Гіпермаркет Знань>>Біологія>>Біологія 10 клас. Повні уроки>>Біологія: Структура і функції ядра. Каріотип. Повні уроки

Тема

• Структура і функції ядра. Каріотип

Мета уроку

• познайомитися із будовою та функціями ядра, дізнатися про каріотип.

Задачі уроку

• вивчити структуру та функції ядра і зрозуміти значення каріотипу.

Хід уроку

Структура ядра

Ядро - найбільша органела клітини, її найважливіший регулюючий центр. Як правило, клітина має одне ядро, але існують клітини двохядерні і багатоядерні. У деяких організмах можуть зустрічатися клітини, позбавлені ядер. До таких без'ядерних клітин відносяться, наприклад, еритроцити ссавців, тромбоцити, клітини ситовидних трубок рослин і деякі інші типи клітин. Зазвичай без'ядерними бувають високоспеціалізовані клітини, що втратили ядра на ранніх стадіях розвитку.

Діти, давайте подивимося на малюнок 1, щоб зрозуміти розміри ядра в клітині.

 Мал.1 Бузковим кольором забарвлені ядра клітин

Ядро забезпечує найважливіші метаболічні і генетичні функції клітини. Більшість клітин містять одне ядро, зрідка зустрічаються багатоядерні клітини (деякі гриби, прості, водорості, поперечно-смугасті м'язові волокна та ін.).

Давайте розглянемо наступне відео, щоб зрозуміти вигляд ядра.

Відео 1 «Клітинне ядро»

Позбавлена ядра клітина швидко гине. Проте деякі клітини в зрілому (диференційованому) стані втрачають ядро. Такі клітини або живуть недовго і замінюються новими (наприклад, еритроцити), або підтримують свою життєдіяльність за рахунок припливу метаболитов з клітин, що тісно примикають до них, - "годувальник" (наприклад, клітини флоеми у рослин).

За формою ядро може бути кулястим, овальним, лопатевим, лінзовидним і так далі. Розмір, форма і структура ядер змінюються залежно від функціонального стану клітин, швидко реагуючи на зміну зовнішніх умов.

Ядро зазвичай переміщається по клітині пасивно із струмом цитоплазми, що оточує його, але іноді воно здатне самостійно пересуватися, здійснюючи рухи амебоїдного типу.

Форма ядра зазвичай округла або овальна. Діаметр ядра може коливатися від 5-10 мкм до 20 мкм. Зовні ядро оточене подвійною мембраною (ядерною оболонковою або кариолеммой), в якій є ядерні пори; через ці пори здійснюється зв'язок ядра з цитоплазмою.

Так, наприклад, поступають в ядро з цитоплазми нуклеотиди, білки і виходять з ядра в цитоплазму молекули РНК, рибосомні субодиниці. Ядерні пори не просто пропускають різні речовини з ядра в цитоплазму і назад, але і регулюють цей рух.

Зовнішня мембрана ядра пов'язана з цитоплазматичним ретикулумом.

Внутрішній зміст ядра - каріоплазма (чи нуклеоплазма, або ядерний сік). У нім знаходяться такі структури, як хромосоми, ядерця (одне або декілька), а також нуклеотиди, білки, солі, іони та ін.
Ядерце - структура, складена з розташованих рядом ділянок декількох різних хромосом. Ці ділянки є великими петлями ДНК, що містить гени рибосомальной РНК (рРНК). Такі петлі називаються ядерцевим організатором.

Ядерце є центром утворення рибосом, оскільки тут здійснюється синтез рРНК і з'єднання цих молекул з білками, тобто відбувається формування субодиниць рибосом, які потім поступають в цитоплазму, де і завершується зборка рибосом.

Функції ядра

Функції ядра:

-регулює і контролює усі обмінні процеси, що протікають в клітині;

-містить хромосоми, є хранителем генетичної інформації;

- бере участь в реалізації генетичної інформації (тобто в синтезі білків), саме в ядрі проходить транскрипція - перший етап синтезу поліпептиду;

- його ділення лежить в основі ділення клітин.

Хромосоми

Мал. 2 Хромосома та іі вид в ДНК

Хромосоми - структурні елементи ядра клітини эукариот, ДНК, що містить, в якій знаходиться спадкова інформація організму. Вони інтенсивно забарвлюються основними барвниками, тому німецький вчений В. Вальдейер в 1888 р. і назвав їх хромосомами (від грецьких слів chroma - колір і soma - тіло). Хромосомою також часто називають кільцеву ДНК бактерій, хоча структура її інша, чим у хромосом эукариот. Діти, подивіться на малюнок 4. Саме так виглядає хромосома в ДНК.

ДНК у складі хромосом може бути укладена з різною щільністю, залежно від їх функціональної активності і стадії клітинного циклу. У зв'язку з цим розрізняють два стани хромосом - интерфазные і мітотичні. Друзі, подивіться наступне відео про цей органоїд.

Відео 2 «Хромосома»

Мітотичні хромосоми утворюються в клітині під час митоза. Це непрацюючі хромосоми, і молекули ДНК в них укладені надзвичайно щільно. Досить сказати, що загальна довжина метафазных хромосом приблизно в 104 раз менша, ніж довжина усієї ДНК, що міститься в ядрі. Завдяки такій компактності мітотичних хромосом забезпечується рівномірний розподіл генетичного матеріалу між дочірніми клітинами при мітозі.

Розташовані в каріоплазмі хромосоми є носіями генетичної інформації.

Термін "хромосома", що означає "забарвлене тіло", був запропонований в 1888 р. Вальдейром. Хромосоми побудовані з хроматину. Хроматин по своїй хімічній природі - комплекс ДНК і білків, в основному гистоновых, хоча і інші білки - негистоновые - теж входять в цей комплекс. Учні, подивіться на малюнок 5, щоб зрозуміти структуру хромосоми.

Інтерфазними називаються хромосоми (хроматин), характерні для стадії інтерфази клітинного циклу. На відміну від мітотичних, це працюючі хромосоми: вони беруть участь в процесах транскрипції і реплікації. ДНК в них укладена менш щільно, чим в мітотичних хромосомах.

Окрім ДНК хромосоми містять також білки двох видів - гістони (з лужними властивостями) і негістонові білки (з кислотними властивостями), а також РНК. Гістонів всього 5 видів, негістонових білків значно більше (близько сотні). Білки міцно пов'язані з молекулами ДНК і утворюють так званий  дезоксирибонуклеопротеіновий комплекс (ДНП). Білки визначають, ймовірно, основне укладання ДНК в хромосомі, беруть участь в реплікації хромосоми і регуляції транскрипції.

Більшість клітин кожного виду тварин і рослин мають свій постійний подвійний (диплоїдний) набір хромосом, або каріотип, який складений з двох одинарних (гаплоїдних) наборів, отриманих від батька і від матері. Він характеризується певним числом, розміром і формою мітотичних хромосом.

Друзі, давайте розглянемо хромосомний набір на малюнку 3.

Мал. 3 Хромосомний набір

Давайте, також, подивимося наступне відео, щоб зрозуміти, яку саме роль хромосоми відіграють в тому, що всі люди відрізняються один від одного.

Відео 3 «Чому мі всі різні»

Контролюючий блок №1

1. З чого складається ядро клітини?
2. Які функції ядра ви знаєте?
3. Скільки пар хромосом має людина?
4. Які функції хромосом ви можете назвати?

Каріотип

Каріотип - сукупність ознак хромосомного набору: форма хромосом, їх кількість, розміри, характерні для кожного виду. Учні, давайте розглянемо на малюнку 4 каріотип різних тварин та рослин.

Мал. 4 Каріотипи різних видів тварин та рослин: а — річковий рак (2n = 196); б — комар (2n = 6), в — саламандра (2n = 34); г — алое.

Препарати хромосом людини можна приготувати з усіх тканин і клітинних суспензій, що містять клітини, що діляться. Але частіше препарати метафазних хромосом готують з лімфоцитів периферичної крові, які заздалегідь культивують у присутності мітогена (речовина, здатна індукувати митоз, зокрема, фітогемагглютинін). Цей метод був запропонований Мурхедом у 1960 р.

Класифікація і номенклатура рівномірно забарвлених хромосом людини була вироблена на міжнародних нарадах, що скликалися в Денвері (1960), Лондоні (1963) і Чикаго (1966). Згідно з рекомендаціями цих конференцій, хромосоми розташовуються в порядку зменшення їх довжини. Усі хромосоми розділені на сім груп, які були позначені буквами англійського алфавіту від А до G. Усі пари хромосом було запропоновано нумерувати арабькими цифрами. Діти, давайте уважно подивімося на каріотип людини на малюнку 5.

Мал.5 Каріотип людини

Група А (1-3) - найбільші хромосоми. Хромосоми 1 і 3 - метацентричні, 2 - субметацентрична. Група В (4-5) - дві пари досить довгих субметацентричних хромосом. Група З (6 - X - 12) - хромосоми середніх розмірів. Хромосоми б, 7, 8 і 11 більше схожі на метацентрики (центромерный індекс 40-30%). Хромосоми 9, 10 і 12 - субметацентрики. Х-хромосома за розміром і морфологією схожа з хромосомами 6 і 7. Група D (13-15) - акроцентричні хромосоми середніх розмірів. Група Е (16- 18) - досить короткі хромосоми. Хромосома 16 більше метацентрична, часто на промаксимальному кінці довгого плеча є вторинна перетяжка. Група F (19-20) - найменші метацентрики, практично між собою не помітні. Група G (21-22) - дві пари найдрібніших акроцентричних хромосом. Y -хромосома виділяється як самостійна.

При цьому хромосоми різних груп добре відрізняються один від одного, хоча всередині групи їх неможливо розрізнити, за винятком групи А.

До теперішнів часів вчені всього світу не мали можливості визначити генетичний код окремої раси людей, хоча існувала впевненість в тому, що геном кожної національності відрізняється один від одного. Тільки в 2009 році російські вчені розкрили генетичний код людини-росіянина.

Давайте уважно подивимося наступне відео.

Відео 4 «Генетичний код»

Контролюючий блок №2

1. Що таке каріотип?
2. Для чого потрібен каріотип?
3. Ким і коли була вироблена класифікація хромосом людини?
4. Які особливості генома людини російської національності були відкриті вченими?

Список використаної літератури

1) Урок на тему «Структура і функції ядра» Собко Р.О., вчителя біології, м. Харків, сш №1.
2) Урок на тему «Каріотип» Мазура В.І., вчителя біології,  м. Дніпропетровськ, сш №2.
3) Урок на тему «Хромосоми та їх функції в клітині»  Ляматик М.П., вчителя біології,  м. Кривий Ріг, сш №3.
4) Ченцов Ю.С., Поляков В.Ю. Ультраструктура клеточного ядра, Наука, 2008.
5) Зегнбуш П. Молекулярная и клеточная биология, Москва, 2008.

 Відредаговано та вислано Чепець Т.П.

Над уроком працювали

Мазур В.І.

Ляматик М.П.

Собко Р.О.

Чепець Т.П.

Поставить вопрос о современном образовании, выразить идею или решить назревшую проблему Вы можете на Образовательном форуме, где на международном уровне собирается образовательный совет свежей мысли и действия. Создав блог, Вы не только повысите свой статус, как компетентного преподавателя, но и сделаете весомый вклад в развитие школы будущего. Гильдия Лидеров Образования открывает двери для специалистов  высшего ранга и приглашает к сотрудничеству в направлении создания лучших в мире школ.