Навчально-методичний посібник до практичних занять з медичної біології для студентів і викладачів вищих навчальних медичних закладів



Сторінка4/6
Дата конвертації31.03.2017
Розмір1.51 Mb.
1   2   3   4   5   6
Тема: Ядро. Морфологія хромосом. Каріотип людини
I. Актуальність теми. Хромосоми є центральним інформаційним апаратом клітини. Вивчення структурно-функціонального рівня організації спадкового матеріалу надасть можливість уявити основні принципи передачі спадкової інформації на різних рівнях існування живого - від молекулярно-генетичного рівня до організмового, а також пояснити причини порушень його функціонування у виникненні патологічних процесів у людини. Знання про сучасні об'єктивні та суб'єктивні методи вивчення каріотипу людини та принципи класифікації хромосом необхідні для розуміння патогенезу спадкових, соматичних, онкологічних, інфекційно-запальних й інших хвороб людини
II. Цілі навчання

Загальна ціль – уміти:

1. Пояснювати організацію та механізми функціонування спадкового апарату.

2. Можливі порушення структури на молекулярно-генетичному та клітинному рівні організації спадкового матеріалу, що пояснюють прояви спадкових, соматичних та інших хвороб людини.

Конкретні цілі - уміти:

1. Трактувати сучасні об'єктивні та суб'єктивні методи вивчення каріотипу людини та принципи класифікації хромосом.

2. Класифікувати рівні організації спадкового матеріалу в залежності від функціонального стану клітини.

3. Пояснювати значення структурно-функціонального рівня організації спадкового матеріалу, а також процесів, що відбуваються на молекулярно-генетичному та клітинному рівні організації життя для розуміння патогенезу спадкових, соматичних, онкологічних, інфекційно-запальних й інших хвороб людини.

4. Інтерпретувати значення процесів, що відбуваються на субклітинному рівні організації життя для розуміння патогенезу спадкових, соматичних, інфекційно-запальних й інших хвороб людини.

5. Визначати стуктурно-функціональні організацію спадкового апарату клітини та трактувати значення порушень основних принципів його функціонування та роль у виникненні патологічних процесів у людини на молекулярному та клітинному рівнях.


III. Забезпечення вихідного рівня знань-умінь

А. Література:

Основна:

1. Медична біологія / За ред. проф. В.П.Пішака, проф. Ю.І. Бажори. Підручник. - Вінниця: Нова книга, 2004, С. 71 - 81.

2. Биология. В 2-х кн. Кн. 1: Учеб. для медиц. спец. вузов / В. Н. Ярыгин, В. И. Васильева, И.Н. Волков, В.В. Синельщикова; Под. ред. В.Н. Ярыгина. - 6-е изд., стер. -М.: Высш. шк., 2004.- С. 43 - 44, 117 - 138.

3. Слюсарєв А.О., Жукова С.В. Біологія: Підручник / Пер. з рос. В.О.Мотузний.- К.: Вища шк., 1992, С. 24 - 31.

4. Методичні вказівки для студентів до практичних занять з медичної біології, генетики і паразитології / Під заг. ред. Р.П.Піскун, Вінниця, 1994. С. 9.

5. Збірник завдань для підготовки до ліцензійного тестового екзамену з природничо-наукових дисциплін «Крок-1. Загальна лікарська підготовка» / Кол. авт.; За ред. проф. В.Ф. Москаленка, проф. О.П. Волосовця, проф. І.Є.Булах, проф. О.П.Яворського, проф. О.В.Романенка, доц. Л.І.Остапюк.-К.: Медицина, 2004.-368 с.; С.-9-41.



Додаткова:

1. Конспекти лекцій

2. Жегунов Г.Ф., Боянович Ю.В., Жегунова Г.П. Цитогенетичні основи життєдіяльності. Харків: Харківська зооветеринарна академія, Харківський національний університет,Харківська національна фармацевтична академія,2002р.

3. В.П. Пішак, О.І. Захарчук Навчальний посібник з медичної біології, паразитології та генетики. Практикум. – Чернівці: Медакадемія, 2004. – 579с.:іл.

4. Н.Н. Мушкамбаров, С.Л. Кузнецов Молекулярная биология. Учебное пособие для студентов медицинских вузов. - М.: ООО «Медицинское информационное агентство», 2003. - 544с.: ил.

5. Руководство к лабораторным занятиям по биологии / Под. ред.Ю.К. Богоявленского. - М.:Медицина, 1979.

6. Медична біологія. Посібник з практичних занять. За ред.. О.В.Романенко. Київ «Здоров’я», 2005. – 372с. з іл.
Б. Тести для перевірки вихідного рівня знань

1. Які клітини не мають ядер?

а) поперечносмугасті м'язи

б) генеративні

в) тромбоцити

г) еритроцити ссавців

д) еритроцити жаби

2. У ядерці відбуваються процеси:

а) синтез рибосомальних білків і складання субодиниць рибосом

б) синтез рРНК і складання субодиниць рибосом

в) синтез рРНК, рибосомальних білків і складання субодиниць рибосом

г) синтез рРНК і рибосомальних білків


3. В склад ядра входять наступні компоненти:

а) елементарна мембрана, хромосоми, мітохондрії

б) двохмембранна оболонка, рибосоми, пластиди

в) двохмембранна оболонка, хромосоми, нуклеоплазма, ядерце

г) ядерце, нуклеоплазма, ендоплазматична сітка, хромосоми
4. До аутосом належать:

а) У-хромосома людини

б) Х-хромосома людини

в) перша пара хромосом

г) шоста пара хромосом
5. Ядро характерне для клітин:

а) грибів

б) бактерій

в) рослин

г) синьо-зелених водоростей

д) тварин


6. З яких компонентів складається ядро:

а) центріолі

б) ядерце

в) ядерна оболонка

г) хроматин

д) ядерний матрикс

е) діктіосоми
7. Які хромосоми називають гетерохромосомами?

а) спіралізовані

б) деспіралізовані

в) негомологічні

г) гомологічні

д) статеві


8. Нуклеїнові кислоти разом з білками утворюють:

а) рибосоми

б) міозин

в) актин

г) хроматин
9. Ядерця формуються:

а) на зовнішньому боці мембрани ядра

6) на внутрішній мембрані ядра

в) на певних ділянках окремих хромосом

г) у ядерному соку
10. Найбільша концентрація РНК клітини спостерігається у:

а) цитоплазмі

б) ядерному соку

в) ядерці

г) на внутрішній поверхні ядерної мембрани

IV. Зміст навчання


пп

Інформаційні блоки

Головні елементи блоків

1.

Ядро

1) ядерна оболонка; 2) ядерний сік; 3)ядерце; 4) хромосоми

2.

Хроматин

1)гетерохроматин; 2) еухроматин

3.

Типи хромосом

1)метацентричні; 2)субметацентричні; 3) акроцентричні; 4) телоцентричні

4.

Хромосомний набір

1)диплоїдний; 2)гаплоїдний; 3)аутосоми і гетерохромосоми

5.

Нормальний каріотип людини

1) характеристика

6.

Ідіограма хромосом людини

1) групи хромосом ( А, В, С, D, E, F, G ); 2) методи ідентифікації хромосом

7.

Ядерце

1) будова; 2) функції


Структурно-логічна схема

V. Орієнтовна основа дії

Для досягнення цілей заняття необхідно засвоїти теоретичні питання по даній темі і виконати самостійну навчально-дослідницьку роботу.


а) Теоретичні питання для позаурочного самостійного вивчення та обговорення на занятті.

1. Ядро – центральний інформаційний апарат клітини. Структура інтерфазного ядра.


2. Хроматин, струкрурна організація: еухроматин, гетерохроматин, статевий хроматин.
3. Організація спадкового матеріалу: хромосомний рівень. Структура метафазної хромосоми. Аутосоми та гетерохромосоми.
4. Геномний рівень організації спадкового матеріалу.

5. Каріотип: морфофункціональна характеристика і класифікація хромосом людини. Ідіограма.


6. Правила хромосом. Хромосомний аналіз.
7. Ядерце як похідне хромосом, роль в утворенні рибосом.

На занятті необхідно виконати самостійну частину роботи згідно алгоритму практичної роботи та методики її проведення.



б) Алгоритм самостійної навчально-дослідницької роботи:

  1. Розглянути, вивчити при малому та великому збільшенні постійні мікропрепарати «Метафазні пластинки соматичних клітин» (епітеліальних клітини слизових оболонок) людини.




  1. Ознайомитись з будовою та класифікацією хромосом, використовуючи таблиці, замалювати окремі хромосоми.




  1. Вивчити каріотип людини, представлений у вигляді ідіограми.


в) Інструкції до практичної роботи:

  1. Розглянути та замалювати ядра соматичних клітин людини, позначити: еу- та гетерохроматин.




  1. Користуючись таблицями і підручником, розглянути і замалювати різні типи хромосом в залежності від положення центромери.

  2. Розглянути ідіограму людини. користуючись таблицями, малюнками, фотографічними зображеннями та визначити кількісне співвідношення аутосом, гетерохромосом. Замалювати по одній хромосомі кожного типу згідно Денверської класифікації (по групам A, B, C, D, Е, F, G) та відмітити різницю, позначити тип хромосоми, звернути увагу на чергування гетеро- та еухроматичних ділянок, позначити: p- та q-сегменти, центромеру, плечі.


VI. Система навчаючих завдань
А. Тести

Завдання 1(I рівень складності)

1. Кількість яких структур збільшена у політенних хромосомах?

а) хроматиди

б) мікрофібрили

в) нейрофібрили

г) хромонеми

д) міофібрили



Еталон відповіді: 1 - г

Завдання 2(IІ рівень складності)

2. Набір хромосом соматичної клітини, якому притаманна їх певна кількість, розміри та форма, є:

а) каріотип

б) геном

в) генотип

г) генофонд

Еталон відповіді: 2 - а

Завдання 3(IIІ рівень складності)

3. Як називаються генетично неактивні спіралізовані ділянки хромосоми, що перешкоджають з’єднанню хромосом між собою або з їх фрагментами та забезпечують індивідуальність та дискретність кожній хромосомі

а) центромера

б) супутники

в) кінетохор

г) теломера

д) гетерохроматин



Еталон відповіді: 3 – г

Б. Задачі

Задача 1.

На препараті видно дві клітини. Ядро однієї з них (а) містить багато інтенсивно забарвлених грудочок хроматину. У другій клітині (б) ядро світле, хроматин розміщений дифузно. Який тип хроматину переважає в кожній клітині і чим ці типи різняться функціонально?



Еталон відповіді: а) гетерохроматин; генетично не активний;

б) еухроматин; генетично активний
Задача 2.

Порівняйте терміни: „каріотип”, „ідіограма”. Яка між ними різниця?



Еталон відповіді: „каріотип” – хаотичне розташування хромосом; „ідіограма” – системне розташування хромосом від найбільших до найменших.
Задача 3.

Ядро клітини обробили речовиною, що руйнує гістонові білки. Які структури ядра при цьому змінюються в першу чергу?



Еталон відповіді: хромосоми

VI. Короткі методичні вказівки до роботи студентів на

практичному занятті.
а) Методика проведення заняття

Заняття починається з перевірки вихідного рівня знань. Далі розглядаються теоретичні питання даної теми, в обговоренні яких беруть участь всі студенти під керівництвом викладача, після чого необхідно виконати самостійну навчально-дослідницьку роботу.

Після проведення практичної навчально-дослідницької роботи необхідно оформити протокол.

В кінці заняття проводиться контроль кінцевого рівня знань студентів, аналіз результатів роботи з виставленням відповідної оцінки і балів.


б) Організаційна структура заняття (технологічна карта)


№ п\п

Основні етапи заняття

Час в хвилинах

Матеріали методичного забезпечення

I

Підготовчий етап




1.

Організаційна частина Перевірка вихідного рівня знань

5


тести вихідного рівня

2.

Обговорення теоретичних питань

20


Таблиці, підручник

посібники



II

Основний етап




3.

Виконання самостійної навчально-дослідницької роботи.

Оформлення протоколу



50


Світлові мікроскопи, необхідне обладнання, таблиці, мікропрепарати

Методичні рекомендації



III

Заключний етап







4.

Контроль кінцевого рівня знань

10

Тести кінцевого рівня знань

5.

Аналіз, підведення підсумків заняття. Домашнє завдання

5





в) Зразки тестових завдань для перевірки кінцевого рівня знань


    1. Кількість яких структур збільшена в політенних хромосомах?

а) хроматиди

б) мікрофібрили

в) нейрофібрили

г) хромонеми

д) міофібрили


    1. Набір хромосом соматичної клітини, якій притаманна їх певна кількість, розміри та форма, є:

а) каріотип

б) геном


в) генотип

г) генофонд


3. Яка назва генетично неактивним ділянкам хромосоми, що знаходяться в спіралізованному стані, які перешкоджають з'єднанню хромосом між собою або з їх фрагментами і забезпечують індивідуальність і дискретність кожній хромосомі?

а) центромера

б) супутники

в) кинетохор

г) теломера

д) гетерохроматин


4. Хроматин - це:

а) молекула ДНК

б) молекула РНК

в) комплекс ДНК-білок

г) тільки білок, здатний пов'язуватися з ДНК
5. Повністю гомологічні хромосоми містять:

а) ембріон людини

б) каріотип чоловіка

в) каріотип жінки

г) каріотип чоловіка і жінки
6. З якою структурою в ядрі пов'язано утворення всіх видів РНК

а) ядерною оболонкою

б) ядерцем

в) хроматином

г) ядерним соком
7. Виберіть функцію, не властиву хроматину:

а) збереження генетичної інформації у вигляді певної послідовності в ДНК

б) передача спадковій інформації за допомогою формування хромосом

в) формування ядерець, де утворюються рибосоми

г) синтез АТФ
8. Виберіть основні функції, що властиві ядерцям:

а) синтез рибосомальної РНК

б) синтез АТФ

в) утворення субодиниць рибосом

г) окислення органічних молекул

д) синтез ядерних білків (гістонів)


9. Виберіть основні процеси, що відбуваються в ядрі:

а) реплікація ДНК

б) синтез АТФ

в) транскрипція всіх видів РНК

г) утворення рибосом

д) окислення органічних молекул


10. Елементарною одиницею будови хроматину є:

а) центросома

б) нуклеотид

в) нуклеосома

г) нуклеїнова кислота

д) хромосома


11. Виберіть ознаки, що притаманні гетерохроматину:

а) ділянки, що активно сприймають барвники

б) ділянки, що слабко забарвлюються

в) виконує структурну функцію

г) містить у собі активні гени

д) займає однакові ділянки в гомологічних хромосомах

е) сприяє утворенню тільця Барра
12. Виберіть ознаки, які були покладені в основу:

А. Денверської класифікації хромосом людини (Денвер, США, 1960 р.) -

Б. Паризької класифікації хромосом людини (1971) -

а) диференційне забарвлення хромосом

б) порівняльна характеристика розмірів кожної з пар гомологічних хромосом

в) порядок чергування гетеро - та еухроматичних ділянок

г) кількісна та якісна характеристика генів

д) кількість еухроматичних ділянок в гомологічних хромосомах

е) характер розміщення центромери, характеристика генів
13. Оберіть ознаки, що характеризуються як «Правила хромосом»:

а) індивідуальність окремих пар хромосом

б) компактизація спадкового матеріалу

в) парність хромосом

г) кількісна та якісна характеристика генів

д) безперервність хромосом

е) здатність до мутацій

є) специфічність набору хромосом


Заняття №5

Тема: Молекулярні основи спадковості. Характеристика нуклеїнових кислот.


  1. I. Актуальність теми. Знання про основні матеріальні носії спадковості та мінливості - нуклеїнові кислоти, їх структурно-фунціональну організацію та роль у зберіганні та перенесенні спадкової інформації є необхідними для подальшого розуміння процесів реалізації спадкової інформації на всіх рівнях існування живого - від молекулярного до організмового. Порушення цих процесів в подальшому може бути першопричиною виникнення різноманітних патологічних станів у людини - онкологічних, спадкових, молекулярних хвороб, імунодепресивних станів тощо.

II. Цілі навчання

Загальна ціль – уміти:

1.Пояснювати та інтерпретувати закономірності проявів життєдіяльності людського організму на молекулярно-генетичному рівні.

2. Трактувати біологічну сутність і механізми розвитку хвороб людини, котрі виникають внаслідок порушень структурно-функціональної організації носіїв спадкової інформації.
Конкретні цілі - уміти:

1. Пояснювати роль нуклеїнових кислот у збереженні та реалізації спадкової інформації.

2. Інтерпретувати зв’язок між будовою, просторовою організацією та функціями нуклеїнових кислот.

3. Зробити висновки про значення процесів реплікації, рекомбінації та репарації ДНК в організмі людини в нормі та при патології.

4. Визначати сутність єдності цілісності й дискретності носіїв спадкової інформації, їх структури і функцій.

5. Трактувати значення процесів репарації, що відбуваються на молекулярно-генетичному рівні організації життя для пояснення виникнення молекулярних хвороб людини


III. Забезпечення вихідного рівня знань-умінь

А. Література:

Основна:

  1. Медична біологія / За ред. проф. В.П.Пішака, проф. Ю.І. Бажори. Підручник. - Вінниця: Нова книга, 2004, С. 82 - 94.

  2. Биология. В 2-х кн. Кн. 1: Учеб. для медиц. спец. вузов / В. Н. Ярыгин, В. И. Васильева, И.Н. Волков, В.В. Синельщикова; Под. ред. В.Н. Ярыгина. - 6-е изд., стер. -М.: Высш. шк., 2004.- С. 51 - 52, 61 - 68, 72 - 97.

  3. Коломієць Н.Г. Молекулярні основи спадковості та мінливості. Навчальний посібник (за редакцією Р.П. Піскун), Вінниця: Нова книга, 2005. – 137 с.

  4. Слюсарєв А.О., Жукова С.В. Біологія: Підручник / Пер. з рос. В.О.Мотузний.- К.: Вища шк., 1992, С. 33 - 38, 82 - 84, 88 - 90.

  5. Методичні вказівки для студентів до практичних занять з медичної біології, генетики і паразитології / Під заг. ред. Р.П.Піскун, Вінниця, 1994. С.34 - 37.

  6. Збірник завдань для підготовки до ліцензійного тестового екзамену з природничо-наукових дисциплін «Крок-1. Загальна лікарська підготовка»\ Кол. авт.; За ред. проф.В.Ф.Москаленка, проф. О.П. Волосовця, проф. І.Є.Булах, проф. О.П.Яворського, проф. О.В.Романенка, доц. Л.І.Остапюк.-К.: Медицина, 2004.-368 с.; С.-9-41.

Додаткова:
1.Конспекти лекцій

2. Жегунов Г.Ф., Боянович Ю.В., Жегунова Г.П. Цитогенетичні основи життєдіяльності. Харків: Харківська зооветеринарна академія, Харківський національний університет,Харківська національна фармацевтична академія, 2002 р.

3. В.П. Пішак, О.І. Захарчук Навчальний посібник з медичної біології, паразитології та генетики. Практикум. – Чернівці: Медакадемія, 2004. – 579с.:іл.

4. Н.Н.Мушкамбаров, С.Л. Кузнецов Молекулярная биология. Учебное пособие для студентов медицинских вузов. - М.: ООО «Медицинское информационное агенство», 2003. - 544с.: ил.

5. Сингер М. Гены и геномы. В 2-х томах. – М.: Мир, 2001. – 391с.

6. Тейлор Д., Грин Н., Стаут У. Биология. В 3-х томах. – М.: Мир, 2002.

7. Медична біологія. Посібник з практичних занять. За ред.. О.В.Романенко. Київ «Здоров’я», 2005. – 372с. з іл.
Б. Тести для перевірки вихідного рівня знань
1. При дослідженні скам’янілих залишків тварини вдалось виділити ланцюжок ДНК. Дослідження її показало, що співвідношення (А+Т/Ц+Г) за правилом Чаргаффа дорівнює 1,7. Про що це свідчить?

а) про розмір ДНК

б) про належність виду до нижчих організмів

в) про ступінь мутабільності даної групи генів

г) про кількість протоонкогенів

д) про належність виду до вищих організмів


2. Один з ланцюгів ДНК складається з нуклеотидів: АТЦ-АЦЦ-ГАЦ-АЦГ-ЦАЦ. Яка послідовність нуклеотидів на другому ланцюзі цієї молекули ДНК?

а) ТТГ-ЦГТ-ГТЦ-ТГГ-ТТТ…

б) ТГТ-ЦГУ-ГТЦ-ГЦГ-АТЦ…

в) ТАГ-ТГГ-ЦТГ-ТГЦ-ГТГ…

г) ТГГ-ЦГЦ-ГТЦ-ГТГ-ГГЦ…

д) ГГТ-АГЦ-ТЦГ-ГТГ-ТТЦ…


3. Ким і коли були відкриті нуклеїнові кислоти?

а) М.Шлейденом у 1839р.

б) Г.Менделем у 1866р.

в) І.Мішером у 1869р.

г) О.Ейвері у 1944р.

д) Дж.Уотсоном та Ф.Кріком у 1953р.


4. У яких організмів матеріальним субстратом спадковості і мінливості є ДНК?

а) вірусів.

б) прокаріотів.

в) еукаріотів.

г) вірусів і прокаріотів.

д) вірусів, прокаріотів і еукаріотів.


5. Які властивості нуклеїнових кислот визначають їх як субстрат спадковості і мінливості?

а) здатність до самовідновлення.

б) здатність до реалізації своєї інформації.

в) здатність зберігати сталість своєї організації.

г) здатність набувати змін і відтворювати їх.

д) усі варіанти вірно


6. Які компоненти є складниками мономерів нуклеїнових кислот?

а) амінокислота, азотиста основа, пентоза.

б) амінокислота, азотиста основа, фосфат.

в) азотиста основа, пентоза, фосфат.

г) амінокислота, три фосфати.

д) азотиста основа, три фосфати.


7. Які компоненти нуклеотидів входять до складу остову ланцюгів нуклеїнових кислот?

а) азотисті основи і залишки фосфорної кислоти.

б) залишки фосфорної кислоти і пентози.

в) азотисті основи і пентози.

г) амінокислоти.

д) жоден варіант невірний.


8. Що обумовлює видову специфічність матеріальних носіїв генетичної інформації?

а) амінокислотний склад.

б) нуклеотидний склад.

в) вуглеводний склад.

г) пентози і фосфати.

д) ліпіди.


9. Особливістю структурної організації ДНК є:

а) комплементарність мономерів.

б) паралельність ланцюгів.

в) антипаралельність ланцюгів.

г) комплементарність мономерів і паралельність ланцюгів.

д) комплементарність мономерів і антипаралельність ланцюгів.

10. Яке із рівнянь не відповідає правилам Чаргаффа?

а) А+Г=Т+Ц.

б) А=Т.

в) Г=Ц.


г) А=Г.

д) жодне.


11. Які рівні структурної організації притаманні ДНК?

а) первинний.

б) вторинний.

в) третинний.

г) вірно А+В+С.

д) жоден варіант невірний.


12. Відомо, що молекула ДНК в конформаційній формі В утворює навколо своєї осі спіраль, діаметр якої 2 нм, довжина кроку - 3,4 нм. У кожний виток входить 10 пар нуклеотидів. Яку довжину має фрагмент молекули ДНК, до складу якого входить 100 пар нуклеотидів?

а) 0,34 нм.

б) 0,17 нм.

в) 34 нм.

г) 17 нм.

д) 340 нм.


13. Де розміщений генетичний матеріал еукаріотичної клітини?

а) в ядрі.

б) в мітохондріях.

в) в хлоропластах.

г) вірно А+В+С.

д) вірно А+С.


14. В чому полягає автоcинтетична функція ДНК?

а) в здатності забезпечувати транскрипцію.

б) в здатності забезпечувати реплікацію.

в) в здатності забезпечувати трансляцію.

г) вірно А+В+С.

д) жоден варіант невірний.


IV. Зміст навчання


пп

Інформаційні блоки


Головні елементи блоків

1.

Докази генетичної ролі нуклеїнових кислот


1) трансформація; 2) трансдукція;

3) кон’югація



2.

Нуклеїнові кислоти


1) види; 2) будова; 3) функції

3.

Реплікація ДНК

1) шлях реплікації; 2) механізм реплікації; 3) етапи реплікації

4.

Репарація ДНК

1) за часом здійснення

- дореплікативний

- реплікативний

- постреплікативний

2) за механізмом розвитку

- ексцизійна

- неексцизійна

- рекомбінативна




Структурно-логічна схема


Види нуклеїнових

кислот

Характеристика

V. Орієнтовна основа дії
Для досягнення цілей заняття необхідно засвоїти теоретичні питання по даній темі і виконати самостійну навчально-дослідницьку роботу.
а) Теоретичні питання для позаурочного самостійного вивчення та обговорення на занятті.


  1. Молекулярні основи спадковості. Докази генетичної ролі нуклеїнових кислот (на прикладі явищ трансдукції і трансформації)

  2. Характеристика нуклеїнових кислот: ДНК і РНК

  • хімічна будова

  • просторова організація,

  • видова специфічність,

  • роль у зберіганні та перенесенні спадкової інформації.

  1. Реплікація ДНК.

  2. Підтримування генетичної стабільності клітин: самокорекція і репарація ДНК.

На занятті необхідно виконати самостійну частину роботи згідно алгоритму практичної роботи та методики її проведення.

б) Алгоритм самостійної навчально-дослідницької роботи:

1. Використовуючи таблиці і муляжі, розглянути і проаналізувати хімічну будову, просторову організацію нуклеїнових кіслот та заповнити таблицю за поданою схемою.

2. Вирішити індивідуальні завдання.

в) Інструкції до самостійної навчально-дослідницької роботи:
1. Користуючись таблицями та муляжами, вивчити хімічну будову та просторову організацію нуклеїнових кислот, порівняти та відмітити різницю між ДНК та РНК, заповнити таблицю за поданою схемою.
Схема таблиці 1.

Порівняльна характеристика нуклеїнових кислот




Ознака

ДНК

РНК

Хімічна будова нуклеотиду:

азотисті основи -

вуглевод -








Просторова організація







Типи нуклеїнових кислот







Локалізація в клітині







Функція







2. Виконати індивідуальні завдання.

3. Оформити протокол заняття.
V. Система навчаючих завдань
А. Тести

Завдання 1(I рівень складності)

1. .У виділеній із селезінки речовині виявлено дезоксирибозу, аденін, гуанін, фосфорну кислоту, тимін, цитозин, а у гідролізаті дріжджів — рибозу, аденін, гуанін, цитозин, урацил, фосфорну кислоту.

Назвіть:

а) виділену із селезінки речовину і обґрунтуйте свою відповідь,

б) компонентами якої речовини є сполуки, виявлені у гідролізаті дріжджів?



Еталон відповіді: 1 - а) - ДНК, оскільки виявлені сполуки є компонентами мономерів цієї речовини; б) - РНК.

Завдання 2 (II рівень складності)

2. Кодуючий ланцюг фрагмента молекули ДНК має таку послідовність нуклеотидів: А-А-Ц-Г-Г-А-Т-Т-Т-Ц-А-Ц-Ц-Т-Т-А-Г-Г-Ц-Ц-Т-А. Визначте:

а) яку послідовність нуклеотидів має еталонний ланцюг цього фрагмента ДНК?

б) яка молекулярна маса цього фрагмента?

в) відсотковий вміст кожного нуклеотиду в даному фрагменті.



Еталон відповіді: 2 - . а) Т-Т-Г-Ц-Ц-Т-А-А-А-Г-Т-Г-Г-А-А-Т-Ц-Ц-Г-Г-А-Т, б) 15180 дальтон

в) А=Т=27,27%; Г=Ц=22,73%.

Завдання 3(III рівень складності)

3. Під дією мутагена в клітині А були пошкоджені обидва полінуклеотидних ланцюги однієї молекули ДНК в одній і тій же ділянці хромосоми, а в клітині В - пошкоджен лише один ланцюг молекули ДНК, але в гомологічних хромосомах. Яка з клітин постраждає більше? Відповідь обгрунтуйте.

Еталон відповіді: 3 - Клітина А постраждає більше, оскільки пошкодження обох ланцюгів ДНК унеможливлює репарацію.

Б. Задачі

Задача 1.

Скільки тімідин-фосфату в ДНК, якщо в РНК, яку вона кодує 20% уридин-фосфату, 30% - цитидин-фосфату та 10% гуанозин-фосфату.



Еталон відповіді:

1. За принципом комплементарності в молекулі ДНК кількість А=Т, аГ=Ц.

2. Визначимо вміст аденозин-фосфату в РНК
А% = 100% - 20% - 30% -10% = 40%

3. В молекулі РНК замість тимідин-фосфату (Т) включається уридин-, фосфат (У). Синтез РНК відбувається комплементарно.

Т Ц А Г


ДНК: II III II Ш

А... Г... Т... Ц



РНК: У... Ц... А... Г

20% 30% 40% 10%

4. В молекулі РНК 20% У відповідає 20% пари нуклеотидів А=Т,

тому вміст А=Т буде 20%.

5. Вмісту в РНК А (40%) буде відповідати вміст пари нуклеотидів

Т=А, тоді вміст Т=А буде 40%.

Всього: А+Т = 20% + 40% = 60%

Тоді вміст А дорівнює вмісту Т і буде становити по 30%

(відповідно комплементарної будови молекули ДНК).



Відповідь: вміст тимідин-фосфату в ДНК становить 30%.

Задача 2.

До складу білку бактерії входить 200 амінокислот. Яка довжина структурного гену, який кодує цей білок?



Еталон відповіді:

  1. У бактерій (пракаріот) структурна частина гену включає один або декілька генів. Кожний з них кодує свій поліпептид (білок).

  2. Одну амінокислоту (в ДНК, або РНК) кодує відповідний кодон-триплет нуклеотидів. Тому 200 амінокислот кодують 600 нуклеотидів.

200 х 3 = 600 (нуклеотидів).

3. Кожна пара нуклеотидів в ДНК займає в просторі 0,34 нм.


Визначимо довжину гену (L)

L = кількість пар нуклеотидів х 0,34 нм.

L = 600 х 0,34 = 204 (нм).

Відповідь: довжина гену бактерій, що визначає білок з 200 амінокислот становить 204 нм.
Задача 3.

Фрагмент структурної частини ДНК включає 100 молекул дезоксиаденозин-фосфату, що становить 25% загальної кількості нуклеотидів. Яка довжина даного фрагменту.



Еталон відповіді:

  1. Визначимо загальну кількість нуклеотидів фрагменту ДНК

100 : 0,25 = 400 (нуклеотидів)

  1. Визначимо кількість пар нуклеотидів фрагменту ДНК

400 : 2 = 200 (пар нуклеотидів)

  1. Визначимо довжину фрагменту ДНК (L). Одна пара нуклеотидів займає простір 0,34 нм

L = 200 х 0,34 = 68 (нм)

Відповідь: фрагмент ДНК має довжину 68 нм.
VII. Короткі методичні вказівки до роботи студентів на

практичному занятті

а) Методика проведення заняття

Заняття починається з перевірки вихідного рівня знань. Далі розглядаються теоретичні питання даної теми, в обговоренні яких беруть участь всі студенти під керівництвом викладача, після чого необхідно виконати самостійну навчально-дослідницьку роботу.

Після перевірки вихідного рівня знань, обговорення теоретичних питань, засвоєння системи контрольно-навчальних завдань студенти виконують самостійну роботу і оформлюють протокол практичної частини заняття.

В кінці заняття проводиться перевірка та аналіз результатів роботи студентів з виставленням відповідної оцінки і балів.


б) Організаційна стуктура заняття (технологічна карта)


№ п\п

Основні етапи заняття

Час в хвилинах

Матеріали методичного забезпечення

I

Підготовчий етап




1.

Організаційна частина Перевірка вихідного рівня знань

5


Тести вихідного рівня


2.

Обговорення теоретичних питань

20


Таблиці, муляжи, підручники,

посібники



II

Основний етап




3.

Виконання самостійної навчально-дослідницької роботи

Оформлення протоколу


50


Таблиці, муляжи, індивідуальні завдання.

Методичні рекомендації



III

Заключний етап







4.

Контроль кінцевого рівня знань

10


Тести кінцевого рівня знань, збірник

ситуаційних задач



5.

Аналіз, підведення підсумків заняття. Домашнє завдання

5







Зразки завдань для перевірки кінцевого рівня знань
Завдання №1

  1. Дайте визначення поняттю “реплікація”. Опишіть умови для реплікації, а також назвіть ферменти, що необхідні для цього процесу.

  2. При дослідженні скам’янілих залишків тварини вдалось виділити ланцюжок ДНК. Дослідження ЇЇ показало, що співвідношення (А+Т/Ц+Г) за правилом Чаргаффа дорівнює 1,7. Поясніть, про що це свідчить?

  3. Кодуючий ланцюг фрагмента молекули ДНК має таку послідовність нуклеотидів: А-А-Ц-Г-Г-А-Т-Т-Т-Ц-А-Ц-Ц-Т-Т-А-Г-Г-Ц-Ц-Т-А. Визначте:

а) яку послідовність нуклеотидів має еталонний ланцюг цього фрагмента ДНК

б) яка молекулярна маса цього фрагмента, якщо молекулярна маса одного нуклеотиду дорівнює 345 дальтон

в) відсотковий вміст кожного нуклеотиду в даному фрагменті.
Завдання №2

1. Фрагмент молекули ДНК містить 440 гуанінових нуклеотидів, що становить 22% загальної кількості нуклеотидів. Визначте:

а) кількісне співвідношення нуклеотидів, що входять до складу ДНК, користуючись правилами Чаргаффа

б) довжину фрагмента ДНК, якщо відстань між двома нуклеотидами складає 0, 34 нм

в) молекулярну масу даного фрагмента ДНК, якщо молекулярна маса одного нуклеотиду складає 345 дальтон.

2. Один з ланцюгів ДНК складається з нуклеотидів: АТЦ-АЦЦ-ГАЦ-АЦГ-ЦАЦ. Яка послідовність нуклеотидів на другому ланцюзі цієї молекули ДНК? Дайте назву цьому процесу та ферментам, що його каталізують.

3. В результаті ультрафіолетового опромінення в клітинах шкіри людини (фібробластах) під час реплікації відбулось утворення димерів між двома тимідиновими азотистими основами. Опишіть у вигляді схеми етапи процесів, що забезпечують генетичну стабільність клітин та запобігають мутаціям. Вкажіть назву ферментів , що здійснюють ці процеси.
Завдання №3

1. Опишіть правила Чаргаффа. Визначте, скільки в фрагменті ДНК міститься гуанінових, цитозинових, тимінових нуклеотидів, якщо кількість аденінових нуклеотидів становить 1120, що складає 28% від загальної кількості нуклеотидів. Яка довжина даного фрагмента молекули ДНК (відстань між двома нуклеотидами складає 0,34 нм.)


2. Опишіть механізми автоcинтетичної функції ДНК?
3. Наприкінці ХХ століття в рамках міжнародної програми “Геном Людини” визначено кількість і послідовність нуклеотидів усього геному людини (загальна кількість ДНК в хромосомах). З’ясовано, що до складу геному людини входять понад 3 мільярди пар нуклеотидів. Визначте:

а) приблизну довжину ядерного генетичного матеріалу людини (відомо, що відстань між двома нуклеотидами дорівнює 0,34 нм

б) приблизну молекулярну масу генетичного матеріалу людини, якщо

молекулярна маса одного нуклеотиду дорівнює 345 дальтон


Завдання №4

  1. Структурний ген ферменту РНК-полімерази містить 9450 пар нуклеотидів. Визначте:

а) довжину ділянки ДНК, що кодує даний поліпептид

б) яка молекулярна маса гена ферменту РНК-полімерази, якщо мол. маса одного нуклеотиду - 345 Д



  1. Один з ланцюгів ДНК складається з нуклеотидів: АТЦ-АЦЦ-ГАЦ-АЦГ-ЦАЦ. Визначте, яка послідовність нуклеотидів на другому ланцюзі цієї молекули ДНК? Дайте назву цьому процесу та ферментам, що його каталізують.

3. Визначте:

а) скільки часу потрібно для реплікації ДНК в хромосомі, яка має 50 репліконів, якщо довжина кожного з них 60 мкм і вони реплікуються синхронно з швидкістю 0,6 мкм за 1хв?

б) скільки б часу тривала реплікація ДНК у цій хромосомі, якби цей фрагмент ДНК був одним репліконом?
Завдання №5


  1. Наведіть приклади дослідів, що доводять генетичну роль нуклеїнових кислот.

  2. Опишіть правила Чаргаффа. Визначте, скільки в фрагменті ДНК міститься гуанінових, цитозинових, тимінових нуклеотидів, якщо кількість аденінових нуклеотидів становить 1120, що складає 28% від загальної кількості нуклеотидів. Яка довжина даного фрагмента молекули ДНК (відстань між двома нуклеотидами складає 0,34 нм.). Визначте тип видової специфічності молекули ДНК.

  3. Дано такий фрагмент молекули ДНК:

перший ланцюг - 5АЦЦ-ГАТ-ТАТ-ЦЦА-АЦЦ-ТГЦ-3′

другий ланцюг - 3′ ТГГ-ЦТА-АТА-ГГТ-ТГГ-АЦГ 5′ відповідно.

Визначте:

а) молекулярну масу двох ланцюгів ДНК, якщо молекулярна маса одного нуклеотиду дорівнює 345 дальтон

б) довжину фрагмента ДНК, якщо відстань між двома нуклеотидами складає 0,34 нм.
Завдання №6


  1. Опишіть етапи репарації та її види у вигляді схеми

  2. У процесі реалізації гена в ознаку приймають участь усі види РНК. Визначте молекулярну масу РНК і опишіть її функцію за такими ознаками: має 3000 нуклеотидів, існує у вигляді двох фракцій (зрілої і її попередниці) та розташована між двома субодиницями рибосом. Молекулярна маса одного нуклеотиду - 345 Д.

  3. Відомо, що ІХ фактор зсідання крові - антигемофільний білок, що кодується геном, молекулярна маса якого складає 1431450 Д. Визначте:

скільки нуклеотидів містить ген, що кодує антигемофільний білок, якщо мол. маса одного нуклеотиду складає 345 Д ?

довжину відповідної ділянки ДНК, якщо відстань між двома нуклеотидами складає 0,34 нм.


Завдання №7

  1. Зобразіть етапи потоку біологічної інформації в клітині у вигляді схеми, дайте назву кожному етапу.

  2. Довжина фрагмента ДНК становить 1530 нм. Визначте:

а) кількість нуклеотидного складу, якщо відстань між двома нуклеотидами складає 0,34 нм.

б) молекулярну масу відповідного фрагмента ДНК, якщо молекулярна маса одного нуклеотиду - 345 Д.

3. Кодуючий ланцюг фрагмента молекули ДНК має таку послідовність нуклеотидів: А-А-Ц-Г-Г-А-Т-Т-Т-Ц-А-Ц-Ц-Т-Т-А-Г-Г-Ц-Ц-Т-А. Визначте:

а) яку послідовність нуклеотидів має еталонний ланцюг цього фрагмента ДНК;

б) яка молекулярна маса цього фрагмента, якщо молекулярна маса одного нуклеотиду дорівнює 345 дальтон;

в) відсотковий вміст кожного нуклеотиду в даному фрагменті.


Завдання №8

  1. Опишіть етапи реплікації у вигляді схеми, вкажіть назву ферментів, що беруть участь в кожному етапі та позначте їх функції

  2. Оперон (сукупність структурних генів і гена-оператора) містить 9300 нуклеотидів. Визначте:

а) молекулярну масу оперону, якщо молекулярна маса одного нуклеотиду дорівнює 345 дальтон

б) визначте лінійні розміри оперону, якщо відстань між двома нуклеотидами дорівнює 0,34 нм.

3. Фрагмент молекули ДНК містить 440 гуанінових нуклеотидів, що становить 22% від загальної кількості нуклеотидів. Визначте кількість аденінових, цитозинових, тимінових нуклеотидів та довжину і молекулярну масу дволанцюгового фрагмента ДНК, якщо відомо, що

відстань між двома нуклеотидами дорівнює 0,34 нм і молекулярна маса одного нуклеотиду дорівнює 345 дальтон



Завдання №9

  1. У виділеній із селезінки речовині виявлено дезоксирибозу, аденін, гуанін, фосфорну кислоту, тимін, цитозин, а у гідролізаті дріжджів — рибозу, аденін, гуанін, цитозин, урацил, фосфорну кислоту.

а) назвіть виділену із селезінки речовину і обґрунтуйте свою відповідь.

б) компонентами якої речовини є сполуки, виявлені у гідролізаті дріжджів?



  1. Відомо, що молекула ДНК в конформаційній формі В утворює навколо своєї осі спіраль, діаметр якої 2 нм, довжина кроку - 3,4 нм. У кожний виток входить 10 пар нуклеотидів. Яку довжину має фрагмент молекули ДНК, до складу якого входить 100 пар нуклеотидів?

  2. Ділянка ДНК, що кодує А-поліпептидний ланцюг інсуліну має таку послідовність нуклеотидів:

5’ ГГТ-АТТ-ГТТ-ГАА-ГАА-ТГТ-ТГТ-ГЦТ-АГТ-ГТТ-ТГТ-АГТ-ЦТТ-ТАТ-ЦАА-ЦТТ-ГАА-ААТ-ТАТ-ТГТ-ААТ 3’. Визначте:

а) послідовність другої ділянки ДНК, колінеарну даній

б) молекулярну масу фрагмента гена інсуліну, якщо молекулярна маса одного нуклеотиду дорівнює 345 дальтон
Завдання №10


  1. Поясніть явище репарації та опишіть відомі види репарації і її етапи.

  2. Визначте співвідношення (А+Т) / (Г+Ц), довжину і масу фрагмента ДНК, що кодується такими послідовностями нуклеотидів: Т-Т-Г-Ц-Ц-Т-А-А-А-Г-Т-Г-Г-А-А-Т-Ц-Ц-Г-Г-А-Т. Молекулярна маса одного нуклеотиду - 345Д та відстань між двома нуклеотидами дорівнює 0,34 нм

  3. Ділянка структурного гена має послідовність нуклеотидів:

АТА-АЦА-ГГА-ГГА-ГТА-ГЦА-ТТА-ТГА-ТТА-ТЦА-ЦАА-ЦГА-ЦТА-ЦЦА-ААА-АГТ.

Визначте:



  1. фрагмент ланцюга ДНК комплементарного даному;

  2. молекулярну масу нуклеотидів, якщо відомо, що молекулярна маса одного нуклеотиду – 345 Д;

  3. як називається явище синтезу ДНК?


Завдання №11

  1. Дайте визначення поняттю „реплікація”. Опишіть умови, необхідні для реплікації та ферменти, що приймають участь в цьому процесі.

  2. Один з ланцюгів ДНК складається з нуклеотидів: АТЦ-АЦЦ-ГАЦ-АЦГ-ЦАЦ. Визначте:

а) послідовність нуклеотидів на другому ланцюзі цієї молекули ДНК;

б) молекулярну масу комплементарного ланцюга ДНК, якщо відомо, що молекулярна маса одного нуклеотиду – 345 Д;

г) довжину двохланцюгової ділянки ДНК, якщо відстань між двома нуклеотидами дорівнює 0,34 нм


  1. Скільки аденінових, тимінових і гуанінових нуклеотидів міститься у фрагменті молекули ДНК, якщо у ньому виявлено 1900 цитозинових нуклеотидів, що становить 20% від загальної кількості нуклеотидів у цьому фрагменті? Відомо, що відстань між двома нуклеотидами дорівнює 0,34 нм. Визначте:

б) довжину цього фрагмента;

в) коефіцієнт специфічності цього фрагмента;

г) чи можна коефіцієнт специфічності фрагмента прийняти за коефіцієнт видоспецифічності? Відповідь обґрунтуйте.

Завдання №12


    1. Опишіть рівні структурної організації, що характерні для молекули ДНК?

    2. Довжина структурного гену, що кодує фермент РНК-полімеразу складає 3213нм. Визначте:

а) скільки нуклеотидних пар міститься в гені РНК-полімерази, якщо відстань між двома нуклеотидами дорівнює 0,34 нм;

б) яка молекулярна маса гену? (мол. маса одного нуклеотиду - 345 Д)


3. Скільки аденінових, тимінових і гуанінових нуклеотидів міститься у фрагменті молекули ДНК, якщо у ньому виявлено 1900 цитозинових нуклеотидів, що становить 20% від загальної кількості нуклеотидів у цьому фрагменті? Відомо, що відстань між двома нуклеотидами дорівнює 0,34 нм. Визначте:

б) довжину цього фрагмента;

в) коефіцієнт специфічності цього фрагмента

г) чи можна коефіцієнт специфічності фрагмента прийняти за коефіцієнт видоспецифічності? Відповідь обґрунтуйте.



Заняття № 6

1   2   3   4   5   6


База даних захищена авторським правом ©lecture.in.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка