Урок "Хімічний склад і будова хромосом на різних стадіях клітинного циклу"

Про матеріал

Розробка уроку передбачає ознайомлення з особливостями будови хромосом на різних стадіях клітинного циклу та їх функціями. Для перевірки домашнього завдання та актуалізації знань використовується "Біологічний диктант" та гра "Так і ні". Вивчення новогор матеріалу підкріплюється тематичною презентацією. Під час вивчення нового нового матеріалу розглядаються різні випадки відхилення від норми хромосомного набору. Для закріплення вивченого матеріалу проводиться лабораторна робота.

Перегляд файлу

Тема. Хімічний склад і будова хромосом на різних стадіях клітинного циклу.

Лабораторна робота № 5. Будова хромосом

Мета: розглянути особливості будови та функції хромосом; проаналізувати зв’язок особливостей будови хромосом із функціями, які вони виконують.

Обладнання й матеріали: таблиці «Будова хромосоми», «Каріотип людини», «Каріотипи рослин і тварин»,

Базові поняття й терміни: хромосома, каріотип, ядерце, ядро, каріоплазма, гомологічні хромосоми, гаплоїдний, диплоїдний та поліплоїдний набори хромосом, плечі хромосом, первинна перетяжка, вторинна перетяжка, хроматиди.

ХІД УРОКУ

I. Організаційний етап (Слайд 1)

II. Актуалізація опорних знань і мотивація навчальної діяльності учнів

(Кільком учням роздаються картки «Біологічний диктант» для перевірки домашнього завдання);

Питання для бесіди

1. Чим відрізняються між собою клітини прокаріотів та еукаріотів?

2. Навіщо прокаріотам потрібен нуклеоїд?

3. Яку будову має ядро? (Слайд 2)

4. Яка функція ядра в клітині?

5. Що таке мітоз?

6. Охарактеризуйте фази мітозу. (Слайд 3)

7. Яке біологічне значення мітозу?

Гра «Так і ні»(Слайд 4)

Бактерії не мають клітинної стінки. (Ні)
Триплет – це послідовність із трьох нуклеотидів, яка кодує певну амінокислоту. (Так)
Органела, в якій зберігається спадкова інформація – ядро. (Так)
Рибосоми не синтезують білки. (Ні)
Хлоропласти заповнені ферментами. (Ні)
Мітохондрії синтезують глюкозу. (Ні)
Тваринні клітини не мають клітинної стінки. (Так)
Прокаріоти – живі організми, що мають ядро. (Ні)
Рибосома – одномембранна органела клітини. (Ні)
Хлоропласти – органели рослинних клітин. (Так)
Центром управління клітиною є ядро. (Так)
Еукаріоти містять ядро. (Так)
Гриби належать до прокаріотів. (Ні)
Вакуоля – рослинна органела. (Так)
Цитологія – наука про спадковість і мінливість. (Ні)

ІІІ. Повідомлення теми, мети і мотивації уроку (Слайд 5, 6, 7, 8)

МОТИВАЦІЯ.

«Що закладено в геном, того не витягнеш волом!

“ Яка хромосома, такі й діти! ”

(Народна біологічна мудрість)

1. Яке визначення можна дати поняттю “хромосома”?

2. Яку будову мають хромосоми?

3. Що таке каріотип?

4. Яке значення мають знання про хромосоми й каріотип у житті людини?

IV. Вивчення нового матеріалу (Слайд 9)

Хромосоми є носіями спадкової інформації.

Слово «хромосома» походить від грецьких слів «хрома» - колір та «сома» - тіло.

Термін “хромосома” в 1888 р. запропонував В.Вальдеєр

Основу хромосоми становить дволанцюгова молекула ДНК, зв’язана з ядерними білками. Крім того, до складу хромосом входять РНК та ферменти.

Молекули ДНК у хромосомах розташовані певним чином. Ядерні білки утворюють особливі структури – нуклеосоми, навколо яких наче накручені нитки ДНК. Кожна нуклеосома складається з восьми білкових глобул. Особливі білки зв’язують нуклеосоми між собою. Таким чином утворюються нитки хроматину. (Слайд 10)

Така організація забезпечує компактне розміщення молекул ДНК у хромосомах, оскільки довжина цих молекул у розгорнутому стані значно перевищує довжину хромосом. Н-д, довжина хромосом під час поділу клітини в середньому становить 0,5 – 1 мкм, а розгорнутих молекул ДНК – декілька сантиметрів і більше. (Слайд 11).

Хромосоми можуть перебувати в двох структурно-функціональних станах: в конденсованому (спіралізованому) та деконденсованому (деспіралезованому). В інтерфазі хромосоми живої клітини невидимі, спостерігати можна лише гранули хроматину, бо в цей період хромосоми частково або повністю деконденсовані. Під час мітотичного поділу клітини, коли відбувається конденсація хроматину, хромосоми добре помітні.

Найбільш зручним етапом для дослідження хромосом є метафаза мітозу. Для того щоб затримати клітини на цій стадії, дослідники хромосом додають до культури клітин колхіцин — речовину, яка руйнує мікротрубочки веретена поділу й зупиняє поділ саме на стадії метафазної пластинки.

(Слайд 12). Кожна хромосома складається з двох поздовжніх частин – хроматид, які з’єднанні між собою в місці, яке називають зоною первинної перетяжки.

Хроматида структурний елемент хромосоми, що формується в інтерфазі ядра клітини в результаті подвоєння (реплікації) хромосоми.

(Слайд 13). На стадії метафази майже всі хромосоми мають Х-подібну форму. Це пов’язано з тим, що в цей момент кожна з хромосом складається із двох хроматид, з’єднаних у місці первинної перетяжки.

У хромосомі можна виділити плечі. Ці плечі можуть бути приблизно однаковими або мати різну довжину. У такому випадку виділяють довге й коротке плече хромосоми. У місці з’єднання двох хроматид на хромосомі розташована первинна перетяжка. У деяких хромосом на плечах можна знайти і вторинні перетяжки.

Будова хромосом:

1 – вторинна перетяжка; 2 – хроматиди;

3 – первинна перетяжка; 4 – центромера;

5 – місце прикріплення веретена поділу

(Слайд 14). Центромера - структурний елемент хромосоми, що формується в інтерфазі ядра клітини в результаті подвоєння (реплікації) хромосоми, з’єднує сестринські хроматини.

Центромера - ділянка хромосоми, що характеризується специфічною послідовністю нуклеотидів і структурою. Центромера відіграє важливу роль в процесі розподілу клітинного ядра, в контролі експресії генів та бере участь у з'єднанні сестринських хроматид

(Слайд 15). Для кожного з видів еукаріотичних організмів є характерним певний набір хромосом, який можна побачити на метафазних пластинках клітин представників цього виду. Цей набір хромосом називається каріотипом, і він є важливою систематичною ознакою. Важливими характеристиками каріотипу є число, розмір і форма хромосом, які його складають.

Отже, каріотип сукупність якісних (форма) і кількісних (розмір і кількість) ознак хромосомного набору. Кожному видові організмів властивий певний каріотип. Саме його постійність забезпечує існування видів (Слайд 16, 17).

(Слайд 18). Хромосомний набір ядра може бути гаплоїдним, диплоїдним та поліплоїдним.

У гаплоїдному наборі усі хромосоми відрізняються одна від іншої за будовою. Такий набір характерний для статевих клітин хребетних тварин або квіткових рослин. Це пов’язано з особливостями статевого розмноження. У ході цього процесу новий організм утворюється в результаті злиття двох статевих клітин своїх батьків. Якби в статевих клітинах не відбувалося зменшення числа хромосом, то кожне наступне покоління мало б удвічі більше хромосом, ніж їхні батьки.

Натомість у диплоїдному наборі (хромосомний набір звичайних клітин) кожна хромосома має парну, подібну за розмірами та особливостями будови. Їх називають гомологічними. Відповідно хромосоми, які не належать до певної пари – негомологічні. (Слайд 19).

Якщо ж кількість гомологічних хромосом перевищує дві, то такі хромосомні набори належать до поліплоїдних: триплоїдний, тетраплоїдний та ін..

Статеві хромосоми роздільностатевих тварин та дводомних рослин у представників однієї зі статей різні за розмірами й будовою. Їх називають – гетерохромосомами, а хромосоми інших пар, які подібні в усіх особин, нестатеві – аутосомами. Так, у хромосомному наборі жінки – дві Х-хромосоми, а чоловіка – одна Х-хромосом та Y-хромосома. Зрозуміло, якщо ауто соми мають подібний набір генів, то в Х та Y- хромосомах він різний.

У мух і ссавців різні статеві хромосоми мають особини чоловічої статі, а ось у метеликів та плазунів і птахів, навпаки жіночої. У деяких тварин особини різних статей мають різну кількість хромосом, так самки коників мають 2 статеві хромосоми, а самці – лише одну.

(Слайд 20).“ Якщо в парі більш ніж двоє, хромосомні
будуть збої! ”

(з біологічного фольклору)

У природі трапляються випадки, коли кількість хромосом у деяких окремих клітин або цілих організмів збільшується у кратну кількість разів. Це явище називається поліплоїдією (Слайд 21).

Ученим досить часто траплялися триплоїдні, тетраплоїдні, гексаплоїдні організми. Відмічалися й організми з іще більшою плоїдністю. Інколи зміна плоїдності торкалася не всіх хромосом, а лише окремих пар. Наприклад, додавалася або зникала лише одна хромосома. Це явище називається анеуплоїдією. Відсутність у каріотипі однієї з гомологічних хромосом називають моносомією, а двох — нулісомією. Наявність зайвої хромосоми дістала назву трисомії. (Слайд 22).

Каріотип може змінюватися внаслідок мутації і спричиняти різноманітні захворювання. Зміна числа хромосом частіше за все призводить до негативних наслідків. Наприклад, поява зайвої хромосоми у 21-й парі хромосом людини призводить до розвитку важкого спадкового захворювання — синдрому Дауна, поява третьої хромосоми у 8-й парі теж призводить до порушень, однак не таких значних, втрата однієї зі статевих Х-хромосом — до розвитку синдрому Шерешевського — Тернера. А триплоїдні квіткові рослини не можуть утворювати насіння. Проте в деяких випадках поліплоїдізація може приносити й користь. Так, з використанням гібридизації поліплоїдних особин було отримано цілий ряд видів культурних рослин, наприклад сливу, тверду і м’яку пшениці.

(Слайд 23).

Метод поліплоїдії широко застосовується селекціонерами для створення нових сортів рослин.

Доведено, що збільшення кількості хромосом підвищує стійкість рослин до патогенних мікроорганізмів і деяких інших несприятливих факторів зовнішнього середовища, зокрема, до радіації.

Приблизно 80 % сучасних сортів різних видів культурних рослин є поліпоїдами

(Слайд 24, 25, 26, 27).

Значення дослідження каріотипу (Слайд 28).

Дослідження каріотипу дають

змогу діагностувати багато спадкових захворювань навіть на ранніх етапах розвитку;

Будову каріотипу застосовують у систематиці організмів для розпізнавання близьких за будовою видів (так званих видів-двійників);
Крім того, вивчення каріотипу дає змогу встановлювати ступінь історичної спорідненості між організмами.

Два близькі види хом'яків (китайський і даурський) дуже подібні за будовою і відрізняються лише за набором хромосом - відповідно 22 і 20 у диплоїдному наборі (Слайд 29).

Правило постійності числа хромосом (Слайд 30).

Кількість хромосом та характерні особливості їхньої будови - видова ознака. Це є правилом постійності числа хромосом.
Кількість хромосом не залежить від висоти організації, а також не завжди вказує на філогенетичну спорідненість: одне й те саме число може траплятись у дуже далеких форм, а в близьких видів - дуже відрізнятися.
В представників одного виду число хромосом в ядрах всіх клітин постійне.