Редукционное деление.

Профаза I — состоит из 5 стадий:

Лептотена (стадия тонких нитей) — из хроматина образуется в ядре тонкие нити хромосомы, имеют связь с ядерной оболочкой. Образование нитей происходит медленно.

Зиготена - гомологичные хромосомы образуют бивалент. Происходит рекомбинация.

Бивалент: 2 хромосомы, состоящие из 2-х хроматид.

Пахитена (стадия толстых нитей) – в бивалентах происходит кроссинговер( обмен участками между гомологичными хромосомами).

Диплотена – связь между хромосомами в бивалентах разрушается, связь с ядерной оболочкой разрушается. Места, где происходил кроссинговер остаются связанными.

Диакинез — разрушение ядерной оболочки хромосомы в бивалентах оказываются связанными только в теломерных районах (кончиках).

В конце профазы начинает образовываться веретено деления, нити прикрепляются к теломерам бивалентно.

Метафаза I — бивалентные хромосомы выстраиваются вдоль экватора клетки.

Анафаза I — биваленты делятся и хромосомы расходятся к полюсам. Хромосома состоит из 2 хроматид.

Телофаза I — хромосомы деспирализуются и появляется ядерная оболочка.

Итог: 2 клетки с набором 1n2c.

Второе деление мейоза следует непосредственно за первым, без выраженной интерфазы: S-период отсутствует, поскольку перед вторым делением не происходит репликации ДНК.

Профаза II — происходит конденсация хромосом, клеточный центр делится и продукты его деления расходятся к полюсам ядра, разрушается ядерная оболочка, образуется веретено деления.

Метафаза II — унивалентные хромосомы (состоящие из двух хроматид каждая) располагаются на «экваторе» (на равном расстоянии от «полюсов» ядра) в одной плоскости, образуя так называемую метафазную пластинку.

Анафаза II — униваленты делятся и хроматиды расходятся к полюсам.

Телофаза II — хромосомы деспирализуются и появляется ядерная оболочка.

В результате из одной диплоидной клетки образуется четыре гаплоидных клетки.

Биологическое значение митоза, мейоза: Митоз лежит в основе роста и вегетативного размножения всех организмов, имеющих ядро - эукариот. Благодаря митозу поддерживается постоянство числа хромосом в клеточных поколениях, т.е. дочерние клетки получают такую же генетическую информацию, которая содержалась в ядре материнской клетки.

Важнейшее значение мейоза заключается в обеспечении постоянства кариотипа в ряду поколений организмов данного вида при половом размножении. Другое важное значение мейоза заключается в обеспечении чрезвычайного разнообразия генетического состава гамет, как в результате кроссинговера, так и в результате различного сочетания отцовских и материнских хромосом при их независимом расхождении в анафазе I мейоза, что обеспечивает появление разнообразного и разнокачественного потомства при половом размножении организмов.

2.3.4.Лабораторная работа по теме Митоз

Лабораторная работа «Рассматривание микропрепаратов процесса

митоза в корешке лука»

Цель: обнаружить и зарисовать фазы митоза.

Ход работы:

1.Рассмотрите микропрепарат.

2.Найдите на микропрепарате делящиеся клетки.

3. Определите, какие фазы деления клеток зафиксированы на препарате.

4. Не сдвигая микропрепарат, сосчитайте количество делящихся клеток

попавших в поле зрения.

5. Зарисуйте клетки, сделайте соответствующие обозначения на рисунках.

Тема: «Нуклеиновые кислоты. Гены и геномика.»

1. Основное содержание. Виды нуклеиновых кислот, их строение и функции. ДНК и геномы. Природа гена. Репликация ДНК, репликативный аппарат. ДНК и старение организма. Генетический анализ и его применение. Геномика, перспективы ее развития в XXI веке. Молекулярные механизмы передачи генетической информации из ядра в клетку.

2. Лекция как метод объяснения учебного материала. Особенности школьной лекции при изучении данной темы.

3. Разработка варианта лекции и компьютерной презентации по данной теме. Использование демонстрационного материала на лекции.

1.Основное содержание. Виды нуклеиновых кислот, их строение и функции. ДНК и геномы. Природа гена. Репликация ДНК, репликативный аппарат. ДНК и старение организма. Генетический анализ и его применение. Геномика, перспективы ее развития в XXI веке. Молекулярные механизмы передачи генетической информации из ядра в клетку.

Нуклеиновые кислоты — фосфорсодержащие биополимеры живых организмов, обеспечивающие хранение и передачу наследственной информации. В природе существует два вида нуклеиновых кислот — дезоксирибонуклеиновые (ДНК) и рибонуклеиновые (РНК). Нуклеотиды — структурные компоненты нуклеиновых кислот. Нуклеиновые кислоты представляют собой биополимеры, мономерами которых являются нуклеотиды.

ДНК. Молекула ДНК состоит из двух полинуклеотидных, спирально закрученных относительно друг друга цепочек. В состав нуклеотидов молекулы ДНК входят четыре вида азотистых оснований: аденин, гуанин, тимин и цитоцин. В полинук-леотидной цепочке соседние нуклеотиды связаны между собой ковалентными связями, которые образуются между фосфатной группой одного нуклеотида и З'-гидроксильной группой пентозы другого. Такие связи называются фосфодиэфирными. Фосфатная группа образует мостик между З'-углеродом одного пентоз-ного цикла и 5-углеродом следующего. Остов цепей ДНК образован, таким образом, сахарофосфатными остатками. Полинуклеотидная цепь ДНК закручена в виде спирали наподобие винтовой лестницы и соединена с другой, комплементарной ей цепью с помощью водородных связей, образующихся между адени-ном и тимином (две связи), а также гуанином и цитозином (три связи). Нуклеотиды А и Т, Г и Ц называются комплементарными.

РНК. Строение молекул РНК во многом сходно со строением молекул ДНК. Однако имеется и ряд существенных отличий. В молекуле РНК вместо дезоксирибозы в состав нуклеотидов входит рибоза, вместо тимидилового нуклеотида (Т) — уридило-вый (У). Главное отличие от ДНК состоит в том, что молекула РНК представляет собой одну цепь. Однако ее нуклеотиды способны образовывать водородные связи между собой (например, в молекулах тРНК, рРНК), но в этом случае речь идет о внутри-цепочечном соединении комплементарных нуклеотидов. Цепочки РНК значительно короче ДНК.

Функцией ДНК является хранение, передача и воспроизведение в ряду поколений генетической информации. В ДНК любой клетки закодирована информация обо всех белках данного организма, о том, какие белки, в какой последовательности и в каком количестве будут синтезироваться. Последовательность аминокислот в белках записана в ДНК так называемым генетическим (триплетным) кодом.

В клетке существует несколько видов РНК, которые различаются по величине молекул, структуре, расположению в клетке и функциям:

1. Информационная (матричная) РНК(иРНК). Этот вид наиболее разнороден по размерам и структуре. иРНК представляет собой незамкнутую полинуклеотидную цепь. важнейшая функция в клетке: служит в качестве матрицы для синтеза белков, передавая информацию об их структуре с молекул ДНК.

2. Рибосомная РНК (рРНК). Это одноцепочечные нуклеиновые кислоты, образующие в комплексе с белками рибосомы — орга-неллы, на которых происходит синтез белка.

3. Транспортная (трансферная) РНК(тРНК). Молекула тРНК состоит в среднем из 80 нуклеотидов. Функция тРНК — перенос аминокислот к месту синтеза белка.

Гено́м — совокупность всех генов организма; его полный хромосомный набор. Известно, что ДНК, которая является носителем генетической информации у большинства организмов и, следовательно, составляет основу генома, включает в себя не только гены в современном смысле этого слова. Большая часть ДНК эукариотических клеток представлена некодирующими («избыточными») последовательностями нуклеотидов, которые не заключают в себе информации о белках и РНК. Генетическая информация в клетках содержится не только в хромосомах ядра, но и во внехромосомных молекулах ДНК. У бактерий к таким ДНК относятся плазмиды и некоторые умеренные вирусы, в клетках эукариот — это ДНК митохондрий, хлоропластов и других органоидов клеток. Следовательно, под геномом организма понимают суммарную ДНК гаплоидного набора хромосом и каждого из внехромосомных генетических элементов, содержащуюся в отдельной клетке зародышевой линии многоклеточного организма.

Гены — это участки ДНК, несущие какую-либо целостную информацию — о строении одной молекулы белка или одной молекулы РНК. В то же время, каждый ген характеризуется рядом специфических регуляторных последовательностей ДНК, таких как промоторы, которые принимают непосредственное участие в регулировании проявления гена. Регуляторные последовательности могут находиться как в непосредственной близости от открытой рамки считывания, кодирующей белок, или начала последовательности РНК, как в случае с промоторами (так называемые cis-регуляторные элементы), так и на расстоянии многих миллионов пар оснований (нуклеотидов), как в случае с энхансерами, инсуляторами и супрессорами (иногда классифицируемые как trans-регуляторные элементы). Таким образом, понятие гена не ограничено только кодирующим участком ДНК, а представляет собой более широкую концепцию, включающую в себя и регуляторные последовательности.

Реплика́ция ДНК — это процесс синтеза дочерней молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты, который происходит в процессе деления клетки на матрице родительской молекулы ДНК. При этом генетический материал, зашифрованный в ДНК, удваивается и делится между дочерними клетками. Репликацию ДНК осуществляет фермент ДНК-полимераза.

Свойства организма, протекающие в нем процессы прямо или косвенно зависят от генетической информации, закодированной в ДНК клеток. Что такое реализация генетической информации? Это синтез под контролем определенных генов специфических белков, ферментов, катализирующих и осуществляющих различные процессы жизнедеятельности.Кроме процессов, необходимых для функционировании и развития организма, в нем также постоянно протекают и процессы, которые оказывают на него разрушительное действие.Эти процессы характеризуются тем, что:

- они не запрограммированы организмом;

- следствием их является нарушение функций клеток организма. Особое значение имеют нарушения структуры ДНК — выключение функции генов или синтез неполноценных белков;

- протекают во всех клетках и на всех стадиях развития организма.

Генетический анализ, совокупность методов изучения наследственных свойств организмов. Генетический анализ включает: 1) Гибридологический метод, изучающий законы наследственности, а также строение и поведение наследственных структур с помощью специальных видов скрещиваний. 2) Цитогенетический метод, развившийся на стыке генетики и цитологии. Главная его задача — установление связи между закономерностями наследования и строением и функциями хромосом (составление цитологических карт хромосом, геномный анализ и др.). 3) Молекулярно-генетический метод, получивший развитие в связи с новыми биохимическими и физико-химическими методами анализа наследственных структур. С его помощью изучается связь между молекулярным строением генов и синтезируемыми в соответствии с заложенной в них информацией белками.

Гено́мика — раздел молекулярной генетики, посвященный изучению генома и генов живых организмов.

Сейчас бурно развивается техника биочипов, или микрочипов. На маленьких пластинках с помощью прецизионных приборов наносятся в тысячи точек микроколичества коротких фрагментов ДНК на строго фиксированных расстояниях друг от друга. В результате получают информацию о функциональном состоянии всех генов любой клетки на любой стадии развития.

Перенос информации из ядра в клетку происходит в процессе транскрипции.

2. Специфика школьной лекции состоит в том, что деятельность учителя здесь неотделима от деятельности учащихся: читая лекцию, необходимо одновременно руководить работой слушателей. Готовясь к уроку, важно думать не только о том, что и как рассказать в лекции, но и о том, что на уроке будут делать ученики, какую цель перед ними поставить, как подготовить их к восприятию и усвоению материала, какого уровня в овладении знаниями и умениями достигнут они на данном уроке и как это можно проверить. Словом, урок-лекция позволяет активизировать познавательную деятельность учащихся, воздействовать на каждого из них. При изучении данной темы необходимо обратить внимание на ключевые моменты: на строение нуклеиновых кислот, репликацию…

3. Демонстрационный материал на лекции:

В виде презентации, таблиц и т.п.:

• Строение ДНК (схема, объемная модель т.д.)

• Схема репликации ДНК

• Схема работы теломеразы

• Иллюстрации к генетическому анализу: геномная дактилоскопия

• Схемы транскрипции и трансляции.

Тема: «Клеточная теория. Строение эукариотной клетки»

1. Основное содержание. Основные положения клеточной теории. Строение органелл клетки. Симбиотическая гипотеза происхождения хлоропластов и митохондрий в клетке.

2. Формирование и развитие у школьников понятия «клетка» в процессе изучения биологии.

3. Методика проведения лабораторных опытов при изучении строения и функций клетки. Оборудование.

Инструктивная карточка для учащихся. Форма записи результатов опытов

1.Клеточная теория.

Положения клеточной теории:

1.Клетка – элементарная единица всего живого.

2.Клетки различных органзмов гомологичны между собой (носитель наследственной информации ДНК), во всех клетках есть цитоплазма, все клетки обязательно имеют плазматическую мембрану, полупроницаемую, билипидную, основной носитель энергии АТФ.

3.Каждая клетка образуется путем деления из исходной клетки, рост организма осуществляется за счет деления клеток.

4.Многоклеточные организмы представляют собой сложные системы клеток, объединенные в ткани и органы, связанные между собой 3 формами регуляции: межклеточная, гуморальная и нервная.

Значение клеточной теории.

Это основной закон биологии, который подчеркивает единство всего живого.

Практическое значение: опыты проводятся на модельных системах( культура клеток, эксперименты на животных и дрожжах). Данные полученные на модельных системах переносят на человека.

Строение органелл клетки.

Немембранные органоиды.

1.Рибосомы – это компактные частицы, состоящие из 2 субъединиц (большой и малой), с соотношением масс примерно 2:1.

2.Клеточный центр – основу составляют центриоли. Одиночная центриоль представляет собой полый цилиндр. Стенки центриолей состоят из 9 триплетов микротрубочек.

3.Микротрубочки представляют собой вытянутые полые цилиндры.

Одномембранные органоиды:

1.ЭПС – это система цистерн и трубочек, связанных между собой в единое внутриклеточное пространство, отграниченное от остальной части цитоплазмы, замкнутой внутриклеточной мембраной. Существует в виде шероховатого и гладкого ЭПС. Шероховатый ЭПС представлен системой плоских цистерн, на поверхности которых расположены рибосомы. Гладкая ЭПС образована системой разветвленных трубочек.

2.комплекс Гольджи. Основой компл.Голджи является диктиосома (стопла уплощенных одномембранных цистерн). В зоне аппарата Гольджи наблюдается множество мелких вакуолей.

3.Лизосомы – одномембранные пузырьки, диаметром 0,1-0,5 мкм, содержащие гидролитические ферменты(протеазы, нуклеазы, липазы и кислые фосфотазы)

4.Вакуоли – это короткоживущие одномембранные пузырьки.

Двумембранные органоиды.

1.Митохондрии – имеют форму нитей, имеют наружную гладкую мембрану и внутреннюю, образующую кристы. В кристы встроены ферменты, участвующие в преобразовании энергии питательных веществ в АТФ.

2.Пластиды – делятся на лейкопласты – микроскопические органеллы, бесцветные, внутренняя мембрана образует 2-3 выроста, форма округлая.

Хлоропласты – внутренняя мембрана образует систему двуслойных пластин – тилакоидов стромы и тилакоидов граны. В мембранах тилакоидов сосредоточены хлорофилл каратиноиды.

Хромопласты – цветные пластиды.

3.Ядро – состоит из ядерной оболочки, ядерного матрикса, хромосом и ядрышка. Ядерная оболочка состоит из двойной ядерной мембраны, связанной с другимивнутриклеточными мембранами, она пронизана порами. Ядерный матрикс (ядерный сок, кареоплазма и нуклеоплазма) – основное вещество ядра. Хроматин – совокупность интефазных хромосом. В состав хроматина входит РНК, ДНК, белки и неорганические ионы.

Ядрышко – выделяют 2 области: фибриллярную и гранулярную.

Фибриллярная содержит внутриядрышковый хроматин и незрелые молекулы рРНК.

Гранулярная область представлена предшественниками больших и малых субъединиц рибосом.

На основании сходства бактерий с митохондриями и хлоропластами эукариотических клеток можно предположить, что митохондрии и хлоропласты произошли от бактерий, которые нашли себе «убежище» в более крупных гетеротрофных клетках эукариот. Бактерии имели возможность использовать молекулярный кислород для окисления питательных веществ и использовать энергию света. Более крупные клетки ? хозяева использовали эти полезные свойства и имели с такими помощниками явное преимущество перед своими современниками. Все ныне живущие эукариоты, за малым исключением, содержат митохондрии, а все автотрофные эукариоты содержат также хлоропласты. По-видимому, они были приобретены в результате независимых случаев симбиоза. Более крупные клетки эукариот защищали свои симбиотические органеллы от неблагоприятных воздействий.

2. Формирование и развитие у школьников понятия «клетка» в процессе изучения биологии.

С темой клетка школьники знакомятся еще в 6 классе, когда проходят курс ботаники(здесь можно рассказать об истории становления клетки).После этого тема клетки будет встречаться и в курсе зоологии(нужно провести параллель между строением клетки животного и растений)и в 8 классе,когда школники проходят анатомия человека и 10-11. . Клетки животных, растений и бактерии имеют схожее строение

2. Методика проведения лабораторных опытов при изучении строения и функций клетки. Оборудование.

Инструктивная карточка для учащихся. Форма записи результатов опытов

В этой теме мы используем лабораторную работу потому что 1) уч получают конкретные и достаточно полные представления об изучаемых объектах, так как в их восприятии принимают участие различные органы чувств.2)развивается самостоятельность учащихся в приобретении знаний.3)они приобретают ряд практических умений(пользоваться лупой, микроскопом, препаровальными инструментами, приготовление микропрепарата зарисовка с натуры)4)значительная часть времени отводится на работу с натуральными объектами, что развивает интерес у школьника.

Пример: Тема: Строение растительной клетки. Цель: Изучить внешнее и внутреннее строение растительной клетки. Оборудование: Предметные стекла, микроскопы, покровные стекла, салфетки, марля, луковица, йод, вода, пипетка, элодея.

ХОД РАБОТЫ 1)Возьмите предметное стекло и аккуратно протрите его сал­феткой.

2)На стекло капните 1-2 капли воды.

3)Снимите кожицу с приготовленных белых мясистых чешуи лу­ка, перенесите маленький кусочек прозрачной кожицы в каплю воды на стекле и осторожно расправьте ее концом препаровальной иглы. 4)Окрасьте кожицу лука каплей раствора йода.

5)Накройте предметное стекло с кожицей лука в капле воды по­кровным стеклом так, чтобы под ним не осталось пузырьков воздуха.

6)Приготовленный препарат переместите на предметный сто­лик микроскопа и рассмотрите. 7)Найдите группу клеток, рассмотрите отдельную клетку, рас­положенные в ней цитоплазму, ядро, а также оболочку.

8)Сделайте рисунок, подпишите его .

9)вывод