СДЕЛАЙТЕ СВОИ УРОКИ ЕЩЁ ЭФФЕКТИВНЕЕ, А ЖИЗНЬ СВОБОДНЕЕ

Благодаря готовым учебным материалам для работы в классе и дистанционно

Скидки до 50 % на комплекты
только до

Готовые ключевые этапы урока всегда будут у вас под рукой

Организационный момент

Проверка знаний

Объяснение материала

Закрепление изученного

Итоги урока

Презентация к уроку биологии в 10 классе " Гены и хромосомы"

Категория: Биология

Нажмите, чтобы узнать подробности

Презентация к уроку биологии в 10 классе  " Гены и хромосомы"

Просмотр содержимого документа
«Презентация к уроку биологии в 10 классе " Гены и хромосомы"»

Гены, геномы и хромосомы Автор: Назарченко Ирина Викторовна Учитель биологии МОУ « Школа № 4 г. Тореза»

Гены, геномы и хромосомы

Автор: Назарченко Ирина Викторовна

Учитель биологии

МОУ « Школа № 4 г. Тореза»

Повторение.

Повторение.

Сложность процесса –биосинтез белка. Вновь образованные ДНК Пища тРНК Аминокислоты иРНК рРНК БИОСИНТЕЗ БЕЛКОВ Энергия (АТФ) Ферменты (белки) Пища

Сложность процесса –биосинтез белка.

Вновь образованные

ДНК

Пища

тРНК

Аминокислоты

иРНК

рРНК

БИОСИНТЕЗ БЕЛКОВ

Энергия (АТФ)

Ферменты (белки)

Пища

Проблемный вопрос ДНК БЕЛОК  (А-Г-Ц-Т) (аминокислоты) в ядре в цитоплазме ?

Проблемный вопрос

ДНК

БЕЛОК

(А-Г-Ц-Т)

(аминокислоты)

в ядре

в цитоплазме

?

Транскрипция- ……………………………..?  Необходимо 1. Цепь ДНК - матрица 2. Свободные нуклеотиды 3. Фермент РНК - полимераза Происходит В ядре клетки Образуется и-РНК

Транскрипция- ……………………………..?

  • Необходимо
  • 1. Цепь ДНК - матрица
  • 2. Свободные нуклеотиды
  • 3. Фермент РНК - полимераза
  • Происходит
  • В ядре клетки
  • Образуется
  • и-РНК
Трансляция-………………………..? Необходимо 1. и-РНК 2. Аминокислоты (20) 3. Ферменты 4. АТФ 5. т-РНК Происходит В цитоплазме на рибосомах Образуется Белковая молекула

Трансляция-………………………..?

  • Необходимо
  • 1. и-РНК
  • 2. Аминокислоты (20)
  • 3. Ферменты
  • 4. АТФ
  • 5. т-РНК
  • Происходит
  • В цитоплазме на рибосомах
  • Образуется
  • Белковая молекула
Гены, геномы и хромосомы

Гены, геномы и хромосомы

ГЕН Ген- это участок ДНК (или РНК у вирусов), несущий информацию о первичной структуре одного полипептида, одной молекулы т-РНК или одной молекулы р-РНК. В ДНК гены располагаются линейно.

ГЕН

  • Ген- это участок ДНК (или РНК у вирусов), несущий информацию о первичной структуре одного полипептида, одной молекулы т-РНК или одной молекулы р-РНК.
  • В ДНК гены располагаются линейно.
Гены прокариот. У прокариот гены образуют блоки-опероны , которые являются матрицей для транскрипции. Блоки-опероны представляют собой непрерывную последовательность нуклеотидов, входящих в состав кодонов.

Гены прокариот.

  • У прокариот гены образуют блоки-опероны , которые являются матрицей для транскрипции.
  • Блоки-опероны представляют собой непрерывную последовательность нуклеотидов, входящих в состав кодонов.
Гены эукариот. У эукариот единицей транскрипции является отдельный ген. Гены эукариот «разорваны»- состоят из экзонов и интронов Экзоны – нуклеотидная последовательность, кодирующая аминокислоты Интроны – ничего не кодируют

Гены эукариот.

  • У эукариот единицей транскрипции является отдельный ген.
  • Гены эукариот «разорваны»- состоят из экзонов и интронов
  • Экзоны – нуклеотидная последовательность, кодирующая аминокислоты
  • Интроны – ничего не кодируют
Этапы синтеза и-РНК Кепирование - модификация конца про-иРНК (правильная посадка на рибосому, запрет ферментам нуклеазам гидролизовать РНК) Полиаденилирование - присоединение к другому концу про-иРНК адениловых нуклеотидов, что удлиняет жизнь и-РНК Сплайсинг - сшивание копий экзонов

Этапы синтеза и-РНК

  • Кепирование - модификация конца про-иРНК (правильная посадка на рибосому, запрет ферментам нуклеазам гидролизовать РНК)
  • Полиаденилирование - присоединение к другому концу про-иРНК адениловых нуклеотидов, что удлиняет жизнь и-РНК
  • Сплайсинг - сшивание копий экзонов
ГЕНОМ Геном - совокупность генов и некодирующих последовательностей ДНК, которые входят в гаплоидный набор хромосом вида. Известно, что длина всех интронов одного гена превышает суммарную длину всех экзонов. Более 70% нуклеотидов являются регуляторными зонами генов, с ними взаимодействуют многие белки, активирующие или подавляющие транскрипцию разных генов. У человека 5% экзонов 24% интронов

ГЕНОМ

  • Геном - совокупность генов и некодирующих последовательностей ДНК, которые входят в гаплоидный набор хромосом вида.
  • Известно, что длина всех интронов одного гена превышает суммарную длину всех экзонов.

Более 70% нуклеотидов являются

регуляторными зонами генов, с ними взаимодействуют многие белки, активирующие или подавляющие транскрипцию разных генов.

У человека

5% экзонов

24% интронов

Геном человека Трехбуквенный генетический код к 1964 г. расшифровал Ф.Крик. Вряд ли он тогда предполагал, что в обозримом будущем станет возможной расшифровка генома человека. Эта задача долгое время казалась неразрешимой.

Геном человека

  • Трехбуквенный генетический код к 1964 г. расшифровал Ф.Крик. Вряд ли он тогда предполагал, что в обозримом будущем станет возможной расшифровка генома человека. Эта задача долгое время казалась неразрешимой.
И вот геном прочитан Завершение работ по расшифровке генома человека консорциумом ученых планировалось к 2003 г. – 50-летию открытия структуры ДНК. Однако конкуренция сказала свое слово и в этой области. Крейг Вентер основал частную компанию «Селера», которая продает генные последовательности за большие деньги. Включившись в гонку по расшифровке генома, она за один год сделала то, на что у международного консорциума ученых из разных стран ушло десять лет. Это стало возможным благодаря новому методу чтения генетических последовательностей и использованию автоматизации процесса чтения.

И вот геном прочитан

  • Завершение работ по расшифровке генома человека консорциумом ученых планировалось к 2003 г. – 50-летию открытия структуры ДНК. Однако конкуренция сказала свое слово и в этой области.
  • Крейг Вентер основал частную компанию «Селера», которая продает генные последовательности за большие деньги. Включившись в гонку по расшифровке генома, она за один год сделала то, на что у международного консорциума ученых из разных стран ушло десять лет. Это стало возможным благодаря новому методу чтения генетических последовательностей и использованию автоматизации процесса чтения.
Итак, геном прочитан. Казалось бы, надо радоваться, но ученые пришли в недоумение: уж очень мало генов оказалось у человека – примерно в три раза меньше, чем ожидалось. Раньше думали, что генов у нас около 100 тыс., а на самом деле их оказалось около 38,5 тыс. Но даже не это самое главное. 10 тыс работают во всех клетках, а 28,5 тыс не во всех. Недоумение ученых : у дрозофилы 13 601 генов, у круглого почвенного червя – 19 тыс., у горчицы – 25 тыс. генов. Столь малое количество генов у человека не позволяет выделить его из животного царства и считать «венцом» творения.
  • Итак, геном прочитан. Казалось бы, надо радоваться, но ученые пришли в недоумение: уж очень мало генов оказалось у человека – примерно в три раза меньше, чем ожидалось. Раньше думали, что генов у нас около 100 тыс., а на самом деле их оказалось около 38,5 тыс. Но даже не это самое главное.
  • 10 тыс работают во всех клетках, а 28,5 тыс не во всех.
  • Недоумение ученых : у дрозофилы 13 601 генов, у круглого почвенного червя – 19 тыс., у горчицы – 25 тыс. генов. Столь малое количество генов у человека не позволяет выделить его из животного царства и считать «венцом» творения.
Основную часть ДНК наших хромосом занимают пустынные участки и так называемые тандемные повторы. В пустынных участках просто-напросто не закодировано никаких генов, а повторы бессмысленны и следуют друг за другом наподобие велосипедов-тандемов, откуда и получили название. Зато там, где располагаются гены, активность ДНК и ферментов, синтезирующих ее копии в виде молекул информационной РНК, повышается в 200–800 раз! Это – «горячие точки» генома.
  • Основную часть ДНК наших хромосом занимают пустынные участки и так называемые тандемные повторы.
  • В пустынных участках просто-напросто не закодировано никаких генов, а повторы бессмысленны и следуют друг за другом наподобие велосипедов-тандемов, откуда и получили название.
  • Зато там, где располагаются гены, активность ДНК и ферментов, синтезирующих ее копии в виде молекул информационной РНК, повышается в 200–800 раз! Это – «горячие точки» генома.

В геноме человека ученые насчитали 223 гена, которые сходны с генами кишечной палочки. Кишечная палочка возникла примерно 3 млрд. лет назад. Зачем нам такие «древние» гены? Видимо, современные организмы унаследовали от предков какие-то фундаментальные структурные свойства клеток и биохимические реакции, для которых необходимы соответствующие белки.
  • В геноме человека ученые насчитали 223 гена, которые сходны с генами кишечной палочки. Кишечная палочка возникла примерно 3 млрд. лет назад.
  • Зачем нам такие «древние» гены? Видимо, современные организмы унаследовали от предков какие-то фундаментальные структурные свойства клеток и биохимические реакции, для которых необходимы соответствующие белки.
В нашем геноме много последовательностей, доставшихся нам в «наследство» от ретровирусов. Эти вирусы, к которым относятся вирусы рака и СПИДа, вместо ДНК в качестве наследственного материала содержат РНК Таких ретровирусных последовательностей у нас много. Время от времени они «вырываются» на волю, в результате чего возникает рак (но рак в полном соответствии с законом Менделя проявляется лишь у рецессивных гомозигот, т.е. не более чем в 25% случаев).
  • В нашем геноме много последовательностей, доставшихся нам в «наследство» от ретровирусов. Эти вирусы, к которым относятся вирусы рака и СПИДа, вместо ДНК в качестве наследственного материала содержат РНК
  • Таких ретровирусных последовательностей у нас много. Время от времени они «вырываются» на волю, в результате чего возникает рак (но рак в полном соответствии с законом Менделя проявляется лишь у рецессивных гомозигот, т.е. не более чем в 25% случаев).
К.Вентер говорил, что понимание генома потребует сотни лет. Ведь мы до сих пор не знаем функций и роли более чем 25 тыс. генов. И даже не знаем, как подступиться к решению этой задачи, поскольку большинство генов просто «молчит» в геноме, никак себя не проявляя. В то же время, хотя генов у нас и не слишком много, они обеспечивают синтез до 1 млн (!) самых разных белков.
  • К.Вентер говорил, что понимание генома потребует сотни лет.
  • Ведь мы до сих пор не знаем функций и роли более чем 25 тыс. генов. И даже не знаем, как подступиться к решению этой задачи, поскольку большинство генов просто «молчит» в геноме, никак себя не проявляя.
  • В то же время, хотя генов у нас и не слишком много, они обеспечивают синтез до 1 млн (!) самых разных белков.
Хромосомы На примере человека- 46 молекул ДНК- это 4 метра. Как они умещаются в ядре диаметром 10 мкм Ген- это основа хромосомы  (ДНК+белок гистон) Белки обеспечивают упаковку ДНК в ядре Существует 4 уровня комплектации ДНК

Хромосомы

  • На примере человека- 46 молекул ДНК- это 4 метра. Как они умещаются в ядре диаметром 10 мкм
  • Ген- это основа хромосомы

(ДНК+белок гистон)

  • Белки обеспечивают упаковку ДНК в ядре
  • Существует 4 уровня комплектации ДНК
Уровни комплектации ДНК в хромосоме На первом уровне двойная спираль ДНК наматывается на множество одинаковых белковых комплексов, содержащих по 8 молекул гистонов – белков с повышенным содержанием положительно заряженных аминокислотных остатков лизина и аргинина. В состав нуклеосомы входит по 2 одинаковые молекулы четырёх разных гистонов. Между нуклеосомами содержится 20, 20 или 40 пар нуклеотидов. нуклеосома

Уровни комплектации ДНК в хромосоме

  • На первом уровне двойная спираль ДНК наматывается на множество одинаковых белковых комплексов, содержащих по 8 молекул гистонов – белков с повышенным содержанием положительно заряженных аминокислотных остатков лизина и аргинина.
  • В состав нуклеосомы входит по 2 одинаковые молекулы четырёх разных гистонов.
  • Между нуклеосомами содержится 20, 20 или 40 пар нуклеотидов.

нуклеосома

На втором уровне - нуклеосомы сближаются с помощью пятого гистона, отличающегося от тех, которые входят в состав сердцевины нуклеосомы. Образуется фибрилла.
  • На втором уровне - нуклеосомы сближаются с помощью пятого гистона, отличающегося от тех, которые входят в состав сердцевины нуклеосомы.
  • Образуется фибрилла.
На третьем уровне упаковки формируются петли, содержащие от 20-80 тыс. пар нуклеотидов. В «устье» каждой петли находятся белки, которые узнают определенные нуклеотидные последовательности и при этом имеют сродство друг с другом. Образуется комплекс, называемый хроматином (виден только в электронный микроскоп).
  • На третьем уровне упаковки формируются петли, содержащие от 20-80 тыс. пар нуклеотидов.
  • В «устье» каждой петли находятся белки, которые узнают определенные нуклеотидные последовательности и при этом имеют сродство друг с другом.
  • Образуется комплекс, называемый хроматином (виден только в электронный микроскоп).
На четвертом уровне- петли укладываются в стопки, хромосома утолщается и становится видна в световой микроскоп.
  • На четвертом уровне- петли укладываются в стопки, хромосома утолщается и становится видна в световой микроскоп.
Уровни комплектации ДНК

Уровни комплектации ДНК

Строение хромосомы на четвертом уровне упаковки. Каждая хромосома состоит из 2-х идентичных хроматид, каждая из которых содержит по одной молекуле ДНК. Центромера - участок соединения хроматид. Теломера – конец хромосомы. Состоит из 10 тыс.пар  нуклеотидов. Теломеры защищают кодирующие последовательности ДНК –гены от действия экзонуклеаз –ферментов, гидролизирующих молекулы нуклеиновых кислот с концов, и обеспечивают прикрепление хромосом во время удвоения к внутренней мембране ядра. Плечо - часть хромосомы от центромеры до теломеры.

Строение хромосомы на четвертом уровне упаковки.

Каждая хромосома состоит из 2-х идентичных хроматид, каждая из которых содержит по одной молекуле ДНК.

Центромера - участок соединения хроматид.

Теломера – конец хромосомы. Состоит из 10 тыс.пар

нуклеотидов. Теломеры защищают кодирующие последовательности ДНК –гены от действия экзонуклеаз –ферментов, гидролизирующих молекулы нуклеиновых кислот с концов, и обеспечивают прикрепление хромосом во время удвоения к

внутренней мембране ядра.

Плечо - часть хромосомы от центромеры до теломеры.

Классификация хромосом 1- телоцентрическая (центромера отсутствует либо расположена на конце хромосомы) 2- акроцентрическая (центромера смещена к концу плеча хромосомы) 3- субметацентрическая (центромера делит хромосому на два неравных плеча) 4- метацентрическая (центромера делит хромосому на два равных плеча)

Классификация хромосом

1- телоцентрическая (центромера отсутствует либо расположена на конце хромосомы)

2- акроцентрическая (центромера смещена к концу плеча хромосомы)

3- субметацентрическая (центромера делит хромосому на два неравных плеча)

4- метацентрическая (центромера делит хромосому на два равных плеча)

Кариотип Кариотип- совокупность признаков хромосомного набора. Кариотипы разных видов различаются числом, размерами и формой хромосом

Кариотип

  • Кариотип- совокупность признаков хромосомного набора.
  • Кариотипы разных видов различаются числом, размерами и формой хромосом
   У человека нормальный кариотип состоит из 46 хромосом.  Тогда как у шимпанзе, гориллы — 48.  Кариотип бурозубки обыкновенной составляет от 20 до 33 хромосом в зависимости от конкретной популяции

  • У человека нормальный кариотип состоит из 46 хромосом.
  • Тогда как у шимпанзе, гориллы — 48.
  • Кариотип бурозубки обыкновенной составляет от 20 до 33 хромосом в зависимости от конкретной популяции
Нарушения кариотипа у человека 47,XXY; 48,XXX- Синдром Клайнфельтера (Полисомия по X-хромосоме у мужчин) 45X0; 45X0/46XX; 45,X - Синдром Шерешевского — Тёрнера (Моносомия по X) 47,ХХ, 21+; 47,ХY, 21+  Синдром Дауна  (Трисомия по 21-й хромосоме) 47,ХХ, 18+; 47,ХY, 18+  Синдром Эдвардса  (Трисомия по 18-й хромосоме) 47,ХХ, 13+; 47,ХY, 13+  Синдром Патау  (Трисомия по 13-й хромосоме) 46,XX, 5р-  Синдром кошачьего крика    (Делеция короткого плеча 5-й хромосомы)  Делеции   — хромосомные перестройки, при которых происходит потеря участка хромосомы

Нарушения кариотипа у человека

  • 47,XXY; 48,XXX- Синдром Клайнфельтера (Полисомия по X-хромосоме у мужчин)
  • 45X0; 45X0/46XX; 45,X - Синдром Шерешевского — Тёрнера (Моносомия по X)
  • 47,ХХ, 21+; 47,ХY, 21+ Синдром Дауна (Трисомия по 21-й хромосоме)
  • 47,ХХ, 18+; 47,ХY, 18+ Синдром Эдвардса (Трисомия по 18-й хромосоме)
  • 47,ХХ, 13+; 47,ХY, 13+ Синдром Патау (Трисомия по 13-й хромосоме)
  • 46,XX, 5р- Синдром кошачьего крика

(Делеция короткого плеча 5-й хромосомы)

Делеции   — хромосомные перестройки, при которых происходит потеря участка хромосомы

Митохондриальный геном Генетическая информация содержится не только в хромосомах клеточного ядра, но и в митохондриях(это самовоспроизводящиеся полуавтономные органеллы клетки) Митохондриальный геном – это 1 или несколько кольцевых(редко линейных) молекул мтДНК В митохондриях также содержатся рибосомы, но они синтезируют только 5% белков Свой геном имеют также и хлоропласты

Митохондриальный геном

  • Генетическая информация содержится не только в хромосомах клеточного ядра, но и в митохондриях(это самовоспроизводящиеся полуавтономные органеллы клетки)
  • Митохондриальный геном – это 1 или несколько кольцевых(редко линейных) молекул мтДНК
  • В митохондриях также содержатся рибосомы, но они синтезируют только 5% белков

Свой геном имеют также и хлоропласты

Закрепление . В чём принципиальное отличие строения генов эукариот от генов прокариот? У прокариот нуклеотиды располагаются непрерывно, а у эукариот они «разорваны». 2.Какие органеллы соматических клеток  высших растений имеют свой геном? Ядро, митохондрии и хлоропласты

Закрепление .

  • В чём принципиальное отличие строения генов эукариот от генов прокариот?

У прокариот нуклеотиды располагаются непрерывно,

а у эукариот они «разорваны».

2.Какие органеллы соматических клеток

высших растений имеют свой геном?

Ядро, митохондрии и хлоропласты

Назовите части в структуре хромосом. 1-теломера 2-центромера 3-плечо 4-хроматида 2 4 3 1

Назовите части в структуре хромосом.

1-теломера

2-центромера

3-плечо

4-хроматида

2

4

3

1

Каким образом «упакована» ДНК в ядре клетки?  Расположите в правильном порядке уровни комплектации ДНК. 3, 2, 4, 1 1 2 4 3

Каким образом «упакована» ДНК в ядре клетки? Расположите в правильном порядке уровни комплектации ДНК.

3, 2, 4, 1

1

2

4

3

Домашнее задание. Параграф № 18, подготовить сообщения о заболеваниях человека, связанные с нарушением его кариотипа: Синдром Клайнфельтера Синдром Шерешевского — Тернера Синдром Дауна   Синдром Эдвардса

Домашнее задание.

Параграф № 18,

подготовить сообщения о заболеваниях человека, связанные с нарушением его кариотипа:

  • Синдром Клайнфельтера
  • Синдром Шерешевского — Тернера
  • Синдром Дауна
  • Синдром Эдвардса
Спасибо за внимание!

Спасибо за внимание!


Скачать

Рекомендуем курсы ПК и ППК для учителей

Вебинар для учителей

Свидетельство об участии БЕСПЛАТНО!