18-тақырып Цитология · зертханалық 3D виртуалды жұмыс
Митоз жолдары. Мейоз фазалары
Жасуша бөлінуі
Жасуша циклі, митоз фазалары, амитоз мен эндомитоз, мейоз I және II, кроссинговер және бөліну қателері
🔁 Митоз🧬 Мейоз📱 3 QR-тапсырма
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
02 Сабақ құрылымы
Оқу нәтижелері және жоспар
🎯 Мақсаты
Жасуша циклі мен бөліну тәсілдерін 3D анимациялар арқылы зерттеп, митоз бен мейоздың механизмін, генетикалық формулаларын (n, c) және бөліну қателерінің клиникалық салдарын түсіндіру.
Сабақ соңында студент:
- жасуша циклінің кезеңдерін (G1, S, G2, M) және бақылау нүктелерін сипаттайды;
- митоз фазаларын анықтап, әр фазаның n/c формуласын жазады;
- митоздың басқа жолдарын (амитоз, эндомитоз, политения) ажыратады;
- мейоз I және II фазаларын, конъюгация мен кроссинговерді түсіндіреді;
- ажырамау салдарынан пайда болатын анеуплоидияларды талдайды.
⏱ Жоспар · 80 минут
5′Мотивация: проблемалық сұрақ
10′Жасуша циклі, бақылау нүктелері
20′Митоз 3D анимациясы, n/c формулалары
15′Мейоз 3D анимациясы, кроссинговер
15′QR-зертхана
15′Кейс: анеуплоидия · бағалау
Проблемалық сұрақБір зиготадан 37 триллион жасуша түзіледі, ал гаметаларда хромосома екі есе аз. Табиғат мұны қалай басқарады?
3D-визуализацияКейс-стадиФормативті бағалау
03 Негізгі ұғымдар
Терминдер мен анықтамалар
Жасуша цикліЖасушаның бөлінуден келесі бөлінуге дейінгі (немесе өлгенге дейінгі) тіршілік кезеңі; интерфаза (G₁, S, G₂) және митоздық кезеңнен (М) тұрады.
ИнтерфазаЕкі бөліну арасындағы кезең: жасуша өседі, органоидтар көбейеді, ДНҚ екі еселенеді (S), бөлінуге дайындалады; циклдің 90%-ын алады.
МитозСоматикалық жасушалардың тура емес бөлінуі: хромосомалар тең бөлініп, аналық жасушамен генетикалық бірдей екі диплоидты (2n) қыз жасуша түзіледі.
МейозЖыныс жасушаларының түзілуінде жүретін, бірінен соң бірі келетін екі бөліну (редукциялық және эквациялық); хромосомалар саны екі есе азайған 4 гаплоидты (n) жасуша түзіледі.
ХроматидаS-кезеңде ДНҚ репликациясы нәтижесінде түзілген, центромера арқылы байланысқан хромосоманың екі бірдей жартысының (апалы хроматидалардың) бірі.
ЦентромераХромосоманың алғашқы тартылған жері; апалы хроматидаларды біріктіреді, кинетохор осында түзіледі; орнына қарай метацентрик, субметацентрик, акроцентрик.
ПлоидтылықЖасушадағы хромосомалар жиынтығының саны: гаплоидты (n), диплоидты (2n), полиплоидты (3n, 4n…); формула n – хромосома, c – ДНҚ мөлшері (мысалы, 2n4c).
Гомологтық хромосомаларПішіні, мөлшері және гендер реті бірдей, бірі әкеден, бірі анадан келген жұп хромосомалар; аллельді гендерді тасымалдайды.
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
04 Негізгі ұғымдар
Анықтамалар · жалғасы
Конъюгация (синапсис)Мейоздың І профазасында (зиготена) гомологтық хромосомалардың ұзына бойына жақындасып, синаптонемалық кешен арқылы жұптасуы → бивалент (тетрада).
КроссинговерКонъюгацияланған гомологтық хромосомалардың хроматидалары арасындағы учаскелер алмасуы (пахитена); жаңа гендер комбинациясын түзеді, хиазмалар қалады.
АмитозЯдроның ұршықсыз, жай тартылу арқылы тура бөлінуі; хромосомалар тең бөлінбейді; қартайған, мамандануы жоғары немесе патологиялық жасушаларда кездеседі.
Эндомитоз (полиплоидия)Ядро қабықшасы бұзылмай, жасуша бөлінбей хромосомалардың екі еселенуі; полиплоидты жасушалар (гепатоцит, мегакариоцит) немесе политенді хромосомалар түзіледі.
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
05 Зерттелу тарихы
Ашылу тарихы
1874И. Д. Чистяков — өсімдіктерде жасуша бөлінуінің кезеңдерін сипаттады
1878–82В. Флемминг — жануар жасушасында «митоз» терминін енгізді, кезеңдерін суреттеді
1882Э. Страсбургер — өсімдікте митоз; «профаза, метафаза, анафаза» терминдері
1883Э. ван Бенеден — аскаридада гаметаларда хромосома саны екі есе аз
1890О. Гертвиг — мейоздың маңызын түсіндірді
1909Ф. Янссенс — хиазмалар; 1911 Т. Морган — кроссинговер және гендердің тіркесуі
1953А. Ховард, С. Пелк — жасуша циклінің G₁, S, G₂, M кезеңдері
2001Л. Хартвелл, Т. Хант, П. Нерс — жасуша циклін реттейтін циклиндер мен CDK (Нобель)
Бақылау нүктелері (checkpoints)
G₁/SДНҚ бүтін бе? Өсу факторлары бар ма? (p53, Rb)
G₂/MРепликация аяқталды ма? ДНҚ зақымы жоқ па?
Метафаза/анафазаБарлық кинетохорлар ұршыққа бекіді ме? (SAC)
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
06 Жасуша циклі
Жасуша циклі
| Кезең | Оқиғалар | Формула |
|---|---|---|
| G1 (пресинтездік) | Өсу, белок синтезі, органоидтар | 2n2c |
| S (синтездік) | ДНҚ репликациясы, центриольдер еселенеді | 2n2c → 2n4c |
| G2 (постсинтездік) | Бөлінуге дайындық, тубулин синтезі | 2n4c |
| M (митоз) | Ядро мен цитоплазманың бөлінуі | 2n4c → 2n2c |
| G0 | Тыныштық (нейрон, кардиомиоцит) | 2n2c |
Бақылау нүктелеріG1/S (ДНҚ зақымы, p53), G2/M (репликация аяқталды ма), M (ұршық). Циклиндер + CDK киназалар
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
07 Митоз
Митоз фазалары
ПрофазаСпиральдану, ядрошық жойылады, ұршық түзіледі · 2n4c
ПрометафазаЯдро қабықшасы ыдырайды, кинетохорлар бекиді
МетафазаХромосомалар экваторда (метафазалық пластинка) · 2n4c
АнафазаХроматидтер полюстерге · 4n4c
ТелофазаДеспиральдану, ядро қабықшасы түзіледі · 2n2c
ЦитокинезЖануарда — жиырылу сақинасы, өсімдікте — фрагмопласт
МаңызыГенетикалық тұрақтылық: жас жасушалар аналық жасушаға бірдей — өсу, регенерация, вегетативті көбею
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
08 Митоз жолдары
Бөлінудің басқа жолдары
АмитозТікелей бөліну: ұршықсыз, ядро тартылып екіге бөлінеді; хромосомалар тең бөлінбейді (қартайған, патологиялық жасушалар)
ЭндомитозЯдро қабықшасы бұзылмай хромосомалар еселенеді → полиплоидия (бауыр, мегакариоцит)
ПолитенияХроматидтер ажырамай, алып хромосомалар (дрозофила сілекей безі)
Көп ядролы жасушаларЦитокинезсіз митоз: остеокласт, бұлшық ет симпласты
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
09 Мейоз I
Редукциялық бөліну
Профаза I (ең ұзақ)
- Лептотена — жіңішке жіптер
- Зиготена — гомологтар конъюгациясы (синаптонемалық кешен), биваленттер
- Пахитена — кроссинговер (рекомбинация түйіндері)
- Диплотена — хиазмалар көрінеді
- Диакинез — максимал спиральдану
Мейоз I
Метафаза I — биваленттер экваторда; Анафаза I — бүтін гомологтар полюстерге (хроматидтер ажырамайды); Телофаза I — n2c жасушалар.
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
10 Мейоз II
Эквациялық бөліну және маңызы
Мейоз II
- Интеркинез қысқа, ДНҚ репликациясы ЖОҚ
- Метафаза II: n2c · Анафаза II: хроматидтер ажырайды · Телофаза II: 4 жасуша n1c
| Белгі | Митоз | Мейоз |
|---|---|---|
| Бөліну саны | 1 | 2 |
| Конъюгация, кроссинговер | Жоқ | Бар |
| Анафазада ажырайды | Хроматидтер | I — гомологтар, II — хроматидтер |
| Нәтиже | 2 жасуша, 2n2c | 4 жасуша, n1c |
| Өзгергіштік | Жоқ | Комбинативті |
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
11 Циклдің реттелуі
Циклиндер, CDK және p53
Циклдің «қозғалтқышы»
Циклинге тәуелді киназалар (CDK) өздігінен белсенді емес; оларды циклиндер белсендіреді. Циклиндер циклдің белгілі бір кезеңінде синтезделіп, кейін убиквитин–протеасома жүйесімен ыдырайды — бұл циклге бір бағыттылық береді.
| Кешен | Кезең | Қызметі |
|---|---|---|
| Циклин D – CDK4/6 | G₁ | Rb-ны фосфорлап, E2F-ті босатады |
| Циклин E – CDK2 | G₁/S | Репликацияны бастау, центриоль дупликациясы |
| Циклин A – CDK2 | S | Репликация, қайталанбауы |
| Циклин B – CDK1 (MPF) | G₂/M | Хромосома конденсациясы, ядро қабықшасының ыдырауы |
p53 — «геномның қорғаушысы»ДНҚ зақымданғанда p21-ді белсендіріп, циклді G₁-де тоқтатады; жөндеу мүмкін болмаса — апоптоз. Адам ісіктерінің ≈ 50%-ында TP53 мутацияланған.
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
12 Митоз бен мейоз
Митоз бен мейозды салыстыру
| Белгі | Митоз | Мейоз |
|---|---|---|
| Жасушалар | Соматикалық | Жыныс жасушаларының аналықтары |
| Бөліну саны | 1 | 2 (І — редукциялық, ІІ — эквациялық) |
| Конъюгация, кроссинговер | Жоқ | Бар (І профаза) |
| Метафазада экваторда | Жеке хромосомалар | І-де биваленттер, ІІ-де хромосомалар |
| Анафазада полюстерге | Хроматидалар | І-де гомологтар, ІІ-де хроматидалар |
| Нәтиже | 2 жасуша, 2n2c, бірдей | 4 жасуша, nc, генетикалық әртүрлі |
| Маңызы | Өсу, регенерация, жыныссыз көбею | Гаметалар, хромосома санының тұрақтылығы, өзгергіштік |
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
13 n және c формуласы
Хромосома мен ДНҚ мөлшерінің өзгеруі
| Кезең | Митоз | Мейоз |
|---|---|---|
| G₁ | 2n2c | 2n2c |
| S → G₂ | 2n4c | 2n4c |
| Профаза, метафаза | 2n4c | І: 2n4c (n бивалент) |
| Анафаза | 4n4c (полюстерде 2n2c) | І: 2n4c (полюстерде n2c) |
| Телофаза соңы | 2n2c ×2 | І: n2c ×2 |
| Мейоз ІІ соңы | — | nc ×4 |
Адамда сандармен
- Соматикалық жасуша G₁: 46 хромосома, 46 хроматида (2n2c)
- G₂: 46 хромосома, 92 хроматида (2n4c)
- Мейоз І-ден кейін: 23 хромосома, 46 хроматида (n2c)
- Гамета: 23 хромосома, 23 хроматида (nc)
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
14 Гаметогенез
Сперматогенез және оогенез
| Белгі | Сперматогенез | Оогенез |
|---|---|---|
| Басталуы | Жыныстық жетілуден, өмір бойы | Ұрықта; І профазада (диплотена) туылғанға дейін тоқтайды |
| Мейоз І аяқталуы | Үздіксіз | Әр овуляция алдында (ЛГ әсері) |
| Мейоз ІІ аяқталуы | Үздіксіз | Тек ұрықтанғанда (метафаза ІІ-де күтеді) |
| Бір аналық жасушадан | 4 сперматозоид | 1 жұмыртқа жасушасы + 2–3 полярлық денешік |
| Ұзақтығы | ≈ 64–74 күн | 12–50 жыл |
Ананың жасы мен Даун синдромыОоциттер мейоз І-де ондаған жыл «күтеді» → когезиндер әлсіреп, хромосомалардың ажырамау қаупі артады: 25 жаста ≈ 1/1250, 40 жаста ≈ 1/100.
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
15 Бөліну бұзылыстары
Бөліну патологиясы
Ажырамау (нондизъюнкция)Мейоз І немесе ІІ-де хромосомалар ажырамайды → анеуплоидия: Даун (+21), Клайнфельтер (XXY), Тернер (X0)
МозаицизмЗигота бөлінгеннен кейінгі митоз қатесі → ағзада әртүрлі кариотипті жасушалар
ІсікБақылау нүктелерінің бұзылуы (p53, Rb, циклин D ↑) → бақылаусыз бөліну
ХимиотерапияЦитостатиктер бөлінетін жасушаларға әсер етеді: S-фаза (метотрексат, 5-ФУ), M-фаза (винкристин, таксол)
Сәулелік ауруИондаушы сәуле тез бөлінетін ұлпаларды (сүйек кемігі, ішек эпителийі) бірінші зақымдайды
Атипиялық митозКөп полюсті, асимметриялы ұршық, хромосомалардың қалып қоюы — ісіктің морфологиялық белгісі
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
16 Қорытынды
Тақырыптың негізгі түйіндері
- Жасуша циклі: интерфаза (G₁ — өсу, S — ДНҚ репликациясы, G₂ — дайындық) + митоз; G₀ — бөлінбейтін тыныштық күй.
- Циклді циклиндер мен CDK басқарады; G₁/S, G₂/M және метафаза бақылау нүктелері қателерді тоқтатады (p53, Rb, SAC).
- Митоз: профаза → прометафаза → метафаза → анафаза → телофаза → цитокинез; нәтижесі — 2 бірдей диплоидты жасуша.
- Мейоз: І бөліну редукциялық (гомологтар ажырайды), ІІ бөліну эквациялық (хроматидалар ажырайды); 4 гаплоидты жасуша.
- Мейоз І профазасы ұзақ: лептотена, зиготена (конъюгация), пахитена (кроссинговер), диплотена (хиазмалар), диакинез.
- Генетикалық өзгергіштік көздері: кроссинговер, гомологтардың тәуелсіз ажырауы (2²³ комбинация), кездейсоқ ұрықтану.
- Бөлінудің басқа жолдары: амитоз, эндомитоз, политения — полиплоидты және мамандануы жоғары жасушаларда.
- Бөліну бұзылыстары анеуплоидияға (Даун, Тернер, Клайнфельтер) және ісіктерге әкеледі; цитостатиктер бөлінуді тежейді.
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
17 Өзін-өзі тексеру
Сұрақ — жауап
1.Адамның G₂-кезеңіндегі соматикалық жасушасында неше хромосома және неше хроматида бар?
👆 жауабын көру үшін бас
46 хромосома, 92 хроматида (2n4c).
2.Мейоз І неге «редукциялық» деп аталады?
👆 жауабын көру үшін бас
Гомологтық хромосомалар әр полюске ажырап, хромосомалар саны екі есе азаяды: 2n → n.
3.Митоз бен мейоздың анафазасында полюстерге не ажырайды?
👆 жауабын көру үшін бас
Митоз және мейоз ІІ — апалы хроматидалар; мейоз І — гомологтық хромосомалар (екі хроматидалы).
4.Неге бір оогониядан бір ғана жұмыртқа жасушасы түзіледі?
👆 жауабын көру үшін бас
Цитокинез асимметриялы: цитоплазма мен қор заттың көбі бір жасушаға қалады, қалғандары полярлық денешіктер болып жойылады.
5.Кроссинговердің биологиялық маңызы?
👆 жауабын көру үшін бас
Гомологтар арасында аллельдер алмасып, жаңа гендер комбинациясы түзіледі — комбинативті өзгергіштік, эволюция материалы.
6.Винкристин ісік жасушасына қалай әсер етеді?
👆 жауабын көру үшін бас
Тубулинді байланыстырып, ұршық түзілуіне кедергі жасайды → жасушалар метафазада тоқтап, апоптозға ұшырайды.
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
18 3D-препарат · тақтада
Нөмірді ата, басып тексер
👆 Қалай ойнаймыз
- Студент тақтаға шығып, нөмірді атайды және құрылымның қызметін айтады
- Сары нөмірді басса — дұрыс жауап ашылады
- Модельді айналдырып, барлық нөмірді тап
Талқылауға
- Анафаза I мен анафаза II-нің айырмашылығы?
- Кроссинговер қай фазада және не береді?
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
19 QR-зертхана · телефонмен
Үш виртуалды тапсырма
🔬 1 · 3D-препарат
3D модельде белгіленген құрылымды тап. 10 раунд.
20 балл🧬 2 · Бөліну шебері
Мейоз реті, n/c есептері, сұрыптау
20 балл🩺 3 · Кейс-тест
10 сұрақ: құрылыс → қызмет → патология. Жауаптар тексергеннен кейін ашылады.
20 баллКодсыз ашылады · аты-жөніңді жаз · соңғы экранның скриншотын жұмыс парағына тірке
20 Клиникалық / зерттеу кейсі
Білімді қолдан
Кейс 1 · Даун синдромы
42 жастағы әйелдің пренаталдық скринингінде ұрықта 47,XY,+21 анықталды.
Сұрақ: Ажырамау мейоздың қай фазасында болды? Неге ананың жасы маңызды?
Кейс 2 · Онкология
Ісік биопсиясында митоз фигуралары көп, кейбірі үш полюсті; p53 мутациясы.
Сұрақ: Жасуша циклінің бақылау нүктелері неге істемей тұр? Бұл ісіктің өсуіне қалай әсер етеді?
Кейс 3 · Селекция
Агроном диплоидты қарбыздан тұқымсыз триплоидты сорт алғысы келеді.
Сұрақ: Колхицин мен будандастыруды қолданып, жолын жаз. Неге триплоид тұқымсыз?
Топпен талқылау 5 минут · жауапты жұмыс парағына жаз
21 Бағалау · Рефлексия
Не білдім, не үйрендім?
📊 Бағалау · 100 балл
| Жұмыс түрі | Балл |
|---|---|
| QR-1 «3D-препарат» | 20 |
| QR-2 «Бөліну шебері» | 20 |
| QR-3 «Кейс-тест» | 20 |
| Жұмыс парағы | 30 |
| 3D-препарат, кейс талқылау | 10 |
90–100 «өте жақсы» · 75–89 «жақсы» · 50–74 «қанағаттанарлық»
🪞 Рефлексия «3–2–1»
- 3 — бүгін түсінген ұғым
- 2 — құрылыс пен қызмет байланысының мысалы
- 1 — әлі де сұрағым келетін сұрақ
🏠 Өздік жұмыс (СӨЖ)
- Митоз және мейоз фазаларының моделін пластилинмен жасап, 2 минуттық бейне түсіндірме дайында
- Келесі бөлім: Гистология · эпителий ұлпасы