17.02.21 г. 308, 305 ,303
ГРУППА 308 БИОЛОГИЯ
ТЕМА: Вирусы. Генная и клеточная инженерия.
| Вирусы — это неклеточныв формы жизни, различимые только под электронным микроскопом. Это внутриклеточные паразиты. За пределами клетки они не проявляют своих свойств и имеют кристаллическую форму. |
| Строение вирусов |
| Наиболее просто организованные вирусы представляют собой нуклеопротеид, состоящий из нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК) и белковой оболочки (капсида). Сложные вирусы могут иметь дополнительную оболочку из липопротеина. Некоторые вирусы (бактериофаги) имеют аппарат транспортировки своего генома в бактерии, после проникновения в клетку капсид остается за пределами клетки. Тело бактериофага имеет сложное строение, оно содержит головку, хвостик (трубку, через которую геном проталкивается в клетку) и хвостовые отростки. |
| В клетку вирусы могут попасть вместе с пиноцитозными пузырьками или путем погружения части оболочки клетки с приклеившимся к ней вирусом в цитоплазму, а также путем растворения оболочки клетки. |
| Вирусы вносят в клетку свою генетическую информацию, и клетка начинает производить подобные вирусы. |
| Внутри клетки начинает синтезироваться ДНК или РНК вируса и образуется множество вирусов. В результате клетка гибнет, и вирусы выходят наружу, заражая новые клетки. Встроенный в геном клетки геном вируса может существовать в таком виде долгое время. |
| Вирусы вызывают табачную мозаику у растений, оспу, грипп, полиомиелит, гепатит, СПИД у человека. Наибольшую опасность в наше время представляет вирус СПИДа. Он попадает в организм человека при переливании крови, при половых контактах. Этот вирус поражает клетки организма, отвечающие за иммунитет. В результате человек оказывается беззащитным перед инфекционными болезнями и быстро погибает. |
| Вирусы, благодаря мутированию и способности быстро размножаться внутри клеток, становятся устойчивыми к действию лекарств, и это обстоятельство затрудняет лечение таких вирусных заболеваний, как грипп, гепатит и др. |
ТЕМА:Генная (генетическая) инженерия —
раздел молекулярной генетики, связанный с целенаправленным созданием новых молекул ДНК, способных размножаться в клетке-хозяине и осуществлять контроль за синтезом необходимых метаболитов клетки.
Возникнув на стыке химии нуклеиновых кислот и генетики микроорганизмов, генная инженерия занимается расшифровкой структуры генов, их синтезом и клонированием, вставкой выделенных из клеток живых организмов или вновь синтезированных генов в клетки растений и животных с целью направленного изменения их наследственных свойств.
Для осуществления переноса генов (или трансгенеза) от одного вида организмов в другой, часто очень далекий по своему происхождению, необходимо выполнить несколько сложных операций:
выделение генов (отдельных фрагментов ДНК) из клеток бактерий, растений или животных. В отдельных случаях эту операцию заменяют искусственным синтезом нужных генов;
соединение (сшивание) отдельных фрагментов ДНК любого происхождения в единую молекулу в составе плазмиды;
введение гибридной плазмидной ДНК, содержащей нужный ген, в клетки хозяина;
копирование (клонирование) этого гена в новом хозяине с обеспечением его работы.
Клонированные гены путем микроинъекции вводят в яйцеклетку млекопитающих или протопласты растений (изолированные клетки, лишенные клеточной стенки) и из них выращивают целых животных или растения, в геном которых встроены (интегрированы) клонированные гены. Растения и животные, геном которых изменен путем генноинженерных операций, получили название трансгенных растений или трансгенных животных.
Уже получены трансгенные мыши, кролики, свиньи, овцы, в геноме которых работают чужеродные гены различного происхождения, в том числе гены бактерий, дрожжей, млекопитающих, человека, а также трансгенные растения с генами других, неродственных видов. Трансгенные организмы свидетельствуют о больших возможностях генной инженерии как прикладной ветви молекулярной генетики (например, получено новое поколение трансгенных растений, для которых характерны такие ценные признаки, как устойчивость к гербицидам, к насекомым и др.).
На сегодняшний день методы генной инженерии позволили осуществить синтез в промышленных количествах таких гормонов, как инсулин, интерферон и соматотропин (гормон роста), которые необходимы для лечения ряда генетических болезней человека — сахарного диабета, некоторых видов злокачественных образований, карликовости,
С помощью генетических методов были получены также штаммы микроогранизмов (Ashbya gossypii, Pseudomonas denitrificans и др.), которые производят в десятки тысяч раз больше витаминов (С, В3, В13, и др.), чем исходные формы.
Клеточная инженерия —
совокупность методов, используемых для конструирования новых клеток. Включает культивирование и клонирование клеток на специально подобранных средах, гибридизацию клеток, пересадку клеточных ядер и другие микрохирургические операции по «разборке» и «сборке» (реконструкции) жизнеспособных клеток из отдельных фрагментов.
В основе клеточной инженерии лежит использование методов культивирования изолированных клеток и тканей на искусственной питательной среде в регулируемых условиях. Это стало возможным благодаря способности растительных клеток в результате регенерации формировать целое растение из единичной клетки. Условия регенерации разработаны для многих культурных растений — картофеля, пшеницы, ячменя, кукурузы, томатов и др. Работа с этими объектами делает возможным использование в селекции нетрадиционных методов клеточной инженерии — соматической гибридизации, гаплоидии, клеточной селекции, преодоления нескрещиваемости в культуре и др.
Клонирование —
метод получения нескольких идентичных организмов путем бесполого (в том числе вегетативного) размножения. Таким способом на протяжении миллионов лет размножаются в природе многие виды растений и животных. Однако сейчас термин "клонирование" обычно используется в более узком смысле и означает копирование клеток, генов, антител и даже многоклеточных организмов в лабораторных условиях. Появившиеся в результате бесполого размножения экземпляры по определению генетически одинаковы, однако и у них можно наблюдать наследственную изменчивость, обусловленную случайными мутациями или создаваемую искусственно лабораторными методами.
Тестовые задания
А1. Производством лекарств, гормонов и других биологических веществ занимается такое направление, как
1) генная инженерия
2) биотехнологическое производство
3) сельскохозяйственная промышленность
4) агрономия
А2. В каком случае метод культуры тканей окажется наиболее полезным?
1) при получении гибрида яблони и груши
2) при выведении чистых линий гладкосемянного гороха
3) при необходимости пересадить кожу человеку при ожоге
4) при получении полиплоидных форм капусты и редьки
А3. Для того чтобы искусственно получать человеческий инсулин методами генной инженерии в промышленных масштабах, необходимо
1) ввести ген, отвечающий за синтез инсулина в бактерии, которые начнут синтезировать человеческий инсулин
2) ввести бактериальный инсулин в организм человека
3) искусственно синтезировать инсулин в биохимической лаборатории
4) выращивать культуру клеток поджелудочной железы человека, отвечающей за синтез инсулина.
ГРУППА 305 БИОЛОГИЯ
ТЕМА: Деление клетки. Митоз.Мейоз. Образование половых клеток и оплодотворение.
Деление клетки. Митоз.Мейоз. Образование половых клеток и оплодотворение.
Глоссарий по теме (перечень терминов и понятий, введенных на данном уроке);
Клеточный цикл, митоз, мейоз, фазы клеточного деления, гаметогенез, оплодотворение.
Амитоз – это простое (прямое) деление клеток, которое встречается сравнительно редко, и при котором клетка разделяется на равные либо неравные части
Митоз (непрямое деление клетки) – это наиболее часто встречающаяся форма клеточного деления, состоящая из нескольких этапов (профаза, метафаза, анафаза, телофаза).
Мейоз (редукционное деление клетки) – это форма деления ядра, при котором число хромосом в клетке уменьшается вдвое, а также происходит трансформация генного аппарата.
Хромосомы (от хромо... и сома), органоиды клеточного ядра, совокупность которых определяет основные наследственные свойства клеток и организмов.
Редупликация - самоудвоение молекулы ДНК
Хроматида - структурный элемент хромосомы, формирующийся в интерфазе ядра клетки в результате репликации (удвоения) хромосом.
Центромера - участок хромосомы, удерживающий вместе две хроматиды.
Веретено деления — структура, возникающая в клетках эукариот в процессе деления ядра. Состоит из микротрубочек.
5. Основная и дополнительная литература по теме урока (точные библиографические данные с указанием страниц);
Учебник «Биология.10-11класс», созданный под редакцией академика Д.К.Беляева и профессора Г.М.Дымшица / авт.-сост. Г.М. Дымшиц и О.В.Саблина.- М.: Просвещение, 2018г., с.50-60
Теоретический материал для самостоятельного изучения;
Клеточный или жизненный цикл – период существования клетки от момента ее образования путем деления исходной (материнской) клетки, включая само деление, до собственного деления или смерти
Деление клеток — это естественный процесс, который обеспечивает нормальный рост, развитие и размножение организма. За счет этого увеличивается количество клеток, осуществляется рост тканей, половое размножение и передача наследственного материала. Основные типы деления клеток — это мейоз и митоз. Каждый из этих процессов имеет некоторые особенности.
Митоз — это деление клеток, в конечном итоге которого из материнской клетки образуется две дочерние с идентичным количеством и порядком хромосом. Подобные процессы постоянно происходит с соматическими клетками организма, обеспечивая рост, развитие, регенерацию тканей и органов. Жизненный цикл клетки можно разделить на интерфазу и митоз. Интерфаза — это так называемая стадия спокойствия, во время которой идет активный синтез и накопление необходимых для деления клеток веществ. Ближе к началу митоза происходит удваивание количества хромосом.
Митоз же принято разделять на четыре основных стадии. Профаза. В это период можно заметить начало конденсации хромосом. Две идентичные хромосомы соединяются между собой одной центромерой. В начале профазы происходит деление центриоли. Теперь две дочерние центриоли начинают медленно расходиться к двум противоположным сторонам клетки. При этом они остаются связанными тонкими белковыми нитями — так формируется веретено деления. К концу этой стадии хромосомы сильно укорачиваются и становятся толще и двигаются к экватору клетки. Метафаза — очень коротка стадия, которая начинается с выстраивания хромосом по экватору клетки. Примерно в то же время одновременно во всех хромосомах происходит деление центромеры. Анафаза — нить веретена деления крепится в центромере хромосомы. В это период дочерние хромосомы медленно двигаются к противоположным полюсам. Считается, что нити веретена деления не только направляют хромосомы, но и благодаря наличию АТФ сокращаются, ускоряя их расхождение. Телофаза — начинается в тот момент, когда хромосомы уже разошлись к полюсам. Они раскручиваются и становятся менее заметными — возвращаются в состояние покоя. Вокруг скопления хроматина происходит синтез новой ядерной оболочки. Параллельно с этим происходит цитокинез — цитоплазма и органеллы равномерно разделяются между дочерними клетками.
Мейоз — это способ деления клеток, во время которого образуется четыре гаметы с одинарным набором хромосом. Такие процессы происходят во время образования половых клеток — сперматозоидов, яйцеклеток (у растения таким образом происходит образование спор). Подобные процессы обеспечивают обмен генетическим материалом и комбинаторную изменчивость. При слиянии двух гамет, каждая из которых содержит лишь половину генетического материала, количество хромосом восстанавливается, но их последовательность изменяется. Процесс образования гамет состоит из двух коротких мейотических делений, в каждом из которых можно выделить все вышеописанные стадии. Но между двумя делениями нет выраженной интерфазы, и синтез ДНК не происходит. Следовательно, во вторую профазу вступает две клетки с одинарным набором хромосом (у человека это 46). Результат второго деления — это 4 гаметы, которые имеют по 23 хромосомы. Амитоз
Амитоз — это нехарактерное деление клеток, которое наблюдается довольно редко. При этом клетка сохраняет все физиологические функции. Во время этого процесса не происходит удваивание генетического материала и деления клетки. Делится только ядро, но без образования веретена деления. В результате такого процесса хромосомы расходятся в случайном порядке — образуется многоядерная клетка. Стоит отметить, что амитоз, как правило, встречается или в стареющих и умирающих клетках, или же в патологически измененных структурах (опухолевые клетки).
Биологическое значение мейоза
1. Половое размножение.
У организмов, размножающихся половым путем, в результате мейоза образуются 4 клетки с половинным набором хромосом. При оплодотворении гаметы сливаются, образуется зигота, и диплоидный набор восстанавливается.
2. Генетическая изменчивость.
Мейоз создает возможности для возникновения в гаметах новых генных комбинаций, обеспечивая комбинативную изменчивость.
Гаметогенез – развитие половых клеток, образование гамет.
Развитие сперматозоидов - сперматогенез яйцеклетки → овогенез или оогенез.
В обоих случаях процесс включает 3 фазы:
Фаза размножения,
фаза роста,
фаза созревания.
Фаза размножения включает многократные митотические деления, приводящие к образованию сперматогоний или оогоний.
Каждая из них проходит фазу роста, в результате – сперматоцит I порядка или ооцит I порядка включает многократные митотические деления, приводящие к образованию сперматогоний или оогоний.
Каждая из них проходит фазу роста, в результате – сперматоцит I порядка или ооцит I порядка
В фазе созревания происходит мейоз I и мейоз II с последующей дифференцировкой гаплоидных клеток и формированием зрелых гамет.
суть двойного оплодотворения (С.Г. Навашин, 1898 г.)
При оплодотворении пыльцевое зерно, попав на рыльце пестика, прорастает по направлению к семязачаткам за счет вегетативной клетки, образующей пыльцевую трубку. На конце пыльцевой трубки генеративная клетка образует 2 спермия. Проникая в зародышевый мешок через микропиле (пыльцевход), один спермий (n) оплодотворяет яйцеклетку (n), а второй (n) – центральную клетку (2n).
В результате оплодотворенная яйцеклетка – зигота (2n) – дает начало зародышу семени, оплодотворенная центральная клетка (3n) образует эндосперм, семязачаток образует семя, покровы семязачатка (интегументы) – семенную кожуру, завязь – плод.
ГРУППА 303 БИОЛОГИЯ
ТЕМА: Дигибридное скрещивание. Третий закон Менделя. Решение генетических задач.
Законы Менделя кратко и понятно
В 19 веке австрийский ботаник и биолог Грегор Иоганн Мендель проводил исследования посевного гороха. Он смог установить, как передаются признаки по наследству. Это исследование выявило три закономерности, которые получили название «Законы Менделя».
Открытие Менделя заложило основу генетики, науки изучающей вопросы наследования и изменения особенностей организмов. Она сгорала большую роль в развитии различных сфер человеческой деятельности.
Содержание:
Закон единообразия
Закон расщепления
Закон независимого наследования признаков
Заключение
Закон единообразия
Порядок проведения эксперимента
Этот закон был установлен в ходе первого этапа эксперимента. Были взяты два гороха с разными особенностями – разным цветом семян. Они были обозначены как родительские растения или «РР». Одни были желтые, другие зеленые. Для чистоты эксперимента проводилось искусственное опыление.
Результат
Результатом стало появление гороха первого поколения «F1». У таких растений семена всегда были желтыми. Это значит, что второе поколение представляло собой один определенный тип и имело признаки только одного из растений первого поколения (желтый цвет в данном случае). Такие признаки называются доминантными.
Таким образом у всего второго поколения проявилось единообразие, что и дало название закону.
Закон расщепления
Порядок проведения эксперимента
Для следующего этапа исследования использовался только горох первого поколения. Мендель высадил его и оставил без вмешательства, чтобы горох мог самостоятельно опылиться. Это позволило появиться растениям второго поколения «F2».
Результат
Из-за самостоятельного опыления появились семена желтого и зелёного цвета. А поскольку жёлтый цвет является доминантным признаком, то соотношение семян желтого цвета к зеленому составило 3 к 1.
Разделение, а точнее расщепление родительского типа на два различных, дало название второму закону.
Данный опыт помог установить, что признак одного из родителей (зеленый цвет) не исчез полностью, а просто неактивен или подавлен. За него отвечал тот же ген, что и за желтый цвет, за который отвечала часть гена – доминантный аллель. Желтый цвет в себе содержала рецессивная аллель – «а», подавляемая доминантной «А».
Поэтому строение растений:
зеленый горох-родитель – две рецессивных аллели «аа»;
желтый горох-родитель – две доминантных аллели «АА»;
желтый горох первого поколения – одна доминантная и одна рецессивная аллели «Аа»;
желтый горох второго поколения – он может содержать следующие аллели: «АА», «Аа», «аА». В них цвет обуславливается наличием доминанта;
зеленый горох второго поколения – две рецессивных аллели «аа».
Третий закон независимого наследования признаков
Порядок проведения эксперимента
Для третьего опыта Мендель использовал растения гороха с несколькими различающимися признаками: цвет семян и их гладкость. Один вид имел семена гладкие желтые, а второй – зеленые и ребристые.
В первом поколении растение приобрело следующие признаки: желтый цвет и гладкость семян.
Во втором поколении уже наблюдалось расщепление:
желтый цвет и гладкие семена;
желтый цвет и ребристые семена;
зеленый цвет и гладкие семена;
зеленый цвет и ребристые семена.
Получившийся результат говорит о том, что передача и наследование двух разных признаков не зависит друг от друга. А соответственно за гладкость отвечает другой ген, у которого своей набор аллелей. Гладкие семена обуславливаются сочетанием аллелей «BB», «Bb», «bB».
Таким образом строение растений:
зеленый горох-родитель с ребристыми семенами – «аа» и «bb»;
желтый горох-родитель с гладкими семенами – «АА» и «BB»;
желтый горох первого поколения с гладкими семенами – «Аа» и «Bb»;
желтый горох второго поколения с гладкими семенами – «АА», «Аа», «аА» в сочетании с «BB», «Bb», «bB».
желтый горох второго поколения с ребристыми семенами – «АА», «Аа», «аА» и «bb»
зеленый горох второго поколения с гладкими семенами – «аа» в сочетании с «BB», «Bb», «bB»;
зеленый горох второго поколения с ребристыми семенами «аа» и «bb».
Таким образом соотношение цветов и гладкости: 9-3-3-1.
Заключение
В ходе экспериментов Мендель смог установить, что любой ген может содержать рецессивную и(или) доминантную части. Она подавляет рецессивную. Обе эти части впоследствии были названы аллелями. При соединении растений с разными генами, их аллели будут передаваться независимо друг от друга, что начнет проявляться во втором поколении. Если в первом поколении растение приобретает только доминантные признаки, то во втором начнут проявляться и рецессивные. На этом и основываются три закона Менделя и это позволяет ученым-генетикам предугадывать поведение организма при размножении.
Материал взят с сайта https://nauka.club
Второй закон Менделя (закон расщепления): При скрещивание гетерозиготных гибридов первого поколения происходит расщепление признаков в соотношении 3:1.
Третий закон Менделя (закон независимого наследования признаков): При дигибридном скрещивании расщепление по каждой паре признаков идет независимо от других признаков.
