Урок з теми: "Основні компоненти геномів про- та еукаріот"

Конспект уроку для 9 класу

Тема: Основні компоненти геномів про- та еукаріот

Мета: сформувати уявлення про особливості будови геномів про- та еукаріот.

Тип уроку: комбінований

Обладнання: таблиці «Будова прокаріотичної клітини», «Будова еукаріотичної клітини», «Будова оперона прокаріот», «Будова оперона еукаріот», «Будова мітотичної хромосоми».

Хід уроку

1. Організаційний етап (1 хв)

2. Актуалізація опорних знань (4 хв)

Давайте згадаємо попередній матеріал.

Що таке ген? (Ген (від грец. генос – рід, походження) – це ділянка ДНК, що містить інформацію про первинну структуру молекули білка або РНК і визначає можливість розвитку ознаки.)

Що таке оперон? (Оперон (від лат. operor – працюю) – функціональна одиниця організації геному прокаріотів.)

(Питання за розміщенням складових оперону на таблиці – регулятор, промотор, оператор, термінатор, структурні гени)

Яка з двох клітин (про- або еукаріотів) має мозаїчну будову оперону? (еукаріот)

У чому полягає мозаїчна будова? (у наявності екзонів та інтронів)

3. Мотивація навчально-пізнавальної діяльності (9 хв)

– Нагадую, що ми продовжуємо вивчати збереження та реалізацію спадкової інформації. Наша сьогоднішня тема стосується компонентів геномів про- та еукаріотів. Ми розглянемо також таке поняття як хромосоми, ознайомимося з їх будовою та рівнями організації.

Ми вже з вами знаємо, що таке геном. Отже, нагадую вам, що геном – сукупність спадкової інформації у клітинах організму певного виду. Цікавим є те, що в світі існує проект «Геном людини». Він почався в 1990 році, спочатку очолений нобелівським лауреатом Джеймсом Уотсоном.

Чи здається вам знайомим це прізвище? Джеймс Уотсон (Ватсон) – це американський молекулярний біолог, найбільш відомий за встановлення структури молекули ДНК в 1953 році, разом із Френсісом Кріком і Морісом Вілкінсом.

Одна з цілей проекту «Геном людини» - повне «прочитання» послідовностей нуклеотидів всієї ДНК людини, тобто розшифровка програми його життя. Інші цілі полягають у визначенні положення окремих генів в хромосомах і їх функцій. Об'єм роботи, який належить виконати, ученим можна уявити таким чином. Якщо надрукувати на папері всю послідовність ДНК людини (близько 3 млрд. пар нуклеотидів), то вона займе 200 томів по 1000 сторінок.

Навіщо цей проект взагалі потрібен? Будь-яке порушення "інструкцій", записаних у генах, веде до мутацій. З 10 тис. відомих захворювань людини близько 3 тис. - спадкоємні хвороби. Звідси такий інтерес до геному людини. У проекті на різних етапах були зайняті тисячі фахівців із усього світу: біологи, хіміки, математики, фізики, програмісти й техніки. Це один з найдорожчих наукових проектів в історії. Тільки за період з 1990 по 1998 р. на нього було витрачено більше $1,5 млрд. 14 квітня 2003 року у штаті Мериленд, США, цей проект був завершений. І хоча HGP завершений, аналіз даних буде продовжуватись ще протягом багатьох років. У травні 2006 року у журналі «Nature» була опублікована послідовність останньої хромосоми – хромосоми 1.

Як ви гадаєте геном людини є найбільшим? Ні, у людини приблизно 3,2 млрд пар нуклеотидів. Найбільший відомий геном – 670 млрд пар нуклеотидів у одного з видів амеби, проте на зараз це питання спірне. Окрім того, найбільший геном серед рослин у воронячого ока японського (Paris japonica) – 149 млрд пар нуклеотидів. Найменший геном у свинячого цирковірусу 1759 пар нуклеотидів.

3. Вивчення нового матеріалу (23 хв)

– Відкрийте підручники на сторінці 98, параграф 23. Знайдіть у тексті та скажіть, як називається розділ генетики, що вивчає геноми? (Геноміка).

«Геном - це дуже "розумна книга". За сприятливих умов вона може самостійно копіюватися і читатися без чиєї-небудь участі». Метт Рідлі (англійський біолог, журналіст)

Відкрийте робочі зошити на сторінці 45. Запишіть зверху сьогоднішнє число. Зверніть увагу на завдання 7. Уважно слухайте мою розповідь та заповнюйте це завдання. (розповідь доповнюється таблицями «Будова прокаріотичної клітини», «Будова еукаріотичної клітини», «Будова оперона прокаріотів», «Будова оперона еукаріотів», «Будова хромосоми»).

Особливості геномів прокаріот.

1. Прокаріоти не мають оформленого ядра. Геном представлений ДНК нуклеоїда та ДНК плазмідів. Основна частина геному прокаріотів зосереджена в нуклеоїді (бактеріальній хромосомі). Це кільцева молекула ДНК (з гістоновими білками), яка зазвичай в одному місці прикрілюється до клітинної мембрани.

Плазміди є невеликими кільцевими молекулами ДНК, які розташовані в цитоплазмі. Вони суттєво відрізняються за розмірами та функціями в клітині прокаріот. Відтак одна клітина може містити плазміди різних функцій: стійкості до антибіотиків, розщеплення деяких органічних сполук тощо.

2. Який другий пункт у таблиці? Геном побудований компактно. Кодуючі послідовності складають 90-95% молекули ДНК. А я нагадую, що ДНК ділиться на кілька фракцій ті, що часто повторюються, ті, що помірно повторюються та ті, що не повторюються. Останні ще мають назву кодуючих послідовностей – це смислова ДНК. Вони містять спадкову інформацію, що потрібна для синтезу РНК або білків.

3. Який третій пункт у таблиці?

Оперон – група кількох структурних генів + регуляторних ділянок/генів (промотор, оператор, термінатор), які контролюють роботу відразу усієї групи структурних генів.

4. Який четвертий пункт у таблиці?

Некодуючих ділянок мало, інтрони відсутні.

 Особливості геномів еукаріот.

2. Запишіть: Кодуючі послідовності складають 15-20%.

3. Запишіть: Оперон – група кількох структурних генів з інтронами та екзонами + регуляторні ділянки. Має мозаїчну будову.

4. Запишіть: Некодуючих ділянок найбільша кількість, інтрони присутні.

1. Який перший пункт таблиці? Мають оформлене ядро з хроматином (ДНК + гістони). Реплікація ДНК супроводжується мітозом. Крім цього, геном еукаріот складається з двох частин: ядерної та цитоплазматичної. Цитоплазматична частина представлена ДНК мітохондрій та хлоропластів. Це кільцева ДНК. Цікавим є те, що мітохондрії та хлоропласти, через наявність у них ДНК, є напів-автономними, тобто вони можуть синтезувати певні білки або попередників білків. Основна частина генів еукаріот зосереджена в ядерній частині геному. Ядерна частина представлена генами, які розташовані в хромосомах ядра.

Зупинимось на понятті «хромосоми». Відкрийте підручник на сторінці 102, параграф 24. На бланках, які я вам зараз роздаю зверніть увагу на завдання 1 та перепишіть визначення. Хромосоми (від грец. хроматос – забарвлений, сома – тільце) – структури клітин еукаріотів, що забезпечують збереження, розподіл та передачу спадкової інформації.

Спадкова інформація може бути у двох формах: хромосоми та хроматин. При чому хромосоми з’являються з хроматину під час поділу клітини. Після поділу хромосоми знову перетворюються в хроматин.

А тепер, скажіть мені, використовуючи інформацію підручника, хто, та в якому році увів поняття «хромосома»? Термін «хромосоми» в 1888 р. ввів у науковий обіг Г. Вальдеєр (1836 – 1921).

Хромосома має таку будову (таблиця):

1 – плече; 2 – хромосома; 3 – центромера; 4 – теломери; 5 – хроматиди.

Позначте її будову у завданні 2 на бланку

На таблиці хромосома. Ця хромосома складається з двох хроматид. Центромера – частина хромосоми, що поділяє її на два плеча. На ній розташовуються білки-кінетохори, до яких під час розподілу генетичного матеріалу прикріплюються нитки веретена поділу. Теломери – ділянки на кінцях лінійних хромосом, що перешкоджають їх з’єднанню між собою.

Сукупність ознак подвійного (диплоїдного) набору хромосом (кількість хромосом, форма, розміри) називається каріотипом.

Каріотипом іноді називають і візуальну картину повного хромосомного набору - каріограми.  Термин «каріотип» введений в науку в 1924 році  радянським цитологом  Г. А. Левитським.  Найменша кількість хромосом у каріотипі аскариди кінської (2n = 2), найбільша – в каріотипі найпростіших,  папоротей (2n =300), річкового рака (2n =116). У людини 2n = 46.

Давайте виконаємо завдання 3 на бланках. Поєднаємо правила каріотипу з його формулюванням (с 104 підручника).

• правило специфічності – особливості каріотипу особин виду залежать від кількості, розмірів та форми хромосом;
• правило стабільності – кожний вид еукаріотичних організмів має певну і постійну кількість хромосом;
• правило парності – в диплоїдному наборі (2n) кожна хромосома має собі пару, подібну за розмірами та формою. Як називаються такі хромосоми? (гомологічними);
• правило індивідуальності – кожна пара гомологічних хромосом має свої особливості.

Так, при порівнянні хромосомних наборів чоловічих та жіночих особин одного виду, наприклад людини, спостерігається відмінність в одній парі хромосом. Ця пара отримала назву статевих хромосом. Які ви знаєте статеві хромосоми? (Х, У) Решта пар гомологічних пар хромосом, однакових в обох статей, мають загальну назву аутосоми;

• правило наступності (неперервності) – завдяки здатності хромосом до подвоєння під час поділу клітини у наступних поколіннях зберігається стале число та індивідуальні особливості хромосом.

Знайдіть у підручнику на сторінці 104 і назвіть, будь ласка, типи наборів хромосом.

Хромосомний набір буває диплоїдним, гаплоїдним, поліплоїдним. Гаплоїдний набір – це половинний набір, у якому всі хромосоми відрізняються одна від одної будовою (його умовно позначають 1n). Диплоїдний набір – це парний набір, у якому кожна хромосома має парну хромосому, подібну за будовою та розмірами (2n). Поліплоїдний набір – це набір хромосом, кратний гаплоїдному (3n, 4n, 5n тощо).

У кожній хромосомі міститься молекула ДНК, яка досягає декількох сантиметрів. Так, у людини довжина ДНК найбільшої хромосоми – близько 7 см, а загальна довжина всіх 46 молекул ДНК в одному ядрі клітини людини становить близько 2 м. Яким чином хромосоми поміщаються в мікроскопічному ядрі, розміром 5 мкм? Завдяки упаковки ДНК або конденсації.

4. Закріплення набутих знань (7 хв)

Учитель:

– Давайте доповнимо плакат будови двох клітин – про- та еукаріотів – частинами їх геномів.

Давайте виконаємо завдання 8 с. 45 робочого зошита.

Геном є видоспецифічним, оскільки являє собою сукупність усієї спадкової інформації, що міститься в генах певного організму. Найпростіше організований геном вірусів, тому що містить від 1 до кількох сотень структурних генів. Геном прокаріот складніший за будовою, тому що містить структурні гени та регуляторні ділянки (промотор, оператор, термінатор). Найскладнішу будову має геном еукаріотів, оскільки має мозаїчну будову оперону і більшу к-сть ДНК порівняно з іншими.

5. Інструктаж і Д/з (1 хв)

Підбиття підсумків уроку

Учитель:

Гра «Відкритий мікрофон»

«Вам сподобався урок?

Що вам найбільш сподобалось за час проведення уроку?

Щоб ви хотіли на наступне заняття?»

Д/з: параграф 24 та 23 (с. 98-99) , р.з.с. 45.

ТЕМА: ОСНОВНІ КОМПОНЕНТИ ГЕНОМІВ ПРО- ТА ЕУКАРІОТ

Завдання 1. Запишіть, щоб краще запам’ятати

Хромосоми – _________________________________________________ _____________________________________________________________

Завдання 2. Підпишіть складові хромосоми, що позначені на малюнку

1.___________________________

2.___________________________

3.___________________________

4.___________________________

5.___________________________

Завдання 3. З’єднайте стрілками назви правил каріотипу з його формулюванням