1 курс / Биология / [Методические указания] по биологии №1

Пользуясь графом логической структуры, учебными таблицами,

зарисуйте в протоколах занятий:

а) строение нуклеосомы;

б) уровни упаковки хроматина.

В выводе укажите, какие уровни упаковки хроматина присутствуют в неделящейся клетке, а какие – характерны только для делящейся. Обозначьте,

во сколько раз происходит укорочение цепи ДНК на каждом из уровней упаковки.

Работа 2. Схема метафазной хромосомы и основные типы хромосом.

В митотических хромосомах различают две хроматиды. Их объединяет первичная перетяжка (центромера), она делит каждую хроматиду на два плеча:

верхнее (р) и нижнее (q).

Рис. 5. Строение метафазной хромосомы

		ДНК
	P - плечо	Спутник
	Центромера	Вторичная перетяжка
	(первичная
		(ядрышковый организатор)
	перетяжка)

Гетерохроматин

q- плечо

Эухроматин

Теломера

Спутничные

Две хроматиды хромосомы: 13, 14, 15, 21, 22

41

По положению центромеры выделяют: метацентрические

(равноплечие), субметацентрические (неравноплечие) и акроцентрические

хромосомы. У некоторых акроцентрических хромосом (13-15, 21-22) в верхнем плече на окрашивающейся тонкой нити располагается хроматическое тельце –

спутник. Нить спутника содержит важную структуру генома эукариот –

ядрышковый организатор. Плечи некоторых хромосом содержат перетяжки, их называют вторичными.

Пользуясь графом логической структуры, учебными таблицами,

микрофотографиями хромосом метафазных пластинок лейкоцитов человека,

зарисуйте в протоколах практических занятий:

1.Схему строения метафазной хромосомы. Обозначьте: центромеру,

плечи p и q, вторичную перетяжку, спутник, теломеры, хроматиды.

2.Основные типы хромосом (метацентрическую, субметацентрическую,

акроцентрическую, телоцентрическую).

Ввыводе укажите, какой тип хромосом в норме у человека не встречается.

Работа 3. Составление идиограммы человека.

Совокупность хромосом соматической клетки, характеризующая организм данного вида, называется кариотипом (определяется общим количеством хромосом, их формой и размерами).

Для классификации хромосом человека существует единая стандартная система (Денвер, 1960), согласно которой, 23 пары хромосом получили порядковые номера и были разделены на 7 групп (табл.1). Денверская классификация основана на величине хромосом (крупные, средние, мелкие),

расположении центромеры (мета-, субметаили акроцентрические), наличии вторичных перетяжек и спутников.

Парижская (1971) классификация позволяет четко различать хромосомы человека внутри каждой группы. В еѐ основе лежат методы дифференциальной окраски, при которой в каждой хромосоме выявляется специфичный только для

42

неѐ порядок расположения эухроматиновых и гетерохроматиновых сегментов

(поперечное чередование светлых и темных полос).

Таблица 1. Денверская классификация хромосом человека

	Группы	Порядковый
		номер	Характеристика данной группы хромосом
	хромосом
		хромосом
	А	1,2,3	Большие метацентрические (1,3 пары) и
			большая субметацентрическая.
	В	4,5	Большие субметацентрические, центромера
			сильно смещена к концу.
	С	6,7,8,9,10,11,12	Средние субметацентрические. К этой группе
			относят и Х-хромосому.
	D	13,14,15	Большие акроцентрические, все три пары
			имеют спутники
	E	16,17,18	Короткие метацентрические или
			субметацентрические.
	F	19,20	Короткие метацентрические.
	G	21,22	Короткие акроцентрические, имеют спутники.
			Сюда относят и Y-хромосому.
		Х	Средняя субметацентрическая (по размеру
	Половые		близка к 6-й или 7-й парам).
	хромосомы	Y	Мелкая акроцентрическая (по размеру близка к
			21 паре).

Обратите внимание, что мужчина и женщина различаются по количеству хромосом в группах C и G. Это связано с тем, что к этой группе относятся половые хромосоммы. Запишите в протоколы занятий и заполните

таблицу:

		Кариотип	Общее количество	Общее количество
Пол			хромосом в группе C	хромосом в группе
			(А+Г)	G (А+Г)
♀
♂
В	таблице укажите, какое будет количество хромосом в

соответствующих группах у мужчин и у женщин.

43

Диплоидный набор хромосом (кариотип) может быть представлен в виде идиограммы – ряда хромосом, расположенных по мере убывания их величины. Для составления идиограммы используйте упрощенную денверскую классификацию (табл.1), схему дифференциально окрашенных хромосом и инструкцию по составлению кариотипа человека.

ИНСТРУКЦИЯ ПО СОСТАВЛЕНИЮ ИДИОГРАММЫ

ХРОМОСОМ ЧЕЛОВЕКА

1.Рассмотрите помещенную в кляссере схему дифференциально окрашенных хромосом.

2.Выньте из кармана кляссера хромосомы, переверните их лицевой стороной вверх и пересчитайте.

3.Для составления идиограммы отдельные хромосомы вставляют в кляссер в соответствии с приведенной классификацией, используя следующий порядок работы:

-выделить и вставить в кляссер все самые мелкие акроцентрические хромосомы (группа G). В женском кариотипе их должно быть четыре, а в мужском – пять;

-отобрать все крупные акроцентрические хромосомы группы D;

-затем отобрать все хромосомы, занимающие по величине промежуточное положение между крупными и мелкими акроцентрическими: более крупные относятся к группе Е, более мелкие – к группе F;

-далее отобрать наиболее крупные хромосомы, они относятся к группе А и В;

-оставшиеся хромосомы относятся к группе С, среди которых находятся и половые хромосомы. Их следует расположить в одну линию по убывающим размерам.

4.После проверки работы преподавателем хромосомы сложить обратно в карман кляссера.

44

После составления идиограммы проанализируйте и запишите в выводе:

а) человеку, какого пола принадлежит данная метафазная пластинка;

б) нормален ли кариотип или нет;

в) какие имеет отклонения.

ЗАДАНИЯ ДЛЯ ПРОВЕРКИ ДОСТИЖЕНИЯ КОНКРЕТНЫХ ЦЕЛЕЙ ОБУЧЕНИЯ

1. В интерфазном ядре различают	2. Для	составления		идио-
нити и глыбки хроматина,	граммы хромосомы			диффе-
которые представляют собой:	ренциально		окрашивают и
A. Молекулы ДНК;	располагают:
B. Молекулы белков;	A.	Попарно	в	порядке
C. Эухроматин + гетерохроматин;		увеличения;
D. ДНК + гистоновые и негисто-	B.	По номерам;
новые белки;	C.	По расположению
E. Гистоновые и негистоновые		центромеры;
белки.	D.	По росту;
	E.	Попарно	в	порядке

	убывающей величины.
3. В состав хроматина входит 40%	4. Исследования	интерфазных
гистоновых белков. К ним	ядер показали		наличие
относятся:	хромосом	в	виде
A. Н2А, Н1, Н3Б и Н4;	микроскопически		тонких
B. Н2, Н3, Н5, Н6, Н1;	нитей. Уровень их упаковки:
C. Н2А, Н2Б, НЗ, Н4 и Н1;	A. Третичная структура ДНК;
D. Н1, Н3А, Н2Б, НЗ, и Н4;	B. Нуклеосомный;
E. Н2А, Н2Б, НЗ, Н4 и Н1;	C. Соленоидный;
	D. Петлевой;
	E. Метафазный.

45

5.

При

болезни

Дауна

в

6.

Для

анализа

кариотипа

соматических

клетках имеется

используют

метафазные

три хромосомы 21-й пары. Их

хромосомы.

Уровень

их

относят к:

упаковки:

A. Метацентрическим;

A.

Соленоидный;

B. Субметацентрическим;

B.

Петлевой;

C. Акроцентрическим;

C.

Метафазный.

D. Телоцентрическим;

D.

Нуклеосомный;

E.

Субтелоцентрическим.

E.

Октамерный.

7.

Гетерохроматиновые

участки

8.

Структурный

гетерохро-

хромосом содержат:

матин участвует в обра-

A. Много структурных генов;

зовании

ядрышек.

Он

B. Мало структурных генов;

располагается в хромосомах:

C. Только функциональные гены;

A.

Метацентрических;

D. Только структурные гены;

B.

Субметацентрических;

E. Мало функциональных генов.

C.

Акроцентрических;

D.

Телоцентрических;

E.

Мета- и телоцентрических.

9. Хромосомы 6-12-й пар похожие

10.При изучении культуры лим-

по форме и размерам и входят в

фоцитов человека выявлены

группу С. Для их идентификации

хромосомы

разной формы,

обращают внимание на:

которая определяется

поло-

A.

Первичную перетяжку;

жением:

B.

Вторичную перетяжку;

A.

Первичной перетяжки;

C.

Спутники;

B.

Вторичной перетяжки;

D.

Эухроматиновые и гетерохро-

C.

Спутников;

матиновые полосы;

D.

Первичной

и вторичной

E.

Первичную

и

вторичную

перетяжек;

перетяжки.

E.

Наличием теломеров.

46

11.При анализе идиограммы в группе С оказалось 8 пар хромосом. Количество хромосом

вдругих группах соот-

ветствовало норме. Кариотип в данном случае следующий:

A.46,ХХ;

B.46,ХУ;

C.48,ХХ,6+;

D.48,ХУ,6+;

E.48,ХХ,7+.

Варианты тестовых заданий для итогового контроля Вы получите у преподавателя.

КРАТКИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РАБОТЕ

на практическом занятии по теме «МОРФОЛОГИЯ ХРОМОСОМ.

КАРИОТИП ЧЕЛОВЕКА» 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.

47

ЗАНЯТИЕ № 5

ТЕМА: ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ КЛЕТОК. ДЕЛЕНИЕ КЛЕТОК. МИТОЗ.

МЕЙОЗ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ

Клетки, лежащие в основе организации живого, как и всякие биологические системы, проходят свой путь индивидуального развития

(онтогенез). При этом образование любых новых клеток связано только с делением уже существующих, то есть их воспроизведением. Для одноклеточных организмов это совпадает с размножением на организменном уровне, для многоклеточных — деление клеток обеспечивает рост и развитие,

обновление и восстановление их отдельных частей, размножение. Изучение данных вопросов необходимо для понимания процессов возникновения хромосомных аномалий, а также формирования материалистических представлений при знакомстве с такими разделами курса биологии как:

фундаментальная и медицинская генетика, индивидуальное развитие организма, эволюционное учение и других дисциплин, изучаемых на кафедрах микробиологии, анатомии и физиологии.

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

ОБЩАЯ ЦЕЛЬ. Уметь:

оценить и охарактеризовать основные процессы жизненного цикла клеток и различные способы их деления как основы размножения и индивидуального развития организмов; составить цельное представление о строении и жизнедеятельности клеток.

КОНКРЕТНЫЕ ЦЕЛИ:

1.Характеризовать основные способы деления клеток.

2.Охарактеризовать основные направления жизненного цикла клеток.

48

3.Различать на препаратах различные виды деления клеток.

4.Характеризовать клетки на разных стадиях интерфазы и митоза.

5.Различать фазы митоза и мейоза.

6.Показать биологическое значение митоза и мейоза.

7.Делать выводы о значении размножения клеток для биологии человека и медицины.

СОДЕРЖАНИЕ ОБУЧЕНИЯ

Теоретические вопросы, на основании которых возможно выполнение

целевых видов профессиональной деятельности.

1.Каково биологическое и медицинское значение различных способов размножения клеток?

2.Что такое жизненный цикл клеток?

3.Как характеризуются жизненный и митотический цикл клеток, и их периодизация?

4.Дать характеристику фаз митоза.

5.Каково поведение хромосом в различные фазы митоза?

6.Что такое митотическая активность?

7.Какую митотическую активность имеют различные ткани организма?

8.Что такое эндомитоз, политения?

9.Чем характеризуется амитоз?

10.Как образуются половые клетки?

11.Какова роль мейоза в образовании гамет?

12.Чем отличаются митоз и мейоз?

13.Как устроены клеточные структуры в ходе митоза и мейоза, как они

функционируют?

Для усвоения теоретических вопросов Вам необходимо ознакомиться с графом логической структуры темы и информацией, заключенной в литературных источниках и конспекте лекций.

49

ГРАФ ЛОГИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ ТЕМЫ «ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ КЛЕТОК. ДЕЛЕНИЕ КЛЕТОК. МИТОЗ.»

Основные
направления		Онтогенез стволовых
онтогенеза
		клеток
клеток

Типы	делеция
соматических
клеток
Периоды				Интерфаза
жизненного
цикла

Количество генетического материала

(n – количество хромосом; c – количество ДНК

Пресин-		Синтети-		Постсин-
тетический		ческий S		тетический
G1				G2

2n2c		2n4c		2n4c

Основное		Рост клеток,
биологическое		функционирование,
значение		подготовка к делению

Онтогенез клеток

Онтогенез

дифференцированных

клеток

Митоз

Профаза

Метафаза Анафаза Телофаза

2n4c

2n4c

4n4c

2n2c

Увеличение количества клеток, равное распределение генетического материала между дочерними клетками, поддержание постоянства числа хромосом

Гибель

клеток

Амитоз

Обеспечение

быстрого

обновления

отдельных

частей

организма

50