Міністерство охорони здоров'я України
Національний медичний університет імені О.О. Богомольця
МЕТОДИЧНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ
до практичного заняття і виконання самостійної
роботи студентів
Навчальна дисципліна Молекулярна біологія
Спеціальність 222 «Медицина»
Кафедра медичної біохімії та молекулярної біології
Тема заняття: Будова ядра. Ядерний хроматин та хромосоми еукаріотів.
Нуклеосоми та гістони, їх будова та біологічне значення.
Розглянуто та схвалено: на навчально-методичному засіданні кафедри
30.08. 2022 р. протокол № 1
Z
Завідувачка кафедри, к.б.н., доцент____ уІИ/_______ Л. Яніцька
Розглянуто та затверджено: ЦМК з природничих дисциплін
31.08.2022 року, протокол №1
Методична рекомендація складена: к.б.н., асистент Білявський С.М.
2022
Тема заняття: Будова ядра. Ядерний хроматин та хромосоми еукаріотів.
Нуклеосоми та гістони, їх будова та біологічне значення.
Мета: розглянути особливості організації ядра, ядерного хроматину, вивчити
молекулярну будову та структурно-функціональне значення хоромосом;
вивчити будову нуклеосом та гістонів принцип їх утворення в еукаріотичній
клітині, механізми ядерного транспорту білків та нуклеїнових кислот.
Обладнання: інструкція з техніки безпеки, інтерактивна мультимедійна
система (за потреби), набір лабораторного посуду та реактивів за протоколом
проведення практичної роботи.
План та організаційна структура заняття
Назва етапу
Всупний етап
Організаційні
питання
Формування
мотивації
Контроль
початкового
рівня
підготовки
Основний етап
Опис етапу
Рівні засвоєння
Перевірка присутності
студентів, організаційні
питання.
Формування мотивації до
роботи, активація пізнавальної
діяльності.
Перевірка виконання
позааудиторної СРС
Ознайомлений/
не ознайомлений
5 хв
Ознайомлений/
не ознайомлений
5 хв
Відповідно
оцінювання
заняття
до критеріїв 10 хв
практичного
- дискусія по теоретичних
питаннях теми заняття
- побудова схем
- обговорення складних питань
для студентів
Відповідно
оцінювання
заняття
до критеріїв 40 хв
практичного
10 хв
ПЕРЕРВА
Заключний
етап
Контроль
кінцевого рівня
знань та
практичних
навичок
Інформування
студентів про
результати
навчання
Час
- проведення практичної
роботи;
- обговорення отриманих
результатів;
- формування висновків.
Відповідно
оцінювання
заняття
до критеріїв 30 хв
практичного
- розв’язування ситуаційних
задач;
Відповідно
оцінювання
заняття
Відповідно
оцінювання
заняття
до критеріїв 15 хв
практичного
- тестування з використанням
стандартизованих тестових
завдань формату А
- оголошення та коментар
загальної оцінки навчальної
діяльності студента відповідно
до критеріїв оцінювання
практичного заняття;
- рекомендації щодо підготовки
до наступного практичного
заняття.
до критеріїв 10 хв
практичного
Ознайомлений/
не ознайомлений
10 хв
Рекомендована література
Базова:
1.
Біологічна хімія: підручник для студентів закладів вищої медичної освіти
/ Ю. І. Губський, І. В. Ніженковська, М. М. Корда [и др.] ; ред. І. В.
Ніженковська. - Вінниця : Нова Книга, 2021. – С. 28-62.
2.
Biological Chemistry : textbook / Yu. I. Gubskyi ; Bogomolets National
Medical University. - 3nd ed. - Vinnytsia : Nova Knyha, 2020. - 488 p. [p. 14-18, 2845, 255-257, 270-280]
Додаткова:
1.
Молекулярна біологія клітини. Переклад з англійської: підручник /
Альбертс Б., Джонсон А., Левіс Д. та ін. – Львів: Видавничий дім «Наутілус»,
2018. – 1536 с. [с. 235-375.]
2.
Kaplan medikal USMLE Step 1 Lecture Notes 2020: biochemistry and Medical
Genetics/ed. S.Turco. - New York: Kaplan Medical, 2020. - 403 p. [р.]
3. Сучасні проблеми молекулярної біології: підручник для студ. ВНМЗ України
ІІІ-ІV рівнів акредитації / С.І. Дубінін, В.О. Пілюгін, А.В. Ваценко [та ін.];
Полтава, 2016. – 395 с.
4. Медична біологія: підручник / В.П. Пішак, Ю.І. Бажора, Ш.Б. Брагін, [та ін. ]
; за ред. В.П. Пішака, Ю.І. Бажори. – Видання 3-є. – Вінниця: НОВА КНИГА,
2017. – 608 с
5. Гістологія. Цитологія. Ембріологія : підручник для студ. стоматологічних
факультетів закладів вищої медичної освіти України / О. Д. Луцик [та ін.] ; за
ред.: О. Д. Луцика, Ю. Б. Чайковського ; Національний медичний університет
імені О. О. Богомольця. - Вінниця : Нова Книга, 2020. - 496 с. : цв. іл.
Інформаційні ресурси:
1.
https://nmuofficial.com/zagalni-vidomosti/kafedri/department-bioorganicbiological-chemistry/informatsiya-dlya-studentiv-5/
2. https://likar.nmu.kiev.ua/md/course/view.php?id=7910
Питання для самопідготовки студента до практичного заняття.
1.
2.
Клітинне ядро, його будова та функції.
Особливості будови ядерної мембрани та транспорту молекул через
неї.
3.
Нуклеоплазма, її властивості та компоненти.
4.
Ядерце, його будова та функції.
5.
Ядерний хроматин, його молекулярна організація. Типи хроматину.
6.
Макромолекулярна організація нуклеосом, їх будова та механізм
утворення.
7.
Білки-гістони: їх будова, функції. Типи гістонів та їх участь у
формуванні нуклеосом.
8.
Еукаріотичні хромосоми, їх будова та функції. Типи хромосом.
9.
Рівні компактизації (укладання) ДНК. Білково-нуклеїнові взаємодії.
10. Клітинний цикл. Стадії клітинного циклу. Мітоз, його фази та
біологічне значення.
11. Нуклеїнові кислоти, їх будова та біологічне значення.
Практична робота
Морфометричний аналіз хромосом
Мета: розглянути принципи класифікації хромосом людського каріотипу,
засвоїти методику їх морфометричного аналізу за однією з основних ознак –
положенням центромери.
Принцип методу: Набір всіх хромосом клітини або каріотип, є константною
видоспецифічною ознакою. Хромосоми являють собою паличкоподібні
структури різної довжини з досить постійною товщиною, у більшої частини
хромосом вдається легко знайти зону первинної перетяжки (центромера), яка
ділить хромосому на два плеча.
Парні хромосоми, які є однаковими за формою, розміром і спадковими
задатками є гомологічними, решта – негомологічні. При порівнянні
хромосомних наборів чоловічих та жіночих осіб одного виду спостерігається
відмінність в одній парі хромосом. Ця пара - статеві хромосоми. Решта пар
гомологічних пар хромосом, однакових в обох статей, мають загальну назву
аутосоми.
Нормальна довжина кожної хромосоми і сумарна довжина всіх хромосом
каріотипу постійна.
Морфологія хромосом визначається в першу чергу положенням
центромери. Залежно від розташування центромери виділяють чотири типи
хромосом:
- метацентричні хромосоми, у яких центромера розташована посередині
або майже посередині;
- субметацентричні хромосоми з плечима нерівної довжини;
- акроцентричні хромосоми, у яких центромера знаходиться практично на
кінці, і друге плече настільки мале, що його може бути не видно на
цитологічних препаратах.
- телоцентричні хромосоми, тобто хромосоми тільки з одним плечем.
Морфометричний аналіз хромосом здійснюється за наступними
ознаками: довжина плечей, положення центромери, наявність вторинної
перетяжки або супутника тощо.
Ще в ХХ ст. була запропонована так звана Денверська класифікація
хромосом людини (Денвер, США, 1960 р.), за якою всі аутосоми людського
каріотипу поділяються на 7 груп залежно від довжини хромосом і розміщення в
них центромери. Кожна група позначається латинськими літерами від А до G.
Крім того, всі аутосоми в порядку зменшення нумеруються (від 1 до 22).
Визначені також і статеві хромосоми X і Y.
Досліджуваний матеріал, реактиви,
(хромосомного набору) людини
обладнання:
фото
каріотипу
Хід роботи:
1. Розгляньте фото набору хромосом людини.
2. Спробуйте визначити у кожної пари хромосом положення центромери. За
її
розміщенням,
визначте
тип
хромосоми
(метацентрична,
субметацентрична, акроцентрична, телоцентрична) та внесіть результат
до таблиці.
3. Відповідно до Денверської класифікації хромосом людини (Денвер,
США, 1960 р.), визначте групу, до якої належить кожна з 22 пар аутосом
людського каріотипу та внесіть дані до таблиці.
Номер
пари
хромосом
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
XX
XY
Група за Денверською
класифікацією
Положення
центром ери в
хромосомах
Тип хромосом за
положенням
центромери
За результатами проведеного експерименту зробити висновок.
Біомедичне значення. В основі цитогенетичних досліджень лежить
каріотипування, тобто дослідження кількості і будови хромосом. У медичній
генетиці важливе значення мають два основні типи цього дослідження:
вивчення хромосом клітин крові пацієнтів і пренатальне каріотипування, тобто
дослідження хромосом плода. Останнє належить до пренатальної діагностики.
У процесі проведення каріотипування досліджувані клітини (лімфоцити крові,
клітини ворсинок хоріона, клітини, що містяться в амніотичній рідині й ін.)
спочатку спеціальним чином культивуються, потім обробляються для того, щоб
одержати максимальну кількість клітин, що поділяються, які знаходяться в
стадії метафази мітозу, коли хромосоми досягають оптимальних розмірів для
дослідження під мікроскопом. Після спеціального фарбування препарати
аналізуються, і хромосоми розкладаються одна за одною за міжнародною
класифікацією. Сьогодні відомо багато захворювань, пов’язаних із
порушеннями будови та кількості хромосом; існують міжнародні стандарти, що
рекомендують дослідження хромосом у тих чи інших випадках,
найважливішими з яких є: наявність хромосомної патології в родині або в
родичів, звичайне невиношування вагітності, вік вагітної більше 35 років.
Приклад ситуаційної задачі з еталоном відповіді:
У клітин, які здатні до поділу, відбуваються процеси росту, формування
органел, їх накопичення, завдяки активному синтезу білків, РНК, ліпідів,
вуглеводів. Як називається цей період клітинного циклу, в якому відбуваються
вказані процеси? Чи синтезується при цьому ДНК? Відповідь поясніть.
Вірна відповідь: Пресинтетичний
період інтерфази (G1).
В цей період клітина готується до
поділу (інтенсивно все синтезує:
білки, РНК, ліпіди, вуглеводи), але
при цьому поки що не синтезується
ДНК (реплікація відбувається у
наступному, синтетичному, періоді).
Виконайте тестові завдання для самоконтролю:
1. На електронній мікрофотографії науковець виявив структуру, утворену
вісьмома молекулами білків-гістонів і ділянкою молекули ДНК, що робить
близько 1,75 обертів навколо них. Яку структуру виявив дослідник?
A. Нуклеосома
B. Елементарна фібрила
C. Напівхроматида
D. Хроматида
E. Хромосома
2. Вивчається мітотичний поділ клітин епітелію ротової порожнини.
Встановлено, що в клітині диплоїдний набір хромосом. Кожна хромосома
складається з двох максимально спіралізованих хроматид. Хромосоми
розташовані у площині екватору клітини. Ця картина характерна для такої
стадії мітозу:
A. Метафаза
B. Прометафаза
C. Профаза
D. Анафаза
E. Телофаза
3. У клітин, які здатні до поділу, відбуваються процеси росту, формування
органел, їх накопичення, завдяки активному синтезу білків, РНК, ліпідів,
вуглеводів. Як називається період мітотичного циклу, в якому відбуваються
вказані процеси, але не синтезується ДНК:
A. Пресинтетичний
B. Синтетичний
C. Премітотичний
D. Телофаза
4. На електронній мікрофотографії представлена клітина, в якій відсутні ядерця
та ядерна оболонка. Хромосоми вільно розміщені, центріолі мігрують до
полюсів. В якій фазі клітинного циклу знаходиться клітина?
A. Профаза
B. Анафаза
C. Метафаза
D. Телофаза
E. Інтерфаза
5. У життєвому циклі клітини відбувається процес самоподвоєння ДНК. В
результаті цього однохроматидні хромосоми стають двохроматидними. У який
період клітинного циклу спостерігається це явище?
A. S
B. G0
C. G1
D. G2
E. M