Все мы знаем, что облик человека, некоторые привычки и, даже, заболевания передаются по наследству. Вся эта информация о живом существе закодирована в генах. Так как же эти пресловутые гены выглядят, как они функционируют и где находятся?
Итак, носителем всех генов любого человека или животного является ДНК. Данное соединение было открыто в 1869 году Иоганном Фридрихом Мишером.Химически ДНК – это дезоксирибонуклеиновая кислота. Что же это означает? Каким образом эта кислота несет в себе генетический код всего живого на нашей планете?
Начнем с того, что рассмотрим, где располагается ДНК. В клетке человека имеется множество органоидов, которые выполняют различные функции. ДНК располагается в ядре. Ядро – это маленькая органелла, которая окружена специальной мембраной, и в которой хранится весь генетический материал – ДНК.
Каково строение молекулы ДНК?
Прежде всего, рассмотрим, что представляет собой ДНК. ДНК – это очень длинная молекула, состоящая из структурных элементов – нуклеотидов. Имеется 4 вида нуклеотидов – это аденин (А), тимин (Т), гуанин (Г) и цитозин (Ц). Цепочка нуклеотидов схематически выглядит следующим образом: ГГААТЦТААГ.… Вот такая последовательность нуклеотидов и есть цепочка ДНК.Впервые структура ДНК была расшифрована в 1953 году Джеймсом Уотсоном и Френсисом Криком.
В одной молекуле ДНК имеется две цепочки нуклеотидов, которые спирально закручены вокруг друг друга. Как же эти нуклеотидные цепочки держатся рядом и закручиваются в спираль? Данный феномен обусловлен свойством комплементарности. Комплементарность означает, что друг напротив друга в двух цепочках могут находиться только определенные нуклеотиды (комплементарные). Так, напротив аденина всегда стоит тимин, а напротив гуанина всегда только цитозин. Таким образом, гуанин комплементарен с цитозином, а аденин – с тимином.Такие пары нуклеотидов, стоящие напротив друг друга в разных цепочках также называются комплементарными.
Схематически можно изобразить следующим образом:
Г - Ц
Т - А
Т - А
Ц - Г
Эти комплементарные пары А - Т и Г - Ц образуют химическую связь между нуклеотидами пары, причем связьмежду Г и Ц более прочная чем между А и Т. Связь образуется строго между комплементарными основаниями, то есть образование связи между не комплементарными Г и А – невозможно.
«Упаковка» ДНК, как цепочка ДНК становится хромосомой?
Почему же эти нуклеотидные цепочки ДНК еще и закручиваются вокруг друг друга? Зачем это нужно? Дело в том, что количество нуклеотидов огромно и нужно очень много места, чтобы разместить такие длинные цепочки. По этой причине происходит спиральное закручивание двух нитей ДНК вокруг друга. Данное явление носит название спирализации. В результате спирализации цепочки ДНК укорачиваются в 5-6 раз.Некоторые молекулы ДНК активно используются организмом, а другие используются редко. Такие редко используемые молекулы ДНК помимо спирализации подвергается еще более компактной «упаковке». Такая компактная упаковка называется суперспирализацией и укорачивает нить ДНК в 25-30 раз!
Как происходит упаковка спиралей ДНК?
Для суперспирализации используются гистоновые белки , которые имеют вид и структуру стержня или катушки для ниток. На эти «катушки» - гистоновые белки наматываются спирализованные нити ДНК. Таким образом, длинная нить становится очень компактно упакованной и занимает очень мало места.При необходимости использовать ту или иную молекулу ДНК происходит процесс «раскручивания», то есть нить ДНК «сматывается» с «катушки» - гистонового белка (если была на нее накручена) и раскручивается из спирали в две параллельные цепи. А когда молекула ДНК находится в таком раскрученном состоянии, то с нее можно считать необходимую генетическую информацию. Причем считывание генетической информации происходит только с раскрученных нитей ДНК!
Совокупность суперспирализованных хромосом называется гетерохроматин , а хромосом, доступных для считывания информации – эухроматин .
Что такое гены, какова их связь с ДНК?
Теперь давайте рассмотрим, что же такое гены. Известно, что есть гены, определяющие группу крови, цвет глаз, волос, кожи и множество других свойств нашего организма. Ген – это строго определенный участок ДНК, состоящий из определенного количества нуклеотидов, расположенных в строго определенной комбинации. Расположение в строго определенном участке ДНК означает, что конкретному гену отведено его место, и поменять это место невозможно. Уместно провести такое сравнение: человек живет на определенной улице, в определенном доме и квартире, и самовольно человек не может переселиться в другой дом, квартиру или на другую улицу. Определенное количество нуклеотидов в гене означает, что каждый ген имеет конкретное число нуклеотидов и их не может стать больше или меньше. Например, ген, кодирующий выработку инсулина , состоит из 60 пар нуклеотидов; ген, кодирующий выработку гормона окситоцина – из 370 пар нуклеотидов.Строгая последовательность нуклеотидов является уникальной для каждого гена и строго определенной. Например, последовательность ААТТААТА – это фрагмент гена, кодирующего выработку инсулина. Для того чтобы получить инсулин, используется именно такая последовательность, для получения, например, адреналина, используется другая комбинация нуклеотидов. Важно понимать, что только определенная комбинация нуклеотидов кодирует определенный «продукт» (адреналин, инсулин и т.д.). Такая вот уникальная комбинация определенного числа нуклеотидов, стоящая на «своем месте» - это и есть ген .
Помимо генов в цепи ДНК расположены, так называемые «некодирующие последовательности». Такие некодирующие последовательности нуклеотидов регулируют работу генов, помогают спирализации хромосом, отмечают точку начала и конца гена. Однако, на сегодняшний день, роль большинства некодирующих последовательностей остается невыясненной.
Что такое хромосома? Половые хромосомы
Совокупность генов индивидуума называется геномом. Естественно, весь геном невозможно уложить в одну ДНК. Геном разбит на 46 пар молекул ДНК. Одна пара молекул ДНК называется хромосома. Так вот именно этих хромосом у человека имеется 46 штук. Каждая хромосома несет строго определенный набор генов, например, в 18 хромосоме заложены гены, кодирующие цвет глаз и т.д.Хромосомы различаются друг от друга по длине и форме. Самые распространенные формы в виде Х или Y, но имеются также и другие. У человека имеются по две хромосомы одинаковой формы, которые называются парными (парами). В связи с такими различиями все парные хромосомы пронумерованы – их имеется 23 пары. Это означает, что имеется пара хромосом №1, пара №2, №3 и т.д. Каждый ген ответственный за определенный признак находится в одной и той же хромосоме. В современных руководствах для специалистов может указываться локализация гена, например, следующим образом: 22 хромосома, длинное плечо.В чем заключаются различия хромосом?
Как же еще различаются между собой хромосомы? Что означает термин длинное плечо? Возьмем хромосомы формы Х. Пересечение нитей ДНК может происходить строго посередине (Х), а может происходить и не центрально. Когда такое пересечение нитей ДНК происходит не центрально, то относительно точки перекреста одни концы длиннее, другие, соответственно, короче. Такие длинные концы принято называть длинным плечом хромосомы, а короткие – соответственно – коротким плечом. У хромосом формы Y большую часть занимают длинные плечи, а короткие совсем небольшие (на схематичном изображении они даже не указываются).Размер хромосом колеблется: самыми крупными являются хромосомы пар №1 и №3, самыми маленькими хромосомы пар № 17, №19.
Помимо форм и размеров хромосомы различаются по выполняемым функциям. Из 23 пар, 22 пары являются соматическими и 1 пара – половые. Что это значит? Соматические хромосомы определяют все внешние признаки индивидуума, особенности его поведенческих реакций, наследственный психотип, то есть все черты и особенности каждого конкретного человека. А пара половых хромосом определяет пол человека: мужчина или женщина. Существует две разновидности половых хромосом человека – это Х (икс) и У (игрек). Если они сочетаются как ХХ (икс - икс) – это женщина, а если ХУ (икс - игрек) – перед нами мужчина.
Наследственные болезни и повреждения хромосом
Однако случаются «поломки» генома, тогда у людей выявляются генетические заболевания. Например, когда в 21 паре хромосом вместо двух присутствует три хромосомы, человек рождается с синдромом Дауна.Существует множество более мелких «поломок» генетического материала, которые не ведут к возникновению болезни, а наоборот, придают хорошие свойства. Все «поломки» генетического материала называются мутациями. Мутации, ведущие к болезням или ухудшению свойств организма, считают отрицательными, а мутации, ведущие к образованию новых полезных свойств, считают положительными.
Однако, применительно к большинству болезней, которыми сегодня страдают люди, передается по наследству не заболевание, а лишь предрасположенность. Например, у отца ребенка сахар усваивается медленно. Это не означает, что ребенок родится с сахарным диабетом , но у ребенка будет иметься предрасположенность. Это означает, если ребенок будет злоупотреблять сладостями и мучными изделиями, то у него разовьется сахарный диабет.
На сегодняшний день развивается так называемая предикативная медицина. В рамках данной медицинской практики у человека выявляются предрасположенности (на основе выявления соответствующих генов), а затем ему даются рекомендации - какой диеты придерживаться, как правильно чередовать режим труда и отдыха, чтобы не заболеть.
Как прочитать информацию, закодированную в ДНК?
А как же можно прочитать информацию, содержащуюся в ДНК? Как использует ее собственный организм? Сама ДНК представляет собой некую матрицу, но не простую, а закодированную. Чтобы прочесть информацию с матрицы ДНК, она сначала переносится на специальный переносчик – РНК. РНК – это химически рибонуклеиновая кислота. Отличается от ДНК тем, что может проходить через мембрану ядра в клетку, а ДНК лишена такой способности (она может находиться только в ядре). Закодированная информация же используется в самой клетке. Итак, РНК – это переносчик кодированной информации из ядра в клетку.Как происходит синтез РНК, как при помощи РНК синтезируется белок?
Нити ДНК, с которых нужно «считать» информацию, раскручиваются, к ним подходит специальный фермент – «строитель» и синтезирует параллельно нити ДНК комплементарную цепочку РНК. Молекула РНК также состоит из 4 видов нуклеотидов – аденина (А), урацила (У), гуанина (Г) и цитозина (Ц). При этом комплементарными являются следующие пары: аденин – урацил, гуанин – цитозин. Как видно, в отличие от ДНК, в РНК используется урацил вместо тимина. То есть фермент-«строитель» работает следующим образом: если в нити ДНК он видит А, то к нити РНК присоединяет У, если Г – то присоединяет Ц и т.д. Таким образом, с каждого активного гена при транскрипции формируется шаблон – копия РНК, способная проходить через мембрану ядра.Как происходит синтез белка закодированного определенным геном?
Покинув ядро, РНК попадает в цитоплазму. Уже в цитоплазме РНК может быть, как матрица встроена в специальные ферментные системы (рибосомы), которые могут синтезировать, руководствуясь информацией РНК соответствующую последовательность аминокислот белка. Как известно, молекула белка состоит из аминокислот. Как же рибосоме удается узнать, какую именно аминокислоту надо присоединить к растущей белковой цепи? Делается это на основе триплетного кода. Триплетный код означает, что последовательность в три нуклеотида цепочки РНК (триплет, например, ГГУ) кодируют одну аминокислоту (в данном случае глицин). Каждую аминокислоту кодирует определенный триплет. И так, рибосома «прочитывает» триплет, определяет какую аминокислоту надо присоединить следующей по мере считывания информации в РНК. Когда цепочка аминокислот сформирована, она принимает определенную пространственную форму и становится белком, способным осуществлять возложенные на него ферментные, строительные, гормональные и другие функции.Белок для любого живого организма является продуктом гена. Именно белками определяются все разнообразные свойства, качества и внешние проявления генов.
Как это так - ДНК вне клетки?
Клетки бактерий могут выделять ДНК в окружающую среду - это связано с процессами их размножения и обмена информацией. Так, например, распространяется устойчивость к антибиотикам: одна бактерия приобретает соответствующий ген, копирует и делится им с остальной популяцией. У эукариотических (ядерных) организмов подобные процессы долгое время были неизвестны: полагали, что они используют ДНК только для хранения, считывания и передачи информации.
Но в 1948 году в плазме крови обнаружили внеклеточную ДНК - фракцию ДНК, не связанную с клетками и существующую отдельно от них. За последующие годы ученые нашли такую ДНК у всех исследованных организмов, от растений до животных и человека. Ее находили в межклеточном веществе, в циркулирующих жидкостях и даже в отдельно взятых культурах клеток. Похоже, что ДНК вне клеток встречается регулярно и, следовательно, может играть определенную роль в жизни организма.
Внеклеточная ДНК не похожа на обычную.
Геномная ДНК состоит из длинных нитей-хромосом, а вкДНК - набор небольших последовательностей, иногда в миллион раз короче хромосомы.
Случаен ли выбор этих последовательностей или нет - до сих пор остается спорным вопросом.
Внеклеточная ДНК не всегда находится в растворе сама по себе. Иногда она связана с гистонами - белками, которые клетка использует для компактной упаковки нитей ДНК в ядре. В других случаях вкДНК может встречаться внутри экзосом - пузырьков, окруженных мембраной, которые отпочковываются от клеток, путешествуют по организму и могут сливаться с другими клетками. Более того, одна группа ученых выделила из крови животных целый комплекс из ДНК, жиров и белков, отвечающих за ее копирование. То есть, вероятно, по организму плавают целые молекулярные машины, копирующие и распространяющие информацию прямо на ходу. Впрочем, какую часть от общей вкДНК составляют такие структуры, пока неизвестно.
Откуда появляется внеклеточная ДНК?
Кажется логичным, что вкДНК не образуется сама, а выделяется клетками. Что может заставить клетки выбрасывать наружу молекулы, несущие их наследственную информацию?
Гипотеза клеточной гибели предполагает, что ДНК высвобождается, когда разрушаются клетки. Эта теория помогает объяснить, почему вкДНК представлена маленькими фрагментами: например, при апоптозе (программируемой клеточной гибели) ДНК внутри клетки разрезается на небольшие участки, прежде чем вся клетка распадается. Также это согласуется с тем, что в состояниях, сопровождающихся гибелью клеток (инфаркт миокарда, ожоги), количество вкДНК в крови увеличивается.
Но не все так просто: внеклеточную ДНК находили в любых тканевых культурах, даже там, где не было массовой гибели клеток. Это пытается объяснить гипотеза «метаболической ДНК»: вероятно, клетки в ходе своей жизнедеятельности постоянно синтезируют новую ДНК, увеличивая количество копий информации, чтобы удобнее было ее считывать. Cо временем молекулы ДНК изнашиваются и клетки выделяют их в окружающую среду вместе с продуктами обмена веществ.
Существует и мнение, что выделение вкДНК - это способ клеток обмениваться сигналами. Так, например, из разных внутриорганизменных жидкостей были выделены мембранные пузырьки, содержащие небольшие количества ДНК. Такие пузырьки могут сливаться с клетками, передавая им молекулы ДНК.
У меня в крови нашли ДНК. Это плохо?
Внеклеточная ДНК - естественный компонент плазмы крови, и ее можно обнаружить у любого человека. В норме ее концентрация довольно низкая, хотя и может варьировать, но в случае патологических и стрессовых состояний количество вкДНК резко вырастает. Например, при ожогах или заболеваниях, связанных с массовой гибелью клеток, - инфаркте миокарда или ревматоидном артрите. Даже у здорового человека возможны сильные колебания уровня вкДНК, если он подвергается стрессу, например сильной физической нагрузке. Однако после прекращения нагрузки концентрации возвращаются к нормальным значениям.
Сложнее обстоит дело при онкологических заболеваниях. Не до конца понятно, откуда в этом случае возникает вкДНК - в результате гибели здоровых тканей или как продукт целенаправленного выделения опухолевых клеток. Тем не менее ее количество также сильно отличается от нормы.
Пока медицина не научилась диагностировать конкретные заболевания по концентрации вкДНК в крови, однако уже можно оценивать тяжесть состояния и прогнозировать развитие болезни.
Так, если сравнить количества вкДНК у людей, перенесших инфаркт миокарда, то оказывается, что чем больше вкДНК, тем сильнее осложнения и риск повторного инфаркта или остановки сердца.
Возможно, тщательное изучение последовательностей вкДНК поможет ставить более точные диагнозы. На это делают ставку и в области пренатальной диагностики: в крови матери присутствует вкДНК плода , а это значит, что можно получить генетический материал ребенка без оперативного вмешательства. Это открывает широкое поле для генетических анализов - для выявления болезней плода (например, резус-конфликта) или определения пола.
Что клетки «думают» о внеклеточной ДНК?
Внеклеточная ДНК постоянно присутствует вокруг клеток, и можно предположить, что изменение ее концентрации или свойств послужит сигналом, на который другие клетки отреагируют.
На некоторые клетки повышение концентрации вкДНК оказывает активирующий эффект. Клетки иммунной системы способны запускать иммунный ответ при распознавании вкДНК. Это происходит за счет механизма, который в норме отвечает за реакцию на молекулы чужеродной, например вирусной, ДНК в крови. Те же самые рецепторы, которые узнают вирусную ДНК, реагируют и на собственную вкДНК организма, активируя клетки иммунной системы.
Для других клеток вкДНК может работать как сигнал тревоги - в них развивается «эффект свидетеля». Допустим, у нас есть культура клеток, подвергающаяся стрессу: низкий уровень кислорода, облучение или другие аномальные условия. В этих клетках ДНК повреждается и развивается окислительный стресс - накапливаются агрессивные вещества, разрушающие клеточное содержимое. Если перенести вкДНК, выделенную пострадавшими клетками, на культуру здоровых клеток, то в них также начинают обнаруживаться повреждения ДНК и окислительный стресс. Такие клетки называют «свидетелями», так как они переживают стресс, не подвергаясь действию изначальных факторов.
Однако этим эффекты вкДНК не исчерпываются: она может стимулировать или замедлять деление клеток, влиять на активность генов и синтез белка. Судя по всему, вкДНК оказывает на многие клетки системный эффект, изменяя их физиологию, но конкретная его природа пока остается загадочной.
Что мы еще (не)знаем о внеклеточной ДНК?
В последнее время появились данные о том, что клетки животных и человека могут поглощать вкДНК из крови . В некоторых случаях эти молекулы достигают клеточного ядра, проникают внутрь и встраиваются в собственный геном клетки. Часто интеграция такой блуждающей молекулы вкДНК в геном заканчивается повреждением ДНК клетки-реципиента и ее гибелью. Но если встраивание оказывается успешным, процессы считывания информации меняются: фрагменты бывшей вкДНК блокируют работу генов в ядре клетки или запускают считывание собственной информации. Таким образом, перед нами особенный механизм межклеточного взаимодействия - обмен генетической информацией.
Этот механизм, вероятно, играет важную роль в развитии заболеваний. Несколько лет назад была сформулирована концепция «генного метастаза»: предполагается, что опухолевые клетки могут выделять множественные копии своих мутантных генов. Здоровые клетки их поглощают, интегрируют в свой геном и начинают производить мутантные опухолевые белки.
Похожие процессы теоретически могут происходить и при взаимодействии клеток разных организмов. Хотя вкДНК плода обнаруживается в крови матери, пока нет сведений о ее поглощении клетками. Зато обнаружено, что при переливании крови не только клетки донора поселяются в организме реципиента, но и вкДНК донора может интегрировать в клетки реципиента.
Исследования функций внеклеточной ДНК начались относительно недавно, однако уже можно говорить об открытии принципиально нового механизма коммуникации как между клетками в пределах организма, так, вероятно, и между самими организмами.
Задание 1 Строение хромосом
Когда в ядре клетки видны хромосомы?Задание 2 Жизненный цикл клетки
Рассмотрите рисунок и ответьте на вопросы:
Какие периоды интерфазы обозначены цифрами 1 - 3? Какой набор хромосом и ДНК в различные периоды интерфазы? Какие периоды митоза обозначены цифрами 4 - 7? Какой набор хромосом и ДНК в различные периоды митоза?
Задание 3. Митотический цикл
Заполните таблицу:
|
Периоды интерфазы и митоза |
Происходящие процессы |
Количество хромосом (n) и количество ДНК (с) |
|
Пресинтетический (G1) Синтетический (S) Постсинтетический (G2) | ||
|
Метафаза Телофаза |
Задание 4. Митотический цикл
Тест 1. В какой период митотического цикла удваивается количество ДНК?
1. В пресинтетический период.
2. В синтетический период.
4. В метафазу.
Тест 2. В какой период происходит активный рост клетки?
1. В пресинтетический период.
2. В синтетический период.
3. В постсинтетический период.
4. В метафазу.
Тест 3. В какой период жизненного цикла клетка имеет набор хромосом и ДНК 2n4c и готовится к делению?
1. В пресинтетический период.
2. В синтетический период.
3. В постсинтетический период.
4. В метафазу.
Тест 4. В какой период митотического цикла начинается спирализация хромосом, растворяется ядерная оболочка?
1. В пресинтетический период.
2. В синтетический период.
3. В постсинтетический период.
4. В метафазу.
Тест 5. В какой период митотического цикла хромосомы выстраиваются по экватору клетки?
1. В пресинтетический период.
2. В синтетический период.
3. В постсинтетический период.
4. В метафазу.
Тест 6. В какой период митотического цикла хроматиды отходят друг от друга и становятся самостоятельными хромосомами?
1. В пресинтетический период.
2. В синтетический период.
3. В постсинтетический период.
4. В метафазу.
Тест 7. В какие периоды митоза количество хромосом и ДНК равно 2n4c?
1. В профазу.
2. В метафазу.
3. В анафазу.
4. В телофазу.
Тест 8. В какой период митоза количество хромосом и ДНК равно 4n4c?
1. В профазу.
2. В метафазу.
3. В анафазу.
4. В телофазу.
Тест 9. Как называется неактивная часть ДНК в клетке?
1. Хроматин.
2. Эухроматин.
3. Гетерохроматин.
4. Вся ДНК в клетке активна.
Тест 10. Как называется хромосомы в интерфазный период?
1. Хроматин.
2. Эухроматин.
3. Гетерохроматин.
4. Хромосомы.
Задание 5. Митоз
Дайте ответы на вопросы:
1. Что такое диплоидный набор хромосом?
2. Что такое гаплоидный набор хромосом?
3. Какой набор хромосом и ДНК в пресинтетический период интерфазы?
4. Какой набор хромосом и ДНК в постсинтетический период интерфазы?
5. Какой набор хромосом и ДНК в профазу и метафазу митоза?
6. Какой набор хромосом и ДНК в анафазу митоза?
7. Какой набор хромосом и ДНК в телофазу митоза?
8. Сколько молекул ДНК в ядре соматической клетки человека перед митозом?
9. Сколько молекул ДНК в ядре соматической клетки человека после митоза?
10. Как называются хромосомы в интерфазный период?
Задание 6. Дайте определения или раскройте понятия:
1. Интерфаза. 2. Хроматин. 3. Хромосома. 4. Хроматиды. 5. Центромера. 6. Профаза. 7. Метафаза. 8.Анафаза. 9. Телофаза. 10. Диплоидный набор хромосом.
Тема: Деление клетки. Мейоз
Задание 7. Первое и второе деления мейоза
Рассмотрите рисунок и ответьте на вопросы:
|
Какой набор хромосом и ДНК у клеток перед первым делением мейоза? Какой набор хромосом и ДНК у клеток в различные периоды первого деления мейоза? Какой набор хромосом и ДНК у клеток перед вторым делением мейоза? Какой набор хромосом и ДНК у клеток в различные периоды второго деления мейоза? В какую стадию мейоза происходит конъюгация и перекрест хромосом? ***В мейозе трижды происходит перекомбинация генетического материала. Когда? Каков биологический смысл мейоза?
Задание 8. Мейоз
Заполните таблицу:
|
Деления мейоза |
Происходящие процессы |
Количество хромосом (n) и количество ДНК (с) |
|
Профаза-1 Метафаза-1 Анафаза-1 Телофаза-1 | ||
|
Интерфаза | ||
|
Профаза-2 Метафаза-2 Анафаза-2 Телофаза-2 |
Задание 9. Мейоз
Укажите правильные варианты ответов:
Тест 1. Когда при мейозе происходит конъюгация гомологичных хромосом?
1. ПрофазаПрофаза 2.
2. МетафазаМетафаза 2.
3. АнафазаАнафаза 2.
4. ТелофазаТелофаза 2.
Тест 2. Какой набор хромосом и ДНК в конце 1-го деления мейоза?
1. 1n1c. 5. 2n4c.
2. 1n2c. 6. 4n4c.
Тест 3. Какой набор хромосом и ДНК в конце 2-го деления мейоза?
1. 1n1c. 5. 2n4c.
2. 1n2c. 6. 4n4c.
Тест 4. В какие стадии мейоза набор хромосом и ДНК 1n4c?
1. ПрофазаПрофаза 2.
2. МетафазаМетафаза 2.
3. АнафазаАнафаза 2.
4. ТелофазаТелофаза 2.
Тест 5. В какие стадии мейоза набор хромосом и ДНК 2n4c?
1. ПрофазаПрофаза 2.
2. МетафазаМетафаза 2.
3. АнафазаАнафаза 2.
4. ТелофазаТелофаза 2.
Тест 6. В какие стадии мейоза набор хромосом и ДНК 1n2c?
1. ПрофазаПрофаза 2.
2. МетафазаМетафаза 2.
3. АнафазаАнафаза 2.
4. ТелофазаТелофаза 2.
Тест 7. В какие стадии мейоза набор хромосом и ДНК 2n2c?
1. ПрофазаПрофаза 2.
2. МетафазаМетафаза 2.
3. АнафазаАнафаза 2.
4. ТелофазаТелофаза 2.
Тест 8. В какие стадии мейоза набор хромосом и ДНК 1n1c?
1. ПрофазаПрофаза 2.
2. МетафазаМетафаза 2.
3. АнафазаАнафаза 2.
4. ТелофазаТелофаза 2.
***Тест 9. В какие стадии мейоза происходит перекомбинация генетического материала?
1. ПрофазаПрофаза 2.
2. МетафазаМетафаза 2.
3. АнафазаАнафаза 2.
4. ТелофазаТелофаза 2.
Тест 10. В какие стадии мейоза происходит кроссинговер?
1. ПрофазаПрофаза 2.
2. МетафазаМетафаза 2.
3. АнафазаАнафаза 2.
4. ТелофазаТелофаза 2.
Задание 10. Мейоз
Дайте ответы на вопросы:
1. Какой набор хромосом и ДНК перед первым делением мейоза?
2. Какой набор хромосом и ДНК перед вторым делением мейоза?
3. Какие хромосомы называются гомологичными?
4. Какие процессы происходят в профазу-1 мейоза?
5. В какие фазы первого деления мейоза происходит перекомбинация генетического материала?
6. Что характерно для интерфазы между первым и вторым делениями мейоза?
7. Какой набор хромосом и ДНК в профазу-2 и метафазу-2?
8. В какую фазу второго мейотического деления происходит перекомбинация генетического материала?
9. Какой набор хромосом и ДНК в конце второго мейотического деления?
10. Сколько клеток образуется в результате мейоза из одной материнской клетки?
Задание 11. Дайте определения или раскройте понятия:
1. Гомологичные хромосомы. 2. Конъюгация. 3. Кроссинговер. 4. Диплоидный набор хромосом. 5. Гаплоидный набор хромосом. 6. Редукционное деление мейоза. 7. Перекомбинация в анафазуПерекомбинация в анафазуБиологический смысл мейоза.
Тема: Бесполое и половое размножение
Задание 12. Различные формы бесполого размножения
Рассмотрите рисунок и ответьте на вопросы:
|
Какие формы бесполого размножения обозначены на рисунке цифрами 1 - 6? Какой генетический материал имеют дочерние особи при бесполом размножении?
Задание 13. Характеристика различных форм бесполого размножения
Заполните таблицу:
|
Формы бесполого размножения |
Характерные особенности |
|
1. Бесполое размножение бактерий 2. Бинарное деление 3. Шизогония 4. Спорообразование 5. Почкование 6. Фрагментация 7. Вегетативное размножение 8. Полиэмбриония 9. Клонирование |
Задание 14. Сравнение бесполого и полового размножения
Заполните таблицу:
|
Сравниваемые признаки |
Бесполое размножение |
Половое размножение |
|
1. Количество особей, участвующих в размножении 2. Генетический материал потомства 3. Перекомбинация генетического материала 4. Значение для отбора |
Задание 15. Бесполое и половое размножение
Укажите правильные варианты ответов:
Тест 1. Какая форма бесполого размножения наиболее характерна для мхов, папоротников?
Тест 2. Какая форма бесполого размножения наиболее характерна для гидры, дрожжей?
1. Бинарное деление. 5. Клонирование.
2. Шизогония. 6. Вегетативное размножение.
3. Фрагментация. 7. Полиэмбриония.
4. Почкование. 8. Спорообразование.
Тест 3. Какая форма бесполого размножения используется для размножения плодово-ягодных культур?
1. Бинарное деление. 5. Клонирование.
2. Шизогония. 6. Вегетативное размножение.
3. Фрагментация. 7. Полиэмбриония.
4. Почкование. 8. Спорообразование.
Тест 4. Какая естественная форма бесполого размножения известна у человека?
1. Бинарное деление. 5. Клонирование.
2. Шизогония. 6. Вегетативное размножение.
3. Фрагментация. 7. Полиэмбриония.
4. Почкование. 8. Спорообразование.
Тест 5. Какая форма бесполого размножения характерна для планарии, некоторых кольчатых червей?
1. Бинарное деление. 5. Клонирование.
2. Шизогония. 6. Вегетативное размножение.
3. Фрагментация. 7. Полиэмбриония.
4. Почкование. 8. Спорообразование.
Тест 6. Что характерно для бесполого размножения?
1. Потомство имеет гены только одного, материнского организма.
2. Потомство генетически отличается от родительских организмов.
3. В образовании потомства участвует одна особь.
4. В образовании потомства обычно участвуют две особи.
Тест 7. Какая форма размножения позволяет приспособиться к изменяющимся условиям среды?
1. Бесполое размножение.
2. Половое размножение.
3. И бесполое и половое размножение в равной степени.
4. Форма размножения не имеет никакого значения.
**Тест 8. Укажите верные суждения:
1. Партеногенез - особая форма бесполого размножения.
2. Партеногенез - особая форма полового размножения.
3. Партеногенетическое развитие известно у тлей, пчел, дафний.
4. Партеногенетическое развитие известно у человека.
**Тест 9. Укажите верные суждения:
1. Гермафродиты - организмы, у которых могут образовываться и мужские и женские гаметы.
2. Гаметы имеют гаплоидный набор хромосом, зигота - диплоидный.
3. разработал способы направленного получения 100% особей одного пола.
4. Бактерии делятся путем митоза.
**Тест 10. Укажите верные суждения:
1. Бесполое размножение не имеет преимуществ по сравнению с половым размножением.
2. Гаметы и зигота имеют гаплоидный набор хромосом.
3. В половом размножении всегда принимают участие две особи.
4. Половое размножение резко увеличивает наследственную изменчивость потомков.
Тема: Образование половых клеток и оплодотворение
Задание 16. Гаметогенез
Рассмотрите рисунок и ответьте на вопросы:
1. ***Что обозначено на рисунке цифрами 1 - 12?
2. Каковы размеры яйцеклетки у человека?
3. Что находится в цитоплазме яйцеклетки?
4. Где расположено ядро и митохондрии в сперматозоиде?
Задание 18. Гаметогенез. Оплодотворение
Укажите правильные варианты ответов:
Тест 1. Какой набор хромосом имеют предшественники гамет в зоне размножения?
1. Диплоидный.
2. Гаплоидный.
3. Сперматогонии диплоидный, овогонии - гаплоидный.
4. Сперматогонии гаплоидный, овогонии - диплоидный.
Тест 2. Какой набор хромосом имеют клетки в зоне созревания после первого деления мейоза?
Тест 3. Какой набор хромосом имеют гаметы?
Тест 4. Сколько нормальных яйцеклеток образуется из одного овоцита после двух делений мейоза?
Тест 5. Сколько нормальных сперматозоидов образуется из одного сперматоцита после двух делений мейоза?
Тест 6. Где расположен комплекс Гольджи в сперматозоиде?
1. В головке.
2. В шейке.
3. В промежуточном отделе.
4. В хвостике.
Тест 7. Где расположены митохондрии в сперматозоиде?
1. В головке.
2. В шейке.
3. В промежуточном отделе.
4. В хвостике.
Тест 8. Где расположены центриоли в сперматозоиде?
1. В головке.
2. В шейке.
3. В промежуточном отделе.
4. В хвостике.
**Тест 9. Укажите верные суждения:
1. В зоне роста хромосомный набор 2n.
2. В зоне созревания происходят два деления мейоза - редукционное и эквационное.
3. При овогенезе из одного овоцита образуется четыре нормальные яйцеклетки.
4. При овогенезе из одного овоцита образуется одна нормальная яйцеклетка и четыре направительных (полярных) тельца.
***Тест 10. Укажите верные суждения:
1. Яйцеклетка человека имеет размеры около 0,1 мм.
2. Яйцеклетки у человека формируются еще на эмбриональной стадии.
3. Яйцеклетка человека имеет две оболочки - блестящую и лучистую.
4. В яйцеклетке человека отсутствуют рибосомы и митохондрии.
Тема: Индивидуальное развитие организмов
Задание 19. Основные этапы эмбриогенеза
Рассмотрите рисунок и ответьте на вопросы:
|
***Что обозначено на рисунке цифрами 1 - 10? Что образуется в результате дробления зиготы? ***Что в дальнейшем образуется из бластоцели? Как называется отверстие в гаструле? Из какого зародышевого листка образуется нервная трубка? Как называется зародыш со сформированным осевым комплексом? Что произойдет, если из одной гаструлы взять участок эктодермы, из которого формируется нервная система, и пересадить под брюшную эктодерму другой гаструлы?
Задание 20. Производные зародышевых листков
Заполните таблицу:
|
Зародышевые листки |
Производные зародышевых листков |
|
Эктодерма | |
|
Энтодерма | |
|
Мезодерма |
Задание 21. Онтогенез
Укажите правильные варианты ответов:
Тест 1 .Что образуется в результате полного дробления зиготы?
1. Нейрула.
2. Бластула.
3. Гаструла.
4. Морула.
Тест 2 . Как называется полость внутри бластулы?
1. Бластоцель.
2. Гастроцель.
3. Вторичная полость тела.
Тест 3 . Как называется двухслойный зародыш с зародышевыми листками: эктодермой и энтодермой?
1. Гаструла.
2. Бластула.
3. Нейрула.
4. Морула.
Тест 4 . Как называется полость, в которую ведет первичный рот?
1. Бластоцель.
2. Гастроцель.
3. Вторичная полость тела.
4. Смешанная полость тела (миксоцель).
Тест 5 . Какие организмы относятся к вторичноротым?
1. Кишечнополостные и губки.
2. Плоские и круглые черви.
3. Моллюски и членистоногие.
4. Иглокожие и хордовые.
Тест 6 . Как называется зародыш с осевым комплексом органов?
1. Гаструла.
2. Бластула.
3. Нейрула.
4. Морула.
Тест 7 . Укажите производные эктодермы:
Тест 8 . Укажите производные энтодермы:
1. Эпидермис кожи. 6. Пищеварительная система.
2. Эпителий пищеварительной системы. 7. Пищеварительные железы.
3. Кровеносная система. 8. Дыхательная система.
4. Выделительная система. 9. Половая система.
5. Нервная система. 10. Органы чувств.
Тест 9 . Укажите производные мезодермы:
1. Эпидермис кожи. 6. Пищеварительная система.
2. Эпителий пищеварительной системы. 7. Пищеварительные железы.
3. Кровеносная система. 8. Дыхательная система.
4. Выделительная система. 9. Половая система.
5. Нервная система. 10. Органы чувств.
Тест 10. Укажите животных с непрямым постэмбриональным развитием:
1. Млекопитающие. 5. Бабочки.
2. Птицы. 6. Саранча.
3. Пресмыкающиеся. 7. Пауки.
4. Земноводные. 8. Тараканы.
Задание 22. Онтогенез
Биологический диктант:
1. Как называется индивидуального развития организма от образования зиготы до конца жизни?
2. Как называется развитие организма от зиготы до рождения или до выхода из яйцевых оболочек?
3. Как называется период от рождения до конца жизни?
4. Чем заканчивается период дробления?
5. Как называется зародыш с тремя зародышевыми листками: эктодермой, энтодермой и мезодермой?
6. Какие организмы относятся к вторичноротым?
7. Как называется зародыш, у которого сформировался осевой комплекс органов?
8. Какие системы органов образуются из эктодермы?
9. Укажите производные энтодермы.
10. Запишите по два вида животных с прямым и непрямым типом постэмбрионального развития.
Задание 23. Дайте определения или раскройте понятия:
1. Оплодотворение. 2. Зигота. 3. Бластомеры. 4. Бластула. 5. Бластоцель (первичная полость). 6. Гаструла. 7. Мезодерма. 8. Вторичный рот. 9. Нейрула. 10. Непрямое постэмбриональное развитие.
Использованы материалы, Заслуженного учителя школы Российской Федерации; , к. б.н.
Время занятия - 90 мин.
Место проведения - учебная аудитория
Вид занятия - семинарское занятие
Цели занятия :
- Обучающая:
Обобщить знания студентов по изученному материалу, умения, навыки; оценить уровень знания; провести контроль знаний, умений, навыков; систематизировать знания.
- Развивающая:
Научить анализировать, выделять главное, развивать профессиональные умения
- Воспитательная:
Воспитание настойчивости и целеустремленности в достижении цели, уверенности в знаниях, выработать умение мыслить; воспитание культуры общения, любознательность, объективность.
- Методическая
Активизировать познавательную деятельность студентов путем решения поставленных перед ними задач.
Задачи:
1. Развитие речи учащегося, логического мышления и внимания, умения анализировать, сравнивать, выделять главное.
2. воспитание ценностного отношения к жизни, ценности практических знаний.
3. углубление знаний учащихся по данному материалу, активизация познавательной деятельности.
Форма работы : индивидуальная, групповая.
Квалификационные требования
К знаниям:
Студенты должны знать материал по темам: «Свойства живых организмов», «Клетка», «Деление клетки», «Митоз», «Мейоз».
К умениям:
Студенты должны уметь свободно ориентироваться в материале изученных тем.
Сопоставлять знания и находить решения.
Делать выводы, заключения, обосновывать свою точку зрения.
Межпредметные связи: Анатомия, психология, медицина.
Внутрипредметные связи: Темы: «Свойства живых организмов», «Клетка», «Деление клетки», «Митоз», «Мейоз», «Оплодотворение», «Формы размножения организмов»
Оборудование: иллюстрационный материал, видеопрограмма, мультимедийный комплекс, световые микроскопы, магнитная доска, микропрепараты «Митоз в корешке лука», «Деление яйцеклетки».
Оснащение:
- Мультимедийный комплекс
- Дидактический материал: карточки
- Литература:
Основная литература
Интернет-ресурсы:
|
1.Российская государственная библиотека [Электронный ресурс] / Центр информ. технологий РГБ; ред. Власенко Т.В. ; Web-мастер Козлова Н.В. — Электрон. дан. — М. :Рос. гос. б-ка, 1997—Режим доступа: http://www.rsl.ru, свободный. — Загл. с экрана.— Яз. рус., англ. 2.Подборка интернет-материалов для учителей биологии по разным биологическим дисциплинам [Электронный ресурс] / НПБ им. К.Д. Ушинского РАО - Режим доступа: http://www.gnpbu.ru 3.Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов [Электронный ресурс] / 2006-2012 ФГАУ ГНИИ ИТТ "Информика" 4.Сайт для преподавателей учащихся [Электронный ресурс] / Издательский дом «Первое сентября» - Режим доступа: http://1september.ru , свободный. - Загл. С экрана. - Яз. рус. 5.Персональный сайт преподавателя биологии Капшученко А.Н. [Электронный ресурс] свободный. - Загл. С экрана. - Яз. рус. |
Обоснование темы
Тема «Митоз» является одной из ключевых тем биологии. Она связывает большинство разделов биологии в единое целое. Является ключевой для изучения таких тем как «Оплодотворение», «Эмбриональное развитие», «Онтогенез», «Закономерности наследования признаков», «Изменчивость» и других. Тема напрямую связана с изучением ряда медицинских наук: акушерство, гинекология, анатомия, физиология, медицинская генетика, психология.
Позволяет рассмотреть ряд социальных аспектов, перспективы и достижения современной науки. Нацелить студентов на изучение последующих тем биологии. Определить межпредметные связи.
План занятия
|
№ |
Этап занятия |
Время |
Деятельность |
||
|
преподавателя |
студента |
||||
|
Организационный |
Объявление темы, цели занятия |
Приветствует студентов, организует внимание, сообщает тему и цель занятия. |
Приветствуют преподавателя, |
||
|
Оценка готовности аудитории и студентов |
Проверяет присутствующих |
Участвуют в перекличке |
|||
|
Характеристика порядка проведения семинарского занятия. |
Объясняет порядок проведения семинарского занятия, критерии оценки за практическое занятие. Выясняет вопросы, которые вызвали затруднения, даёт пояснения |
Внимательно слушают, задают вопросы |
|||
|
Систематизация знаний |
Фронтальный опрос |
Задает вопросы |
Отвечают на вопросы |
||
|
Контроль знаний и умений. |
Характеристика порядка проведения практической работы |
Объясняет порядок выполнения заданий, контролирует выполнение, дает пояснения, индивидуальные консультации |
Выполняют работу |
||
|
Заключи-тельный этап |
Обобщение, выводы |
Анализ достижений цели. Оценка работы студентов. |
Слушают, анализируют, оценивают свою работу |
||
|
Ответы на вопросы студентов |
Отвечает на вопросы студентов, дает необходимые объяснения |
Задают вопросы, слушают ответы |
|||
|
Всего |
|||||
Приложение 1.
Вопросы для фронтального опроса
- Какие существуют типы деления клеток?
- Чем отличается амитоз от других типов деления клеток?
- Что такое митоз? В чем его биологический смысл?
- Какие процессы происходят в ядре в интерфазе?
- Почему к началу митоза хромосомы состоят из двух хроматин?
- Какие изменения происходят в профазе митоза в ядре?
- К какому участку хромосомы присоединяется нить веретена деления?
- Что характерно для метафазы митоза?
- Почему телофазу называют «профаза наоборот»?
- Какие хромосомы расходятся к полюсам клетки в анафазе?
- Что представляют собой хромосомы к началу интерфазы?
- Сколько клеток, и с каким набором хромосом образуется в результате митоза?
- Для каких клеток характерен митоз?
- Какие хромосомы называются гомологичными?
- Что характерно для профазы?
- Сколько клеток получается в результате митоза?
- В чем отличие митоза от мейоза?
Приложение 2
- Повторение пройденного материала. На доске записываются следующие термины:
- Центриоль
- Репликация
- Клеточный цикл
- Хроматин
- Хроматиды
- Хромосомы
- Центромера
- Интерфаза
Учащимся предлагается ответить на следующие вопросы и выбрать правильный ответ, записав его в виде цифрового варианта:
- Как называется комплекс, состоящий из ДНК и белков - гистонов?
- Как называется структура, образующаяся перед делением ядра?
- Как называется период предшествующий ядерному делению?
- Как называется участок, куда прикрепляются нити веретена деления?
- Каково название структуры клеточного центра?
- Как называется процесс удвоения молекулы ДНК?
- Как называется период в жизни клетки от её образования до деления на дочерние?
- Как называется одна из двух нуклеопротеидных нитей, образующихся при удвоении хромосом?
Приложение 3
- Определение времени и места митоза в клеточном цикле.
На магнитной доске находится изображение клеточного цикла, выделен участок «митоз», определяется среднее время: интерфаза длится 10 - 20 часов, митоз 1 - 2 часа. Также возможно определение генетического материала перед делением. После митоза происходит цитокинез.
- Определение митоза
«митоз (от гр. - митоз - нить) - непрямое деление ядра клетки и её тела, в ходе которого каждая из двух возникающих клеток получает генетический материал, идентичный исходной клетке». Синонимами для деления ядра является - кариокинез (в переводе с гр. карион - орех, ядро ореха, кинезис - движение)
- Фазы митоза : профаза, метафаза, анафаза, телофаза, а затем следует цитокинез (работа в тетради)
Приложение 4
- Лабораторная работа учащихся . Задание: каждая группа получает конверт, в котором находится информация о каждой фазе митоза, кроме того иллюстрированный материал. Рассматривая микропрепараты, найти по описанию определённую фазу, из фрагментов сложить определённый текст, наклеить его на лист бумаги.
1 группа. Профаза.
Хроматиды укорачиваются и утолщаются. Хроматиды хорошо видны. Центромеры не выявляются. Центриоли расходятся по полюсам. Начинает формироваться звезда из микротрубочек. Ядрышки уменьшаются. К концу профазы ядерная мембрана распадается, образуется веретено деления.
2 группа. Метафаза.
Пары хроматид прикрепляются своими центромерами к нитям веретена деления и перемещаются вверх и вниз по веретену до тех пор, пока их центромеры не выстроятся по экватору клетки.
3 группа. Анафаза.
Короткая стадия. Каждая центромера расщепляется на две, и нити веретена оттягивают дочерние центромеры с противоположным полюсом. Центромеры тянут за собой отделившиеся друг от друга хроматиды, которые теперь называются хромосомами.
4 группа. Телофаза.
Хромосомы достигают полюсов клетки, деспирализуются, удлиняются, не различимые нити веретена разрушаются, центриоли реплицируются. Вокруг хромосом образуется ядерная мембрана. Появляется ядрышко.
5 группа. Цитокинез.
Следует за телофазой и ведёт к первому периоду интерфазы, органеллы распределяются между дочерними клетками. В результате образуются две клетки с набором хромосом идентичным родительской.
- Учащиеся представляют свои работы на доске и показывают фазу митоза на экране мультимедио комплекса.
- Интерактивная часть (компьютерная программа)
- Иллюстрированный материал к видеоматериалу.
Митоз лежит в основе роста, регенерации и вегетативного размножения всех эукариотических организмов. Далее мы с вами увидим, как это происходит в момент дробления оплодотворённой яйцеклетки - процессе, который лежит в основе образования многоклеточного зародыша (демонстрация микропрепарата «дробление яйцеклетки» на электронном и световом микроскопе).
- Демонстрация видеофрагмента «Митоз»
- Митоз - очень значимый процесс, много сил и времени было потрачено учёными, для познания всех особенностей этого процесса. Например, было выяснено, что митоз в растительных и животных клетках протекает с определёнными отличиями, что существуют факторы, которые негативно влияют на его протекание. Кроме того в литературе вы можете увидеть другую форму деления - прямое или амитоз. Работа с дополнительной литературой.
1 группа: задание «Амитоз»
Выделите из текста «опорные» точки, т.е. в 4-5 положениях укажите главные признаки амитоза. «Митоз - наиболее распространённый, но не единственный тип деления клеток. Практически у всех эукариот обнаружено так называемое прямое деление ядер, или амитоз. При амитозе не происходит конденсация хромосом и не образуется веретена деления, а ядро делится перетяжкой или фрагментацией, оставаясь в интерфазном состоянии. Цитокинезис всегда следует за делением ядра, в результате чего формируется многоядерная клетка. Амитотическое деление характерно для клеток, которые заканчивают развитие: отмирающих эпителиальных, фолликулярных клеток яичников... Так же амитоз встречается при патологических процессах: воспалении, злокачественном новообразовании… после него клетки не способны к митотическому делению».
2 группа: задание «нарушение митоза»
Составить логические пары: тип воздействия - последствия.
«правильное течение митоза может быть нарушено различными внешними факторами: высокими дозами радиации, некоторыми химическими веществами. Например, под воздействием рентгеновских лучей ДНК хромосомы может разорваться, хромосомы также при этом разрываются. Такие хромосомы не способны двигаться, например в анафазе. Некоторые химические вещества, не свойственные живым организмам (спирты, фенолы) нарушают согласованность митотических процессов. Одни хромосомы при этом двигаются быстрее, другие медленнее. Некоторые из них вообще могут не включаться в дочерние ядра. Есть вещества, которые препятствуют образованию нитей веретена деления. Их называют цитостатиками, например, колхицин и колцемид. Воздействуя ими на клетку можно остановить деление на стадии прометафазы. В результате такого воздействия в ядре возникает удвоенный набор хромосом »
3 группа: задание:
Восстановите хронологическую последовательность изучения клетки в том числе и процессы митоза. Ответ оформить в виде таблицы:
«начало изучения клетки было положено с изобретения микроскопа. Первым, кто оценил огромное значение этого прибора был английский физик и ботаник Роберт Гук. Он ввёл термин «клетка» (1665 год) Представления о самовоспроизведении клеток сложились у биологов к середине 19 века. В 1838 - 39 годах ботаник Шлейден и зоолог Шванн объединили идеи разных учёных и сформировали клеточную теорию, которая постулировала «основной единицей строения, и функции живых организмов является клетка» Несколько ранее было открыто ядро Робертом Брауном, он описал данную структуру, как характерное сферическое тельце, обнаруживаемое в растительных клетках. В 1868 году Геккель установил, что хранение и передачу наследственных признаков осуществляет ядро. Десятью годами ранее Рудольф Вирхов, расширил клеточную теорию, провозгласив «каждая клетка из клетки» В 1879 году Бовери и Флеминг описали происходящие в клетке события, в результате которых образуются две идентичные клетки».
4 группа. Задание: «Различие митоза у растений и животных».
Проанализировав текст, найдите отличия в протекании митоза у растений и животных. Заполните таблицу.
Самое главное событие, происходящее во время митоза - это равномерное распределение удвоившихся хромосом между двумя дочерними клетками. Митоз в клетках растений и животных протекает почти одинаково, но отличия всё-таки имеются. Так, например, в растительных клетках нет центриолей. В конце телофазы в растительных клетках из нитей веретена деления в экваториальной части формируется фрагмопласт, в эту же область перемещаются рибосомы, митохондрии, ЭПС. Всё это приводит к формированию клеточной пластинки, которая впоследствии разделит клетку надвое. Этого процесса не наблюдается у животных. Есть и различия в цитокинезе, например, только у животных образуется перетяжка. Митозы у животных происходят в различных тканях и участках организма, чего не скажешь о растениях. Там митоз происходит в строго определённых местах, где расположена образовательная ткань, то есть в меристемах. Например, на кончиках корня (зона роста), в почке (конус нарастания), камбии.
5 группа. Задание: создайте символический знак, который бы подошёл к теме нашего урока. Работа в тетради и на листе бумаги с использованием цветных карандашей.
- Выступления учащихся.
- Выводы.
Сегодня урок был посвящён важнейшему процессу - митозу. Мы уделили достаточно времени самому процессу, его особенностям, проблемам. Самое главное, что этот процесс обеспечивает генетическую стабильность вида, а так же процессы регенерации, роста, бесполого (вегетативного) размножения. Процесс сложный, многоступенчатый и очень чувствительный к воздействию факторов среды.
Приложение 5
- Мозговой штурм (закрепление изученного материала)
|
№ |
Клетка и её фазы |
Общая масса всех молекул ДНК |
Кол-во хромосом |
|
В одной неделящейся соматической клетке |
6*10-9мг |
46 |
|
|
В одной соматической клетке к концу интерфазы, перед профазой |
|||
|
В материнской соматической клетке в её профазе и метафазе митоза |
|||
|
Материнской соматической клетке в анафаза |
|||
|
В одной дочерней соматической клетке в конце телофазы митоза |
|||
|
В двух дочерних соматических клетках (сумма) в конце телофазы митоза |
Приложение 5
Тестирование: «Митоз»
1. В какой период митотического цикла удваивается количество ДНК?
2. В синтетический период.
4. В метафазе.
2. В какой период происходит активный рост клетки?
1. В пресинтетический период.
2. В синтетический период.
3. В постсинтетический период.
4. В метафазе.
3. В какой период жизненного цикла клетка имеет набор хромосом и ДНК 2n4с и готовится к делению?
1. В пресинтетический период.
2. В синтетический период.
3. В постсинтетический период.
4. В метафазе.
4. В какой период митоза начинается спирализация хромосом, растворяется ядерная оболочка?
1. В анафазе.
2. В профазе.
3. В телофазе.
4. В метафазе.
5. В какой период митоза хромосомы выстраиваются по экватору клетки?
1. В профазе.
2. В метафазе.
3. В анафазе.
4. В телофазе.
6. В какой период митоза хроматиды отходят друг от друга и становятся самостоятельными хромосомами?
1. В профазе.
2. В метафазе.
3. В анафазе.
4. В телофазе.
*7. В какие периоды митоза количество хромосом и ДНК равно 2n4с?
1. В профазе.
2. В метафазе.
3. В анафазе.
4. В телофазе.
8. В какой период митоза количество хромосом и ДНК равно 4n4с?
1. В профазе.
2. В метафазе.
3. В анафазе.
4. В телофазе.
9. Как называется неактивная часть ДНК в клетке?
1. Хроматин.
2. Эухроматин.
3. Гетерохроматин.
4. Вся ДНК в клетке активна.
*10. В какие периоды клеточного цикла количество хромосом и ДНК в клетке равно 2n4с?
1. В пресинтетический период.
2. В конце синтетического периода.
3. В постсинтетический период.
4. В профазе.
5. В метафазе.
6. В анафазе.
7. В телофазе.
На вопрос дается несколько правильных ответов.
Ответы по теме «Митоз»:
Тест 1. 2.
Тест 2. 1.
Тест 3. 3.
Тест 4. 2.
Тест 5. 2.
Тест 6. 3.
*Тест 7. 1, 2.
Тест 8. 3.
Тест 9. 3.
*Тест 10. 2, 3, 4, 5.
Почти вся ДНК клетки заключена в ядре. ДНК
- это длинный линейный полимер, содержащий много миллионов нуклеотидов. Четыре типа нуклеотидов ДНК, различаются азотистыми основаниями
. Нуклеотиды
располагаются в последовательности, которая преставляет собой кодовую форму записи наследственной информации.
Для реализации этой информации она переписывается, или транскрибируется в более короткие цепи и-РНК. Символами генетического кода в и-РНК служат тройки нуклеотидов - кодоны
. Каждый кодон обозначает одну из аминокислот. Каждой молекуле ДНК соответствует отдельная хромосома, а вся генетическая информация, хранящаяся в хромосомах организма, называется геном
.
Геном высших организмов содержит избыточное количество ДНК, это не связано со сложностью организма. Известно, что геном человека содержит ДНК в 700 раз больше, чем бактерия кишечная палочка. В то же время геном некоторых земноводных и растений в 30 раз больше, чем геном человека. У позвоночных более чем 90% ДНК не имеет существенного значения. Информация, хранящаяся в ДНК, организуется, считывается и реплицируется разнообразными белками.
Основными структурными белками ядра являются белки-гистоны
, характерные только для эукариотических клеток. Гистоны
- небольшие сильноосновные белки. Это свойство связано с тем, что они обогащены основными аминокислотами - лизином и аргинином. Гистоны характеризует также отсутствие триптофана. Они относятся к наиболее консервативным из всех известных белков, например, Н4 у коровы и гороха отличает всего два аминокислотных остатка. Комплекс белков с ДНК в клеточных ядрах эукариот обозначается как хроматин.
При наблюдении клеток с помощью светового микроскопа хроматин выявляется в ядрах как зоны плотного вещества, хорошо окрашивающиеся основными красителями. Углубленное изучение структуры хроматина началось в 1974 г., когда супругами Адой и Дональдом Олинс была описана его основная структурная единица, она была названа нуклеосомой.
Нуклеосомы позволяют более компактно уложить длинную цепь молекулы ДНК. Так, в каждой хромосоме человека длина нити ДНК в тысячи раз превышает размер ядра. На электронных фотографиях нуклеосома имеет вид дисковидной частицы, имеющей диаметр около 11 нм. Ее сердцевиной является комплекс из восьми молекул гистонов, в котором четыре гистона Н2А, Н2В, Н3 и Н4 представлены двумя молекулами каждый. Эти гистоны образуют внутреннюю часть нуклеосомы - гистоновый кор. На гистоновый кор накручена молекула ДНК, содержащая 146 пар нуклеотидов. Она образует два неполных витка вокруг гистонового кора нуклеосомы, на один виток приходится 83 нуклеотидных пары. Каждая нуклеосома отделена от следующей линкерной последовательностью ДНК, длина которой может составлять до 80 нуклеотидов. Такая структура напоминает бусы на нитке.
Расчет показывает, что ДНК человека, имеющая 6х10 9 нуклеотидных пар, должна содержать 3х10 7 нуклеосом. В живых клетках хроматин редко имеет такой вид. Нуклеосомы связаны друг с другом в еще более компактные структуры. Большая часть хроматина имеет вид фибрилл диаметром 30 нм. Такая упаковка осуществляется с помощью еще одного гистона Н1. На каждую нуклеосому приходится одна молекула Н1, которая стягивает линкерный участок в тех точках, где ДНК входит на гистоновый кор и выходит с него.
Упаковка ДНК значительно уменьшает ее длину. Тем не менее средняя длина хроматиновой нити одной хромосомы на этой стадии должна превышать размеры ядра в 100 раз.
Структура хроматина более высокого порядка представляет собой серию петель, каждая из них содержит примерно от 20 до 100 тысяч пар нуклеотидов. В основании петли располагается сайт-специфический ДНК-связывающий белок. Такие белки узнают определенные нуклеотидные последовательности (сайты) двух отстоящих участков хроматиновой нити и сближают их.