МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФГАОУ ВО "Новосибирский национальный исследовательский государственный университет"

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ
ФЕДЕРАЦИИ
ФГАОУ ВО "Новосибирский национальный
исследовательский государственный университет"
Факультет естественных наук
УТВЕРЖДАЮ
Декан ФЕН НГУ, профессор
_____________ Резников В.А.
«29» августа 2014 г.
Рабочая программа дисциплины
«Клеточная биология»
Направление подготовки
Биология
06.03.01
Профиль подготовки
Квалификация (степень) выпускника
Академический бакалавр
Форма обучения
Очная
Новосибирск 2014
Аннотация рабочей программы
Дисциплина «Клеточная биология» является базовой частью профессионального
цикла ООП по направлению подготовки «Биология», профиль «Биология» Дисциплина
реализуется на факультете естественных наук
Новосибирского национального
исследовательского государственного университета кафедрой цитологии и генетики.
Содержание дисциплины охватывает весь круг вопросов, связанных со структурнофункциональной организацией клетки и сложной сетью взаимодействий макромолекул, их
комплексов и клеточных компартментов в процессах жизнедеятельности.
Дисциплина нацелена на формирование общепрофессиональных компетенций ОПК-4,
ОПК-5, ОПК-6, ОПК-7.
Преподавание дисциплины предусматривает следующие формы организации
учебного процесса: 36 ч. - лекции, 24 ч. практические занятия, 5 контрольных работ, 15 ч.
– индивидуальные консультации (интерактивная форма работы), 38 ч. - самостоятельная
работа студента.
Программой дисциплины предусмотрены следующие виды контроля: текущий
контроль успеваемости в форме контрольных работ и коллоквиума, промежуточный
контроль в форме зачета и рубежный контроль в форме экзамена.
Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетные единицы, 108 академических
часов.
1. Цели освоения дисциплины
Основная цель курса – сформировать представление о структурно-функциональном
единстве клетки и закономерностях организации основных клеточных процессов
Для достижения поставленной цели выделяются задачи курса:
1. Знакомство с историей цитологии (люди, методы и открытия).
2. Химические и физические основы клеточных процессов.
3. Изучение строения клеточных мембран (плазматической мембраны, мембраны ядра
и других компартментов клетки, цитоскелета, внеклеточных образований.
4. Изучение энергетики клетки и роли мембран в процессах внутриклеточного
преобразования энергии.
5. Знакомство со строением и принципами функционирования хромосом как
надмолекулярного уровня организации генома.
6. Изучение организации метаболизма и транспорта основных органических
веществ.
7. Изучение закономерностей процессов клеточного деления: митоза и мейоза.
8. Знакомство с механизмами регуляции клеточных процессов.
2. Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата
Дисциплина «клеточная биология» входит в базовую часть профессионального цикла
ООП по направлению подготовки «Биология».
Дисциплина «Клеточная биология» опирается на следующие дисциплины данной
ОПК:
 Органическая химия (знание механизмов химических реакций органических
соединений);
 Молекулярная биология (молекулярные механизмы реализации генетической
информации: репликации, транскрипции, трансляции);
Результаты освоения дисциплина «Клеточная биология» используются в следующих
дисциплинах данной ООП:
2





Генетика;
Гистология;
Эмбриология;
Физиология;
В дисциплинах специализации профилей «Генетика», «Биология
«Физиология».
клетки»,
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
«Клеточная биология»:
способность применять принципы структурной и функциональной организации
биологических объектов (часть ОПК-4),
способность применять знание принципов клеточной организации биологических
объектов, биофизических и биохимических основ, мембранных процессов и
молекулярных механизмов жизнедеятельности (ОПК-5),
навыки работы с современной аппаратурой (часть ОПК-6),
владение базовыми представлениями об основных закономерностях генетики, о
геномике, протеомике (часть ОПК-7).
В результате освоения дисциплины студент должен:
Знать:
 структурную и функциональную организацию клеточных компартментов и не
мембранных структур клетки;
 основные клеточные процессы, их локализацию в клетке и механизмы регуляции.
Уметь:
 работать со световым микроскопом.
 идентифицировать
и
анализировать
органоиды
и
структуры
на
светомикроскопических препаратах и электронно-микроскопических фотографиях.
Владеть:
 категориями и понятиями, применяемыми в клеточной биологии;
 представлениями о современных методах, используемых при исследовании клеток;
 представлениями о сложной сети взаимодействий белков, белковых комплексов и
клеточных компартментов в процессах функционирования клетки;
4. Структура и содержание дисциплины
Структура дисциплины традиционна: лекции и практические занятия, 5 письменных
контрольных работ, самостоятельная работа студента. На практических занятиях работа
со световым микроскопом и электронно-микроскопическими фотографиями, обсуждение
некоторых теоретических вопросов, решение ситуативных задач с последующим
обсуждением. Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетные единицы, 108
часов.
№
п/п
1
3
Раздел дисциплины
Се
ме
ст
р
Введение.
История
развития 4
клеточной биологии. Клеточное
учение
и
его
современное
толкование.
Не
де
ля
се
ме
ст
ра
Виды учебной работы, и
трудоемкость (в часах)
Ле
кц
ии
Пр
ак
ти
ч.
Ра
б.
Са
мо
ст
.ра
бо
та
1
2
2
1
Ко
нт
ро
л.
Ко
лл.
За
че
т
Формы текущего
контроля
успеваемости
(по
неделям
семестра).
Форма
промежуточной
аттестации (по
семестрам)
2
3
4
5
6
7
Химические и физические основы
клеточных процессов. Строение
мембран.
Свойства мембран.
Организация
энергетических
процессов в клетке.
Цитоскелет
Организация и функционирование
ядра. Хромосомы.
Митотический цикл.
Мейоз как основа полового
процесса.
9 Организация
процессов
трансляции,
созревания
и
транспорта белков в клеточные
компартменты.
10 Строение и функции мембранных
органоидов клетки.
8
Внеклеточные
образования.
Межклеточные взаимодействия.
12 Регуляция клеточных процессов.
Итого
11
2
2
2
1
2
34
4
56
67
8
2
4
2
1
4
4
2
Контрольная 1
2
4
1
2
2
5
2
Контрольная 2
4
2
4
4
2
5
2
Контрольная 3
9- 4
10
2
4
2
Контрольная 4
10 4
11
12 2
2
4
2
2
2
Контрольная 5
12 2 2 2
36 24 38 10
2
4.1. Содержание тематических разделов курса
Введение. Этапы развития представлений о клеточном строении организмов как
история развития методов изучения животных и растительных тканей. Основные
положения клеточной теории и их современное толкование.
Методы исследования клеток и субклеточных структур. Модельные объекты для
изучения строения и функционирования клеток.
Клеточные компартменты — мембранные органоиды. Преимущества и ограничения,
связанные с компартментализацией эукариотической клетки. Локализация основных
внутриклеточных процессов.
Энергия и силы, используемые в клетке. Пространственно-временные особенности
клеточных процессов.
Мембраны. Химический состав мембран. Производные терпенов и жирных кислот.
Белки. Гликолипиды и гликопептиды.
Основные свойства мембран. Избирательная проницаемость мембран. Транспорт
ионов, воды, низкомолекулярных неорганических и органических веществ и
макромолекул через мембраны.
Плазматическая мембрана. Поступление веществ в клетку.
Энергетика клетки. Виды энергии, используемые в клетке и их взаимопревращения.
Роль мембран в процессах превращения энергии.
Митохондрии. Особенности строения внешней и внутренней мембран.
Пространственная
организация
процессов
окислительного
фосфорилирования.
Особенности транспорта веществ через внешнюю и внутреннюю мембраны. Другие
функции митохондрий.
Пластиды. Хлоропласты. Пространственная организация световой и темновой стадий
фотосинтеза. Синтез углеводов и других соединений в хлоропластах и других пластидах.
Взаимодействие клеточных органоидов в процессе фотодыхания. Особенности строения
хлоропластов у С4 растений.
Сравнение функций митохондрий и хлоропластов и их роли в клетке.
4
Полуавтономность поведения митохондрий и пластид в клетке. Симбиотическая
теория происхождения эукариотической клетки. Факты «За» и «Против». Другие
известные факультативные и облигатные симбионты клеток эукариот. Особенности их
взаимодействия с клеткой.
Цитоскелет. Микротрубочки, микрофиламенты, промежуточные филаменты.
Строение. Организация в клетке. Функции. Роль цитоскелета во внутриклеточном
транспорте веществ, в движении клеток и др. Клеточные структуры, образованные
элементами цитоскелета.
Организация и функционирование ядра. Хромосомы.
Структурная организация клеточного ядра. Ядерная оболочка. Ядерные поры.
Ядерный матрикс. Уровни упаковки хроматина. Политенные хромосомы как модель для
изучения процессов транскрипции и трансляции. Пространственная организация
хромосом в интерфазном ядре.
Организация транскрипции в интерфазном ядре. Посттранскрипционные процессы.
Ядрышко. Регуляция транскрипции.
Метафазная хромосома. Центромерные и теломерные районы. Рутинные и
современные методы окрашивания хромосом. Эу- и гетерохроматин, активный и
инактивированный хроматин. Кариотип. Межвидовое и внутривидовое разнообразие
кариотипов. Нарушение числа и морфологии хромосом, приводящие к патологии.
Деление клеток. Клеточный цикл. Периоды клеточного цикла. Закономерности
репликации. Митоз. Митотический аппарат: веретено деления, клеточный центр,
кинетохор. Цитокинез. Особенности кариокинеза и цитокинеза растительных клеток.
Нарушения митоза. Деление прокариотической клетки.
Мейоз как основа полового процесса. Значение мейоза и его место в жизненном
цикле различных организмов.
Особенности предмейотической интерфазы. Упаковка хроматина в первой профазе
мейоза. Синапсис гомологичных хромосом. Синаптонемный комплекс. Рекомбинационные
узелки. Механизмы и пространственно-временная организация кроссинговера.
Транскрипционная активность хромосом в профазе мейоза. Хромосомы «типа ламповых
щеток». Амплификация ДНК рибосомных генов.
Хромосомные перестройки, их поведение в митозе и мейозе. Авто- и аллоплоиды.
Мейоз у полиплоидов.
Организация процессов синтеза липидов, трансляции и транспорта белков в
клетке. ЭПС.
Организация процессов трансляции. Рибосомы. Котрансляционные превращения белков
в шероховатой эндоплазматической сети (шероховатая ЭПС). Пострансляционные
изменения белков в ЭПС.
Гладкая ЭПС. Организация процессов синтеза и транспорта липидов в клетке
Аппарат Гольджи, лизосомы и пероксисомы. Внеклеточный матрикс.
Аппарат
Гольджи.
Процессы
дегликозилирования,
фосфорилирования
и
гликозилирования в аппарате Гольджи. Синтез углеводов в растительной и животной
клетках.
Пузырьковый транспорт. Клатриновые и коатомерные пузырьки. Селектируемый и
неселектируемый транспорт.
Лизосомы. Типы лизосом. Строение, образование, функции. Вакуоль растительной
клетки.
Мультивезикулярные тельца. Их роль в жизни клеток. Пероксисомы. Строение,
размножение и функции.
Гликокаликс, базальная мембрана, клеточная стенка растений. Участие различных
органоидов в синтезе и транспорте компонентов внеклеточного матрикса.
Межклеточные взаимодействия. Регуляция клеточных процессов.
5
Типы непосредственных клеточных контактов. Адгезионное взаимодействие.
Регуляция клеточных процессов. Особенности регуляции клеток эукариотических
организмов. Вещества-регуляторы.
Внутриклеточная передача сигналов. Вторичные цитозольные и мембранные
посредники.
Молекулярные механизмы регуляции клеточного цикла, метаболических процессов,
процесов секреции и поступления веществ в клетку.
Апоптоз и некроз — две формы клеточной смерти.
4.2.Темы практических занятий
Занятие 1 — 2. Правила работы в цитологической лаборатории. Техника безопасности.
Микроскоп как оптический прибор. Разрешение и увеличение микроскопа. Настройка
освещения по Кёлеру. Работа с иммерсионным объективом. Определение масштаба
изображения. Использование фазово-контрастного устройства.
Типы клеток.
Занятие 3. Фиксация и окраска – этапы приготовления препаратов для выявления
различных веществ и структур клетки. Метод авторадиографии.
Занятие 4. Строение клеток. Митохондрии. Хлоропласты. Микроворсинки. Клеточные
контакты. Поперечно-полосатые мышечные волокна.
Занятие 5-6. Интерфазное ядро. Уровни упаковки хроматина. Строение политенных
хромосом. Политенные хромосомы как модель для изучения интерфазной хромосомы.
Занятие 7. Кариотип. Морфология метафазных хромосом. Методы дифференциальной
окраски. Внутривидовой хромосомный полиморфизм. Межвидовое разнообразие
кариотипов.
Занятие 8. Кариотип человека. Патологии, связанные с изменением числа хромосом.
Медико-генетическое консультирование. Методы пренатальной диагностики.
Занятие 9. Клеточный цикл. Методы измерения параметров клеточного цикла.
Митоз.Нарушения митоза.
Занятие 10. Мейоз. Морфология стадий мейоза. Биваленты. Половые хромосомы в
мейозе.
Занятие 11. Спермато- и оогенез. Микро- и макроспорогенез. Хромосомные
перестройки у гетерозигот по инверсииям и траннслокациям.
Занятие 12. Организация цитоплазмы клеток. Аппарат Гольджи, ЭПС, лизосомы и др.
5. Образовательные технологии
Используется традиционная система лекций и практических занятий. На практических
занятиях часть времени отводится для изучения постоянных цитологических препаратов с
помощью светового микроскопа, часть препаратов студенты готовят самостоятельно. Для
ультраструктурного анализа клеток и клеточных структур используются электронномикросопические фотографии.
6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные
средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам
усвоения дисциплины.
Вопросы для подготовки к первой контрольной работе
В чем выражается асимметрия мембран? И почему она существует?
Все ли глицеролипиды можно назвать фосфоглицеролипидами?
Гликолипиды. Что это за соединения?
Дайте определение липидов.
Диацилглицерол. Что это?
Как можно ограничить подвижность белков в составе мембран?
6
Как можно уменьшить текучесть мембраны?
Какие атомы входят в состав липидов?
Какие бывают сфинголипиды?
Какие вещества проходят через мембрану по специальным каналам? Примеры.
Какие жирные кислоты входят в состав сложных липидов?
Какие жирорастворимые соединения в составе мембраны содержат фосфатную группы?
Какие жирорастворимые соединения входят состав мембран, кроме липидов?
Какие компоненты мембраны обеспечивают ее замкнутость?
Какие компоненты мембраны отвечают за свойство избирательной проницаемости?
Какие липиды Вы знаете?
Какие липиды ответственны за явление перекисного окисления? Почему?
Какие производные изопрена входят в состав мембран?
Какие связи держат интегральные белки в мембране?
Какие связи удерживают на мембране поверхностные белки?
Каких ионов в цитозоле больше, чем в матриксе митохондрий?
Каких ионов в цитозоле меньше, чем во внеклеточной среде?
Какое примерно количество мономеров-сахаров содержит гликолипид?
Какое число атомов углерода бывает в жирных кислотах?
Какой химический элемент представлен в живом организме наибольшим числом атомов?
Какой химический элемент представлен в липидах наибольшим числом атомов?
Могут ли сфинголипиды быть фосфолипидами?
Напишите шесть элементов, стоящих на первом месте по числу атомов в живом
организме.
Перечислите свойства мембран.
Положительно или отрицательно заряжена поверхность мембраны и за счет чего?
Почему из сахаров можно создать более разнообразные структуры, чем из такого же
количества мономеров-аминокислот?
Почему мембраны образуют замкнутые структуры?
Сколько олигосахаров соединяется с одним липидом, образуя гликолипид, в составе
мембраны?
Чем глицеролипиды отличаются от сфинголипидов?
Чем отличаются друг от друга жирные кислоты?
Что больше, масса сахаров в составе всех гликопептидов клетки или масса сахаров в
составе всех гликолипидов клетки?
Что такое амфипатические соединения?
Что такое фосфатидная кислота?
Что такое церамиды?
Что это за соединение – кардиолипин?
Вопросы для подготовки ко второй контрольной работе
В каком компартменте животной клетки синтезируются низкомолекулярные
предшественники синтеза белков, липидов и нуклеиновых кислот?
В каком месте животной клетки запасаются жиры и гликоген?
В каком месте растительной клетки накапливаются запасные жиры и крахмал?
В каком месте растительной клетки синтезируются низкомолекулярные предшественники
синтеза белков, липидов и нуклеиновых кислот?
Где в животной клетке энергия АТФ тратится на создание градиента ионов и каких?
Из каких соединений взят кислород, из каких - водород и из каких - углерод, которые
вошли в состав органического вещества при фотосинтезе?
Как в клетке могут образоваться молекулы ГТФ?
Как клетка осуществляет перемещение протонов и электронов через водную фазу?
Как связаны между собой процессы “световой” и “темновой” стадий фотосинтеза?
Какие биохимические процессы сосредоточены в матриксе митохондрий?
7
Какие вещества клетки могут переносить фосфатную группу?
Какие вещества клетки обладают макроэргическими связями?
Какие взаимопревращения энергии существуют в животной клетке?
Какие виды энергии используются в клетке?
Какие виды энергии умеет создавать клетка?
Какие Вы знаете доноры-акцепторы протонов и электронов в клетке?
Какие катаболические процессы происходят в митохондриях?
Какие процессы анаболизма локализованы в митохондриях?
Каков механизм образования тепла в буром жире?
Какова роль межмембранного пространства митохондрий в процессах окислительного
фосфорилирования?
Какова роль митохондрий в клеточном метаболизме аминокислот?
Каковы функции митохондрий?
Какое соединение является универсальным переносчиком ацетильной группы?
Какую роль играют нуклеотиды в клетке?
Может ли клетка прожить без окислительного фосфорилирования?
Напишите формулы световой и темновой стадии фотосинтеза.
По аналогии в формулой фотосинтеза напишите формулу процессов окислительного
фосфорилирования.
Почему АТФ называют универсальным источником энергии в клетке?
Приведите известные Вам примеры субстратного фосфорилирования.
Приведите примеры разобщения процессов окисления и фосфорилирования?
Прокомментируйте высказывание: “В процессе дыхания кислород превращается в
углекислый газ”.
Роль внутренней мембраны митохондрий в процессе образования молекул АТФ?
Роль протонов и электронов в процессах окислительного фосфорилирования?
Сравните роль митохондрий в клетке с ролью хлоропластов.
Чем взаимопревращения энергии в животной клетки отличаются от взаимопревращений
энергии в растительной клетке?
Чем отличается цепь переноса электронов митохондрий от ЦПЭ хлоропластов по
источнику электронов и их конечному акцептору?
Чем регулируется интенсивность работы АТФ-синтазы хлоропластов?
Чем субстратное фосфорилирование отличается от окислительного фосфорилирования?
Что делают митохондрии в растительной клетке?
Что такое макроэргическая связь?
Вопросы для подготовки к третьей контрольной работе
Белки, ассоциированные с микротрубочками. Их функции. .
Белки, ассоциированные с микрофиламентами. Их функции.
Белки, ассоциированные с промежуточными филаментами, Их функции.
В чем проявляется динамичность микротрубочек и микрофиламентов?
Где находятся «-» концы микротрубочек в интерфазных клетках животных? А где «+»
концы?
Где находятся «-» концы микротрубочек в интерфазных клетках растений? А где находятся
«+» концы?
Где расположены минус-концы микротрубочек в интерфазе растительной клетки? В
профазе растительной клетки?
Для чего нужны микротрубочки в немышечных клетках?
Зачем актину АТФ?К какой молекуле присоединяется АТФ в актин-миозиновом волокне
при мышечном сокращении?
Как в интерфазной растительной клетке располагаются актиновые филаменты?
Как и когда возникают кинетохорные микротрубочки?
Как клетка «делает» базальные тельца?
8
Как располагаются микротрубочки в клетках животных и как в клетках растений?
Как расположены в интерфазе микротрубочки у клеток животных?
Как растительные клетки обходятся в интерфазе без клеточных центров?
Как устроен клеточный центр животной клетки?
Как устроен фокальный контакт?
Как устроена десмосома и для чего она нужна?
Какая взаимосвязь между астральными, кинетохорными и полюсными микротрубочками?
Какие белки могут двигаться по микрофиламентам?
Какие события происходят в саркомере при мышечном сокращении?
Какие структуры в клетке образуются с участием актиновых филаментов?
Какие структуры в клетке образуются с участием тубулинов?
Какие элементы цитоскелета образованы глобулярными белками, а какие
фибриллярными?
Каков механизм сборки и разборки промежуточных филаментов?
Какова роль актина в анафазном движении хромосом?
Какова роль белков промежуточных филаментов в растительных клетках?
Какова роль микротрубочек в цитокинезе растительной клетки?
Какова роль миозина 2-го типа в делении животной клетки?
Какова роль промежуточных филаментов в клеточном делении?
Какова роль цитоскелета во внутриклеточном транспорте веществ.
Какова толщина микрофиламентов, микротрубочек, промежуточных филаментов,
миозиновых фибрилл?
Какова функция микротрубочек в интерфазе животной клетки?
Каковы функции актиновых филаментов в животной клетке?
Каковы функции актиновых филаментов в растительной клетке?
Какое отношение к микротрубочкам имеет ГТФ?
Когда в клеточном цикле возникают микротрубочки веретена деления?
Когда в клеточном цикле и как появляются полюсные микротрубочки?
Почему промежуточные филаменты не взаимодействуют с моторными белками?
Сколько центриолей в животной клетке на стадии G2?
Сколько центриолей в животной клетке на стадии ранней телофазы?
Чем G-актин отличается от F-актина?
Чем базальное тельце отличается от центриоли и от жгутика?
Чем десмосома отличатся от полудесмосомы?
Чем динамичность микротрубочек отличается от динамичности микрофиламентов?
Чем микротрубочки отличаются от микрофиламентов и чем их сходство?
Чем митоз растительной клетки отличается от митоза животной клетки?
Чем мономеры микрофиламентов отличаются от мономеров микротрубочек?
Чем начало полимеризации микрофиламентов отличается от начала полимеризации
микротрубочек?
Чем опоясывающая десмосома и фокальный контакт отличаются от десмосомы и
полудесмосомы?
Чем цитокинез растительной клетки отличается от цитокинеза животной клетки?
Что делают актины и миозины в немышечных клетках?
Что делают белки, связывающиеся с F-актином??
Что делают белки, связывающиеся с G-актином?
Что делают микрофиламенты в животной клетке?
Что делают промежуточные филаменты в мышечном волокне?
Что такое динамичность микрофиламентов и микротрубочек?
Что такое фрагмопласт, его структура и функция ?
Что умеет делать молекула актина, если внутри нее АДФ?
Что умеет делать молекула актина, если внутри нее АТФ?
9
Вопросы для подготовки к четвертой контрольной работе
В чем сходство и в чем отличие генетических и физических карт хромосом
В чем сходство и в чем отличие генетических и физических карт хромосом
Где и как в клетке возникают рибосомы?
Где и как в клетке возникают рибосомы?
За какие уровни упаковки отвечают белки — гистоны? А за какие конденсин?
За какие уровни упаковки отвечают белки — гистоны? А за какие конденсин?
Как клетка защищает РНК в ядре от разрушения?
Как клетка защищает РНК в ядре от разрушения?
Какие вещества проходят в ядро из цитозоля через поровый комплекс и какие выходят?
Какие вещества проходят в ядро из цитозоля через поровый комплекс и какие выходят?
Какие процессы происходят с хромосомами во время различных стадий митоза?
Какие процессы происходят с хромосомами во время различных стадий митоза?
Какие районы хромосом реплицируются в первую очередь, а какие в последнюю?
Какие районы хромосом реплицируются в первую очередь, а какие в последнюю?
Какие события, происходящие с хромосомами, уникальны только для первой профазы
мейоза?
Какие события, происходящие с хромосомами, уникальны только для первой профазы
мейоза?
Какие участки гомологичных хромосом первыми находят друг друга в зиготене?
Какие участки гомологичных хромосом первыми находят друг друга в зиготене?
Какова примерно длительность митоза, а какова длительность мейоза?
Какова примерно длительность митоза, а какова длительность мейоза?
Какое количество разнообразных гамет мог образовать человек, если бы не было
кроссинговера?
Какое количество разнообразных гамет мог образовать человек, если бы не было
кроссинговера?
Какое количество разнообразных (за счет случайного комбинирования негомологичных
хромосом) гамет формирует организм с 2n=8?
Какое количество разнообразных (за счет случайного комбинирования негомологичных
хромосом) гамет формирует организм с 2n=8?
Какую роль в митозе играют ядерные белки промежуточных филаментов?
Какую роль в митозе играют ядерные белки промежуточных филаментов?
Когда в клеточном цикле синтезируются РНК и белки?
Когда в клеточном цикле синтезируются РНК и белки?
Когда в митозе образуются разные микротрубочки веретена деления?
Когда в митозе образуются разные микротрубочки веретена деления?
Когда в митотическом клеточном цикле существует и когда отсутствует ядрышко? Когда в
нем идет синтез рРНК? А в мейозе?
Когда в митотическом клеточном цикле существует и когда отсутствует ядрышко? Когда в
нем идет синтез рРНК? А в мейозе?
На какой стадии мейоза находится сперматоцит первого порядка?
На какой стадии мейоза находится сперматоцит первого порядка?
На какой стадии мейоза происходит разделение сестринских хроматид в плечах хромосом
и в центромерах?
На какой стадии мейоза происходит разделение сестринских хроматид в плечах хромосом
и в центромерах?
На какой стадии митоза происходит разделение сестринских хроматид в плечах хромосом
и в центромерах?
На какой стадии митоза происходит разделение сестринских хроматид в плечах хромосом
и в центромерах?
На каком уровне упаковки находится хроматин в самом начале профазы митоза?
На каком уровне упаковки находится хроматин в самом начале профазы митоза?
10
На каком уровне упаковки находится хроматин интерфазного ядра?
На каком уровне упаковки находится хроматин интерфазного ядра?
Назовите фазы клеточного цикла и какие процессы в них происходят?
Назовите фазы клеточного цикла и какие процессы в них происходят?
Перечислите молекулярные механизмы регуляции клеточного цикла.
Перечислите молекулярные механизмы регуляции клеточного цикла.
Перечислите названия стадий профазы мейоза по порядку.
Перечислите названия стадий профазы мейоза по порядку.
Перечислите положения хромосомной теории наследственности.
Перечислите положения хромосомной теории наследственности.
Сколько бивалентов на стадии метафазы первого деления мейоза у человека?
Сколько бивалентов на стадии метафазы первого деления мейоза у человека?
Сколько молекул ДНК в клетке человека, находящейся на стадии профазы 1 мейоза? На
стадии второй профазы мейоза? На стадии профазы митоза? На стадии первой
анафазы мейоза? В сперматоците второго порядка? В ооците первого порядка? В
ооците на стадии анафазы второго деления мейоза?
Сколько молекул ДНК в клетке человека, находящейся на стадии профазы 1 мейоза? На
стадии второй профазы мейоза? На стадии профазы митоза? На стадии первой
анафазы мейоза? В сперматоците второго порядка? В ооците первого порядка? В
ооците на стадии анафазы второго деления мейоза?
Сколько уровней упаковки хроматина Вы знаете?
Сколько уровней упаковки хроматина Вы знаете?
Чем интерфазная хромосома отличается от метафазной?
Чем интерфазная хромосома отличается от метафазной?
Чем конденсация хроматина в профазе митоза отличается от конденсации его в профазе I
мейоза?
Чем конденсация хроматина в профазе митоза отличается от конденсации его в профазе I
мейоза?
Чем митоз животной клетки отличается от митоза растительной клетки?
Чем сестринская хроматида отличается от гомологичной хромосомы?
Чем цитокинез животной клетки отличается от цитокинеза растительной клетки?
Что такое «сигнал ядерной локализации», зачем он нужен?
Что такое лáмина=плотная пластинка? Зачем она нужна?
Что такое половой пузырек? В каких клетках его можно увидеть?
Что такое расписание репликации?
Что такое ядерный матрикс?
Вопросы для подготовки к пятой контрольной работе
В какие компартменты клетки белки поступают в глобулярном состоянии (третичная
структура)?
В какие компартменты клетки белки поступают в линейном состоянии (первичная
структура)?
В чем отличие некроза от апоптоза?
Где в клетке можно найти ДНК, РНК, белки у растений? у животных? Перечислите этапы
в жизни белков?
Где в клетке происходит разрушение (деградация) белков?
Где в клетке синтезируются фосфоглицеролипиды? Как они перемещаются в
митохондрии, ядерную оболочку, в плазматическую мембрану?
Где синтезируются глицеролипиды и сфинголипиды?
Для чего нужна модификация белков?
Зачем секреторным клеткам нужны лизосомы?
К какому классу полиплоидов относится мягкая пшеница? Твердая пшеница?
К чему приводит кроссинговер внутри инверсионной петли?
11
Как в клетке появляются новые лизосомы? новые пероксисомы, новые митохондрии,
новые пластиды?
Как можно ли обнаружить делеции/дупликации и транслокации в метафазных и
политенных хромосомах?
Как можно обнаружить инверсии в метафазе митоза?
Как рецепторы освобождаются от лиганда? С какими клеточными органоидами связан
этот процесс?
Какие вторичные посредники работают в цитозоле, а какие – в мембране? Примеры.
Какие клеточные компартменты получают полипептиды из цитозоля?
Какие клеточные процессы регулируются ионами кальция? Примеры.
Какие параметры кариотипа могут обеспечивать внутривидовой полиморфизм?
Какие процессы в эукариотической клетке запускаются через транскрипцию, а какие через активацию-инактивацию ранее синтезированных белков?
Какие процессы эукариотических клеток регулируются через включение транскрипции, а
какие – через активацию-инактивацию ранее синтезированных белков?
Какие хромосомные перестройки в гетерозиготе проходят через мейоз с минимальными
последствиями?
Каким образом поступают в ЭПС и аппарат Гольджи сахара, которые используются для
гликозилирования?
Каков самый распространенный механизм активации-инактивации белков в клетке?
Каковы необходимые участники образования клатриновых (коотомерных) пузырьков?
Какую функцию выполняет в клетке убиквитин?
Куда поступают белки, синтезированные на ЭПС?
Могут ли размножаться амфигаплоиды?
Может ли аллополиплоид быть автополиплоидом?
Назовите все компартменты клеток растений и животных?
От мембран каких клеточных компартментов отходят коатомерные пузырьки?
Клатриновые пузырьки?
Перечислите все белки, которые нужны для транспорта полипептида в митохондрию.
Перечислите необходимых участников везикулярного транспорта?
Перечислите участников процесса регуляции активности клетки эукариот для
жирорастворимых и водорастворимых гормонов.
Почему гетерозиготы по инверсиям, затрагивающим длинный район хромосомы, всегда
формируют петлю в случае политенных хромосом, но далеко не всегда при мейотическом
синапсе?
Почему инверсионный внутривидовой полиморфизм до сих пор был лучше изучен у
двукрылых насекомых, а не у млекопитающих?
Почему лизосом много в секреторных клетках и мало в стволовых?
Почему триплоиды всегда обладают сниженной фертильностью, а тетраплоиды иногда?
Почему у анеуплоидов животных наблюдается обычно патология, а анеуплоиды
некоторых растений могут быть даже фертильными?
Чем базальная мембрана отличается от внеклеточного матрикса?
Чем клеточные компартменты отличаются друг от друга?
Чем лизосома отличается от вакуоли?
Чем лизосомы отличаются от пероксисом по функциям и по происхождению?
Чем отличается транслокационый крест от бивалента с одной хиазмой?
Чем отличаются строение и функции аппарата Гольджи в животной и растительной
клетке?
Через какие клеточные компартменты проходит секреторный белок от начала трансляции
до выхода из клетки?
Что делает«адресная последовательность» в полипептиде?
Что такое «гистоновый код»?
Что такое гомеологичные хромосомы?
12
Что такое клеточный компартмент?
Что такое неравный кроссинговер? В каких генах он может произойти?
Что умеет делать SRP?
Что умеет делать аппарат Гольджи? гладкая ЭПС?
Примеры задач, используемых для обсуждения на практических занятиях
Задача 1. На рис. 1 (справа) изображена клетка саранчового на одной из стадий мейоза,
окрашенная дифференциально по С-методу. Если известно, что С-гетерохроматин у этого
вида располагается в прицентромерной области всех хромосом, то нужно сказать:
 какая это стадия?
 сколько хромосом в диплоидном наборе у данного организма?
 Объяснить, почему хромосомы, имеющие одинаковое расположение Сгетерохроматина, формируют биваленты разной морфологии.
Задача 2. Известно, что триплоидные организмы не производят полового потомства.
А) Имеется триплоидное самоопыляющееся растение со 100% фертильностью. Сколько
хромосом в гаплоидном наборе у этого растения?
Чем характеризуется его потомство?
Б) А если имеется триплоидное растение с фертильностью около 35%, то…?
Задача 3. Вы видите клетку на стадии анафазы:
А) Сколько хромосом в диплоидном наборе у данного организма, и какой они морфологии,
если это анафаза митоза в корешке?
Б) –«- анафаза I мейоза?
В) –“- анафаза II мейоза?
Задача 4. Нерадивые студенты не сделали надписи на препаратах хромосом на стадиях
мейоза у разных видов организма. Перед зачетом они лихорадочно пытаются определить,
что есть что, просматривая препараты под микроскопом. Им нужно сделать выбор между
препаратами вида из рода Crepis и препаратами, приготовленными из половых
имагинальных дисков личинки комара. Как подписать препарат, если первая попавшаяся
анафаза выглядит следующим образом:
Задача 5. Вы обнаружили новый вид комара. В слюнных железа у его личинок политенные
хромосомы выглядят как три плеча, объединенные общим хромоцентром:
Как может выглядеть у этого вида хромосомный набор на стадии метафазы митоза?
Сколько хромосом, и какой морфологии. Нарисуйте схематично.
13
Задача 6. У данного организма четыре пары хромосом. В мейозе первый бивалент
формирует 3 хиазмы (50% клеток) или 2 хиазмы (50% клеток), второй – 2 хиазмы
стабильно во всех клетках, третий – 2 хиазмы (50% клеток) или 1 хиазму (50% клеток) и,
наконец, четвертый – во всех клетках 1 хиазму. Какова суммарная генетическая длина
хромосом данного вида в сМ?
Задача 7. Приведен метафазный кариотип. Как выглядили бы хромосомы в клетках в
периодах G1, G2, в анафазе митоза, анафазе 1 мейоза, анафазе 2 мейоза, при
политенизации?
Задача 8. Оцените фертильность полиплоидов четных и нечетных. От чего она зависит?
Задача 9. На рисунке приведен трансмембранный белок. Как относительно С и N –концов
на нем расположены сигналы локализации в мембране и стоп-сигналы?
Задача 10. На рисунке приведена фракция пузырьков из внутренне мембраны митохондрий,
содержащих АТФ-синтазу. При каких условиях она будет работать?
Экзаменационные вопросы
Апоптоз и некроз — две формы клеточной гибели.
Аппарат Гольджи. Структура и функции.
Везикулярный транспорт.
Виды энергии, используемые в клетке. Их взаимосвязь
Внутриклеточные механизмы сигнализации. Вторичные посредники.
Внутриклеточный транспорт веществ.
Воспроизводство клеточных структур.
Гликокаликс, внеклеточный матрикс, базальная мембрана, клеточная стенка.
Дифференцировка и детерминация клеток.
Значение мейоза, его место в жизненном цикле организмов.
Изменения кариотипа, связанные с числом хромосом.
Кариотип. Морфология хромосом. Внутривидовое разнообразие кариотипов.
Методы дифференциального окрашивания хромосом.
Клеточные контакты.
Клеточные механизмы возникновения опухолей
Клеточный цикл и его варианты.
Клеточный цикл у про- и эукариот. Регуляция клеточного цикла
Компартментализация - основной принцип структурной организации
эукариотической клетки.
Котрансляционные изменения белков в просвете ЭПС.
Лизосомы. Строение и функции.
Мейоз у гетерозигот по хромосомным перестройкам.
Мейоз у полиплоидов.
Последовательность мейотических событий событий.
Механизмы межклеточных взаимодействий.
Микротрубочки. Микротубулярные структуры.
Микрофиламенты. Строение и функции.
Митоз. Митотический аппарат. Характеристика стадий митоза.
Митохондрии. Строение. Локализация биохимических процессов.
Нарушения митоза.
Общая схема строения клетки.
Основные положения клеточной теории.
Особенности строения ядерной оболочки. Поровый комплекс.
14
Пероксисомы. Строение и функции.
Пластиды, разнообразие типов. Локализация биохимических процессов.
Политенные хромосомы как модель для изучения функций интерфазной хромосомы.
Половые хромосомы и половой хроматин.
Промежуточные филаменты.
Регуляция деятельности эукариотической клетки.
Роль различных компонентов цитоскелета в организации пространственноупорядоченной структуры цитоплазмы.
Роль цитоскелета в движении клеток и внутриклеточных структур.
Свойства мембран, их зависимость от химического состава.
Симбиотическая теория происхождения эукариотической клетки.
Синапсис гомологичных хромосом и кроссинговер в мейотических и соматических
клетках.
Соматические клетки и клетки зародышевого пути.
Сперматогенез и овогенез. Микро- и макроспорогенез.
Сравнение процессов митоза и мейоза.
Сравнение эукариотической и прокариотической клетки.
Сравнительный анализ структурно-функциональной организации пластид и митохондрий
Сравнительный анализ животной и растительной клетки.
Строение и функции плазматической мембраны.
Строение и функции эндоплазматической сети.
Строение интерфазного ядра. Хроматин. Ядерный матрикс. Ламина.
Структурно-функциональное разнообразие клеток многоклеточного организма.
Структурно-функциональные взаимоотношения клеточных органоидов.
Транспорт пептидов через мембраны.
Упаковка хроматина. Связь с репликацией и транскрипцией.
Факультативные симбионты клеток.
Функции интерфазного ядра.
Функции клеточных мембран и их отдельных компонентов.
Характеристика периодов клеточного цикла.
Характеристика кариотипа человека и его аномалий.
Химический состав мембран. Разнообразие клеточных мембран.
Хромосомная теория наследственности.
Хромосомные перестройки. Их поведение в мейозе и при соматической конъюгации.
Цитозоль. Роль в клеточном метаболизме.
Эу- и гетерохроматин.
Ядрышко. Строение. Поведение в митозе и мейозе
7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
а) основная литература:
1. Альбертс Б. и др. Молекулярная биология клетки. Втор. изд. Т.Т. 1-3. М.:Мир,
1994.
2. Клетки. Под ред. Б.Льюина и др. М.: Изд-во Бином, 2011.
3. Коряков Д.Е., Жимулёв И.Ф. Хромосомы. Структура и функции. Новосибирск:
Изд-во СО РАН, 2009.
4. Фаллер Дж.М.,Шилдс Д. Молекулярная биология клетки. М.:Изд-во Бином,
2003.
5. Ченцов Ю.С. Общая клеточная биология. М.: ИКЦ «Академкнига», 2004
б) дополнительная литература:
1. Богданов Ю.Ф., Коломиец О.Л. Синаптонемный комплекс – индикатор динамики
мейоза и изменчивости хромосом. М.: Товарищество научных изданий КМК. 2007.
2. Высоцкая Л.В. Митотический цикл и его регуляция // // Вавиловский журнал
15
генетики и селекции. 2014. Т. 18, № 1, с 81-92.
Гилберт С. Биология развития. 1-3 т.т. М.: Мир, 1993.
3. Жимулев И.Ф. Общая и молекулярная генетика. Новосибирск: Сиб. унив. изд-во,
2008.
4. Корниенко О.С., Гусаченко А.М., Захаренко Л.П., Высоцкая Л.В. Исследование
митотических, мейотических и интерфазных хромосом // Уч.-мед.пособие. Новосибирск,
2011. 59 с.
5. Марри З. Греннер Д., Мейес П., Родуэлл В. Биохимия человека. М.: Мир, 1993.
6. Рубцов Н.Б. Пространственная организация генома млекопитающих //
Вавиловский журнал генетики и селекции. 2014. Т. 18, № 1, с. 61-70.
7. Торгашева А.А. Мейоз: Что нужно пережить ради уменьшения числа хромосом
вдвое // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2013. Т. 17, № 1. с. 17-28.
в) программное обеспечение и интернет-ресурсы:
1. Высоцкая Л.В. Клеточная биология. Мультимедийный курс. fen.nsu.ru – Метод.
пособия — Биология — 2 курс
2. Гусаченко А.М.,. Корниенко О.С., Высоцкая Л.В. Мейоз в теории и на практике.
Видеопрактика по цитологии //
http://fen.nsu.ru/fen.phtml?group=posob&subgroup=cytology&topic=video
3. Гусаченко А.М., Корниенко О.С., Высоцкая Л.В. Видеопрактика по цитологии в
НГУ. Оогенез у насекомых и паукообразных // http://www.nsu.ru/xmlui/handle/nsu/714
4. Корниенко О.С., Высоцкая Л.В. Кариология в теории и на практике.
Видеопрактика по цитологии // http://www.nsu.ru/xmlui/handle/nsu/598
5. Клеточная биология // biology-of-cell.narod.ru
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины
Ноотбук, медиа-проектор, экран;
Компьютер, программное обеспечение для демонстрации слайд-презентаций;
Лабораторное оборудование для приготовления препаратов для световой
микроскопии.
Световые микроскопы.
Коллекция препаратов для световой микроскопии, электронно-микроскопические
фотографии клеток и клеточных структур.
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВО с учетом рекомендаций и
Примерной ООП ВПО по направлению 03.06.01 «Биология».
Автор_______________________ д-р биол. наук, профессор кафедры цитологии и
генетики НГУ Высоцкая Людмила Васильевна
Программа рассмотрена и одобрена на заседании кафедры цитологии и генетики ФЕН
НГУ
от « 29_» августа 2014 года, протокол № _4___
Секретарь кафедры к.б.н. ______________________ А.Д. Брошков
16