Правила работы с оптическими приборами. Уровни организации живой материи. Строение биологических мембран. Биология эукариотической клетки

Тема занятия: Молекулярная генетика. Изменчивость, ее формы. Мотивация изучения темы: Изучение данной темы необходимо для понимания теоретических основ генетики. Знания о строении и функции генов позволяет решать многие проблемы биологии и медицины с совершенно новых позиций. Важное значение, в наши дни, приобретает биотехнология - основное направление промышленности по созданию пищевого белка и лекарственных препаратов. Лечение многих болезней (болезни обмена веществ и рак), возможно, будет только с точки зрения генетической инженерии. Генетическая инженерия использует введение в геном генов и хромосом с определенными свойствами. Все это будет возможно, если знать структуру и функции генов, а, следовательно, применять эти достижения, основываясь на теоретических и практических данных. Почему все люди разные? Насколько эти различия обусловлены факторами окружающей среды? Какова роль генотипа? Все эти вопросы дают возможность более детального изучения наследственности и изменчивости организма и расширяют представления медицинского работника в данном вопросе. Цели занятия. Общая цель: изучения темы направлено на формирование компетенций по ФГОС специальности ОК-1, ОК-5, ПК-47. Конкретные цели и задачи. После изучения темы студент должен: «Знать» - обучающиеся способны воспроизвести учебные материалы требуемой степенью точности: Пути реализации анаболических и катаболических реакций клетки; этапы репликации ДНК и биосинтеза белка; механизм регуляции активности генов; Законы генетики и их значение для медицины; основные закономерности наследственности и изменчивости; наследственные болезни человека; «Уметь» - предполагается способность выпускника применять полученные знания для решения типовых задач соответствующей сферы профессиональной деятельности с возможным использованием справочной литературы: Выявлять главные факторы риска конкретной болезни для определения мер их профилактики или устранения; Решать задачи по молекулярной, общей и медицинской генетике; «Владеть» - предполагается обязательное наличие опыта (навыков) в проведении определенных практических действий: Базовыми технологиями преобразования информации: текстовые, табличные редактор; техникой работы в сети Интернет для профессиональной деятельности; Навыками работы с биологическими и поляризационными микроскопами; Навыками санитарно-просветительской работы. Вопросы, изученные на предшествующих дисциплинах и необходимые для освоения темы. Вопросы общей генетики (школьный курс биологии). Задания для самостоятельной подготовки к практическому занятию: Перечень контрольных вопросов для самоконтроля знаний. 1.Доказательства генетической роли ДНК: А. Трансформация у бактерий. Б. Трансдукция у бактерий. С. Коньюгационный перенос генетического материала и мутации, клонирование генов. 2.Химический состав хромосом. Правила Чаргаффа, модель Крика и Уотсона. 3.Нуклеосомное строение хромосом. 4.Функции ДНК как наследственного материала. Запись и хранение наследственной информации. Биологический код, его характеристика (редупликация). Обеспечение реализации наследственной информации. Роль РНК. 5.Особенности строения и виды РНК. 6.Строение гена у эукариот: экзоны, интроны. Типы нуклеотидных последовательностей. 7.Реализация наследственной информации у эукариот: транскрипция, процессинг, трансляция. 8.Регуляция генной активности: А. Путем индукции (схема Жакоба и Моно). В. Путем репрессии. 9.Репаративные процессы в ДНК: А. Световая репарация, фотореактивация. Б. Темновая репарация. 10.Генная инженерия. Социальные и этические аспекты генной инженерии. 11.Цитоплазматическая наследственность. 12.Классификация изменчивости. 13.Механизм комбинативной изменчивости. 14.Мутационная изменчивость. Классификация мутаций. 15.Механизм возникновения хромосомных, генных и геномных мутаций. Методы их выявления. 16.Мутагенные факторы. Классификация. Мутагены окружающей среды. Антимутагены. Задания для СРС во внеучебное время Подготовка рефератов и кратких сообщений по темам: Процессинг и его этапы; Достижения генной инженерии; Опыты Гриффитса; Строение различных видов РНК Антимутагены пищи, лекарственных растений и препаратов. Аномалии развития, связанные с мутагенами лекарственных средств, биологических факторов. Подготовиться к занятию: «Генетика человека. Генеалогический, близнецовый, цитогенетический методы». Задания для самоконтроля подготовки к практическому занятию (тесты) ВАРИАНТ 1. 1. Строение и функции ДНК. 2. Описать процесс созревания и-РНК. Задача 1. Сколько нуклеотидов содержат две цепи ДНК, одна из которых кодирует белок, состоящий из 350 аминокислот? Найти массу и длину этого гена. Задача 2. На фрагменте одной цепи ДНК нуклеотиды расположены в следующей последовательности: ААА-ЦГЦ-ТТТ-ТАЦ-ГГГ-ЦЦЦ-ТТЦ. Найти последовательность ДНК второй цепи. Объяснить какими свойствами ДНК при этом пользовались. Какая длина и масса этого фрагмента ДНК? Задача 3. В состав фрагмента ДНК входит 789 интронов и 1567 экзонов. Определить: Какова длина первоначальной и-РНК, переписанной с этого фрагмента ДНК? Какова длина окончательного варианта и-РНК? Сколько аминокислот входит в состав синтезируемого белка? ВАРИАНТ 2. 1. Строение расположение и функции всех видов РНК. 2. Дать определение понятиям: ген, генетический код, трансляция и транскрипция. Задача 1. Сколько нуклеотидов содержит ген, кодирующий полипептид из 450 мономеров. Найти вес и длину этого гена. Длина нуклеотида 3,4 А0 , вес — 300. Задача 2. И-РНК содержит 28%-А нуклеотидов, 18% -Г, 37% (370 нуклеотидов) -У. Найти вес, длину и нуклеотидный состав молекулы ДНК с которой снята эта и-РНК. Найти длину и массу этой и-РНК. Задача 3. Молекула ДНК весит 9х109. Сколько полипептидов закодировано в ней, если средний белок содержит 210 мономеров. Этапы проведения практического занятия. № п/п Название этапа Цель этапа Время 1 2 3 4 Вводная часть занятия 5-10 % 1 Организация занятия Мобилизовать внимание студентов на данное занятие 4 мин 2 Определение темы, мотивации, цели, задач занятия Раскрыть практическую значимость занятия в системе подготовки к профессиональной деятельности, сформировать мотив и, как следствие, активизировать познавательную деятельность студентов 6 мин Основная часть занятия % 1 2 3 4 3 Контроль исходных знаний, умений и навыков Проверка готовности студентов к занятию, выявление исходного уровня знаний, умений и навыков 60 мин 4 Общие и индивидуальные задания на СРС в учебное время Дифференцированное ориентирование студентов к предстоящей самостоятельной их работе 5 мин 5 Демонстрация методики Показать ориентировочную основу действия (ООД) 5 мин 6 Управляемая СРС в учебное время Овладение необходимыми общекультурными, профессиональными компетенциями, исходя из конкретных целей занятия 60 мин 7 Реализация планируемой формы занятия (клинический разбор случая болезни, семинар, конференция и др.) Контроль результатов обучения и оценка с помощью дескрипторов 10 мин 8 Итоговый контроль Оценивание индивидуальных достижений студента, выявление индивидуальных и типичных ошибок и их корректировка 10 мин Заключительная часть занятия 5-10 % 9 Подведение итогов занятия Оценка деятельности студентов, определение достижения цели занятия 4 мин 10 Общие и индивидуальные задания на СРС во внеучебное время Указание на самоподготовку студентов, ее содержание и характер 6 мин Ориентировочная основа действия (ООД) для проведения самостоятельной работы студентов в учебное время: 1.Проанализировать особенности транскрипции, трансляции, процессинга на схемах. 2.Решение задач на количественные нарушения генотипа, получение наследственных синдромов. 3.Построение вариационной кривой и определение нормы реакции. 4.Применение закона гомологических рядов в медицине. 8.Задания для контроля уровня сформированности компетенций в учебное время. Полипептид имеет 5х108 мономеров. Найти длину и массу гена, кодирующего этот полипептида. Вес молекулы ДНК в клетке 8х109 мкг. Найти длину этой ДНК. Сколько белков закодировано в ней, если он содержит 150 мономеров? Длина нуклеотида 3,4 Ао, вес его 300, вес аминокислоты 110. Какая длина молекулы ДНК, если на одной ее цепи записана информация о белке из 670 мономеров? Найти вес и длину молекулы ДНК, если и-РНК, переписанная с одной из ее цепей, имела: А - 25%, Г - 18%, Ц - 31 %. Причем цитозиновых нуклеотидов было 387. В состав фрагмента ДНК входит 1290 нуклеотидов из них 465 нуклеотидов образуют интронный участок (то есть гены, которые не несут информации). Какова длина первоначальной и РНК, переписанной с этого фрагмента ДНК. В состав фрагмента ДНК входит 789 интронов и 1567 экзонов. Определить: Какова длина первоначальной и-РНК, переписанной с этого фрагмента ДНК? Какова длина окончательного варианта и-РНК? Сколько аминокислот входит в состав синтезируемого белка? И-РНК содержит 280-У нуклеотидов, 480-Г, 184- А, 470-Ц. Найти длину, вес и нуклеотидный состав двух цепочечной ДНК с которой проведена При синдроме трисомия по Х - хромосоме в кариотипе женщины 47 хромосом. Из них 44 аутосомы и 3Х - хромосомы. С каким нарушением мейоза связано возникновение такого аномального кариотипа? Указать возможные варианты. У мужчины с синдромом Клайнфельтера имеет общее число хромосом равно 47 из них – 44 аутосомы и З половые хромосомы: ХХУ или ХУУ. С каким нарушением мейоза связано возникновение данной мутации? Указать возможные варианты. Нерасхождение хромосом произошло во время сперматогенеза. При синдроме Дауна у девочки общее число хромосом равно 47: 45 аутосом и две Х - хромосомы. Не расхождение 21 пары хромосом является причиной данной аномалии. Составить схему нарушения мейоза, послужившего причиной данного синдрома. При хроническом миелолейкозе в 21 хромосоме человека есть нехватка. Индивид, получивший эту хромосому, заболевает лейкозом. Какая вероятность рождения здоровых детей от этого индивида? У пшеницы основное число хромосом (х) равно 7. Гаплоидное (п) число в два раза меньше диплоидного. Пользуясь знаками х и п обозначить диплоидное число хромосом пшеницы, а) мягкой (п = 21); 6) твердой (п 14); в) однозерной (п 7). У культурной сливы, являющейся гексаплоидом, основное число хромосом равно 8. Определить гаплоидное число хромосом (п) и количество хромосом у гексаплоидной формы. Какое потомство может получиться в браке между мужчиной с нормальным зрением и женщиной - дальтоником при не расхождении у нее Х хромосом? Сколько телец Барра может быть в соматических клетках потомков? Как правило, только кошки могут быть трехцветные. 9.Учебно-материальное обеспечение: 9.1. Литература: а) обязательная Чебышев Н.В., Гринева Г.Г., Козарь М.В., Гуленков С.И. Биология. М.: ВУНМЦ, 2011 г. Руководство к лабораторным занятиям по биологии / Под ред. Н.В. Чебышева. М.: 2011 г. б) дополнительная Биология. Пехов А.П. М.: Российский университет дружбы народов, 2010. Жимулев И.Ф. Общая и молекулярная генетика. Сибирское университетское издательство, 2006, 479с. 10.Материальное обеспечение: а) Таблицы: Примеры решения задач, виды изменчивости, наследственные синдромы. Оценивание уровня сформированности компетенций обучающихся проводится по балльно – рейтинговой системе. Приложение 1. ДОКАЗАТЕЛЬСТВА ГЕНЕТИЧЕСКОЙ РОЛИ НУКЛЕИНОВОЙ КИСЛОТЫ История изучения нуклеиновых кислот начинается с 1869 г., когда швейцарский химик Ф.Мишер обнаружил в клеточном ядре особые вещества, обладающие свойствами кислот. Он дал им название нуклеиновых кислот (от лат. пис1еиз — ядро). В опытах английского бактериолога Ф.Гриффитса (1928) была продемонстрирована способность пневмококков к трансформации, было выдвинуто предположение о том, что «трансформирующий агент», отождествляемый с «веществом наследственности», находится в ядре. Суть эксперимента Гриффитса заключалась в следующем. При введении мышам непатогенных штаммов пневмококков (рис. 1.) животные не заболевали (Б). При введении патогенных штаммов мыши гибли (А), однако при введении патогенных микробов, убитых нагреванием, мыши оставались здоровыми (В). Гриффитс показал, что при одновременном введении живых непатогенных и убитых патогенных микробов мыши погибали (Г). Гриффитс заключил, что живые микробы непатогенного штамма в присутствии клеток штамма патогенного приобретают наследственно закрепленные свойства патогенности (трансформируются). В последующем было доказано, что трансформация происходит не только в живом организме, но и in vitro, т.е. в пробирке. Следующее замечательное открытие принадлежит О. Эвери, К. Мак Леод и М. Мак Карти, которые в 1944 г. точно определили химическую природу «трансформирующего агента» и идентифицировали его как дезоксирибонуклеиновую кислоту. Чистая ДНК, выделенная из клеток патогенного штамма, при добавлении в кулътуру непатогенных клеток трансформировала последние, придавая им свойства патогенности. Это новое свойство передавалось при дальнейшем размножении. При обработке трансформирующего агента специфическими веществами, разрушающими ДНК, трансформация не осуществлялась. Таким образом, было получено прямое доказательство генетической роли ДНК. Схема эксперимента Ф. Гриффитса. Второе доказательство роли ДНК в передаче наследственной информации получили Н. Зиндер и Дж. Ледерберг. В 1952 г. они описали явление трансдукции. Они взяли U-образную трубку, между коленами которой находился антибактериальный фильтр. В одно колено поместили бактерии, способные синтезировать триптофан лизогенным бактериофагом, а в другое – триптофан не синтезирующий штамм. Через некоторое время в первом колене погибли все бактерии, а во втором штамм неспособный к синтезу триптофана получил эту способность. То есть произошла трасдукция – способность бактериофагов переносить фрагменты ДНК от одного штамма бактерий к другому и передавать соответствующие свойства. К началу 50-х гг. было получено множество данных (на различных объектах), свидетельствующих об универсальности ДНК как носителя генетической информации. Вирусы, как было сказано ранее, имеют относительно простое строение: они состоят из белковой оболочки, содержащей атомы серы, и заключенной внутри нее молекулы нуклеиновой кислоты, содержащей атомы фосфора. В 1952 г. А. Херши и М. Чейз проводили эксперименты с бактериофагом Т2 — особым видом вируса, убивающим зараженную бактериальную клетку (отсюда и название «бактериофаг», т.е. пожиратель бактерии). Бактериофаг, проникая в кишечную палочку, быстро в ней размножается. Экспериментаторы размножали бактериофаги в клетках Е. coli, которые росли на двух различных средах: на среде, содержащей радиоактивный изотоп серы (35S), и на среде, содержащей радиоактивный изотоп фосфора (32S). Фаги, которые размножились на клетках, выросших на среде с радиоактивным изотопом серы, включали 35S только в свои белковые оболочки. Фаги, размножившиеся на клетках, которые выросли на среде с радиоактивным фосфором, содержали ДНК, меченную 32Р. Затем полученными бактериофагами заражали клетки Е. соli, выращенные на обычной среде. Через короткое время эти клетки интенсивно встряхивали, чтобы отделить бактериофаги от стенок Е. coli. Затем делали анализ бактерии на наличие радиоактивности. Оказалось, что бактерии, зараженные фагами, выросшими на 35S, не содержали радиоактивной метки, в то время как бактерии, зараженные фагами, размножившимися на 32Р, были радиоактивными. Полученные результаты позволили авторам сделать два принципиальных вывода: 1) в бактериальную клетку проникает только фаговая ДНК, которая, размножаясь в клетке Е. соli, дает начало многочисленному потомству; 2) наследственным материалом является ДНК, которая определяет не только структуру и свойства ДНК потомства, но и свойства фаговых белков. В 1953 г. Дж.Уотсон и Ф. Крик на основании результатов рентгеноструктурного анализа и биохимических данных предложили пространственную модель структуры ДНК, объясняющую все ее свойства. Согласно предложенной модели молекула ДНК состоит из двух комплементарных (соответствующих) нитей. М. Мезельсон и Ф. Сталь доказали полуконсервативный механизм репликации (удвоения) ДНК. Выяснение структуры и функции нуклеиновых кислот позволило понять, каким образом живые организмы воспроизводят себя и как осуществляются кодирование генетической информации, ее хранение и реализация, необходимые для протекания всех жизненных процессов. К настоящему времени существенным образом обогащены знания о структуре и функции ДНК, значительно расширены возможности для исследований. Было обнаружено, что ДНК может как повреждаться, так и восстанавливаться, что молекулы ДНК могут обмениваться друг с другом частями, закручиваться и раскручиваться. Было показано, что ДНК служит матрицей для синтеза РНК, а также сама способна синтезироваться в процессе обратной транскрипции с РНК. ДНК функционирует не только в ядре, но и в митохондриях. В настоящее время исследователи способны определять последовательность нуклеиновых оснований в ДНК и осуществлять ее синтез. Занятие 5

Похожие:

	Пояснительная записка Уроков биологии 6 класс «Живой организм» автора Н. И. Сонина //Программы для общеобразовательных учреждений Биология. 5-11 классы. М.: Дрофа, 2014, полностью...		Инструкция участникам размещения заказа (конкурса) 3 Ртп 4598 (строение №4) и создание комплекса энергоснабжения в бктп; работы на создание комплекса энергоснабжения в бктп производственного...
	1. Определение и основные признаки организации. Значение организации для общества Уровни сопротивления изменениям. Особенности преодоления сопротивления на каждом уровне		Программа муниципального Уровни реализуемых Учреждением общеобразовательных программ и формы организации учебного процесса
	Программа основного общего образования (7-9 класс) Уровни реализуемых учреждением общеобразовательных программ и формы организации учебного процесса		Правила заполнения анкеты Чешского консульства Заявление должно быть заполнено разборчиво печатными буквами латинского алфавита. Данные вписываются в отдельные клетки соответственных...
	Конкурсная Ремонт помещений цеха №38 (строение №1 в осях а-в,1-8; строение №2 в осях а -д, 1-4)		Правила по охране труда при проведении работ, связанных с повышенной опасностью Содержащиеся в Правилах требования устанавливают единый порядок организации и проведения работ с повышенной опасностью и минимально...
	Конкурсная документация по проведению открытого конкурса на право... Программой оснащения муниципального жилищного фонда приборами учета г. Калининграда в 2007г		Сборник статей о Л. Н. Толстом 1902 1903 Москва 2003 И. В. Петровицкая... Лев Толстой – живой, воплощенный в плоть и кровь символ достоинства печатного слова”