§ 4.4. ХРОМОСОМНИЙ СТУПІНЬ ОРГАНІЗАЦІЇ ГЕНЕТИЧНОЇ ІНФОРМАЦІЇ

• Назад до змісту

ДІЯЛЬНІСТЬ

Навчальне завдання. Як організована спадкова інформація на хромосомному рівні? Самостійне перетворення знань у схему «Листок конюшини». ХРОМОСОМИ

Р Формулює визначення поняття «ХРОМОСОМИ»:
Хромосоми — це молекулярні структури клітинного ядра, які є носіями генів і визначають спадкові властивості клітин та організмів.

В Визначає сутність змістових елементів схеми: хімічний склад, властивості, розташування, функції:

• Хімічний склад: основу становить хроматин — комплекси дволанцюгової ДНК ($30\text{–}45\%$), білків-гістонів ($30\text{–}50\%$), негістонових білків ($4\text{–}33\%$) та РНК.
• Властивості: здатність до самоподвоєння (реплікації), здатність розділятися при поділі клітин та здатність зберігатися в ряді поколінь клітин.
• Розташування: розташовані в ядрі клітин еукаріотів; під час поділу ядра стають добре помітними у світловий мікроскоп.
• Функції: збереження, упорядкований розподіл та надійна передача спадкової інформації дочірнім клітинам, а також регуляція роботи генів.

К Конструює схему:

С Аналізує: особливості організації та формулює висновок:
Хромосомний ступінь забезпечує компактне пакування велетенських молекул ДНК, захищає генетичний код від пошкоджень та уможливлює безпомилковий розподіл спадкового матеріалу під час клітинного поділу.

Розвивальне завдання. Чи існує взаємозв’язок будови та функцій хромосом? Проблемно-пізнавальна вправа. Будова хромосом

Р Розпізнає пізнавальну ситуацію:
Необхідно з’ясувати, як саме структурні частини хромосоми забезпечують збереження, подвоєння та рівномірний розподіл генетичного матеріалу під час поділу клітини.

В Формулює очікувані результати:
Виділити ключові елементи будови хромосоми за малюнком (одно- та двохроматидні хромосоми, центромера, теломери, сестринські хроматиди, нитки веретена, кінетохори) та встановити їхній взаємозв’язок із функціями.

К Виконує дії та конструює інфомалюнок:

• Визначає основні елементи будови хромосоми (за цифрами на малюнку):

  • 1 — однохроматидна хромосома (до початку реплікації);
  • 2 — двохроматидна хромосома (після реплікації ДНК);
  • 3 — центромера (первинна перетяжка, що ділить хромосому на плечі);
  • 4 — теломери (кінцеві захисні ділянки);
  • 5 — сестринські хроматиди (дві ідентичні копії хромосоми);
  • 6 — нитки веретена поділу;
  • 7 — кінетохори (парні білкові комплекси в ділянці центромери).

• Називає функції елементів будови хромосоми:

  • Центромера (3) та кінетохори (7): слугують точкою прикріплення ниток веретена поділу та керують точним розходженням хроматид до полюсів клітини.
  • Теломери (4): захищають кінці ДНК від руйнування та запобігають злипанню хромосом між собою.
  • Сестринські хроматиди (5): забезпечують збереження та рівномірне передавання двох ідентичних копій генів дочірнім клітинам.
  • Нитки веретена поділу (6): забезпечують механічний рух і розтягування хроматид під час поділу клітини.

С Аналізує результати: РОЗВ’ЯЗАННЯ ПРОБЛЕМИ взаємозв’язок будови й функцій хромосом:
Будова хромосоми повністю пристосована до її функцій: сестринські хроматиди містять дубльовану інформацію, центромера з кінетохорами та нитки веретена поділу гарантують безпомилковий розподіл генетичного матеріалу, а теломери надійно захищають кінці молекули від пошкоджень і деградації.

Ціннісне завдання. «Самоорганізація – це процес виникнення порядку і організації із безладу у відкритих системах». Чи є хромосоми наслідком процесів самоорганізації матерії? Вправа для переконаності. Процеси формування хромосом (конденсація)

Р Визначає термін «конденсація хромосом»:
Конденсація хромосом (від лат. condensatio — ущільнення) — це процес, що забезпечує багаторівневу організацію та послідовне компактне впорядкування хроматину в клітині.

В Називає основні рівні організації хромосом (за цифрами на схемі):

• 1, 2 — Подвійна спіраль ДНК (вихідний стан): діаметр подвійної спіралі становить $2\text{ нм}$ (1); молекула дезоксирибонуклеїнової кислоти є носієм спадкового коду (2).
• 3 — Нуклеосомний рівень ($11\text{ нм}$): подвійна спіраль ДНК накручується на білкові часточки (октамери гістонів) у вигляді «намистин»; ущільнення нитки у $6\text{–}7$ разів.
• 4 — Нуклеомерний рівень ($30\text{ нм}$): спіралізація нуклеосом у хроматинову фібрилу (соленоїд); ущільнення ДНК досягає $40$ разів.
• 5 — Хромомерний рівень ($300\text{ нм}$): утворення бічних поперечних петель уздовж білкового остова хромосоми; ущільнення до $1000$ разів.
• 6 — Хроматидний рівень ($700\text{ нм}$): компактне складання петель у поздовжнє тіло окремої хроматиди; ущільнення до $7000$ разів.
• 7 — Хромосомний рівень ($1400\text{ нм}$): повністю сформована двохроматидна метафазна хромосома; загальне ущільнення нитки ДНК сягає $7000\text{–}10\,000$ разів.

К Конструює інфографіку:

С Виявляє ставлення на рівні переконаності та обґрунтовує твердження про САМООРГАНІЗАЦІЮ на хромосомному ступені організації генетичної інформації:
Формування хромосом є досконалим проявом самоорганізації: довга нитка ДНК за рахунок взаємодії з білками-гістонами самостійно утворює стабільну багаторівневу структуру. Завдяки цьому двометрова нитка ДНК без жодних зовнішніх зусиль акуратно розміщується в мікроскопічному ядрі клітини розміром усього близько $5\text{ мкм}$.

САМОРОЗВИТОК

Самонавчання. Пізнавальне завдання. Спосіб розвитку творчої уяви «Гіперболізація»

Вправа: застосування прийому зменшення розмірів (острівна карликовість) для створення опису уявного карликового слона.

Опис уявного карликового слона:
Уявимо острівного карликового слона, що мешкає на ізольованому середземноморському острові в умовах дефіциту корму. Його зріст становить лише $80\text{ см}$, а вага — близько $90\text{ кг}$, тобто він розміром із вівчарку. У нього короткі й міцні ноги, якими легко дертися скелями, невеликі вуха, що не чіпляються за густі колючі чагарники, та короткий хобот. Зменшення розмірів тіла дозволило цій тварині задовольнятися мізерною кількістю трави та вижити в умовах суворої ізоляції.

Самооцінювання. Продуктивно-конструктивне завдання. Тест-конструювання. ХРОМОСОМИ

1. Які білки відіграють визначальну роль в утворенні хроматину?
   П глобуліни
   Р гемоглобіни
   С гістони ✅
   Т гени

2. «Основна функція хроматину полягає в упакуванні довгих молекул … у більш компактні, щільніші структури». Вставляю пропущене слово:
   А ДНК ✅
   Б білків
   В РНК
   Г глікогену

3. Якщо хроматин упакований щільно, його називають конденсованим або …
   Л гетерохроматином ✅
   М еухроматином

4. Скільки хроматид мають хромосоми перед поділом клітини?
   А дві ✅
   Б чотири
   В одну
   Г три

5. Структурна частина хроматину, утворена ділянкою нитки ДНК намотаною на серцевину із основних білків, — це…
   Й центромера
   К теломера
   Л центріоля
   М нуклеосома ✅

6. Вибираю цифру, яка позначає центромеру:
   А 2 ✅
   Б 1
   В 4
   Г 3

7. Називаю ділянки на кінцях лінійних хромосом, що перешкоджають їх з’єднанню між собою та відновленню втрачених після поділу ділянок:
   Л центромери
   М хромомери
   Н теломери ✅
   О кінетохори

8. Скільки молекул ДНК утворює 46 хромосом людини?
   В одна
   Г 23
   Д 46 ✅
   Е 92

9. Утворення поперечних петель вздовж хромосоми відбувається під час…
   П спіралізації
   Р конденсації ✅

10. Нуклеомерний рівень виникає завдяки…
    А спіралізації ✅
    І конденсації

Таблиця відповідей:

Зашифрована назва тварин, які допомогли В. Флеммінгу відкрити хроматин: САЛАМАНДРА.