Тема: Ядро клітини. Клітинний цикл

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 12

Мета:

Знати:

1. Знати структуру та функції ядра: форму, кількість, каріолему, каріоплазму (хроматин, ядерце, внутрішньоядерний матрикс).

2. Розрізняти види хромосом; називати складові частини хромосом

3. Знати постійні морфологічні ознаки хромосом.

4. Знати основні етапи мітозу, мейозу та амітозу та їх біологічне значення.

Вміти:

1. Розрізняти функції складових ядра.

2. Порівнювати ядерний матеріал прокаріотів та еукаріотів.

3. Розрізняти види хромосом та види хроматину.

4. Пояснювати біологічне значення мітозу та мейозу.

5. Порівнювати стадії мітозу та мейозу.

Тема для самостійного опрацювання № 12. Механізми мітозу та мейозу. Мітотичний індекс.

Література:

1. Шелест З.М., Войцицький В.М, Гайченко В.А., Байрак О.М. Біологія. – К.: Кондор, 2007. - 760 с.

2. В.П. Сигида. Загальна біологія: структурований конспект/ Ф.О. Заплічко, В.П. Миколайко, 2003. – 364 с.

Теоретичний матеріал:

Ядро - обов'язкова складова будь-якої еукаріотичної клітини. Деякі типи клітин еукаріотів позбавлені ядра. Прикладом можуть бути тромбо­цити та еритроцити більшості ссавців, ситоподібні трубки вищих рослин. У таких клітинах ядро формується на початкових етапах розвитку, а потім руйнується. Втрата ядра супроводжується нездатністю клітини до розмноження (поділу). У багатьох клітин є лише одне ядро, але є клітини, які містять декіль­ка або багато ядер (інфузорії, форамініфери, деякі водорості, гриби, посмуговані м'язові волоконця тощо). Кожному типу клітин властиве певне стале співвідно­шення між об'ємами ядра та цитоплазми (ядерно-цитоплазматичне співвідношення). Ядро певного об'єму може забезпечувати процеси біосинтезу білків лише у відповідному об'ємі цитоплазми. Тому в клі­тинах великих розмірів або з посиленою інтенсивністю обміну речовин часто від двох до кількох тисяч ядер.
Форма ядра достатньо різноманітна. Найчастіше воно кулясте або еліпсоподібне, рідше – неправильної форми (нприклад, у деяких типів лейкоцитів ядра мають відростки). Розміри ядер варіюють від 1 мкм (деякі одноклітинні тварини, водорості) до 1 мм (яйцеклітини деяких риб і земноводних). Ядро складається з поверхневого апарату і внутрішнього середовища (матриксу). Поверхневий апарат ядра утворений двома мембранами (каріолемою)– зовнішньою та внутрішньою, між якими є заповнений рідиною щілиноподібний простір від 20 до 60 нм завширшки (перинуклеарний простір). Але в деяких місцях зовнішня мембрана сполучена з внутрішньою навколо мікроскопічних отворів – ядерних пор діаметром близько 100 нм. Отвір пори заповнений особливими глобулярними (кулястими) чи фібрилярними (нитчастими) білковими структурами. Зокрема, до складу цього комплексу входить білок pецептор, здатний реагувати на речовини, які проходять через пору. Сукупність пор та цих білків називають комплексом ядерної пори.

Поверхневий апарат ядра забезпечує регуляцію транспорту речовин, які проходять через нього. Із цитоплазми всередину ядра надходять синтезовані в ній білки. Натомість з ядра до цитоплазми транспортуються різні типи молекул РНК. Комплекс ядерної пори забезпечує транспорт цих сполук, здійснює їхнє впізнавання та сортування.

Ядерний матрикс– внутрішнє середовище ядра – складається з ядерного соку, ядерець і ниток хроматину. Хроматин (від грец. хрома тос – фарба) – ниткоподібні структури ядра, утворені здебільшого з білків та нуклеїнових кислот.

Ядерний сік (каріоплазма, або нуклеоплазма) за будовою та властивостями нагадує цитоплазму. У каріоплазмі є білкові фібрили (нитки) завтовшки 2–3 нм. Вони утворюють особливий внутрішній скелет ядра, що сполучає різні структури: ядерця, нитки хроматину, ядерні пори тощо. Білки матриксу забезпечують просторове розташування хромосом, а також впливають на їхню активність.

Ядерця – щільні структури, які складаються з комплексів РНК з білками, хроматину і гранул, які слугують попередниками складових рибосом.

У ядрі може бути від одного до багатьох ядерець (наприклад, у яйцеклітинах риб), які формуються на особливих ділянках хромосом.

Спадковий матеріал прокаріотів. Клітини прокаріотів не мають сформованого ядра. Їхній спадковий матеріал не відокремлений від цитоплазми плазматичною мембраною та представлений кільцеподібною молекулою ДНК. У прокаріотів ДНК не пов'язана з ядерними білками. Типові хромосоми, які в клітинах еукаріотів розташовані в ядрі, у прокаріотів відсутні. Ділянка цитоплазми, в якій розташований спадковий матеріал прокаріотів, має назву ядерна зона, або нуклеоїд.

У цитоплазмі багатьох клітин бактерій, крім нуклеоїду, є кільцеві молекули ДНК - плазміди. Вони дістали назву позахромосомних факторів спадковості. Від набору плазмід залежить здатність прокаріотів пристосовуватися до змін навколишнього середовища. Наприклад, від наявності чи відсут­ності певних генів у складі плазмід залежить стійкість до певних анти­біотиків. Плазміди знайдені також у клітинах еукаріотів. Це кільцеві молекули ДНК у двомембранних органелах - мітохондріях і пластидах.
Функції ядра еукаріот та нуклеоїда прокаріот.

1 .Зберігає спадкову інформацію і забезпечує її передачу від материнської клітини дочірнім.

2.Керування процесами життєдіяльності клітини, зокрема регулює процеси біосинтезу білків.

3.Регулює біохімічні, фізіологічні і морфологічні процесів в клітині.

Хромосоми

Хромосоми - найбільш важливі компоненти ядра. Вони відіграють провідну роль у явищах спадковості. Хромосоми добре видно під мікроскопом у момент поділу клітини. Морфологічно хромосоми найчастіше мають ниткоподібну або паличковидну форму. Більшість хромосом розділені первинною перетяжкою на два плеча. Під мікроскопом первинна перетяжка представлена ​​світлою (незабарвленої) зоною – центромерою, яка відіграє основну роль у переміщенні хромосом. Центромера займає на кожній з хромосом чітко визначене місце. За положенням центромери хромосоми ділять на метацентричні (рівноплечі), субметацентричні (нерівноплечі), акроцентричні (одне плече дуже коротке – центромера розташована біля одного з кінців і телоцентричні – паличкоподібні. У деяких хромосом є і вторинні перетяжки. Вони, як правило, розташовані біля у дистального кінця хромосоми і відокремлюють невелику її ділянку, що носить назву супутника. Вторинна перетяжка не бере участь в русі хромосом при поділ ядра і називається ядерцевий організатор, оскільки в місці її локалізації відбувається утворення ядерця. Кінцеві ділянки хромосоми називають теломерними. Вони перешкоджають її з'єднанню з іншими хромосомами.

Кожному з видів рослин і тварин властива певна кількість хромосом, що позначається 2n (диплоїдний набір). У статевих клітинах кількість хромосом у два рази менше і позначається n (гаплоїдний набір). У соматичних клітинах організму кожна хромосома має пару, ідентичну як морфологічно, так і генетично (гомологічні хромосоми). Виняток з цього правила становлять статеві хромосоми у гетерогаметних особин.

Специфічний для певного виду за кількістю і структурі набір хромосом отримав назву каріотипу.

Графічне зображення каріотипу, показують його структурні особливості, називається ідіограммой. В останні роки набув поширення метод диференціального фарбування хромосом. При цьому на кожного з хромосом профарбовуються специфічні, характерні для неї смуги (бенди), що значно полегшує ідентифікацію окремих хромосом каріотипу. Хромосоми, що визначають стать особини, називають статевими хромосомами, а всі інші - аутосомами. Внутрішньо будова хромосом надзвичайно складно. За хімічним складом вони на 40 % складаються з ДНК і на 60 % з білків, в середньому близько 60 % з яких припадає гістони.

Будова метафазної хромосоми.Кожна хромосома складається з двох хроматид, спірально закручених і розташованих паралельно осі хромосоми.

		Каріотип жінки

Встановлено, що відхилення в кількості або структурі хромосом від норми, що виникають в статевих клітинах або на ранніх етапах дроблення заплідненої яйцеклітини, викликають порушення нормального розвитку організму, обумовлюючи в деяких випадках виникнення частини спонтанних абортів, мертвонароджень, вроджених вад і аномалій розвитку після народження (хромосомні хвороби). Прикладами хромосомних хвороб можуть служити хвороба Дауна (зайва G-хромосома), синдром Клайнфелтера (зайва Х-хромосома у чоловіків) і Шерешевського - Тернера (відсутність в каріотипі Y- або однієї з Х-хромосом).

У 1960 р. в Денвері було прийнято уніфіковану класифікацію хромосом, згідно з якою назву « каріотип» рекомендують застосовувати до набору хромосом однієї клітини. Ідіокаріограма – це систематизований каріотип, в якому хромосоми розміщені в порядку зменшення їх довжини. За Денверською класифікацією всі ауто соми поділено на 7 груп залежно від розміру хромосом і розміщення центромери.

Група А – 1-3 пари хромосом, великі метацентричні.

Група В – 4-5 пари хромосом, великі субметацентричні.

Група С – 6-12 пари хромосом, середні субметацентричні.

Група D – 13-15 пари хромосом, середні аероцентричні

Група Е – 16-18 пари хромосом, малі субметацентричні.

Група F – 19-20 пари хромосом, малі метацентричні.

Група G – 21-22 пари хромосом, малі аероцентричні.

Х – хромосома належить до групи С, У- хромосома – до групи G.

Практичне завдання:

1. Заповнити таблицю «Будова та функції ядра»:

2. Підписати будову хромосоми:

3. Заповнити таблицю «Порівняльна характеристика фаз і періодів клітинного циклу»

4. Заповнити таблицю «Порівняльна характеристика фаз мітозу»

5. Заповнити таблицю «Порівняння мітозу та мейозу»

6. Підписати стадії мітозу та мейозу.

41.Ядерна ламіна 42.Гетерохроматин 43.Еухроматин 44.Хромосоми 45.Мітотичний індекс 46.Мітоз 47.Мейоз

8. Виконайте тестові завдання:

1. Позначте ядерні структури, які містять спадкову інформацію: А ядерна оболонка та каріоплазма; Б ядерний сік та хроматин; В хромосоми; Г ядерце й каріолема.

2. Укажіть, де в клітині формуються субодиниці рибосом: А у ядерці; Б у цитоплазмі; В в апараті Гольджі; Г в ендоплазматичній сітці.

3. Синтез і-РНК у ядрі відбувається на: А конденсованих ділянках хроматину; Б их.нговермх ділянках хроматину; В внутрішній ядерній мембрані; Г зовнішній ядерній мембрані.

4. Реалізацію спадкової інформації в ядрі забезпечує процес: А репарації; Б трансляції; В транскрипції; Г транспорту.

5. Укажіть функцію ядерця: А містить спадкову інформацію про розвиток організму; Б формує половинки рибосом з р-РНК та білка; ьВ керує обміном речовин у клітині; Г утворює нитки их.нговермх веретена під час мітозу

6. Гени, що кодують р-РНК, розміщені в хромосомах у ділянці: А теломерів; Б кінетохору; В их.нговер; Г ядерцевого організатора.

7. До компонентів ядра не належить: А каріолема; Б их.нговер; В каріоплазма; Г хроматин.

8. Укажіть, де в клітині може синтезуватися ДНК: А у комплексі Гольджі; Б в ендоплазматичній сітці; В у рибосомах; Г у ядрі.

9. Темні грудочки хроматину в ядрі — це місця розташування: А конденсованих ділянок хромосом; Б их.нговермх ділянок хромосом; В каріоплазми; Г ядерець.

10. Збереження спадкової інформації в ядрі забезпечує процес: А транскрипції; Б их.нговерм; В трансляції; Г репарації.

11. Укажіть назви субструктур, що не належать до каріолеми: А перинуклеарний простір; Б пори в мембранах; В дві біологічні мембрани; Г рибосоми на внутрішній мембрані.

12. Укажіть місце в клітині, де формується перинуклеарний простір: А між мембранами ядерної оболонки; Б між мембранами мітохондрій; В між каріоплазмою та ядерцем; Г між мембранами пластид.

13. Укажіть функції клітинного ядра: А біосинтез білка й вуглеводів; Б зберігання й передавання спадкової інформації, регуляція аси­их.нг та дисиміляції; В синтез АТФ; Г синтез ліпідів.

14. Основні події синтетичного періоду інтерфази:

а) подвоєння центріолей; б) подвоєння кількості хромосом; в) синтез ДНК; г) накопичення енергії; д) подвоєння хроматид.

15. Спіралізація хромосом відбувається в: а) інтерфазі; б) профазі; в) метафазі; г) анафазі.

16. Деспіралізація хромосом відбувається в: а) інтерфазі; б) телофазі; в) анафазі; г) метафазі; д) профазі.

17. Веретено поділу формується у: а) профазі; б) метафазі; в) анафазі; г) телофазі.

18. Мейоз характерний для: а) прокаріотичних організмів; б) еукаріотичних організмів; в) клітин прокаріотів та еукаріотів.

19. Обмін ділянками гомологічних хромосом називається:

а) кон’югацією; б) их.нговерм; в) реплікацією; г) редукцією.

20. У профазі І мейозу хромосоми: а) розташовуються в екваторіальній площині; б) деспіралізуються; в) обмінюються гомологічними ділянками.

21. У мейозі, порівняно з мітозом, відсутнє: а) подвоєння ДНК; б) утворення диплоїдних клітин; в) розходження хромосом до полюсів клітини; г) кон’югація і их.нговер.

22. Скільки клітин утворюється внаслідок одного мітозу, а) 1; б) 2; в) 3; г) 4?

23. Унаслідок поділу у прокаріотів утворюються клітини: а) гаплоїдні; б) диплоїдні; в) тетраплоїдні; г) поліплоїдні.

24. В інтерфазі клітина звичайно має набір хромосом: а) гаплоїдний; б) диплоїдний; в) тетраплоїдний; г) поліплоїдний.

25. Клітини в профазі мітозу мають набір хромосом: а) 4n; б) 2n; в) n; г) Зn; д) 5n.

26. Вказати, чи може в процесі нормального мітозу утворитися набір хромосом 2n+1: а) так; б) ні.

27. Дослідження каріотипу проводять з метою: а) діагностики спадко­их. хвороб; б) лікування спадкових хвороб; в) встановлення родинних зв’язків; г) розробки профілактичних заходів запобігання спадковим хворобам.

28. Розташувати перелічені нижче процеси мітозу в хронологічному порядку: а) кожна хромосома поділяється на дві дочірні; б) утворюється веретено поділу; в) ядерна оболонка руйнується, хромосома конденсуєть­ся; г) хромосоми рухаються до протилежних полюсів клітини; д) хромо­соми вишиковуються по екватору клітини; є) ділиться цитоплазма.

29. Після мітотичного поділу ядро клітини має набір хромосом: а) 2n; б) n; в) Зn; г) 4n; д) закономірності не простежуються.

30. В інтерфазі відбувається: а) подвоєння молекул ДНК; б) утворення веретена поділу: в) деконденсація хромосом; г) ріст клітини; д) ущіль­нення хроматину.

31. У профазі відбувається: а) розходження хроматид до полюсів кліти­ни; б) розмноження мітохондрій; в) конденсація хромосом; г) завершен­ня формування веретена поділу; д) руйнування ядерної оболонки.

32. В анафазі відбувається: а) конденсація хромосом; б) розходження хроматид до різних полюсів клітини; в) формування веретена поділу; г) руйнування веретена поділу; д) відокремлення хроматид одна від одної.

8. У висновках зазначте структуру ядра, функції його складових, особливості хромосом та каріотипу, порівняти стадії та біологічну функцію мітозу та мейозу

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________