Требования рабочей программы по изучаемому материалу

Государственное БЮДЖЕТНОЕ образовательное учреждение высшего профессионального образования

САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ МИНИСТЕРСТВА ЗДРАВООХРАНЕНИЯ И СОЦИАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КАФЕДРА МЕДИЦИНСКОЙ БИОЛОГИИ, ГЕНЕТИКИ И ЭКОЛОГИИ

 

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Для самостоятельной работы студентов медико-профилактического факультета.

 

 

ТЕМА: ВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ НА ОРГАНИЗМЕННОМ УРОВНЕ. ПРОГЕНЕЗ.

Составители: Л.Н.САМЫКИНА

И.В.ФЕДОСЕЙКИНА

САМАРА 2011

 

 

Методические указания предназначены для преподавателей, ведущих занятия со студентами 1-го курса лечебного, педиатрического, стоматологического, медико-профилактического факультетов.

Указания составлены с учетом требований единой методической системы университета, в соответствии с ФГОС-3 и действующей программой по биологии.

 

Рецензенты: заведующий кафедрой общей гигиены,

профессор И.И. Березин

 

заведующий кафедрой педагогики и психологии,

доцент А.Н. Краснов

ТЕМА: Воспроизведение на организменном уровне. Прогенез.

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ.

Основной задачей индивидуального развития любой особи является формирование половозрелого фенотипа, способного произвести потомство и тем самым передать ему наследственную программу, которую необходимо реализовывать. Особенностью полового размножения является образование половых клеток гамет. В основе формирования которых лежит мейоз. Мейоз является механизмом регуляции числа хромосом, но только этим его роль не исчерпывается. Мейоз и митоз – механизмы поддержания гомеостаза в человеческом организме. В процессе мейоза происходят и такие важные процессы как, коньюгация гомологичных хромосом и кроссинговер. Образовавшиеся вследствие мейоза половые клетки – гаметы, сливаются в процессе оплодотворения и образуют зиготу.

Каждый из родительских геномов в зиготе несет огромное число небольших изменений в первичной (нуклеотидной) структуре ДНК- генетические полиморфизмы, спектр, частота и тип которых уникален для гаплоидного генома гамет, и, соответственно, оказывается неповторимым для каждого человека уже в момент его зачатия.

Прогенез, эмбриогенез, постнатальный онтогенез, иными словами развитие и дальнейшее функционирование организма, происходят согласно информации, записанной в основном в межгенных участках, хотя частично и в самих генах. На «плечах» генов лежит огромная ответственность за то, как будет работать каждая клетка нашего организма, будь то диплоидная или гаплоидная.

На сегодняшний момент многие из аномалий человека возможно диагностировать не только на ранних доимплантационных стадия развития, но даже на уровне гамет.

Программа «Геном человека», которая в черне была закончена в 2003 году, внесла значительные коррективы в, казалось бы, совершенно устоявшиеся знания о прогенезе. Полная расшифровка первичной структуры всего генома в апреле 2003 года, установление точной нуклеотидной последовательности всех 23 пар хромосом; разработка технологии одновременной регистрации экспрессионных профилей многих тысяч генов; возможность визуализации работ отдельных генов и генных кластеров в интерфазном ядре; развитие представлений биоинформатики о «генных сетях», обеспечивающих координированную работу генных ансамблей и в процессах морфогенеза –все эти фундаментальные достижения используются при изучении процессов формирования гамет, процессов оплодотворения и дальнейшего развития ребенка.

Исследования, проведенные в рамках программы «Геном человека», позволили доказать наличие генетических факторов, влияющих на расхождение хромосом в мейозе. Это и наличие в генотипе специальных генов, вызывающих анеуплоидию, наследование которых происходит по аутосомно- рецессивному типу. К таким генам относятся гены, контролирующие синтез ДНК (MTFR), клеточный цикл (MAD2 и BUB1), гены структурных белков синаптонемального комплекса, ферментов постмейотической репарации. Это и гены, вызывающие нестабильность хромосом. Обнаружение мутации в этих генах на стадиях формирования гамет поможет предотвратить рождение ребенка с тяжелой наследственной патологией.

Несомненно полезной для этих целей является разработка генетической карты репродуктивного здоровья. Она позволит еще до зачатия установить кариотип обоих супругов, провести их тестирование на предмет гетерозиготного носительства мутаций наиболее частых генных болезней, а также определить полиморфизм генов, неблагоприятные аллельные варианты которых влияют на возникновение и проявление различной патологии у плода.

Знание процессов размножения человека необходимо педиатрам для своевременного выявления и лечения нарушений в развитии половой системы детей, акушерам –гинекологам, неонатологам - для диагностики у детей аномалий развития при рождении.

ЦЕЛЬ ЗАНЯТИЯ.

Сформировать знания об основных процессах прогенеза человека на молекулярном и клеточном уровнях.

СТУДЕНТ ДОЛЖЕН ЗНАТЬ

· Онтогенез его основные периоды и типы;

· феменологию онтогенеза;

· цитогенетическую характеристику гаметогенеза;

· мейоз, его периоды и биологическое значение;

· генетический контроль гаметогенеза;

· гаметогенез, его виды (сперматогенез и овогенез);

· отличия сперматогенеза от овогенеза;

· строение половых клеток (сперматозоидов, яйцеклеток);

· оплодотворение, его фазы, биологическое значение;

· процессы, нарушающие нормальное течение гаметогенеза;

· генные, хромосомные и геномные мутации, приводящие к нарушению репродуктивной функции человека.

СТУДЕНТ ДОЛЖЕН УМЕТЬ:

· приготовить временные препараты сперматозоидов и яйцеклеток млекопитающих;

· в препарате среза семенников кошки определять клетки в разных зонах развития (сперматогонии, сперматоциты I, II порядка, сперматиды, сперматозоиды), написать хромосомные комплексы каждой клетки;

· в препарате яичников кошки определять фолликулы на разных стадиях зрелости (первичные фолликулы, вторичные фолликулы, зрелые фолликулы)

СТУДЕНТ ДОЛЖЕН ВЛАДЕТЬ

– техникой микроскопирования;

– техникой приготовления временных микропрепаратов;

3. МЕСТО ПРОВЕДЕНИЯ:

Кафедра медицинской биологии, генетики и экологии

4. ВРЕМЯ: 135 минут

ОСНАЩЕНИЕ

1) оверхед- проектор Kindermann Famulus 101.04.1

2) микроскоп МБС-1

3) методические разработки по данной теме

4) слайды:

· мейоз;

· гаметогенез;

· сперматогенез;

· срез семенника млекопитающего;

· строение сперматозоида;

· овогенез;

· срез яичника млекопитающего;

· строение яйцеклетки;

· оплодотворение и его фазы.

ИСТОКИ.

Теоретический материал следующих разделов биологии:

- цитогенетика;

- эмбриология;

- эволюция.

Выход:

В практической деятельности врача для понимания сущности этапов доэмбрионального развития человека, процессов формирования половых клеток, а также нарушения возникающее в ходе гаметогенеза. Изучение факторов регуляции мейоза, гаметогенеза и основных клеточных процессов в онтогенезе человека. Знание факторов, приводящих к нарушениям гаметогенеза, необходимо для понимания причин возникновения хромосомных и геномных аномалий и нарушения репродуктивной функции человека.

ТРЕБОВАНИЯ РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ ПО ИЗУЧАЕМОМУ МАТЕРИАЛУ

 

Онтогенез как процесс реализации наследственной информации в определенных условиях среды. Основные этапы онтогенеза. Соотношение индивидуального и эволюционного развития. Типы онтогенетического развития. Периодизация онтогенеза.

Феноменология онтогенеза. Прогенез. Гаметогенез как процесс образования половых клеток. Мейоз как процесс формирования гаплоидных гамет. Фазы мейоза, их характеристика и значение. Цитологическая и цитогенетическая характеристика редукционного деления клеток – мейоза I. Особенность течения профазы первого мейотического деления. Периоды профазы и их характеристика. Конъюгация гомологичных хромосом и кроссинговер. Биологическое значение кроссинговера. Характеристика эквационного деления – мейоза II. Морфология половых клеток. Чередование гаплоидной и диплоидной фаз жизненного цикла. Особенности строения сперматозоидов и яйцеклеток. Типы яйцеклеток. Оплодотворение- начальный этап развития нового организма.

8. КЛЮЧЕВЫЕ ВОПРОСЫ ТЕМЫ.

1. Онтогенез, его основные периоды.

2.Мейоз как цитогенетическая основа гаметогенеза. Генетические механизмы регуляции мейоза. Отличия мейоза от митоза.

3. Гаметогенез и его виды.

4. Сперматогенез. Основные периоды сперматогенеза. Генный и гормональный контроль сперматогенеза. Факторы, нарушающие процессы сперматогенеза.

5. Овогенез. Основные периоды овогенеза. Генный и гормональный контроль овогенеза. Факторы, нарушающие процессы овогенеза. Отличия овогенеза от сперматогенеза

6. Строение и функции половых клеток

7. Оплодотворение, фазы оплодотворения и его биологическое значение.

8. Причины и механизмы, приводящие к нарушению гаметогенеза и репродуктивной системы человека.

9. КОНТРОЛЬНО-УЧЕБНАЯ КАРТА ВНЕАУДИТОРНОЙ ПОДГОТОВКИ К ЗАНЯТИЯМ:

Цель этапа: путем самостоятельной работы с учебной литературой освоить ключевые вопросы темы.

Ключевые вопросы темы	Цель	Вопросы для самоконтроля
Онтогенез, его периодизация и продолжительность у человека.	Знать основные периоды и процессы онтогенеза человека.	1. Определение онтогенеза. 2. Периоды онтогенеза человека
2. Мейоз как цитогенетическая основа гаметогенеза. Генетические механизмы регуляции мейоза.	Знать биологическую сущность мейоза, фазы мейоза I и II. Механизмы регуляции мейоза.	1.Биологическая сущность мейоза. 2. Фазы мейоза. 3. Отличие мейоза от митоза. 4. Генетические механизмы регуляции образования половых клеток.
3. Гаметогенез и его виды.	Знать стадии гаметогенеза, его виды.	1. Гаметогенез и его виды. 2.Сперматогенез и овогенез.
4. Сперматогенез.	Знать механизмы образования мужских половых клеток. Генную и гормональную регуляцию сперматогенеза. Факторы, влияющие на процессы формирования сперматозоидов.	1. Сперматогенез, основные стадии формирования мужских половых клеток. 2. Генный и гормональный контроль сперматогенеза. 3. Факторы, нарушающие процессы сперматогенеза.
5. Овогенез.	Знать механизмы образования женских половых клеток. Генную и гормональную регуляцию овогенеза Факторы, влияющие на процессы формирования яйцеклеток.	1. Овогенез, основные стадии формирования женских половых клеток. 2. Генный и гормональный контроль овогенеза. 3. Факторы, нарушающие процессы овогенеза. 4. Отличия овогенеза от сперматогенеза.
6. Строение половых клеток.	Знать строение сперматозоидов и яйцеклеток млекопитающих.	1. Строение сперматозоидов. Полиморфизм. 2. Типы яйцеклеток. 3. Строение яйцеклеток млекопитающих 4. Основные отличия соматических и половых клеток.
7.Оплодотворение, его фазы и биологическое значение.	Знать биологическое значение оплодотворения.	1. Фазы оплодотворения. 2. Биологическое значение оплодотворения. 3. Единство процессов гаметогенеза и оплодотворения.
8. Причины и механизмы, приводящие к нарушениям процессов гаметогенеза, оплодотворения и репродуктивной функции человека.	Знать механизмы возникновения геномных и хромосомных мутаций на разных стадиях онтогенеза. Показать роль хромосомных перестроек в возникновении наследственной патологии человека	1. Механизм возникновения хромосомных и геномных мутаций. 2. Значение мутаций в возникновении наследственной патологии человека.

ПЛАН РАБОТЫ В ЛАБОРАТОРИИ.

НАЗВАНИЕ ЭТАПА	ОПИСАНИЕ ЭТАПА	ЦЕЛЬ ЭТАПА	ВРЕМЯ МИН.
1.Организаци-онный момент	Регистрация посещаемости занятия	Мобилизация внимания студентов
2Вводное слово преподавателя	Определения: -темы занятия -актуальности темы -цели занятия	Создание мотивации значимости изучения вопросов доэмбрионального развития человека и регуляции процессов гаметогенеза
3.Контроль исходного уровня знаний.	Выполнение входного тестового контроля. Фронтальный опрос по ключевым вопросам темы: 1. Онтогенез, его основные периоды. 2.Мейоз как цитогенетическая основа гаметогенеза. Генетические механизмы регуляции мейоза. Отличия мейоза от митоза. 3. Гаметогенез и его виды. 4. Сперматогенез. Основные периоды сперматогенеза. Генный и гормональный контроль сперматогенеза. Факторы, нарушающие процессы сперматогенеза. 5. Овогенез. Основные периоды овогенеза. Генный и гормональный контроль овогенеза. Факторы, нарушающие процессы овогенеза. Отличия овогенеза от сперматогенеза 6. Строение и функции половых клеток 7. Оплодотворение, фазы оплодотворения и его биологическое значение. 8.Причины и механизмы, приводящие к нарушению гаметогенеза и репродуктивной системы человека.	Оценка исходных знаний студентов по изучаемой теме. Рефлексия студентов в понимании основных процессов доэмбрионального онтогенеза и механизмов регуляции индивидуального развития человека.
4. Педагогиче-ский показ	На конкретных обучающих задачах 1.1, 1.2 показать значимость изучаемого материала для понимания процессов гаметогенеза, механизмов оплодотворения. Их роль в норме и при патологии.	Применять полученные знания при решении ситуационных задач по цитогенетике.
Педагогический показ 1.1.Концевой участок ДНК, называемый теломерным, представляет собой область размером до 20 тыс. п.н., состоящую из тандемно расположенных повторов ТТАГГГ. Терминальный участок хромосомы человека выглядит так: ГГГАТТГГГАТТГГГАТТГГГАТТГГГАТТГГГАТТ ЦЦЦТААЦЦЦТААЦЦЦТААЦЦЦТААЦЦЦТАА Потеря концевых последовательностей теломеры при репликации ДНК приводит к остановке деления клеток и их гибели, чтобы этого не происходило концы молекул ДНК наращиваются перед каждой репликацией короткими повторяющими последовательностями. В этом участвуют ферменты – теломеразы. Сохранение генетического материала особенно важно при делении эмбриональных клеток и первичных половых клеток овогоний и сперматогоний. 1. Рассчитайте, сколько раз могли бы делиться сперматогонии в семенных канальцах семенников мужчины, если бы этот фермент перестал бы работать и если учитывать тот факт, что при каждом делении клеток происходит укорочение теломеры в среднем на 50 пар нуклеотидов. 2. Действительно ли происходит смерть клетки после 50 делений? 3.Как тип клеток и возраст человека может повлиять на количество клеточных делений? 4. В каких клетках активность теломеразы может не меняется после многократных делений? 5. Рассчитайте количество клеточных делений если длина теломеры уменьшится на а) 100 пар нуклеотидов; б) на 550 пар нуклеотидов; в) на 1020 пар нуклеотидов. АЛГОРИТМ РЕШЕНИЯ. 1. Учитывая, что теломерный конец ДНК содержит до 20 тыс пар нуклеотидов, и тот факт, что прикаждом делении клеток происходит укорочение теломеры в среднем на 50 пар нуклеотидов, среднее количество делений клетки, при условии инактивации фермента теломеразы составит 400 делений. 2. Действительно длина теломер достоверно коррелирует с пролиферативным потенциалом. Укорочение теломер играет роль митотических часов, отсчитывающих деление клеток. Следовательно, возможно, что после 50 делений некоторые клетки отмирают. 3. Нормальные диплоидные клетки могут делиться ограниченное число раз. Так клетки новорожденных в среднем делятся 80-90 раз, а клетки людей пожилого возраста 20-30 раз. 4.Активность теломеразы практически не меняется в таких клетках как: зародышевые, половые, стволовые и раковые. 5. а) 398 б) 389 в) 379
5. Практическая работа студентов	Студенты самостоятельно выполняют практическую работу по индивидуальным заданиям, ход которой изложен в практическом задании с использованием приложения №2	Закрепление навыков работы с микроскопом при изучении фиксированных препаратов и изготовлении временных препаратов сперматозоидов и яйцеклеток.
6. Оформление результатов практической работы.	Изученные под микроскопом препараты зарисовываются, необходимые таблицы переносятся в альбом и оформляются в виде протокола.	Выработка умения находить под микроскопом и зарисовывать половые клетки, структуры семен-ников, яичников животных.
7Самостояте-льное решение задач	Приложение № 3 Тренирующие задачи 1.3, 1.4 Контролирующие задачи 1.5,1.6,1.7,1.8.	Формирование профессионально-го мышления у студентов. Выработка умений применять теоретические знания в решении задач
8. Контроль конечного уровня знаний	1. Проверка тренирующих и контролирующих задач 2. Проверка протокола.	Проверка умений делать теоретические обобщения при решении задач. Оценка знаний студентов.
9. Заключение.	Подведение итогов занятия.	Ориентация студентов на самостоятельную домашнюю подготовку.

6. Основная литература:

1. Биология: Учебник для студентов мед. спец. Вузов: В 2-х кн. Кн.1/ Под ред. В.Н. Ярыгина. – 8-е изд. – М.: Высш. Школа, 2006. – 431 с. – ISBN 5-06-004588-9.

2. Биология: Учебник для студентов мед. спец. Вузов: В 2-х кн. Кн.2/ Под ред. В.Н. Ярыгина. – 8-е изд. – М.: Высш. Школа, 2006. – 334 с. – ISBN 5-06-004589-7.

3. Бочков. Н.П. Клиническая генетика: Учебник для студентов, обучающ.по.спец. 040100-Леч.дело, 040200-Педиатрия, 040300-Медико-проф.дело, 040400-Стоматология, 040800-Мед.биохимия / Н.П.Бочков. – М.:ГЭОТАР-Медиа, 2006. – 479с.

4. Коробкин В.И. Экология: Учебник для студентов вузов / В.И. Коробкин, Л.В. Передельский. – 10-е изд. – Ростов н/Д:Феникс, 2006. – 571с. – (Высшее образование). – ISBN 5-222-08732-8.

5.Медицинская и клиническая генетика для стоматологов: Учеб. пособие для студентов мед. вузов / Л.В. Акуленко, Е.А. Богомазов, О.М. Захарова и др.; Под. Ред. О.О.Янушевича. – М:ГЭОТАР-Медиа, 2008. – 398с. – ISBN 978-5-9704-0630-4.

6. Медицинские проблемы обеспечения качества жизни:Учеб.пособие / Л.Н.Самыкина, И.В. Федосейкина, Р.А.Богданова и др.; ФАЗ и СР, ГОУ ВПО «Самар.гос.мед.ун-т». – Самара:Содружество, 2007. – 70с. – ISBN 978-5-91088-071-3.

7. Чебышев Н.В. Биология: Учебное пособие для студентов медицинских вузов и последипломного образования врачей / Н.В. Чебышев, Г.Г. Гринева. – М.:ГЭОТАР-Медиа, 2008. – 415с. – ISBN 978-5-9704-0553-6

Дополнительная литература:

1. Глазко В.И. Толковый словарь терминов по общей и молекулярной биологии, общей и прикладной генетике, селекции, ДНК-технологии и биоинформатике: В 2-х т. Т.1: А-О/ В.И. Глазко, Г.В. Глазко. – М.: Академкнига: Медкнига, 2008. – 671с. – ISBN 978-5-94628-269-7

2. Глазко В.И. Толковый словарь терминов по общей и молекулярной биологии, общей и прикладной генетике, селекции, ДНК-технологии и биоинформатике: В 2-х т. Т.2: П-Я/ В.И. Глазко, Г.В. Глазко. – М.: Академкнига: Медкнига, 2008. – 530с. – ISBN 978-5-94628-270-3

3. Притчард Д.Дж. Наглядная медицинская генетика:Учеб.-метод.пособие для студентов учреждений высш.проф.образ., обучающ. по спец. «060101.65 Леч.дело», «060103.65 Педиатрия»: Пер. с англ. / Д.Дж. Притчард, Б.Р. Корф. – М.:ГЭОТАР-Медиа, 2009. – 196с. – ISBN 978-5-9704-1271-8.

4. Общая генетика: Метод.пособие / Под ред. С.Г.Инге-Вечтомова. – 2-е изд., перераб. и дополн. – СПб:Н-Л, 2008. – 121с. + CD-ROM. – (Ex libris «Экологическая генетика»). – ISBN 978-5-94869-062-9.

ПРИЛОЖЕНИЕ № 1

БЛОК ИНФОРМАЦИИ.