§ 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?

У клітинах інфузорій відбулася спеціалізація ядер за виконуваними функціями. Мале ядро (мікронуклеус) є диплоїдним і відповідає за збереження та відтворення спадкової інформації під час статевого процесу й розмноження. Велике ядро (макронуклеус) є поліплоїдним та забезпечує щоденне управління всіма процесами життєдіяльності та активним синтезом білків у клітині.

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 відбувається вибірковий двосторонній транспорт речовин та молекулярних комплексів.

Схема транспорту через ядерні пори:

• З цитоплазми в ядро надходять:
  • Білки (гістони, ферменти для синтезу та подвоєння ДНК і РНК);
  • Нуклеотиди (будівельний матеріал для ДНК та РНК);
  • Молекули АТФ (джерело енергії для біохімічних процесів в ядрі);
  • Регуляторні білки та сигнальні молекули.
• З ядра в цитоплазму виходять:
  • Молекули РНК (інформаційні, транспортні, рибосомні);
  • Зібрані 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.

Ядерця найбільш активні та присутні у більшій кількості в клітинах печінки (гепатоцитах). Основна функція ядерця полягає у синтезі рРНК та збиранні субодиниць рибосом, які необхідні для інтенсивного синтезу білків. Оскільки клітини печінки постійно виконують високу метаболічну роботу та утворюють велику кількість білків плазми крові й ферментів, їм потрібна максимальна кількість рибосом. В епітеліоцитах шкіри переважають процеси зроговіння, а під час поділу стовбурових клітин ядерця тимчасово розпадаються.

ЗАПИТАННЯ І ЗАВДАННЯ

1. Опиши будову ядра, вкажи функції його компонентів.

Клітинне ядро має двомембранну будову і складається з таких основних компонентів:

• Ядерна оболонка — складається з двох мембран і містить ядерні пори. Вона відокремлює вміст ядра від цитоплазми та регулює обмін речовинами між ними.
• Каріоплазма (нуклеоплазма) — внутрішній рідкий вміст ядра, який створює середовище для функціонування генетичного матеріалу та перебігу біохімічних реакцій.
• Хроматин — комплекс ниток ДНК і білків-гістонів. Він зберегає та реалізує спадкову інформацію клітини, а перед поділом компактизується у хромосоми.
• Ядерце — щільна немембранна структура, функцією якої є утворення рибосомних РНК та збирання субодиниць рибосом.

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 хромосома завжди складається з однієї хроматиди, оскільки ці клітини перебувають у стані спокою, не діляться і не проводять подвоєння (реплікацію) ДНК.
У стовбурових клітинах хромосома на різних етапах клітинного циклу має різний вигляд: до подвоєння ДНК вона складається з однієї хроматиди, а після реплікації ДНК в інтерфазі та під час початку мітозу містить 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 моделювання утворення двохроматидної хромосоми з пластиліну спочатку виліплюють один видовжений джгутик, який зображує вихідну однохроматидну хромосому. Потім виліплюють другий точно такий самий джгутик і з’єднують їх у центрі за допомогою кульки пластиліну іншого кольору — центромери. У результаті утворюється Х-подібна двохроматидна хромосома. Під час цього процесу в клітині обов’язково має відбуватися синтез (подвоєння) молекули ДНК, а також синтез білків-гістонів, необхідних для її пакування.

4. Навіщо відбувається компактизація хроматину?

Компактизація хроматину відбувається для того, щоб зменшити довжину молекул ДНК та щільно їх упакувати перед поділом клітини. Це запобігає заплутуванню й пошкодженню ниток ДНК під час руху та забезпечує їхній точний і рівномірний розподіл між дочірніми клітинами.

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

Гаплоїдними в організмі людини є статеві клітини (гамети) — сперматозоїди та яйцеклітини, які містять один набір з 23 хромосом. Диплоїдними є всі соматичні клітини тіла (наприклад, клітини шкіри, м’язів, печінки, нервові клітини), які містять подвійний набір із 46 хромосом (23 пари).

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

Під час дослідження каріотипу хромосоми сортують та зіставляють у парні групи за їхніми розмірами, формою та смугастим малюнком (розташуванням темних і світлих смуг) від найбільшої 1-ї пари до найменшої 22-ї пари неполових хромосом. Окремо виділяють 23-тю пару статевих хромосом (XX у жінок або XY у чоловіків). Такий аналіз дає змогу визначити стать людини та виявити хромосомні аномалії, наприклад наявність зайвої хромосоми чи відсутність однієї з них.

СКЛАДАЄМО БІОЛОГІЧНІ ПАЗЛИ (РЕФЛЕКСІЯ)

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

• Загальна довжина молекул ДНК в одному ядрі клітини людини є дуже великою, тому для розміщення в ядрі вона щільно упаковується за допомогою білків-гістонів.
• Диплоїдний набір хромосом людини складається з 46 хромосом (23 пари), а гаплоїдний набір у статевих клітинах містить 23 хромосоми.
• У деяких одноклітинних організмів, наприклад інфузорій, є два типи ядер: мале ядро відповідає за збереження спадкової інформації, а велике — за керування життєдіяльністю.

2. Закінчи одне з речень: Я став/стала більш обізнаним/обізнаною щодо… Мене здивувало… Я побачив/побачила зв’язок…
Я став більш обізнаним щодо того, як саме нитка ДНК намотується на білки-гістони й спіралізується у хромосоми перед поділом клітини.

3. З якими перешкодами ти зіткнувся/зіткнулася під час опанування параграфа? Як ти подолав/подолала труднощі?
Складність полягала в тому, щоб чітко розрізнити поняття хроматину та хроматиди. Подолати це труднощі допомогло повторне читання висновків параграфа та уважний розгляд схеми будови хромосоми.

4. Де і як ти зможеш використати знання і набутий досвід?
Ці знання знадобляться мені для розуміння причин спадкових хвороб, аналізу результатів генетичних досліджень та усвідомлення важливості збереження здоров’я своїх клітин.