Методические указания для практического занятия

Методические указания для практического занятия
для студентов 1-го курса медицинского факультета
ЗАНЯТИЕ № 2
Темы: ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ КЛЕТКИ. ДЕЛЕНИЕ КЛЕТОК.
МОРФОЛОГИЯ ХРОМОСОМ. КАРИОТИП ЧЕЛОВЕКА.
ХАРАКТЕРИСТИКА НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ.
Количество часов: 2+2+1
Цель: Выучить основные закономерности организации клеток во времени, периоды
митотического цикла, митоз, формы размножения организмов, мейоз.
Изучить процессы и молекулярные механизмы реализации генетической
информации, роль ДНК та РНК в сохранении и передаче наследственной информации,
суть репликации та репарации ДНК.
Изучить морфологию хромосом, нормальный кариотип та идиограмму хромосом
человека, принципы хромосомного анализа.
Профессиональная ориентация студентов. С размножением клеток, или
пролиферацией, связанные рост и развитие многоклеточного организма, процессы
регенерации. Нарушения митоза лежат в основе возникновения соматических мутаций.
Размножение – универсальное свойство живого, которое обеспечивает непрерывность
жизни. Половые клетки качественно отличаются от соматических клеток. На стадии
созревания половых клеток происходит мейоз. Нарушения мейоза предопределяет
возникновения генеративных мутаций, которые клинически проявляются в форме
наследственных болезней.
Нормальный кариотип человека есть необходимым условием его здоровья. С
нарушение структуры и количества хромосом связано появление хромосомных
наследственных болезней (синдромы Дауна, Патау, Эдвардса, Клайнфельтера,
Шершевського-Тернера.)
У формировании каждой клетки, обеспичении реализации ею ее
функций берет участие большое количество разных за своим строением
молекул белков, углеродов, жиров, нуклеиновых кислот. Среди большого
разнообразия молекулярных компонентов клеток, которые обеспечивают ее
функционирование, главная роль в сохранении и передаче генетической
информации принадлежит нуклеиновым кислотам. Нарушение в структуре
нуклеиновых кислот могут привести к патологическим изменениям в клетке.
Методика выполнения практической работы
І. ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ КЛЕТКИ. ДЕЛЕНИЕ КЛЕТОК.
Работа 1. Митотический цикл диплоидной клетки.
1. Зарисовать схему митотического цикла диплоидной клетки
Работа 2. Митоз в клетках кончика корня лука.
1. Рассмотреть под микроскопом (7x40) препарат продольного среза кончика корня лука.
2. Зарисовать клетки на стадии митоза (профаза, метафаза, анафаза, телофаза) и
интерфазы.
Работа 3. Сперматозоиды морской свинки.
1. Под микроскопом (7x40) рассмотреть микропрепарат сперматозоидов морской свинки.
2. Зарисовать строение сперматозоида. На рисунке обозначить: головку, ядро, акросому,
шейку, хвост.
1
Работа 4. Яйцеклетка кошки.
1. Под микроскопом (7x8) рассмотреть препарат среза яичника кошки. Найдите зрелые
фолликулы. Они наиболее крупные и размещенные возле поверхности яичника. В
пустоту, заполненную фолликулярной жидкостью, выступает яйценосный бугорок с
яйцеклеткой на стадии овоцита.
2. Зарисовать строение яйцеклетки. На рисунке обозначить: ядро, цитоплазму, оболочку,
фолликулярные клетки.
ІІ. МОРФОЛОГИЯ ХРОМОСОМ. КАРИОТИП ЧЕЛОВЕКА.
Работа 1. Нормальный кариотип человека.
1.1.Ннайти на препарате культуры лейкоцитов человека под микроскопом (7x40) набор
хромосом (метафазную пластинку).
1.2. Зарисовать: а) схему строения хромосомы; обозначить центромеру, краткое плечо,
длинное плечо, вторичную перетяжку, спутник; б) типы хромосом: метацентрические,
субметацентрические, акроцентрические.
Кариотип человека:
слева – женщины, справа – мужчины. Сверху – хромосомные комплексы, снизу –
идиограммы. В идиограммах хромосомы размещны попарно в направлении уменшения
размеров. Особно выделено половые хромосомы: у женщин – ХХ; у мужчин – ХY.
2
Работа 2. Идиограмма хромосом человека.
2.1. Ознакомится с методикой кариотипирования и рассмотреть на рисунке идиограмму
хромосом человека.
2.2. Нарисовать таблицу класифкации хромосом человека
Таблица. Классификация хромосом человека.
Группы
№ пар
хромосом
А (І)
1, 2, 3
11-8,3
В (ІІ)
4, 5
7, 7
C (ІІІ)
6-12
7,2 -5,7
D (ІV)
13-15
4,2
E (V)
16-18
3,6-3,2
F (VI)
19-20
2,8-2,3
G (VII)
21-22
2,3
Х-хромосома
(ІІІ группа)
Y-хромосома
(VII група)
23
Размер,
мкм
Характеристика хромосом, рисунок
малюнокмалюнок
23
Работа 3. Микрофотографии хромосом человека.
Рассмотреть микрофотографии метафазных пластинок та идиограмм хромосом человека в
норме и при патологии. Дайте оценку увиденому. Укажите количество хромосом в кариотипе,
в каких группах и парах хромосом наблюдаются изменения.
Работа 4. Большие политенные хромосомы личинки дрозофилы.
4.1. Рассмотреть под микроскопом (7х8) микропрепарат больших хромосом
личинки дрозофилы. В центре клетки размещен ярко окрашеный хромоцентр, где
обьединяются центромеры всех хромосом. От хромоцентра в виде лент отходят хромосомы,
их у дрозофил 8. Но в последствии соматической конюгации видно 6 лент.
Перевести в рабочее положение обьектив 40. При рассмотрении хромосомы видно ее
поперечную полосатость, она определяется дежурством светлых и темных дисков.
Зарисовать: а) положение хромосом (7x8);
ІІІ. ХАРАКТЕРИСТИКА НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ.
Работа 1.Сравнительная характеристика нуклеиновых кислот.
Дайте сравнительную характеристику нуклеиновых кислот, заполнив таблицу.
Типы
нуклеиновых
кислот
1.
Химический состав
Углевод
Азотистые
основы
Молекулярная
структура
Локализация
в клетке
Биологическа
я роль
2.
Работа 2. Изучение процесса репликации ДНК.
Изучите схему процесса репликации ДНК.
3
Рис. Процесс репликации ДНК. 1- синтезированая цепь; 2- матрица для синтеза
следующей цепи; 3- ДНК-полимераза на ведущей цепи; 4- ДНК-геликакза; 5дестабилизурующий белок; 6- ДНК-приймаза; 7- праймер; 8- матрица для синтеза
отстающей цепи; 9- ДНК-полимераза на отстающей цепи.
Работа 3. Решение ситуационных задач.
Задача 1. Участок ДНК имеет такой нуклеотидний состав: одна цепь АГЦ-ГЦА-ТТААГТ, а комплементарный ему — ТЦГ-ЦГТ- ААТ-ТЦА. Напишите нуклеотидный состав
обеих цепей дочерней ДНК, которая образовалась вследствие репликации этого участка.
Задача 2. В одной из цепей фрагмента ДНК нуклеотиды размещенные в таком порядке: 5'
ГГЦ-ЦЦЦ-ЦАА-ГТА-ТГЦ 3'. Определите последовательность нуклеотидов в
комплементарной цепи ДНК. Покажите стрелкой направление синтеза новых цепей ДНК
во время его репликации.
Задача 3. Часть гена имеет такое строение:
ЦГГЦГЦТЦААААТЦГ…
Какую последовательность нуклеотидов будет иметь и-РНК.
Программа самоподготовки студентов
І. ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ КЛЕТКИ. ДЕЛЕНИЕ КЛЕТОК.
1. Жизненный цикл клеток, его возможные направления и периодизация.
2. Типы деления соматических клеток: митоз, амитоз.
3. Митотический цикл, его периоды (пресинтетический G1,
синтетический S и
постсинтетический G2 периоды интерфазы, митоз).
4. Митоз: профаза, метафаза, анафаза, телофаза. Биологическое значение.
5. Нарушения митоза. Соматические мутации, их роль в патологии человека.
6. Эндомитоз, политения.
7. Рост клеток, факторы роста. Понятие о митотической активности тканей.
8. Мейоз и его биологическое значение.
ІІ. МОРФОЛОГИЯ ХРОМОСОМ. КАРИОТИП ЧЕЛОВЕКА.
1. Характеристика хромосом человека.
2. Правила хромосом человека.
3. Кариотип человека. Автосомы та гетерохромосомы. Половой хроматин.
4. Классификация хромосом человека. Идиограмма хромосом человека.
5. Хромосомный анализ.
6. Ядрышко как походное хромосом, роль в происхождении рибосом.
ІІІ. ХАРАКТЕРИСТИКА НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ.
1. Молекулярная организация клеточных структур.
4
2. Нуклеиновые кислоты: ДНК и РНК, их роль в сохранении, реализации и
передаче генетической информации, химическое строение и просторовая
организация, видовая специфичность.
3. Репликация ДНК.
4. Поддержание генетической стабильности клеток: самокорекция и
репарация ДНК.
5. Виды и механизмы репарации.
6. Следствие нарушения процесса репарации.
Семинарское обсуждение теоретических вопросов.
1. При нарушении митоза в клетке из культуры ткани человека хроматиди одной из
хромосом не разошлись в дочерние ядра, а пожгли в одно ядра. Сколько хромосом будет в
ядрах дочерних клеток?
2. Какие две фазы митоза взаимно противоположные за процессами, которые
происходят в них? Опишите эти фазы.
3. У женщины в процессе овогенезу во время мейоза не состоялось расхождения
одной пары
гомологических хромосом. Сколько хромосом будет иметь зрелая
яйцеклетка?
4. Диплоидной набор хромосом человека составляет 46 хромосом. Сколько
хромосом идет к каждому полюсу: а) в анафазе первого мейотического деления? б) в
анафазе второго мейотического деления?
5. Проанализируйте процессы сперматогенеза и овогенеза человека. Сколько
хромосом имеют: а) сперматогоний? овогоний? б) первичный сперматоцит? первичный
овоцит? в) вторичный сперматоцит? вторичный овоцит? г) сколько сперматозоидов
образовывают 400 сперматогоний? д) сколько яйцеклеток образовывают 400 овогоний ?
6. На препарате видно две клетки. Ядро одной из них (а) имеет много интенсивно
окрашеных грудочек хроматина. В другой клетке (б) ядро светлое, хроматин размещен
дифузно. Какого типа хроматина есть больше в каждой клетке и чем эти типы отличаются
функционально?
7.Сравните термины: “кариотип”, “идиограмма”. Какая между ними разница?
8. Ядро клетки обработали препаратом, который разрушает гистоновые белки. Какие
структуры ядра при этом изменятся в первую очередь?
9. Какая хромосома определяет мужскую стать у человека?
10. Сколько аутосом у соматических клетках: а) мужчины? б) женщины?
Ответы : 1.45 и 47 хромосом; 2. Профаза и телофаза 3. 22 или 24 хромосомы. 4. а) 23
хромосомы; б) 23 хроматиди.. 5. а) по 46; б) по 46; в) по 23 хромосомы; г) 1600; д) 400. 6. а)
гетерохроматин, генетически не активный; б) эухроматин, генетически активный.
8.
Хромосомы. 9. Y-хромосома. 10. а) 44; б) 44.
Итоговый уровень знаний проверяется путем писменного тестирования решением
ситуационных задач.
Студент должен знать
1. Типы деления соматических клеток: митоз, амитоз.
2. Характеристику периодов митотического цикла и фаз митоза, биологическое значение
митоза.
3. Нарушения митоза. Соматические мутации, их роль в патологии человека.
4. Формы размножения организмов
5. Характеристику и биологическое значение мейоза.
6. Характеристику хромосом человека.
7. Нормальный кариотип человека.
5
8. Класификацию хромосом человека, идиограмму хромосом человека.
9. Хромосомный анализ.
10. Молекулярную организацию клеточных структур.
11. Значения важнейших химических компонентов клетки в осуществимые процессов ее
жизнедеятельности.
12. Роль ДНК и РНК в сохранении и передаче наследственной информации.
13. Суть репликации и репарации ДНК; ферменты, которые обеспечивают эти процессы.
1.
2.
3.
4.
Студент должен уметь
Различать на микропрепаратах клетки, которые находятся в интерфазе и митозе.
Различать на микропрепарате фазы митоза.
Различать на микропрепаратах яйцеклетки и сперматозоиды млекопитающего.
Давать сравнительную характеристику митоза и мейоза.
5. Изучать под микроскопом хромосомы человека.
6. Анализировать кариотип человека.
7. Объяснить роль нуклеиновых кислот в сохранении, реализации и
передачи генетической информации в ряде поколений.
8. Анализировать механизмы репликации и репарации ДНК
9. Оформлять протокол сделаной работы.
Источники информации
Основные:
1. Биология: Учебник для студентов медицинских специальностей Вузов. В 2-х книгах
/Кол. авт.; Под ред. проф. Ярыгина В. Н. - М: Высшая школа, 2001 (1997). - 432 (448) с.
(книга I): 334 (340) с. (книга II); ил.
2. Биология. Слюсарев А.А., Жукова С.В. – К.: Высшая школа, 1987. – 415 с.
3. Биология / Под ред. В.Н. Ярыгина. – Г.: Медицина, 1984. – 560 с.
Дополнительные:
1. Фаллер Д. М., Шилдс Д. Молекулярная биология клетки. Руководство для врачей. М.:
БИНОМ – Пресс, 2003.– 272с.
2. Билич Г. Л., Крыжановский В. А.. Биология. / Полный курс. В 3-х т. – М.: Изд. дом
«Оникс 21 век», 2002. – 864с.
Автор: ас. Недошитко К. Ю.
Утвержден на заседании кафедры
________200 г., протокол №______
Пересмотрен на заседании кафедры
________200 г., протокол №______
6