Подведение итогов занятия преподавателем и проверка правильности выполнения работы каждым студентом.
1.6. Место и время занятия: учебная комната, 3 академических часа.
1.7. Оснащение занятия: микроскопы, микропрепараты, таблицы, схемы.
ЛИТЕРАТУРА: ОСНОВНАЯ (1), ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ (II).
(I) 1. Учебник Биология в 2-х книгах /В.Н. Ярыгин, В.В. Глинкина,
И.Н. Волков, В.В.Синельщикова, Г.В. Черных. / М.,ГЭОТАР-Медиа, 2013. - Т.1. - 736 с.: ил. - Т.2. - 560 с.: ил.
2. Учебник Биология / А.А. Слюсарев, Н.В. Жукова/ Киев: Вища школа, 1987,415 с.
(II) 3. Медицинская паразитология/ Под ред. Н. В. Чебышева/ М.:ОАО-Издательство "Медицина", 2012. - 304 с.: ил.
4. Медицинская паразитология и паразитарные болезни/ Под ред. А.Б. Ходжаян, С.С. Козлова, М.В. Голубевой/ М.: ГЭОТАР-Медиа, 2014. - 448 с. : ил.
5. Биология с основами медицинской генетики/ Демиденко Л.А./ 3-е изд.- Симферополь, 2013. – 140 с.
6. Сборник тестов по медицинской биологии/ Авторский коллектив:
Кутя С.А. Демиденко Л.А. Ромашова М.Ф. Казакова В.В. Лященко О.И./
Симферополь, 2014. –– 96 с.
7. Методические разработки по цитологии к практическим занятиям по медицинской биологии/ С.А. Кутя ,М.Ф. Ромашова / Симферополь, 2014, - 88 с.
8. Методические разработки по генетике к практическим занятиям по медицинской биологии/ С.А Кутя., В.В. Казакова, М.Ф. Ромашова / Симферополь, 2014, - 88 с.
9. Методические разработки по паразитологии и эволюции к практическим занятиям по медицинской биологии/ С.А. Кутя ,Л.А. Демиденко ,М.Ф. Ромашова / Симферополь, 2014,- 212 с.
ЗАНЯТИЕ 3
Морфология хромосом. Кариотип человека.
|
|
|
ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ КЛЕТКИ. ДЕЛЕНИЕ КЛЕТОК.
1.1. Значение темы: С помощью хромосом осуществляется передача наследственной информации дочерним клеткам и последующим поколениям организмов. Изменения в структуре хромосомного набора приводят к тяжелым заболеваниям. Врачу необходимо владеть методикой кариотипиро-вания, т. к. этот метод используется для диагностики хромосомных болезней.
Благодаря делению клеток идет poст и размножение организмов. Деление клеток обеспечивает непрерывность жизни организмов. Поэтому врачу любой специальности необходимо знание общих закономерностей и этапов клеточного цикла для понимания изменений, которые происходят в клетках при заболеваниях человека.
1.2. Цели занятия: Общая — знать принципы организации наследственного материала эукариот. Сформировать знания о клеточном цикле периодизации.
1.3. Конкретные цели. Уметь
1.3.1. Охарактеризовать морфологию метафазной хромосомы, ее микроскопическую и субмикроскопическую структуру.
1.3.2. Распознавать хромосомы разных групп в кариотипе человека.
1.3.3. Знать виды деления клеток.
1.3.4. Изучить митозкак необходимый этап жизни клетки.
1.3.5. Уметь находить на микропрепаратах митотические клетки и определять фазы митоза.
|
|
|
Основные теоретические сведения
Американский генетик Томас Морган в 1911 г. сформулировал хромосомную теорию наследственности, в которой впервые показал, что передача признаков по наследству связана с хромосомами.
Хромосомы — это самовоспроизводящиеся структурные элементы клеточного ядра, содержащие гены, предназначенные для хранения наследственной информации и правильного ее распределения в ходе митоза (рис. 10).
По форме хромосомы бывают в виде палочек, нитей, петель. В зависимости от расположения первичной перетяжки — центромеры, различают три типа хромосом: метацентрические, субметацентрические и акроцентрические (рис. 11А).
1. В метацентрических — центромера расположена посередине.
2. Для субметацентрических — характерно наличие плечей разной длины. Рис.10 Метафазная хромосома
3. Акроцентрические — центромера находится на конце хромосомы.
Концевые участки хромосомы называют теломерами. Особенность их состоит в том, что они не способны к соединению с другими участками хромосом.
Химический состав хромосом: В состав хромосом входят ДНК, и-РНК, основные белки гистоны, негистоновые белки. Гистоны - это структурные белки относительно небольшого диаметра, несущие положительно заряженные аминокислоты. Положительный заряд способствует тесной связи гистонов с ДНК. Известно 5 типов гистонов, которые подразделяются на 2 группы: нуклеосомные гистоны Н2, Н3, Н4 и гистоны Н1.
|
|
|
Хромосомы способны менять свою структуру и длину на протяжении клеточного цикла. Так, в период интерфазы они находятся в деконденсированном состоянии и выполняют функции репликации и транскрипции. Максимальная конденсация хромосом характерна для делящейся клетки, особенно в метафазе. В период деления клетки хромосомы выполняют функцию перемещения и распределения наследственной информации.
Ультрамикроскопическая организация хромосом: общим принципоморганизации хромосом является образование доминов (петель ДНК, связанных с белками). Они отходят под тем или иным углом от основной оси хромосомы. Типичная петля содержит от 20 000 до 100 000 пар нуклеотидов молекулы ДНК. Гигантская молекула ДНК, образующая совместно с белками хромосому претерпевает сложную пространственную перестройку – «упаковывается». В ее структурной организации выделяют несколько уровней. первичный уровень – нуклеосомный. Нуклеосома представляет отрезок молекулы ДНК, включающий примерно 140 пар нуклеотидов, уложенных двумя витками вокруг гистонового октомера – комплекса из 8 нуклеосомных гитонов Н2, Н3, Н4. Следующий уровень супернуклеосомный связан с включениями в структуру гистонов Н1. Они заполняют промежутки между нуклеосомами, в результате чего возникает подобие соленоида. Дальнейшее усложнение связано с белками негистонового типа, в результате чего образуются крупные петли вокруг протеинового состава хромосом. Свой окончательный вид хромосома приобретает в результате сверхспирализации. В итоге общая длина ее уменьшается примерно в 10 000 раз. Таким образом, с помощью белков каждая гигантская молекула ДНК компактно упаковывается и приобретает вид палочковидной структуры.
|
|
|
Каждая хромосома дифференцирована по длине и в ней выделяют 2 типа районов: эухроматиновые и гетерохроматиновые. Эухроматин – это активные участки хромосом, содержащие основной комплекс генов. ДНК здесь пребывает в деспирализированном состоянии. Гетерохроматин представляет неактивные в генетическом отношении фрагменты хромосом в резко конденсированной форме. Концевые теломеры всегда состоят из гетерохроматина.
Рис.11А Рис. 11Б
Каждому виду характерен свой кариотип, т.е. определенное постоянное число, форма и размеры хромосом. В диплоидном наборе хромосом соматической клетки (его условно обозначают 2n) следует различать гомологичные хромосомы, которые имеют одинаковую морфологию, но происходят из разных геномов: одна от материнской гаметы, другая — от отцовской. Если пары гомологичных хромосом расположить в порядке убывания их размеров, то получится так называемая идиограмма (рис. 11 Б). Идиограмма позволяет представить кариотип человека в виде схемы, которая включает 7 групп, с буквенными обозначениями от А до G. Чикагская конференция генетиков положила в основу классификации величину и расположение центромеры, а также длину плеч хромосом.
Группа А – крупные метацентрические (1,2 и 3 пары), группа В – крупные субметацентрические (4 и 5 пары), группа С – средние субметацентрические (6-Х-12 пары), группа D – крупные акроцентрические (13,14 и 15 пары), группа F – маленькие метацентрические (19 и 20 пары), группа G – маленькие акроцентрические (21, 22 пары).
У человека кариотип состоит из 46 хромосом. Причем различают 44 аутосомы и 2 половые хромосомы, которые отличаются у мужчин (ХУ) и у женщин (XX). Следовательно, кариотип мужского организма — 46,ХУ, женского — 46, XX.
В генетике человека широко используют цитогенетический метод, с помощью которого изучают строение отдельных хромосом, а также особенности набора хромосом клеток человека в норме и патологии. По половому хроматину интерфазных ядер можно судить о состоянии половых хромосом, что позволяет провести экспресс-диагностику некоторых наследственных болезней.
Жизненный цикл клетки:
Клеточный цикл охватывает промежуток времени от одного деления клеток до другого деления с образованием двух новых клеток. В митотическом цикле выделяют две главные стадии: интерфазу и митоз (рис. 12).
Митоз — способ клеточного деления. Он обеспечивает точную передачу генетической информации от материнской клетки к дочерним. Сначала происходит закономерное удвоение числа хромосом в исходной клетке. Затем хромосомы равномерно распределяются в клетках-потомках.
Интерфаза — промежуток между двумя митозами. Она объединяет три периода: пресинтетический G1, синтетический S и постсинтетический G2.
Пресинтетический период состоит из процессов, которые подготавливают синтез ДНК. Это увеличение содержания РНК и белка. Период продолжается от нескольких часов до нескольких суток.
Синтетический период включает ряд процессов, в которых происходит синтез ДНК и редупликация хромосом. в результате содержание ДНК в ядре удваивается. Оно становится равным 4 с.
Постсинтетический период — это стадия непосредственной подготовки к митозу. в клетке накапливается энергия (АТФ). Она необходима для кинетики внутриклеточных процессов. Эти процессы приводят к равномерному распределению наследственного материала в клетках-потомках. Длится 3-4 часа.
Митотический аппарат клетки - это совокупность внутриклеточных структур, которые с началом митоза образуются из центросомы.
Митоз - короткий период клеточного цикла. Сущность его заключается в конденсации содержимого ядра и выявлении в нем хромосом, состоящих из двух хроматид. Хроматиды равномерно распределяются между двумя дочерними клетками.
в митозе выделяют четыре фазы: профазу, метафазу, анафазу и телофазу.
Профаза. Сначалацентросома раздваивается на две центриоли. Они расходятся в противоположные стороны и формируют два полюса клетки. Между ними образуется ахроматиновое веретено. Оно состоит из тонких белковых нитей. формируется митотический аппарат клетки. Он состоит из микротрубочек и связанных с ними белков. Ядро клетки несколько увеличивается в размерах. В нем выявляются хромосомы в виде тонких нитевидных структур. Вся группа хромосом выглядит в виде клубка. Ядрышки уменьшаются в размерах и исчезают. В конце профазы ядерная оболочка растворяется, а хромосомы максимально укорачиваются и отделяются друг от друга.
Метафаэа. Хромосомы расположены по экватору клетки. Каждая хромосома состоит из двух тесно связанных хроматид. Такие двойные хромосомы прикрепляются к веретену деления с помощью кинетохор. их свободные концы обращены к периферии. Образуется фигура, которая называется «материнской звездой» или метафазной пластинкой.
Анафаза. Все хромосомы синхронно разделяются на сестринские хроматиды. Они начинают движение к противоположным полюсам. Основное правило анафазы: хроматиды от одной хромосомы расходятся в разные стороны. Движение связано с укорочением микротрубочек кинетохора. В анафазе хроматиды называют дочерними хромосомами. В конце анафазы дочерние хромосомы сближаются у противоположных полюсов. Здесь они образуют две «дочерние звезды».
Телофаза– заключительная стадия митоза. В эту фазу ядро восстанавливается. Хромосомы деспирализуются. Они не различаются как отдельные морфологические структуры. Ахроматиновое веретено растворяется. формируются ядерные мембраны.
Затем начинается цитокинез. Это деление цитоплазмы. В животных клетках оно происходит путем образования перетяжки между ядрами.
В растительных клетках, имеющих относительно твердую оболочку, такой механизм деления цитоплазмы невозможен. Здесь строится новая клеточная стенка. Она имеет вид пластинки из плотных гранул и волоконец, расположенной строго по экватору. В результате клетка делится на две симметричные половинки.
Биологическое значение митоза. Митоз обеспечивает одинаковое разделение хромосом между дочерними клетками и определяет рост организма.
Амитоз — прямое деление ядра клетки. При амитозе сохраняется интерфазное состояние ядра. хорошо видны ядрышко и ядерная мембрана. хромосомы не выявляются. Хромосомы распределяются неравномерно в дочерних клетках. Иногда образуется двуядерная клетка. амитоз происходит, например, в скелетной мускулатуре, клетках кожного эпителия, соединительной ткани и некоторых других. также он происходит в патологических клетках.
Эндомитоз (гр. endon — внутри). При эндомитозе после репродукции хромосом деления клетки не происходит. Это приводит к увеличению числа хромосом иногда в десятки раз по сравнению с диплоидным набором. Образуются полиплоидные клетки. Эндомитоз встречается, например, в клетках печени.
1.4. Организационная структура практического занятия
1.4.1. Проверка исходного уровня знаний по тестам исходного контроля
1. Назовите вещества, входящие в состав хромосом:
а) белки, б) углеводы, в) нуклеиновые кислоты, г) жиры.
2. Где располагается центромера у акроцентрических хромосом:
а) посередине хроматиды. б) несколько сдвинута к одному
концу, в) у одного конца, г) в центре
3. Какое число хромосом в кариотипе женщины:
а) 23, б) 69, в) 46. г) 92.
4. Какое значение имеет уменьшение числа хромосом в гаметах:
а) в зиготу поступают хромосомы отца и матери,
б) в ряду поколений сохраняется одно и тоже число хромосом,
в) обеспечивает разнообразие форм в природе,
г) обеспечивает постоянство признаков в процессе филогенеза.
5. Какие хромосомы называются политенными:
а) имеющие одну хроматиду, б) две хроматиды,
в) три хроматиды, г) много хроматид.
6. Из перечисленных периодов клеточного цикла выберите те, которые относятся к интерфазе:
а) S, б) G 1, в) G 2, г) М.
7. Какие организмы или клетки относятся к прокариотам:
а) бактерии, б) фаги, в) вирусы, г) сине-зеленые водоросли, д) мышечные клетки, е) эритроциты?
8. Какие организмы относятся к одноклеточным ядерным: а) бактерии,
б) вирусы, в) инфузория - туфелька, г) амеба, д) сине-зеленые водоросли?
9. Какой тип деления не сопровождается уменьшением набора хромосом:
а) амитоз, б) мейоз, в) митоз, г) политения, д) эндомитоз?
10. Какой набор хромосом получается при митотическом делении?
а) тетраплоидный, б) диплоидный, в) триплоидный, г) гаплоидный.
11. Сколько клеток образуется в результате митоза:
а) 4, б) 2, в) 3, г) 6, д) 8 ?
12. Какой способ деления у соматических клеток:
a) амитоз, б) митоз, в) мейоз, г) шизогония , д) почкование?
13. Выбрать гаплоидный набор хромосом человека:
а) 18, б) 46, в) 40, г) 23, д) 36.
14. При каком способе размножения образуются гаметы:
а) вегетативном, б) бесполом, в) половом, г) партеногенезе, д) шизогонии?
СИТУАЦИОННЫЕ ЗАДАЧИ:
| 1. В клетке образовался клубок спирализованных хромосом, исчезло ядрышко и ядерная оболочка. Анализируется стадия: А. Интерфаза; В. Профаза; С. Метафаза; D. Телофаза; Е. Анафаза. | 2. Спирализация хромосом имеет важное биологическое значение, т. к.: А.Ускоряются реакции транскрипции В. Происходит активизация ДНК С. Облегчается процесс расхождения хроматид D. Происходит дезактивация ДНК Е. Замедляются реакции транскрип ции |
| 3. Микроскопируется клетка человека на стадии анафазы митоза. В это время при достаточном увеличении можно увидеть: А. Объединение хроматид; В. Образование тетрад; С. Спирализацию хромосом; D. Расхождение хроматид; Е. Деспирализацию хромосом. | 4. При обследовании 2-х месячного мальчика педиатр обратил внимание, что его плач похож на кошачье мяуканье. Кроме этого у ребенка отмечались микроцефалия и порок сердца. Его кариотип - 46,ХУ,5р-. В какую стадию митотического деления был исследован кариотип? А. Анафаза. В. Профаза. С. Метафаза. Д. Телофаза. Е. Интерфаза. |
| 5. С целью получения кариотипа человека на клетки в культуре тканей подействовали колхицином - веществом, которое блокирует сокращение нитей веретена деления. На какой стадии прекращается митоз? А. Телофаза. B. Метафаза. C. Интерфаза. D. Анафаза. E. Профаза | 6. При изучении фаз митотического цикла корешка лука обнаружена клетка, в которой хромосомы лежат в экваториальной плоскости, образуя звезду. На какой стадии митоза пребывает клетка? А. Метафазы В. Телофазы С. Интерфазы D. Анафазы Е. Профазы |
1.4.2. Теоретические вопросы, которые необходимо усвоить для достижения целей занятия
1) структура ядра в интер- и метафазе,
2) хромосомы, их строение и химический состав,
3) понятие о кариотипе и идиограмме,
4) классификация хромосом человека,
5) эухроматин, гетерохроматин и половой хроматин,
6) методика изучения кариотипа человека.
7) виды деления клеток,
8) этапы клеточного цикла,
9) сущность интерфазы,
10) фазы митоза,
11) значение митоза.
1.4.3. Самостоятельная работа студентов:
1. Рассмотреть при большом увеличении микроскопа и зарисовать
микропрепарат “Политенные хромосомы дрозофилы “.
2. Рассмотреть демонстрационный микропрепарат " Хромосомы человека из культуры лейкоцитов". Зарисовать хромосомы на стадии метафазы,
3. Составить идиограмму хромосом. Для этого используются фотографии: хромосомы в метафазе из культуры лейкоцитов человека. Хромосомы вырезают, составляют пары и располагают все хромосомы по группам, согласно Денверской классификации,
4. Зарисовать схему этапов клеточного цикла. Выделить 3 периода интерфазы.
5. Зарисовать схемы 4-х фаз митоза.
6. Рассмотреть под микроскопом при малом и большом увеличении и зарисовать:
а) микропрепарат клеток корешка кончика лука. Отметить на рисунке фазы митоза;
б) микропрепарат поперечного среза матки аскариды. Используя большое увеличение микроскопа найти на препарате и обозначить на рисунке различные фазы митоза;
в) микропрепарат - амитотические клетки в эпителии мочевого пузыря лягушки (амитоз).
1.4.4. Решение целевых обучающих задач:
Задача 1. Некоторые клетки больного человека имеют нормальный кариотип; другие - 47 или 45 хромосом. Укажите названия и возможные механизмы этого явления.
Задача 2. При исследовании буккального эпителия, взятого у мужчины с нормальным кариотипом, в одной из клеток был обнаружен Х-хроматин. Как это можно объяснить ?
Задача 3. Может ли нормальная стволовая клетка костного мозга человека иметь 92 хромосомы ?
1.4.5. Проведение заключительного тестового контроля:
1. Укажите основные компоненты интерфазного ядра:
а) ядерная мембрана, б) ядрышки, в) хроматин,
г) клеточный центр, д) нуклеоплазма, е) диктиосомы.
2. Какое значение имеет эухроматин:
а) передает информацию, направляющую синтез белка,
б) участвует в процессах клеточного метаболизма,
в) тормозит синтез белка в клетке.
3. Укажите, является ли гетерохроматин генетически активным:
а) да, б) нет.
4. Что такое кариотип ?
а) совокупность хромосом соматической клетки организма, характерная для данного вида; б) совокупность половых хромосом, характерная для данного вида;
в) наличие хроматина в клеточном ядре.
5. Какая стадия митоза используется для изучения кариотипа ?
а) профаза, б) метафаза, в) анафаза, г) телофаза.
6. С помощью какого метода можно идентифицировать наличие в ядре У-половой хромосомы ?
а) световая микроскопия,
б)электронная микроскопия,
в) люминисцентная микроскопия.
7. С чем связано наличие в интерфазном ядре женщин одной глыбки полового хроматина ?
а) у женщин две Х-хромосомы, одна находится в активном состоянии, а вторая - в гетерохроматизированном,
б) у женщин половые хромосомы одинаковые,
в) т.к. у женщин в ядре хроматина больше.
8. Какое действие оказывает алкалоид колхицин на митоз ?
а) тормозит метафазу,
б) удлиняет анафазу,
в) останавливает процесс кариокинеза.
9. Какой механизм действия колхицина ?
а) усиливает процесс расхождения центриолей к полюсам клетки,
б) подавляет образование микротрубочек веретена деления.
в) препятствует спирализации хромосом.
10. Какие клетки человека чаще всего используют для изучения кариотипа?
а) эритроциты, б) тромбоциты, в) лейкоциты.
11. Какое значение имеют теломеры?
а) способствуют удвоению хромосом,
б) препятствуют соединению хромосом между собой,
в) участвуют в процессе синтеза белков.
12. Что такое идиограмма?
а) схема, на которой хромосомы располагаются в ряд по мере убывания их длины,
б) схема, на которой хромосомы идентифицируются по расположению центромеры.
13. При каком виде деления клеток происходит неравномерное распределение наследственной информации: а) при митозе, б) мейозе, в) амитозе, г) эндомитозе, д) фагоцитозе ?
14.Сколько основных стадий в митотическом цикле:
а) 2, б) 3, в) 5, г) 4, д) 6 ?
15. Какое основное вещество синтезируется в S-период интерфазы:
а) липазы, б) пептиды, в) углеводы, г) хромосомы, д) ДНК?
16. Перечислить структурные основные компоненты клеточного центра:
а) веретено деления, б) центродесмоза, в) центриоли, г) центросфера,
д) ядрышко ?
17. Сколько выделяют основных фаз митоза:
а) 2, б) 3, в) 4, г) 5, д) 6 ?
18. Где располагаются хромосомы в клетке в метафазу:
а) в ядре, б) по полюсам клетки, в) по экватору клетки ?
19. Где располагаются хромосомы в клетке в анафазу:
а) в ядре, б) по экватору, в) в центросоме, г) по полюсам клетки ?
20. В какой фазе исчезает ахроматиновое веретено деления:
а) в метафазе, б) в профазе, в) в анафазе, г) в телофазе?
21. Что такое цитокинез:
а) деление ядра, б) деление хромосом, в) одна из 2 фаз митоза, г) деление цитоплазмы, д) период интерфазы ?
22. Что образуется при митозе из центросомы:
а) центриоль, б) микротрубочки, в) фибриллы, г) центродесмоэа, д) ахроматиновое веретено деления ?
СИТУАЦИОННЫЕ ЗАДАЧИ:
Дата добавления: 2019-09-08; просмотров: 181; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!