§ 19 Ядра і хромосоми

• До змісту відповідей

БІОЛОГІЧНИЙ ДЕТЕКТИВ

Особливістю клітин інфузорій є наявність у них не одного, а двох ядер, хоча розмір їхніх клітин не є надто великим. Навіщо їм два ядра?

В інфузорій відбулася спеціалізація ядер за їхніми функціями. Мале ядро (мікронуклеус) є диплоїдним і відповідає за збереження та передачу спадкової інформації під час розмноження. Велике ядро (макронуклеус) є поліплоїдним і керує повсякденними процесами життєдіяльності та білковим синтезом клітини.

ТРЕНУЙСЯ ДУМАТИ

1. Ядро відділене від цитоплазми ядерною оболонкою. Поміркуй, які речовини або структури крізь пори надходять у ядро, а які — навпаки, з ядра, у цитоплазму. Уклади схему.

Крізь ядерні пори здійснюється регульований транспорт речовин між ядром і цитоплазмою.

Схема транспорту крізь ядерні пори:

• З цитоплазми в ядро надходять:
  • білки (гістони для пакування ДНК, ферменти реплікації та транскрипції);
  • нуклеотиди (будівельні блоки для синтезу ДНК і РНК);
  • молекули АТФ (для енергетичного забезпечення процесів у ядрі);
  • регуляторні сполуки й хімічні сигнали.
• З ядра в цитоплазму виходять:
  • молекули РНК (іРНК, тРНК, рРНК);
  • сформовані субодиниці рибосом.

2. У клітинах людини можуть утворюватися до десяти ядерець. У яких клітинах їх більше і вони активніше функціонують: в епітеліоцитах шкіри, у стовбурових клітинах під час поділу чи в клітинах печінки? Відповідь обґрунтуй.

Ядерець найбільше і вони найактивніші в клітинах печінки. Основна роль ядерця полягає в утворенні рРНК і збиранні субодиниць рибосом для синтезу білків. Оскільки клітини печінки безперервно утворюють величезну кількість білків плазми крові й ферментів, їм постійно потрібні нові рибосоми. В епітеліоцитах шкіри процеси синтезу згасають через зроговіння, а під час поділу стовбурових клітин ядерця повністю зникають.

ВІДЕО 18.1

Чи має хромосома зовнішню мембрану, оболонку?

Ні, хромосома не має жодної власної мембрани чи оболонки. Вона є суцільною щільно скрученою ниткою ДНК, зв’язаною з білками.

Що таке нуклеосома? Як вона виглядає?

Це структурна одиниця хроматину, яка складається з білкової серцевини (гістонів) та намотаного навколо неї ланцюга ДНК. Зовні вона нагадує мікроскопічну кульку чи намистину, на яку накручена нитка.

Який сенс в компактизації хромосом?

Компактизація потрібна для надійного та безпечного розподілу молекул ДНК між новими клітинами під час поділу. У щільно змотаному стані довгі нитки не плутаються і не рвуться.

Скільки хромосом ви отримали від батька, а скільки – від мами?

Від мами отримано 23 хромосоми, і стільки ж — 23 хромосоми — від батька. Разом вони утворюють повний набір із 46 хромосом (23 пари).

Чи ідентичними є материнська і батьківська хромосома однієї гомологічної пари?

Ні, вони не повністю ідентичні. Вони кодують однакові ознаки й містять однакові гени в тих самих місцях, але мають невеликі відмінності в послідовностях нуклеотидів через накопичені поколіннями мутації.

Чи однакові хромосоми в клітинах печінки і в нейронах?

Так, хромосоми та вся послідовність ДНК у клітинах печінки і в нейронах абсолютно однакові. Різниця лише в тому, що в клітинах печінки активні одні гени, а в нейронах — інші.

Що таке хромосома?

Це суцільний ланцюг ДНК разом із групою стабілізуючих білків.

Чи була для тебе нова інформація у відео?

Так, несподіваною виявилася інформація про те, що в кожної людини є від 50 до 200 власних унікальних мутацій, яких не було в батьків.

Яка інформація візуалізована так, щоб розширити чи поглибити попередньо сформовані знання?

Найбільш наочно розкрито реальну внутрішню упаковку хромосоми. Анімація розвіює міф про те, ніби нитка ДНК плаває всередині хромосоми як у мішечку, показуючи поетапне розкручування — від щільної структури через гістонові кульки аж до подвійної спіралі.

ЗАПИТАННЯ І ЗАВДАННЯ

1. Опиши будову ядра, вкажи функції його компонентів.

Клітинне ядро має двомембранну оболонку з порами, яка відмежовує вміст ядра й контролює обмін речовинами з цитоплазмою. Усередині розташована каріоплазма (нуклеоплазма) — рідке середовище, що забезпечує протікання біохімічних реакцій ядра. У каріоплазмі містяться нитки хроматину (комплекс ДНК та білків-гістонів), які зберігають спадкову інформацію, та ядерце — немембранна структура, де синтезується рРНК і збираються рибосоми.

2. У яких клітин — нейронів чи стовбурових — хромосома завжди складається з однієї хроматиди, а в яких на різних етапах може мати одну або дві хроматиди?

У нейронах дорослої людини хромосома завжди складається з однієї хроматиди, оскільки зрілі нервові клітини не діляться й не подвоюють ДНК. У стовбурових клітинах, які активно діляться, до реплікації ДНК хромосома містить одну хроматиду, а після подвоєння ДНК і аж до моменту розходження в мітозі — дві хроматиди.

3. Змоделюй з паперу або пластиліну процес утворення двох хроматид із вихідної однохроматидної хромосоми. Синтез яких речовин при цьому обов’язково має відбуватися?

Для пластилінової моделі з одного шматочка скочують витягнутий джгутик, який зображує вихідну однохроматидну хромосому. Потім ліплять точно такий самий другий джгутик-копію і з’єднують їх посередині пластиліновою кулькою іншого кольору, що позначає центромеру. При утворенні двох хроматид у клітині обов’язково має відбутися синтез (реплікація) молекул ДНК, а також синтез білків-гістонів, які пакують подвоєну ДНК.

4. Навіщо відбувається компактизація хроматину?

Компактизація потрібна для того, щоб вкоротити й щільно вкласти довгі молекули ДНК у компактні хромосоми перед клітинним поділом. Це захищає молекули ДНК від розривів, запобігає заплутуванню ниток і забезпечує їхній точний і рівномірний розподіл між новими дочірніми клітинами.

5. Які клітини в організмі людини є гаплоїдними, а які — диплоїдними?

Гаплоїдними є лише зрілі статеві клітини (сперматозоїди та яйцеклітини), у яких міститься одинарний набір хромосом (23 хромосоми). Диплоїдними є всі нестатеві (соматичні) клітини нашого тіла (клітини шкіри, печінки, м’язів, кісток), які мають подвійний набір із 46 хромосом (23 пари).

6. Проведи дослідження каріотипу людини за ресурсом Learn.Genetics. Виконай в e-ДОДАТКУ завдання 19.2.

ДОСЛІДЖЕННЯ КАРІОТИПУ ЛЮДИНИ

Скільки пар хромосом у каріотипі людини?

У нормальному каріотипі людини містяться 23 пари хромосом (усього 46 хромосом).

Чи всі хромосоми мають однаковий розмір?

Ні, вони помітно відрізняються за розміром: від найбільших пар на початку каріотипу до найдрібніших у кінці.

Які з хромосом № 1, 2, 21, 19 можна віднести до групи великих хромосом, а які — до маленьких?

До великих належать хромосоми № 1 і № 2, а до маленьких — № 19 і № 21.

У якої хромосоми (№ 3 або № 21) центромера розміщена по центру, а в якої — відсунута на край хромосоми?

У хромосоми № 3 центромера розміщена майже посередині (метацентрична), а у хромосоми № 21 вона суттєво зміщена до краю (акроцентрична).

Чи допомогла робота з ресурсом зрозуміти, як влаштований каріотип людини?

Так, інтерактивне зіставлення дозволяє наочно побачити, як генетики класифікують і підбирають пари за довжиною, положенням центромери та смугастим малюнком забарвлення.

СКЛАДАЄМО БІОЛОГІЧНІ ПАЗЛИ (РЕФЛЕКСІЯ)

1. Назви три факти, які ти дізнався/дізналася після опанування параграфа.

• Молекули ДНК людського ядра мають величезну довжину і без пакування на гістонові кульки не змогли б поміститися в ядрі.
• Нормальний хромосомний набір соматичних клітин людини є диплоїдним і становить 46 хромосом, а в гаметах він зменшений удвічі й дорівнює 23 хромосомам.
• В інфузорій ядра розділили обов’язки: мікронуклеус зберігає гени для наступних поколінь, а макронуклеус керує метаболізмом клітини.

2. Закінчи одне з речень: Я став/стала більш обізнаним/обізнаною щодо… Мене здивувало… Я побачив/побачила зв’язок…
Я став більш обізнаним щодо рівнів організації хромосоми та ролі білків-гістонів у регуляції доступу до окремих генів.

3. З якими перешкодами ти зіткнувся/зіткнулася під час опанування параграфа? Як ти подолав/подолала труднощі?
Спочатку було важко не плутати поняття хроматину й хроматиди. Розібратися допоміг малюнок будови хромосоми та розуміння того, що хроматида — це одна з двох копій подвоєної хромосоми перед поділом.

4. Де і як ти зможеш використати знання і набутий досвід?
Знання про плоїдність та каріотип допоможуть мені краще розуміти питання спадковості, природи генетичних хвороб та механізми статевого розмноження в наступних темах біології.