Кафедра медицинской биологии

ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. М. ГОРЬКОГО

КАФЕДРА МЕДИЦИНСКОЙ БИОЛОГИИ

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

 

К ПРАКТИЧЕСКИМ ЗАНЯТИЯМ

ПО БИОЛОГИИ С ОСНОВАМИ ГЕНЕТИКИ

ДЛЯ СТУДЕНТОВ 1 КУРСА ФАРМАЦЕВТИЧЕСКОГО ФАКУЛЬТЕТА

Модуль № 1

МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИЙ И КЛЕТОЧНЫЙ УРОВНИ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИЗНИ

Донецк 2010

УДК 57+575(075. 8)

Рекомендовано учёным советом Донецкого национального медицинского университета им. М. Горького (протокол №6 от 30.09.2010)

Рецензенты:

Басий Р.В. — к.мед.н., доцент, заведующая учебно-методическим кабинетом Донецкого национального медицинского университета им. М. Горького

Прокопенко Е.Б — к.мед.н., доцент кафедры неврологии и медицинской генетики Донецкого национального медицинского университета им. М. Горького, методист по медико-биологическим дисциплинам

Методические указания для студентов1 курса фармацевтического факультетак практическим занятиям по биологии с основами генетики.

Модуль № 1. «Молекулярно-генетический и клеточный уровни организации жизни» / Под редакцией доцента Брагина Ш.Б. – Донецк, 2010. – 95 с.

Методические указания подготовлены сотрудниками кафедры медицинской биологии Донецкого национального медицинского университета им. М. Горького в соответствии с программой по биологии с основами генетики. Указания содержат информацию, необходимую для самостоятельной подготовки студентов 1 курса фармацевтического факультета к практическим занятиям по медицинской биологии с основами генетики.

 

 

© Донецкий национальный медицинский университет, 2010.

© Авторы:

Брагин Ш.Б.

Степанова М.Г.

Старостенко Е.В.

Мехова Л.С.

Самойленко Т.И.

Гуридова Т.В.

Усикова З.Л.

 

 

	СОДЕРЖАНИЕ
	Техника микроскопирования. Общая морфология клеток………
	Особенности строения растительных клеток…………………….
	Наследственный аппарат растительной и животной клеток…….
	Организация потока информации в клетке……………………….
	Особенности пластического обмена в клетках растений………..
	Энергетический обмен в клетках эукариот………………………
	Размножение на клеточном уровне. Митоз как основа бесполого размножения организмов………………………………………….
	Размножение на клеточном уровне. Мейоз………………………
	Молекулярные основы изменчивости. Мутации как следствие нарушений митоза и мейоза………………………………………
	Перечень вопросов для итогового модульного контроля………
	Перечень обязательной и дополнительной литературы…………

 

 

ЗАНЯТИЕ №1

 

ТЕМА: «ТЕХНИКА МИКРОСКОПИРОВАНИЯ. ОБЩАЯ МОРФОЛОГИЯ КЛЕТОК»

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ

Микроскоп — является неотъемлемым инструментом при изучении биологических объектов, в том числе и растений, используемых в фармацевтической промышленности. Знание микроскопа и владение техникой микроскопирования необходимо специалисту-фармацевту для идентификации лекарственного растительного сырья. Клетка является структурной и функциональной единицей живых организмов нашей планеты. Знание особенностей строения и функционирования клеток является фундаментом для изучения в дальнейшем морфологических и медико-биологических дисциплин: анатомии, гистологии, физиологии, микробиологии, медицинской ботаники и др.

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

ОБЩАЯ ЦЕЛЬ:

Уметь пользоваться микроскопом и проводить микроскопические исследования. Знать особенности строения и процессов жизнедеятельности клеток.

КОНКРЕТНЫЕ ЦЕЛИ

Студент должен уметь:

1. Использовать части и детали микроскопа для микроскопирования.

2. Работать с микроскопом согласно каждому правилу.

3. Изготовить временные микропрепараты.

4. Интерпретировать строение клеток разных типов (прокариотических и эукариотических, животных и растительных).

5. Находить под световым микроскопом основные компоненты эукариотической клетки (ядро, цитоплазму и оболочку).

6. Характеризовать строение и функции различных органоидов и включений клетки.

7. Характеризовать клетку как открытую саморегулирующуюся систему.

 

СОДЕРЖАНИЕ ОБУЧЕНИЯ

Теоретические вопросы, на основании которых возможно выполнение целевых видов профессиональной деятельности.

ЗАДАНИЯ ДЛЯ ПРОВЕРКИ ДОСТИЖЕНИЯ КОНКРЕТНЫХ ЦЕЛЕЙ ОБУЧЕНИЯ

1. Под микроскопом необходимо рассмотреть клетки томата. Чтобы приготовить временный препарат, необходимо использовать: A. Капельницу с водой; B. Предметные стекла; C. Объект исследования; D. Препаровальную иглу и пинцет; E. Все перечисленное выше.	2. Для улучшения освещения используют зеркальце, которое относится к части микроскопа: A. Механической; B. Оптической; C. Осветительной; D. Конденсору; E. Предметному столику.
3. Для изучения объекта на большом увеличении микроскопа необходимо расположить его на предметном столике под: A. Окуляром; B. Тубусом; C. Конденсором; D. Объективом; E. Диафрагмой.	4. При микроскопировании мякоти томата в клетках были обнаружены тельца неправильной формы, окрашенные в красный цвет. Это: A. Ядра; B. Митохондрии; C. Эндоплазматическая сеть; D. Пластиды; E. Включения.
5. Под микроскопом изучаются клетки клубня картофеля. Чтобы найти объект на малом увеличении необходимо использовать: A. Винт для передвижения конденсора; B. Микровинт; C. Макровинт; D. Диафрагму; E. Вначале микровинт, затем макровинт.	6. На предметном столике лежит препарат. Чтобы найти изображение на большом увеличении, необходимо использовать: A. Винт для передвижения конденсора; B. Микровинт; C. Макровинт; D. Винт предметного столика; E. Винт тубуса.
7. Назовите органеллы, которые можно обнаружить в бактериальной клетке: A. Митохондрии; B. Ядро; C. Комплекс Гольджи; D. Рибосомы; E. Пластиды.	8. Клетки животных и растений отличаются по строению. Органоиды, характерные только для растительной клетки: A. Ядрышки; B. Лизосомы; C. Пластиды; D. Митохондрии; E. Рибосомы.
9. Ядерная оболочка непосредственно связана с такими органеллами клетки: A. Митохондрии; B. Лизосомы; C. Эндоплазматическая сеть; D. Комплекс Гольджи; E. Пластиды	10. Процессы обмена веществом, энергией и информацией характеризуют клетку как: A. Инертную систему; B. Обновляющуюся систему; C. Открытую систему; D. Закрытую систему; E. Стабильную систему.
11. В животной клетке надмембранный компонент клеточной мембраны, который образуется гликолипидами и гликопротеинами - это: A. Гликокаликс; B. Клеточная стенка; C. Плазмалемма; D. Гиалоплазма; E. Эпителий.	12.. Под микроскопом рассматривается растительная клетка. Назовите структуры, отличающие её от животной клетки: A. Ядрышки; B. Лизосомы; C. Клеточная стенка; D. Митохондрии; E. Рибосомы.

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ

В соответствии с «Организационной структурой проведения занятия» самостоятельная работа выполняется после проверки присутствия студентов на занятии и актуализации (мотивации) их познавательной деятельности. Далее студенты изучают граф логической структуры темы и инструкции по выполнению лабораторных (практических) работ. Затем следует самостоятельное выполнение лабораторных работ и оформление протоколов работ в альбомах или файловых папках. Вся работа выполняется под контролем и при консультативной помощи преподавателя. После завершения самостоятельной работы студентов преподаватель анализирует и, при необходимости, корректирует результаты самостоятельной работы. Далее преподаватель оценивает протокол занятия у каждого студента. Для контроля усвоения конечных целей обучения за 20 минут до окончания занятия проводится итоговый тестовый контроль и подведение итогов занятия.

ЗАНЯТИЕ №2

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ

Клетка является структурной и функциональной единицей большинства живых организмов нашей планеты, в том числе и растений. Знание особенностей строения и функционирования растительной клетки является фундаментом для изучения медико-биологических дисциплин в дальнейшем: микробиологии, медицинской ботаники и др. Клеточное строение растительного сырья, используемого в фармацевтической промышленности, определяет необходимость знания специалистами-фармацевтами особенностей строения растительной клетки и умения дифференцировать растительное сырье с использованием микроскопического анализа.

 

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

ОБЩАЯ ЦЕЛЬ:

Уметь идентифицировать растительные клетки. Знать особенности строения и функционирования растительных клеток.

 

КОНКРЕТНЫЕ ЦЕЛИ:

Студент должен уметь:

1. Интерпретировать строение растительных клеток.

2. Находить под световым микроскопом основные компоненты растительной клетки (ядро, клеточную стенку, пластиды, вакуоли).

3. Распознавать постоянные (органоиды) и непостоянные (включения) структуры растительной клетки.

4. Характеризовать строение и функции различных органоидов растительной клетки.

5. Характеризовать разные типы включений растительной клетки

СОДЕРЖАНИЕ ОБУЧЕНИЯ

Теоретические вопросы, на основании которых возможно выполнение целевых видов профессиональной деятельности.

ЗАДАНИЯ ДЛЯ ПРОВЕРКИ ДОСТИЖЕНИЯ КОНКРЕТНЫХ ЦЕЛЕЙ ОБУЧЕНИЯ

1. Назовите двумембранные органоиды растительной клетки: A. Рибосомы; B. Аппарат Гольджи; C. Лизосомы; D. Пластиды; E. Эндоплазматическая сеть.	2. Клетки растений отличаются по строению от клеток животных. Укажите органоиды, характерные только для растительной клетки: A. Ядрышки; B. Лизосомы; C. Пластиды; D. Митохондрии; E. Рибосомы.
3. Назовите тип пластид, которые можно обнаружить в клетках валлиснерии: A. Лейкопласты; B. Хлоропласты; C. Хромопласты; D. Все типы; E. ‑.	4. Структуры растительной клетки, у которых имеется собственная ДНК, называются: A. Пластиды; B. Эндоплазматическая сеть; C. Комплекс Гольджи; D. Рибосомы; E. Микротрубочки.
5. Ядерная оболочка непосредственно связана с такими органеллами клетки: A. Митохондрии; B. Лизосомы; C. Эндоплазматическая сеть; D. Комплекс Гольджи; E. Пластиды	6. Пластиды способны к самовосстановлению. Этот процесс возможен благодаря наличию: A. Хромосом; B. Крист; C. Двойной мембраны; D. Кольцевой ДНК; E. Рибосомальной РНК.
7. В растительной клетке надмембранный компонент клеточной мембраны ‑ это: A. Гликокаликс; B. Клеточная стенка; C. Плазмалемма; D. Гиалоплазма; E. Эпителий.	8. К продуктам запаса растительной клетки можно отнести: A. Кристаллы CaCO3; B. Ядерный сок; C. Лимоннокислый Са; D. Жирное масло; E. Клеточный сок.
9. Под микроскопом рассматривается растительная клетка. Назовите структуры, отличающие её от бактериальной клетки: A. ДНК; B. Мембранные органоиды; C. Клеточная стенка; D. Цитоплазма; E. РНК.	10. В клетках растений встречается обычно один вид пластид. В клетках спелого плода томата ‑ это: A. Лейкопласты; B. Хромопласты; C. Хлоропласты; D. Все типы; E. ‑

 

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ

 

В соответствии с «Организационной структурой проведения занятия» самостоятельная работа выполняется после проверки присутствия студентов на занятии и актуализации (мотивации) их познавательной деятельности. Далее студенты изучают граф логической структуры темы и инструкции по выполнению лабораторных (практических) работ. Затем следует самостоятельное выполнение лабораторных работ и оформление протоколов работ в альбомах или файловых папках. Вся работа выполняется под контролем и при консультативной помощи преподавателя. После завершения самостоятельной работы студентов преподаватель анализирует и, при необходимости, корригирует результаты самостоятельной работы. Далее преподаватель оценивает протокол занятия у каждого студента. Для контроля усвоения конечных целей обучения за 20 минут до окончания занятия проводится итоговый тестовый контроль и проводится подведение итогов занятия.

 

ЗАНЯТИЕ №3

 

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ

Ведущая роль в генетическом контроле признаков организмов принадлежит хромосомам ядра, которые содержат наследственную информацию и передают ее последующим поколениям при размножении. Для правильного понимания поведения хромосом во время митоза и мейоза, механизма возникновения хромосомных и геномных мутаций, а также наследственных болезней, обусловленных хромосомным дисбалансом, необходимы знания молекулярной и морфологической организации хромосом и кариотипа человека. Материал, изучаемый в этой теме, необходим для усвоения курса медицинской генетики, педиатрии, акушерства, гинекологии, психиатрии, невропатологии с последующим использованием его в практике врачей любой специальности.

 

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

ОБЩАЯ ЦЕЛЬ: оценить значение ядра и особенности строения его структур для жизнедеятельности клетки.

 

КОНКРЕТНЫЕ ЦЕЛИ

Студент должен уметь:

1. Определять строение структур ядра на молекулярном уровне.

2. Различать структуры ДНК.

3. Характеризовать уровни упаковки хромосомного аппарата.

4. Объяснять структурную организацию хроматина.

5. Характеризовать морфологическую организацию хромосомного аппарата на клеточном уровне.

6. Распознавать в кариотипе хромосомы разных групп.

7. Анализировать кариотип человека и составлять идиограмму.

 

СОДЕРЖАНИЕ ОБУЧЕНИЯ

Теоретические вопросы, на основании которых возможно выполнение целевых видов профессиональной деятельности:

Что такое хроматин?

Как устроена молекула ДНК?

Что такое кариотип?

Что такое идиограмма?

 

 

Для усвоения теоретических вопросов Вам необходимо ознакомиться информацией, заключённой в литературных источниках и конспекте лекций.

 

Конспект лекций.

Дополнительная литература

1. Медична біологія: Посібник з практичних занять / О.В.Романенко, М.Г.Кравчук, В.М. Грiнкевич та ін..- К.: Здоров’я, 2005.

 

Работа 1. СТРОЕНИЕ ДНК.

Рассмотрите рис. 1, зарисуйте схему вторичной структуры ДНК, определите общее количество нуклеотидов, которые входят во фрагмент ДНК, изображённый на схеме Б.

Рисунок 1. А – строение нуклеотида. Б, В – строение ДНК.

Работа 2. СХЕМА СТРОЕНИЯ МЕТАФАЗНОЙ ХРОМОСОМЫ.

Выделяют 4 уровня компактизации ДНК. При этом нить ДНК "укорачивается" в 10 000 раз.

Два первых уровня компактизации эукариотического генома обеспечиваются гистонами.

Уровень 1. Нуклеосомный — ДНК укорачивается в 7 раз. (Рис. 2)

Нуклеосома — это структурный элемент хроматина, который содержит гистоновый октамер и ДНК. Гистоновый октамер образуют 8 молекул белков: Н2А,Н2В,Н3,Н4. Каждая молекула представлена дважды. Октамер образует сердцевину нуклеосомы — кор. На кор наматывается ДНК.

Уровень 2. Супернуклеосомный (соленоидный) — ДНК укорачивается в 6-10 раз. Обеспечивается Н1 гистоном, который сближает октамеры (Рис. 3).

Уровень 3.Петлевой — ДНК укорачивается в 20-30 раз. Обеспечивается негистоновыми белками, которые узнают определённые последовательности ДНК, связываются с ними и образуют петли. Одна петля образует домен, который обеспечивает экспрессию одного гена и является функциональным образованием (Рис.4).

Уровень 4.Метафазная хромосома — ДНК укорачивается в 20 раз. Метафазная хромосома удвоена и состоит из двух хроматид. Каждая из них состоит из одной молекулы ДНК (Рис.5).

 

 

Рисунок 2. Нуклеосомный уровень организации хроматина.

 

 

Рисунок 3 – Супернуклеосомный уровень организации хроматина.

Рисунок 4. – Петлевой уровень организации хроматина.

 

В митотической хромосоме различают две хроматиды. Их объединяет первичная перетяжка (центромера), она делит каждую хроматиду на два плеча: верхнее (р) и нижнее (q). Унекоторых акроцентрических хромосом в конце плеча р на окрашивающейся тонкой нити (спутничной перетяжке) 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 и рис. 5, зарисуйте в альбомах схему строения метафазной хромосомы.

 

ЗАДАНИЯ ДЛЯ ПРОВЕРКИ ДОСТИЖЕНИЯ КОНКРЕТНЫХ ЦЕЛЕЙ ОБУЧЕНИЯ

1. В интерфазном ядре различают нити и глыбки хроматина. Хроматин – это: A. Молекулы ДНК; B. Молекулы белков; C. Эухроматин + гетерохроматин; D. ДНК + гистоновые и негистоновые белки; E. Гистоновые и негистоновые белки.	2. В состав хроматина входит 40% гистоновых белков. К ним относятся: A. Н2А, Н1, Н3Б и Н4; B. Н2, Н3, Н5, Н6, Н1; C. Н2А, Н2Б, НЗ, Н4 и Н1; D. Н1,Н3А, Н2Б, НЗ, и Н4; E. Н2А,Н2Б,НЗ,Н4 И Н1;
3. Исследования интерфазных ядер показали наличие хромосом в виде тонких нитей. Уровень упаковки: A. Третичная структура ДНК; B. Нуклеосомный; C. Соленоидный; D. Петлевой; E. Метафазный.	4. Для анализа кариотипа используют метафазные хромосомы. Уровень упаковки: A. Соленоидный; B. Петлевой; C. Метафазный. D. Нуклеосомный; E. Октамерный.
5. Трисомии встречаются по хромосомам, в которых много гетерохроматина. Это объясняется тем, что гетерохроматиновые районы содержат: A. Много структурных генов; B. Мало структурных генов; C. Только функциональные гены; D. Только структурные гены; E. Мало функциональных генов.	6. При изучении культуры лимфоцитов человека, выявлены хромосомы разной формы. Это связано с положением: A.Первичной перетяжки; B. Вторичной перетяжки; C. Спутников; D.Первичной и вторичной перетяжки; E. Наличием теломеров.
7. При болезни Дауна в соматических клетках имеется три хромосомы 21-й пары. Их относят к: A. Метацентрическим; B. Субметацентрическим; C. Акроцентрическим; D. Телоцентрическим; E. Субтелоцентрическим.	8. Структурный гетерохроматин участвует в образовании ядрышек. Он располагается в хромосомах: A. Метацентрических; B. Субметацентрических; C. Акроцентрических; D. Телоцентрических; E. Мета- и телоцентрических.
9. Схожие по форме и размерам хромосомы с №6 по №12, входят в группу С. Для их идентификации следует обратить внимание на наличие: A. Первичной перетяжки; B. Вторичной перетяжки; C. Спутников; D. Эухроматиновых и гетерохроматиновых полос; E. Первичной и вторичной перетяжек.	10. В любом кариотипе находится чётное количество хромосом. Оно соответствует правилу парности и связано с тем, что все хромосомы: A. Гомологичные; B. Составляют пары; C. Одинаковые по величине; D. Одинаковые по форме; E. Одинаковые по размерам.
11. При анализе идиограммы кариотипа в группе С оказалось 8 пар хромосом. Четыре из них по размерам соответствовали 6-й хромосоме. Количество хромосом в других группах соответствовало норме. Кариотип будет: A. 46,ХХ; B. 46,ХУ; C. 48,ХХ,6+; D. 48,ХУ,6+; E. 48,ХХ,7+.	12. Для составления идиограммы хромосомы дифференциально окрашивают и располагают: A. Попарно; B. По номерам; C. По расположению центромеры; D. По росту; E. Попарно в порядке убывающей величины.
13. Молекула ДНК обычно находится в третичной структуре, которая представлена: A. Полинуклеотидной цепью; B. Двумя полинуклеотидными цепями; C. Спиралью из одной цепи; D. Двумя цепями, свёрнутыми в спираль; E. Полинуклеотидной цепью и белком.	14. Две полинуклеотидные цепи ДНК, соединённые по принципу комплементарности, образуют: A. Ген; B. Первичную структуру ДНК; C. Вторичную структуру ДНК; D. Третичную структуру ДНК; E. Геном.

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ

В соответствии с «Организационной структурой проведения занятия» самостоятельная работа выполняется после проверки присутствия студентов на занятии и актуализации (мотивации) их познавательной деятельности. Далее студенты изучают граф логической структуры темы и инструкции по выполнению лабораторных (практических) работ. Затем следует самостоятельное выполнение лабораторных работ и оформление протоколов работ в альбомах или файловых папках. Вся работа выполняется под контролем и при консультативной помощи преподавателя. После завершения самостоятельной работы студентов преподаватель анализирует и, при необходимости, корригирует результаты самостоятельной работы. Далее преподаватель оценивает протокол занятия у каждого студента. Для контроля усвоения конечных целей обучения за 20 минут до окончания занятия проводится итоговый тестовый контроль и подведение итогов занятия.

ЗАНЯТИЕ №4

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ

Для понимания явлений наследственности и изменчивости необходимы знания молекулярно-биологической сущности гена, его структуры и функций.

Полученные знания окажут существенную роль в понимании вопросов этиологии, патогенеза, а, следовательно, и лечения многих болезней как наследственной моногенной, так и мультифакториальной природы. Материал, изучаемый в этой теме, необходим для усвоения курса медицинской генетики, педиатрии, акушерства, гинекологии, психиатрии, невропатологии с последующим использованием его в практике врачей любой специальности.

 

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

ОБЩАЯ ЦЕЛЬ:

Уметь, связывать структурно-функциональную организацию генома с процессами регуляции жизнедеятельности организмов.

КОНКРЕТНЫЕ ЦЕЛИ

Студент должен уметь:

1. Характеризовать экзон-интронную структуру генома.

2. Распознавать этапы синтеза белковых молекул.

3. Объяснять процессы регуляции генов.

4. Различать функции структурных и регуляторных генов.

 

СОДЕРЖАНИЕ ОБУЧЕНИЯ

Теоретические вопросы, на основании которых возможно выполнение

целевых видов профессиональной деятельности

Конспект лекций.

Дополнительная литература

1. Медична біологія: Посібник з практичних занять / О.В.Романенко, М.Г.Кравчук, В.М. Грiнкевич та ін..- К.: Здоров’я, 2005.

 

Рисунок 2. Схема синтеза белка

Транскрипция процессинг трансляция

ДНК про-и-РНК и-РНК

 

ПОЛИПЕПТИД комплектация БЕЛОК

Рассмотрите и запишит е схему синтеза белка, пользуясь табличным материалом. На схеме укажите, где в клетке происходят все этапы синтеза белка.

Работа 3. РЕГУЛЯЦИЯ АКТИВНОСТИ (ЭКСПРЕССИИ) ГЕНОВ. МОДЕЛЬ РАБОТЫ ОПЕРОНА

Все соматические клетки организма имеют одинаковый набор генов, однако транскрибируются только те гены, продукты которых нужны клетке в данный момент для выполнения её функций. По выполняемым функциям выделяют структурные и функциональные гены.

Регуляция экспрессии (работы) генов осуществляется в основном на уровне транскрипции с участием регуляторных белков. Она (регуляция) может быть негативной или позитивной. При негативной (осуществляется белком -репрессором) — экспрессия гена подавляется, при позитивной (осуществляется белком -активатором) — активируется. Схему регуляции экспрессии генов предложили Ф.Жакоб и Ж.Моно на примере лактозного оперона.

Оперон - это единица транскрипции, состоящая из промотора, оператора, структурных генов и терминатора. Ген-промотор — место присоединения РНК-полимеразы к молекуле ДНК. Ген-оператор — последовательность ДНК, с которой связывается белок-репрессор. Ген-терминатор — участок ДНК, где происходит окончание транскрипции. Ген-регулятор контролирует работу оперона, но в его состав не входит. На основе информации, заложенной в гене-регуляторе, синтезируется белок-репрессор, который связывается с оператором и блокирует транскрипцию оперона.

Рассмотрите таблицы и предложенные рисунки. Зарисуйте схему строения оперона (рис. 3 А). Укажите функции генов, которые входят в состав оперона.

 

 

ЗАДАНИЯ ДЛЯ ПРОВЕРКИ ДОСТИЖЕНИЯ КОНКРЕТНЫХ ЦЕЛЕЙ ОБУЧЕНИЯ

1. Ген — функциональная единица наследственности, а структурной единицей является: A. Геном; B. Триплет; C. Нуклеотид; D. Первичная структура ДНК; E. Вторичная структура ДНК.	2. Ген—это участок, который имеет начало, середину и конец. Начало гена — это: A. Регулятор; B. Промотор; C. 5'- конец; D. 3'- конец; E. Экзон.
3. Клетка имеет гаплоидный набор хромосом. Совокупность нуклеотидов ДНК гаплоидного набора хромосом – это: A. Ген; B. Кариотип; C. Геном; D. Идиограмма; E. Генотип.	4. Гены эукариот имеют мозаичное строение. Некодирующие области генов – это: A. Ээкзоны; B. Мутоны; C. Интроны; D. Антикодоны; E. Цистроны.
5. Каждый ген имеет разное количество экзонов и интронов. Экзоны — это: A. Некодирующие участки гена; B. Прерывистые участки гена; C. Спейсеры; D. Кодирующие участки гена; E. Некодирующие и кодирующие участки гена.	6. Место присоединения РНК-полимеразы к молекуле ДНК – это: A. Оперон; B. Оператор; C. Промотор; D. Регулятор; E. Терминатор.
7. В ядре происходит образование иРНК. Этот этап синтеза белка называется: A. Трансляция; B. Транскрипция; C. Репликация; D. Репарация; E. Сплайсинг.	8. Преобразование первичного траскрипта гена происходит в результате: A. Трансляции; B. Транскрипции; C. Рестрикции; D. Процессинга; E. Сплайсинга.
9. Оперон — группа генов, расположенных в определённой последовательности: A. Регулятор→промотор→оператор→терминатор; B. Оператор→промотор→структурный ген; C. Промотор→оператор→структурный ген→терминатор; D. Оператор→ промотор→ структурный ген; E. Структурный ген→промотор→оператор.	10. После транскрипции в ядре происходит процессинг. Он осуществляется по следующей схеме: A. Транскрипция→рестрикция→ сплайсинг; B. Транскрипция→ сплайсинг→ рестрикция; C. Сплайсинг →рестрикция→ транскрипция; D. Рестрикция →транскрипция→ сплайсинг; E. Сплайсинг →транскрипция→рестрикция.
11. Ген, который содержит информацию о белке или РНК, называется: A. Оператором; B. Промотором; C. Структурным геном; D. Регулятором; E. Функциональным геном.	12.В процессе синтеза белка функциональные гены выполняют следующие функции: A. Регулируют синтез белка; B. Контролируют работу структурных генов; C. Осуществляют синтез белка; D. Блокируют структурные гены; E. Активируют структурные гены.

 

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ

В соответствии с «Организационной структурой проведения занятия» самостоятельная работа выполняется после проверки присутствия студентов на занятии и актуализации (мотивации) их познавательной деятельности. Далее студенты изучают граф логической структуры темы и инструкции по выполнению лабораторных (практических) работ. Затем следует самостоятельное выполнение лабораторных работ и оформление протоколов работ в альбомах или файловых папках. Вся работа выполняется под контролем и при консультативной помощи преподавателя. После завершения самостоятельной работы студентов преподаватель анализирует и, при необходимости, корригирует результаты самостоятельной работы. Далее преподаватель оценивает протокол занятия у каждого студента. Для контроля усвоения конечных целей обучения за 20 минут до окончания занятия проводится итоговый тестовый контроль и подведение итогов занятия.

 

ЗАНЯТИЕ 5

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ

Фотосинтез имеет планетарное значение, играя решающую роль в синтезе органических веществ из неорганических. Особенности изучения данной темы на фармацевтическом факультете вносят вклад в подготовку специалиста, способного решать не только фармацевтические, но и медицинские, общебиологические задачи. В связи с усилением роли фармацевта не только в его специфической сфере деятельности, необходимость повышения его общебиологической культуры требует углубления его медицинского и биологического образования. Полученные знания могут быть использованы при изучении биохимии, фармакогнозии и др.

 

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

ОБЩАЯ ЦЕЛЬ:

Уметь связывать структурно-функциональную организацию пластид и особенности пластического обмена с процессами регуляции жизнедеятельности растительных клеток.

КОНКРЕТНЫЕ ЦЕЛИ

Студент должен уметь:

1. Интерпретировать строение пластид в растительных клетках.

2. Объяснять особенности пластического обмена в клетках растений.

3. Характеризовать фазы фотосинтеза.

4. Интерпретировать процесс фотосинтеза

 

СОДЕРЖАНИЕ ОБУЧЕНИЯ

Теоретические вопросы, на основании которых возможно выполнение

целевых видов профессиональной деятельности.

Что такое пластиды?

Что такое фотосинтез?

Рисунок 1 Строение хлоропласта в объемном изображении (А) и на срезе (Б).

1 - наружная мембрана, 2 - внутренняя мембрана, 3 - строма, 4 - грана, 5 - тилакоид граны, 6 - тилакоид стромы, 7 - нить пластидной ДНК, 8 - рибосомы хлоропласта (отличающиеся от цитоплазматических рибосом), 9 - гранулы крахмала.

5. Зарисуйте схему строения хлоропласта в протоколы занятий. Обозначьте все указанные на схеме структуры.

Работа 2. Схема фотосинтеза

1. В графе рассмотрите схему фотосинтеза.

 

Рисунок 2. Схема фотосинтеза

Процесс фотосинтеза – это цепь окислительно-восстановительных реакций, в результате которых происходит восстановление углекислого газа до уровня углеводов и выделение в атмосферу молекулярного кислорода (у зеленых и пурпурных бактерий кислород в атмосферу не выделяется).

В зависимости от условий протекания выделяют световую и темновую фазы фотосинтеза.

Первая (световая) фаза – протекает в тиллакоидах (внутренние мембраны пластид) при участии фотонов света, хлорофилла, воды, переносчиков электронов.

‑ свет активирует молекулы хлорофилла, электроны атома магния (входит в состав хлорофилла) с помощью переносчиков переносятся за пределы мембраны тиллакоидов, где накапливаются и создают отрицательно заряженное электрическое поле; процесс передачи электронов по цепи переносчиков сопровождается освобождением энергии, которая запасается в виде АТФ;

‑ под действием света происходит фотолиз воды – расщепление воды под действием света: Н₂О→Н⁺ + ОН^-

‑ гидроксильные ионы ОН^- взаимодействуют между собой, в результате чего образуется молекулярный кислород, вода и свободные электроны; 4ОН^- → 2Н₂О + О₂ + 4ē

‑ протоны водорода накапливаются внутри тилакоида и образуют положительно заряженное электрическое поле – увеличивается разность потенциалов, что активирует расположенную в мембране тиллакодов АТФ-синтетазу и приводит к образованию АТФ; синтезированные АТФ переходят в строму;

‑ протоны водорода, пройдя через протонный канал АТФ-синтетазы, присоединяют электроны с высоким энергетическим уровнем и образуют атомарный водород, который идет на восстановление универсального биологического переносчика водорода никотинамидадениндинуклеотидфосфата (НАДФ) до НАДФ.Н₂, который переходит в строму хлоропласта

В световой фазе фотосинтеза происходит: синтез АТФ (фотосинтетическое фосфорилирование), восстановление НАДФдо НАДФ.Н₂, выделение кислорода.

Темновая фаза – протекает в строме хлоропласта, может проходить как на свету, так и в темноте при участии АТФ, НАДФ.Н₂ и СО₂, и пентоз (пятиуглеродные соединения).

‑ пентоза + СО₂ → шестиуглеродное соединение → две триозы → каждая триоза + АТФ + Н (от НАДФН) → углеводы: 1) глюкоза – первичный крахмал (днем накапливается в хлорофилловых зернах, ночью превращается в сахар, который поступает в корень, стебель, семена и образует вторичный крахмал); 2) пентозы, которые вновь включаются в цикл фиксации СО, синтез полисахаридов.

 

В темновой фазы фотосинтеза в результате цепи биохимических реакций (цикл Кальвина) при участии пентоз, углекислого газа, НАДФ.Н₂ и энергии АТФ, образуется глюкоза, которая полимеризуется в крахмал, целлюлозу и др. вещества

 

Таким образом, суммарное уравнение фотосинтеза можно записать:

6СО₂ + 6Н₂О→ С₆Н₁₂О₆ + О₂

2. Используя рисунок 2, зарисуйте схему фотосинтеза в протоколы занятий. Под схемой напишите суммарное уравнение фотосинтеза с указанием где в хлоропластах и в какой фазе фотосинтеза используются/образуются углекислый газ, вода, глюкоза, кислород.

 

 

ЗАДАНИЯ ДЛЯ ПРОВЕРКИ ДОСТИЖЕНИЯ КОНКРЕТНЫХ ЦЕЛЕЙ ОБУЧЕНИЯ

1. По своему строению, химическому составу и функциям пластиды подразделяются на типы. При этом фотосинтез происходит в:

A. Хлоропластах;

B. Хромопластах;

C. Лейкопластах;

D. Во всех типах; E. ‑.

 

2. Для образования крахмала в листьях растений необходимы: <