Учебно-методический комплекс

по предмету «Молекулярная биология, медицинская генетика»

Модуль Б 6. Понятие о гене. Структурная организация генов прокариот и эукариот. Кластерные гены.

Специальность: Лечебное дело

Семестр: I, II

Курс: 2

Всего часов: 162 часов

Преподаватель дисциплины: Момбаева Перизат Акимхановна

Есик 2014

Выписка рабочей программы

Специальность «Лечебное дело»

2 курс

I семестр – 42 часов

Область компенетций Модули	Уровень специалиста среднего звена
	Всего	теория	практика
Область компетенции Б Основы молекулярной биологии	56	36	20

Область компитенции Модули	Все го уч. час-ов	Должен освоить	Должен знать	Ресурсы
Б 6 Понятие о геноме. Особенности структурной и функциональной организации генома прокариот и эукариот. Организация генома митохондрий. Организация генома человека.	2	Освоить навыки работы с микроскопом6 проводить анализы кариотипа здорового человека и больного с хромасомныой поталогией.	Раскрыть понятие о геноме. Владеть знаниями выявления мутации.	Учебник Коников А. С., Севастьянова Г. А., Молекулярная биология. – М., Академия, 2005 стр.140-143 Лекция.

Тема урока: Понятие о геноме. Особенности структурной и функциональной организации генома прокариот и эукариот. Организация генома митохондрий. Организация генома человека.

Образовательные: Обьяснить учащимся о структурной организаций геномов прокариот и эукариот.

Развивающие: развить у учащихся интерес к предмету;

Воспитательные: воспитать учащихся сознательное, серьезное отношение к усвоению нового материала, обяснить перспективность полученных знаний в будущем.

Тип урока: комбинированный

Продолжительность знаний: 90 минут

1. Организационный момент - 3 минут

2. Проверка домащнего задания – 25 минут

3. Обяснение новой темы – 50 минут

4. Закрепление новой темы – 6 минут

5. Завершения урока – 2 минут

6. Метод оценки – 2 минут

7. Домашнее задание – 2 минут

Средства обучений: рабочая программа, схемы, вопросы, Медицинская биология и генетика / под редакцией Куандыкова Е. У. – Алматы, 2004

Требования к знаниям и умением:

Учящиеся должны знать:

Раскрыть понятие о геноме. Владеть знаниями выявления мутации.

Учящиеся должны уметь:

Освоить навыки работы с микроскопом, проводить анализы кариотипа здорового человека и больного с хромасомныой поталогией

Ход урока:

I Организационный момент.

1. Приветствие.

2. Выявление отсутствующих.

3. Заполнение журнала.

II Проверка домашнего задания

1. Ген

2. Свойства гена.

3. Строение гена

4. Организация генома прокариот.

5. Организация генома эукариот.

III Объяснение нового материала

1. Гено́м

2. Размер и структура генома

3. Прокариоты и эукариоты

IV закрепление нового материала

Сегодня мы с вами изучили структурную организацию геномов. Так давайте же закрепим наше знания ответив на следующие вопросы:

1. Что такое гено́м?

2. Структурная организация генома

3. Прокариоты и эукариоты

V Завершение урока

VI Оценивание учящихся

VII задание на дом: Найти в интернете дополнительные материалы по теме. Записать в конспект лекцию, ответить на вопросы.

Лекционный материал

Гено́м — совокупность наследственного материала, заключенного в клетке организма. Геном содержит биологическую информацию, необходимую для построения и поддержания организма. Большинство геномов, в том числе геном человека и геномы всех остальных клеточных форм жизни, построены из ДНК, однако некоторые вирусы имеют геномы из РНК.

Существует также и другое определение термина «геном», в котором под геномом понимают совокупность генетического материала гаплоидного набора хромосом данного вида. Когда говорят о размерах генома эукариот, то подразумевают именно это определение генома, то есть размер эукариотического генома измеряют в парах нуклеотидов ДНК или пикограммах ДНК на гаплоидный геном.

У человека (Homo sapiens) наследственный материал соматической клетки представлен 23-мя парами хромосом (22 пары аутосом и пара половых хромосом), находящихся в ядре, а также клетка обладает множеством копий митохондриальной ДНК. Двадцать две аутосомы, половые хромосомы Х и Y, митохондриальная ДНК человека содержат вместе примерно 3,1 млрд пар оснований.

Термин «геном» был предложен Гансом Винклером в 1920 году в работе, посвящённой межвидовым амфидиплоидным растительным гибридам, для описания совокупности генов, заключённых в гаплоидном наборе хромосом организмов одного биологического вида. В Оксфордском энциклопедическом словаре указано, что термин образован слиянием слов «ген» и «хромосома». Однако Джошуа Ледерберг и Алекса T. Мак Крэй считают, чтоботаник Г.Винклер должен был быть знаком с ботаническими терминами «ризом», «таллом», «трахеом» и т. д. Все эти термины возникли до 20-х годов XX века, и суффикс «-ом» в них означает объединение частей в целое, например, «ризом» означает всю корневую систему растения. Таким образом, «геном» можно понимать как объединение генов в целое.

До недавнего времени термин «геном» использовался в двух смыслах. У эукариот геном соответствовал гаплоидному набору хромосом с локализованными в них генами. Генетики бактерий и вирусов употребляли термин «геном» для обозначения совокупности наследственных факторов одной хромосомы или группы сцепленияпрокариот. В генетике бактерий семантика термина «геном» претерпела дрейф в сторону обозначения всей наследственной конституции клетки, включая самые разные внехромосомные факультативные элементы. Постепенно в этом смысле термин «геном» стали употреблять и в генетике эукариот.

Первоначальный смысл этого термина указывал на то, что понятие генома, в отличие от генотипа, являетсягенетической характеристикой вида в целом, а не отдельной особи. С развитием молекулярной генетики значение данного термина изменилось. В настоящее время под «геномом» понимают совокупность наследственного материала конкретного представителя вида, примером может служить международный проект «1000 геномов», целью которого является секвенирование геномов 1000 человек.

Размер и структура генома

Геномы живых организмов — от вирусов до животных — различаются по размеру на шесть порядков: от нескольких тысяч пар оснований до нескольких миллиардов пар оснований. Если исключить вирусы, то для клеточных организмов ширина диапазона составит четыре порядка. По количеству генов диапазон значительно ýже и составляет четыре порядка с нижним пределом 2-3 гена у самых простых вирусов и с верхним значением около 40 тысяч генов у некоторых животных. Если исключить из рассмотрения вирусы и бактерии, которые ведут паразитический или симбиотический образ жизни, то диапазон изменчивости геномов по числу генов становится совсем узким, составляя немногим более одного порядка.

По соотношению размера генома и числа генов геномы могут быть разделены на два чётко выделенных класса:

Небольшие компактные геномы размером, как правило, не более 10 млн пар оснований, со строгим соответствием между размером генома и числом генов. Такими геномами обладают все вирусы и прокариоты. У этих организмов плотность генов составляет от 0,5 до 2 генов на тысячу пар оснований, а между генами имеются очень короткие участки, занимающие 10-15 % длины генома. Межгенные участки в таких геномах состоят главным образом из регуляторных элементов. Помимо вирусов и прокариот к этому классу могут быть отнесены и геномы большинства одноклеточных эукариот, хотя их геномы демонстрируют несколько меньшую зависимость между размером генома и числом генов, а размер генома может достигать 20 млн пар оснований.

Обширные геномы размером более 100 млн пар оснований, у которых нет чёткой взаимосвязи между размером генома и числом генов. К этому классу относятся большие геномы многоклеточных эукариот и некоторых одноклеточных эукариот. В отличие от геномов первой группы большинство нуклеотидов в геномах этого класса относятся к последовательностям, которые не кодируют ни белков, ни РНК.

Прокариоты

Геном подавляющего число прокариот представлен одиночной хромосомой, которая представляет собой кольцевую молекулу ДНК. Помимо хромосомы, в клетках бактерий часто находятся плазмиды — также замкнутые в кольцо ДНК, способные к независимой репликации. У ряда бактерий, относящихся к различным филогенетическим группам, обнаружено линейное строение как хромосомы, так и плазмид. Например, геном спирохеты Borrelia burgdorferi, вызывающей болезнь Лайма, состоит из линейной хромосомы и нескольких плазмид, часть из которых имеет также линейное строение.

Геномы большинства прокариот маленькие и компактные, гены плотно упакованы и между ними находится минимальное количество регуляторной ДНК. Геномы почти всех эубактерий и архей содержат от 106 до 107 пар нуклеотидов и кодируют 1000-4000 генов. Многие гены у прокариот организованы в совместно транскрибируемые группы — опероны.

Самыми маленькими геномами у прокариот обладают внитриклеточные симбионты и паразиты, такие как Hodgkinia cicadicola (144 Кб), Carsonella rudii (180 Кб) или Mycoplasma genitalium (580 Кб). Самым большим прокариотическим геномом является геном обитающей в почве бактерии Sorangium cellulosum, размер которого составляет около 13 Мб.

Эукариоты

Практически вся генетическая информация у эукариот содержится в линейно-организованных хромосомах, находящихся в клеточном ядре. Внутриклеточные органеллы — митохондрии и хлоропласты — имеют свой собственный генетический материал. Геномы митохондрий и пластид организованы как прокариотические геномы.

Вопросы:

1. Что такое гено́м?

2. Размер и структура генома

3. Прокариоты и эукариоты

ТОО «Есикский медицинский колледж» г.Есик