|
|
|
|
|
Углевод |
основание |
|
|
|
Пиримидины–Т,Ц,У |
|
|
|
|
|
|
|
|
Б |
|
|
|
1 |
|
|
|
2 |
|
А – строение нуклеотида; Б – первичная и вторичная структуры ДНК; В – третичная структура ДНК (две полинуклеотидные цепи, свѐрнутые в спираль):
1 – первичная структура ДНК (одна полинуклеотидная цепь); 2 – вторичная структура ДНК (две полинуклеотидные цепи).
12
|
ЗАДАНИЯ ДЛЯ ПРОВЕРКИ ДОСТИЖЕНИЯ КОНКРЕТНЫХ |
|||||
|
|
ЦЕЛЕЙ ОБУЧЕНИЯ |
|
|
||
1. Основными структурами эука- |
2. Третичная |
структура |
молекулы |
|||
риотической клетки являются: |
ДНК представлена: |
|
||||
A. |
Поверхностный |
аппарат |
A. |
Полинуклеотидной цепью; |
||
|
клетки; |
|
B. |
Двумя |
полинуклеотидными |
|
B. |
Генетический аппарат; |
|
цепями; |
|
|
|
C. |
Ядро; |
|
C. |
Спиралью из одной цепи; |
||
D. |
Цитоплазма; |
|
D. |
Двумя |
комплементарными |
|
E. |
Поверхностный |
аппарат |
|
цепями, свѐрнутыми в спираль; |
||
|
клетки, цитоплазма и ядро. |
E. |
Полинуклеотидной |
цепью, |
||
|
|
|
|
связанной с белками. |
||
3. Гиалоплазма содержит непосто- |
4. Митохондрии способны к само- |
|||||
янные компоненты клетки. Это: |
удвоению благодаря |
наличию в |
||||
A. |
Ядрышки; |
|
них: |
|
|
|
B. |
Лизосомы; |
|
A. |
Хромосом; |
|
|
C. |
Пластиды; |
|
B. |
Крист; |
|
|
D. |
Митохондрии; |
|
C. |
Двойной мембраны; |
||
E. |
Включения. |
|
D. |
Кольцевой ДНК; |
|
|
|
|
|
E. |
АТФ. |
|
|
5. В бактериальной клетке можно |
6. Функцию аэробного дыхания в |
|||||
обнаружить такие органеллы: |
клетках эукариот выполняют: |
|||||
A. |
Митохондрии; |
|
A. |
Митохондрии; |
|
|
B. |
Ядро; |
|
B. |
Эндоплазматическая сеть; |
||
C. |
Комплекс Гольджи; |
|
C. |
Комплекс Гольджи; |
||
D. |
Рибосомы; |
|
D. |
Рибосомы; |
|
|
E. |
Пластиды. |
|
E. |
Микротрубочки. |
|
13
7. Надмембранный слой плазма- |
8. Процессы, связанные с обменом |
леммы, образуемый гликолипи- |
веществ, энергией и информа- |
дами и гликопротеидами, назы- |
цией, характеризуют клетку как: |
вается: |
A. |
Инертную систему; |
|
A. |
Гликокаликс; |
B. |
Обновляющуюся систему; |
B. |
Клеточная стенка; |
C. |
Открытую систему; |
C. |
Плазмалемма; |
D. |
Закрытую систему; |
D. |
Гиалоплазма; |
E. |
Стабильную систему. |
E. Кариолемма.
9.В зелѐных листьях растений из 10. Две полинуклеотидные цепи ДНК,
двумембранных органелл встре- |
соединѐнные по принципу комп- |
|
чаются преимущественно: |
лементарности, |
образуют |
A. Лейкопласты; |
структуру ДНК: |
|
B. |
Хромопласты; |
A. |
Четвертичную; |
C. |
Хлоропласты; |
B. |
Первичную; |
D. |
Лейкопласты и хромопласты; |
C. |
Вторичную; |
E. |
Лейкопласты и хлоропласты. |
D. |
Третичную; |
|
|
E. |
Хромосомную. |
11.В клетках животных полное |
12.Окисление глюкозы до пирови- |
||
окисление глюкозы заканчива- |
ноградной кислоты происходит в: |
||
ется в: |
A. |
Митохондриях; |
|
A. |
Ядре; |
B. |
Ядре; |
B. |
Аппарате Гольджи; |
C. |
Рибосомах; |
C. |
Митохондриях; |
D. |
Аппарате Гольджи; |
D. |
Рибосомах; |
E. |
Цитоплазме. |
E.ЭПС.
14
13.В формировании и выделении се-
кретов клетки, а также в образо-
вании лизосом принимает учас-
тие:
A.Ядрышко;
B.Комплекс Гольджи;
C.ЭПС;
D.Кариоплазма;
E.Клеточная стенка.
Варианты тестовых заданий для итогового контроля Вы получите у
преподавателя.
КРАТКИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РАБОТЕ
на практическом занятии по теме «МОЛЕКУЛЯРНЫЙ И КЛЕТОЧНЫЙ УРОВНИ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИВОГО»
Для эффективной работы на практическом занятии ознакомьтесь с его основными этапами и методикой проведения занятия, изложенными ниже.
МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЗАНЯТИЯ
1.Актуализация (мотивация) темы занятия.
2.Изучение графа логической структуры темы и инструкции по выполнению практических работ.
3.Самостоятельное выполнение практических работ и оформление протоколов под контролем и при консультативной помощи преподавателя.
4.Анализ выполненной работы и коррекция самостоятельной работы студента.
5.Коррекция протоколов занятий преподавателем и работа по устранению замечаний.
6.Итоговый тестовый контроль для проверки усвоения конечных целей обучения.
15
ЗАНЯТИЕ № 2
ТЕМА: МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ОСНОВЫ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ
Для понимания явлений наследственности и изменчивости необходимы знания молекулярно-биологической сущности гена, его структуры и функций.
Полученные знания окажут существенную роль в понимании вопросов этиологии, патогенеза, а, следовательно, и лечения многих болезней как наследственной моногенной, так и мультифакториальной природы. Материал,
изучаемый в этой теме, необходим для усвоения курса медицинской генетики,
педиатрии, акушерства, гинекологии, психиатрии, невропатологии с последующим использованием его в практике врачей любой специальности.
ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ
ОБЩАЯ ЦЕЛЬ. Уметь:
связывать структурно-функциональную организацию генома с процессами регуляции жизнедеятельности организмов.
КОНКРЕТНЫЕ ЦЕЛИ:
1.Различать структуры гена (ДНК).
2.Характеризовать экзон-интронную структуру генома.
3.Распознавать этапы синтеза белковых молекул.
4.Интерпретировать процессы регуляции генов.
5.Различать функции структурных и регуляторных генов.
16
СОДЕРЖАНИЕ ОБУЧЕНИЯ
Теоретические вопросы, на основании которых возможно выполнение
целевых видов профессиональной деятельности.
1.Что такое ген и какова его структура?
2.Что такое геном, экзон, интрон, процессинг?
3.Как в ядре осуществляется процессинг?
4.Из каких этапов состоит биосинтез белка?
5.Где в клетке происходят этапы транскрипции и трансляции?
6.Что такое оперон, как он устроен?
7.Как осуществляется экспрессия генов прокариот и эукариот?
8.Какие функции выполняют структурные гены?
9.Какова роль регуляторных генов в процессе синтеза белка?
Для усвоения теоретических вопросов Вам необходимо ознакомиться с графом логической структуры темы и информацией, заключенной в литературных источниках и конспектах.
17
ГРАФ ЛОГИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ ТЕМЫ: «МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ОСНОВЫ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ»
Молекулярная
организация
генома
ФОСФАТ
УГЛЕВОД
АЗОТИСТОЕ
ОСНОВАНИЕ
|
|
ДНК |
НУКЛЕОТИД |
|
|
|
(ПОЛИМЕР) |
|
(МОНОМЕР) |
|
|
|
ГЕН |
|
|
|
|
|
|
|
ПОЛИНУКЛЕОТИДНАЯ ЦЕПЬ -- I - структура
ДВЕ КОМПЛЕМЕНТАРНЫЕ ПОЛИНУКЛЕОТИДНЫЕ ЦЕПИ-- II –структура
ДВОЙНАЯ СПИРАЛЬ -- III - структура
Экзон-интронная |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Начало гена |
ЭКЗОН |
ИНТРОН |
|
ЭКЗОН |
ИНТРОН |
|
ЭКЗОН |
|
Конец гена |
|
|
организация генома |
|
|
|
|
|||||||
5'- конец |
Информативный |
Неинформативный |
|
|
|
|
|
|
3'- конец |
|
|
|
|
участок |
участок |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Функциональная организация генома
Передача
наследственной информации:
этапы синтеза белка
Регуляция
активности
генов
Функции
структурных и регуляторных генов
СТРУКТУРНЫЕ ГЕНЫ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ
РЕГУЛЯТОР ПРОМОТОР ОПЕРАТОР ТЕРМИНАТОР
Транскрипция
(ядро)
и-РНК процессинг |
и-РНК |
|
ЗРЕЛАЯ т-РНК |
||
ПРО т-РНК |
||
р-РНК |
р-РНК |
|
|
|
Т рансляция
(цитоплазма)
ПОЛИПЕПТИД
ОПЕРОН
|
|
|
РЕГУЛЯТОР |
|
|
|
ПРОМОТОР |
ОПЕРАТОР |
структурный ген |
|
ТЕРМИНАТОР |
|
|||
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Отвечают за |
|
|
Отвечает за |
|
|
|
Место |
|
|
Место |
|
|
Место |
||
синтез белков |
|
|
синтез |
|
прикрепления |
|
|
прикрепления |
|
|
окончания |
||||
|
|
Белка- |
|
|
|
РНК- |
|
|
Белка- |
|
|
||||
и всех РНК |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
транскрипции |
|||||
|
|
репрессора |
|
полимеразы |
|
|
репрессора |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
18 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
Обязательные источники информации
1.Медична бiологiя / За ред. В.П. Пiшака, Ю.I. Бажори. Пiдручник. Вiнниця:
НОВА КНИГА, 2004. С. 82-109.
2.Конспект лекций.
Дополнительная литература
1.Медична біологія: Посібник з практичних занять / О.В.Романенко, М.Г.
Кравчук, В.М. Грiнкевич та ін.. К.: Здоров’я, 2005.
ОРИЕНТИРОВОЧНАЯ ОСНОВА ДЕЯТЕЛЬНОСТИ Инструкции по проведению практических работ
Работа 1. Экзон-интронная организация генома эукариот
Участок ДНК, кодирующий последовательность аминокислот в белковой молекуле называется . Сумма всех нуклеотидных последовательностей
(количество ДНК) содержащихся в гаплоидном наборе хромосом данного вида называется . Большинство генов эукариот имеют мозаичное
(прерывистое) строение − в них чередуются кодирующие (экзоны) и
некодирующие (интроны) области.
Ген человека — это участок ДНК, который слева имеет начало гена (5'-
конец), справа конец гена (3'-конец), и в середине расположенные экзоны и интроны (рис. 2 и граф логической структуры). В процессе транскрипции снимается копия всего гена (про-иРНК), затем при помощи специальных ферментов интроны вырезаются (рестрикция), а экзоны «склеиваются»
(сплайсинг) между собой. Такие преобразования РНК называются
процессингом.
Внимательно рассмотрите и зарисуйте схему на рис. 1.
19
Рис. 1. Схема структуры гена и процессинга и-РНК
ГЕ Н
Э К |
З |
О |
Н |
Ы |
5' |
|
|
|
3' |
И |
Н |
Т |
Р |
О Н Ы |
Т Р А Н С К Р И П Ц И Я
Про и-РНК
П Р О Ц Е С С И Н Г
Рестрикция Сплайсинг
Зрелая и-РНК
Ввыводе укажите, в результате каких процессов образуются незрелая
изрелая и-РНК, а также в чѐм заключается различие между ними.
Работа 2. Поток информации в клетках
Генетическая информация, заключенная в молекулах ДНК, передаѐтся в
здоровой клетке в двух направлениях:
1)от ДНК к ДНК (во время репликации) и
2)от ДНК через и-РНК к белку (при биосинтезе).
Вклетке, пораженной ретровирусом (например, вирусом СПИДа),
происходит передача наследственной информации от и-РНК к ДНК.
3) от и-РНК к ДНК (при обратной транскрипции).
Синтез белка состоит из двух этапов: транскрипции и трансляции.
В ходе транскрипции образуется про-иРНК, она подвергается процессингу, после чего в виде зрелой и-РНК (зрелой м-РНК) поступает в цитоплазму.
Транскрипция и процессинг осуществляются в ядре.
Трансляция происходит в цитоплазме на рибосомах. В ходе трансляции образуется полипептидная цепь.
Рассмотрите на рис. 2 схему синтеза белка. Используя табличный материал и учебную литературу, запишите в протоколы занятий три направления потока информации в клетке.
20