Урок 42. Ядро, ядерце, хроматин

Урок 42. Ядро, ядерце, хроматин

---

Місце уроку в темі: Урок про ядро та органели, що пов’язані з генетичною інформацією та їх будовою, молекулярною організацією.

Проблема уроку: Як структурні особливості ядра та ядерця та молекулярна організація хроматину забезпечують регульовану експресію генів і узгодженість між транскрипцією та синтезом білків в еукаріотичній клітині?

Очікувані результати для вчителя:

Очікувані результати для учнівства:

Ключові слова:

• ядро
• ядерна оболонка
• ядерні пори
• ядерце
• хроматин
• нуклеосома
• гістони
• еухроматин
• гетерохроматин
• транскрипція
• біогенез рибосом

План уроку

1. Мотивація (5 хв)
2. Тобі може знадобитися (10 хв)
3. Життєва ситуація (15 хв)
4. Попрактикуймо самостійно (10 хв)
5. Рефлексія (5 хв)

---

Дружня порада для вчителя

Тривалість: 5 хв.

🛠 Як провести:

• Почніть урок із запитання: «Як ви думаєте, чи може стан ядра клітини розповісти нам щось про здоров’я або хворобу людини?»

✅ Головна ідея: Ядро – це динамічний центр керування клітиною, і його вигляд під мікроскопом часто є ключем до розуміння здоров’я або хвороби.

Якщо ми розглянемо зразки більшості еукаріотичних клітин під мікроскопом, то побачимо, що там видно ядра, а в середині них конденсовану зону – ядерце. Також помітимо, що хроматин у ядрах розподілений нерівномірно. Деякі ділянки дуже світлі, інші – щільні та темні.

Розгляньте результат електронної мікроскопії нормальної клітини на Рис. 1. Зображено ядро, де видно ядерну оболонку з порами, темну щільну ділянку (гетерохроматин) і світлу – еухроматин. А всередині – велике ядерце.

Але що означають ці «світлі» і «темні» зони? Чому ядерце у деяких клітин таке велике, а в інших ні? Як це може бути пов’язане з тим, що клітина синтезує багато білків, чи навпаки, людина страждає від проблем із синтезом білків?

Поміркуйте:

• Чому еухроматин і гетерохроматин мають різний вигляд під мікроскопом?
• Як можна пояснити, що пацієнт із «аномальним ядром» має проблеми з роботою клітини?
• Чому іноді за формою ядра можна зробити висновок про стан організму (наприклад, при раку або генетичних захворюваннях)?

Сьогодні на уроці ми:

• дізнаємось, як влаштовані ядро та ядерце;
• зрозуміємо, як клітина «упаковує» (конденсує) ДНК і як це впливає на роботу генів;
• навчитеся інтерпретувати зображення клітинного ядра, що зроблені за допомогою сучасних методів мікроскопії.

---

Дружня порада для вчителя

Тривалість: 10 хв.

🛠 Як провести:

• Покажіть учням будову ядра.
• Покажіть учням електронні мікрофотографії: нехай знайдуть ядерце. Ділянки еухроматину і гетерохроматину.

Запитання для обговорення:

• Чому клітини, які активно виробляють білки, мають великі ядерця?
• Що може статись, якщо ядерні пори перестануть працювати правильно?
• Про що свідчить велика кількість ділянок гетерохроматину у ядрі клітини?

✅ Головна ідея: Ядро – центр керування клітиною, а його будова безпосередньо пов’язана з функціями та життєдіяльністю клітини.

Чому ядро важливе для клітини?

• Ядро – «центр управління» еукаріотичної клітини. У ньому зберігається ДНК, саме тут відбувається синтез РНК і регуляція роботи генів.
• Ядро оточене ядерною оболонкою, яка складається з двох мембран. Зовнішня може мати рибосоми, внутрішня – контактує з хроматином.
• У ядерній оболонці є спеціальні канали – ядерні пори. Вони працюють як «митниця». Пропускають РНК та білки, контролюють транспорт між ядром і цитоплазмою.

Ядерце

• Усередині ядра знаходиться ядерце – компактна структура, де утворюються рибосоми. Саме тут синтезується рРНК і відбувається її поєднання з білковими молекулами.
• У клітинах, які активно синтезують білки (наприклад, плазматичних клітинах, що виробляють антитіла), ядерця виглядають дуже великими в порівнянні з рештою ядра.

Хроматин

• ДНК у ядрі не знаходиться у вигляді просто дволанцюгової спіралі (нитки). Вона упакована у комплекс з білками-гістонами і лінкерами – у хроматин. Основна структурна одиниця хроматину – нуклеосома (нитка ДНК, обгорнута навколо білків-гістонів).
• Хроматин буває двох типів:
  • Еухроматин – світлі ділянки під електронним мікроскопом, де ДНК деконденсована (розкручена). Тут активно працюють гени і відбувається транскрипція.
  • Гетерохроматин – темні, щільно (конденсовані) упаковані ділянки, де більшість генів «мовчать» – транскрипція на цих ділянках ДНК неможлива.

Крутий факт: Якщо розтягнути всю ДНК однієї клітини людини, її довжина становитиме близько 2 метрів. І все це вміщується у ядрі розміром у кілька мікрометрів завдяки складній системі упаковки! Це ще щільніше ніж у токійському метрополітені 😉

---

Дружня порада для вчителя

Тривалість: 15 хв.

Як провести:

• Завдання: учні роблять позначки, формулюють пояснення.

Питання для дискусії:

• Якби ви були вчителями, як би пояснили своїм учням різницю між «світлими» та «темними» ділянками на фото ядра?
• Чому у різних клітин може спостерігатись різна активність хроматину і ядерця?

Досліджуємо ядро клітини під електронним мікроскопом.

Сьогодні ви спробуєте відчути себе на місці науковців і лікарів, які шукають причини хвороб, пов’язаних із порушенням роботи ядра. Вам треба розпізнати ключові структури – ядерну оболонку, пори, ядерце та хроматин.

✅ Завдання:

• Отримайте електронну мікрофотографію клітинного ядра.
• Позначте на зображенні ядерну оболонку, ядерні пори, ядерце та ділянки еухроматину й гетерохроматину.
• Порівняйте фото з моделями (схемами у підручнику/атласі).
• Складіть коротке пояснення, яка функція у кожної з цих структур.

Як за кількістю світлих та темних ділянок хроматину можна зробити висновок щодо активності клітини?

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

• Підпишіть складові частини форм організації ДНК в еукаріотичних клітинах:

1. __________________________________________________________________________
2. __________________________________________________________________________
3. __________________________________________________________________________

Поясніть, чому під час певних стадій клітинного поділу хроматин у ядрі максимально компактизований та формує хромосоми?

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Обговорення:

• Чому порушення транспорту молекул через ядерні пори може призвести до серйозних захворювань?
• Що станеться, якщо ядерце пошкоджене?

Поміркуйте:

• Чи може клітина в принципі функціонувати без ядерних пор?
• Чому в деяких клітин (наприклад, нейронах) еухроматину більше, ніж в інших?

---

Дружня порада для вчителя

Тривалість: 5 хв.

Завдання 1:

На фотографії зображено тваринну клітину. Цю фотографію було зроблено за допомогою електронного мікроскопа.

Нижче, намалюйте цю клітину так, як би ви її бачили під великим збільшенням світлового мікроскопа. Підпишіть схему, зобразіть ядро, ядерце та ядерну оболонку.

Вкажіть одну відмінність та одну подібність між ядерною оболонкою та клітинною мембраною.

Відмінність:

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Подібність:

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Очікувані відповіді учнівства:

Завдання 1:

Відмінність:

• Ядерна оболонка має подвійну мембрану з порами, тоді як клітинна мембрана – одинарна.
• Ядерна оболонка відокремлює ДНК у ядрі, клітинна мембрана – відмежовує клітину від зовнішнього середовища.

Подібність:

• Обидві мають  за основу своєї структури фосфоліпідний бішар.
• Обидві контролюють транспорт молекул (через пори або білкові канали).

Завдання 2:

Електронний мікроскоп можна використовувати для ідентифікації органел в еукаріотичних клітинах. На фотографії зображено частину еукаріотичної клітини.

Позначте ядерце на фотографії (Рис. 10).

Ядерце відсутнє в прокаріотичних клітинах, оскільки вони

A не містять ДНК
Б не мають ядра
В містять лише РНК
Г містять лише одноланцюгову ДНК

Очікувані відповіді учнівства:

Завдання 2:

Б – не мають ядра

Завдання 3:

На Рис. 11 показано частину клітини на початку метафази I мейозу (клітинного поділу шляхом якого утворюються статеві клітини – гамети).

Що є органелою Т?

A центріоль
Б лізосома
В ядерце
Г рибосома

Хромосоми в клітині людини можна сфотографувати, а потім розташувати парами, щоб показати каріотип? Як на Рис. 12. Лейкоцити часто використовуються для відображення хромосом у каріотипі. Хромосоми в лейкоцитах більші та їх легше побачити, коли лейкоцити діляться – у прометафазі мітозу.

Поясніть, чому інші клітини крові, а саме еритроцити людини не можна використовувати для визначення каріотипу.

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Очікувані відповіді учнівства:

Завдання 3:

А – центріоль

Чому для відображення каріотипу людини НЕ можна використати еритроцити?

• Зрілі еритроцити людини не містять ядра і хромосом, тому їх неможливо використати для визначення каріотипу.
• Вони пристосовані лише до транспорту кисню завдяки наявності гемоглобіну, тому втрачають ядро під час дозрівання.

---

Дружня порада для вчителя

Тривалість: 5 хв.

Формати рефлексії:

• «Емодзі-шкала» – учні обирають емодзі-варіант і коротко пояснюють свій вибір.
• «Мікрофон» – кожен має можливість додати одне слово/фразу-враження.
• «1-2-3» – 1 факт, 2 нових поняття, 3 запитання, які ще залишились до наступного уроку.

Питання для стимулювання дискусії:

• Які ще клітинні структури з тих, що ми вивчили раніше і які ще будемо вивчати тісно взаємодіють із ядром?

Закінчіть речення:

• Найбільше мене здивував наступний факт:

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

• Тепер я розумію, що хроматин:

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

• Моє запитання до наступного уроку на схожу тему:

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Оцініть свій рівень розуміння:

🧬😃 – Ядерце, хроматин і пори, для мене – зрозуміла тема, можу пояснити її іншим

🧬🤔 – Більшість зрозумів(ла), але хочу уточнити про

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

🧬😅 – Було складно, потребую ще прикладів і пояснень

💬 Обговорення:

• Як упаковка ДНК у хроматин впливає на роботу генів?
• Що було для вас найбільш «вау» сьогодні?

---

Відео для допитливих:

• Ядро клітини – анімоване пояснення будови, та організації хроматину:
  https://www.youtube.com/watch?v=fV-sG3od1k0
• Будова ядра – анімація:
  https://www.youtube.com/watch?v=URUJD5NEXC8
• Організація хроматину, та регуляція експресії генів:
  https://www.youtube.com/watch?v=XelGO582s4U
• Ядро і ядерце – експрес пояснення за 24! Секунди на YoutubeShorts: https://www.youtube.com/shorts/wzNXxrehVUo

Урок 42. Ядро, ядерце, хроматин

---

Місце уроку в темі: Урок про ядро та органели, що пов’язані з генетичною інформацією та їх будовою, молекулярною організацією.

Проблема уроку: Як структурні особливості ядра та ядерця та молекулярна організація хроматину забезпечують регульовану експресію генів і узгодженість між транскрипцією та синтезом білків в еукаріотичній клітині?

Очікувані результати для учнівства:

Ключові слова:

• ядро
• ядерна оболонка
• ядерні пори
• ядерце
• хроматин
• нуклеосома
• гістони
• еухроматин
• гетерохроматин
• транскрипція
• біогенез рибосом

План уроку

1. Мотивація (5 хв)
2. Тобі може знадобитися (10 хв)
3. Життєва ситуація (15 хв)
4. Попрактикуймо самостійно (10 хв)
5. Рефлексія (5 хв)

---

Якщо ми розглянемо зразки більшості еукаріотичних клітин під мікроскопом, то побачимо, що там видно ядра, а в середині них конденсовану зону – ядерце. Також помітимо, що хроматин у ядрах розподілений нерівномірно. Деякі ділянки дуже світлі, інші – щільні та темні.

Розгляньте результат електронної мікроскопії нормальної клітини на Рис. 1. Зображено ядро, де видно ядерну оболонку з порами, темну щільну ділянку (гетерохроматин) і світлу – еухроматин. А всередині – велике ядерце.

Але що означають ці «світлі» і «темні» зони? Чому ядерце у деяких клітин таке велике, а в інших ні? Як це може бути пов’язане з тим, що клітина синтезує багато білків, чи навпаки, людина страждає від проблем із синтезом білків?

Поміркуйте:

• Чому еухроматин і гетерохроматин мають різний вигляд під мікроскопом?
• Як можна пояснити, що пацієнт із «аномальним ядром» має проблеми з роботою клітини?
• Чому іноді за формою ядра можна зробити висновок про стан організму (наприклад, при раку або генетичних захворюваннях)?

Сьогодні на уроці ми:

• дізнаємось, як влаштовані ядро та ядерце;
• зрозуміємо, як клітина «упаковує» (конденсує) ДНК і як це впливає на роботу генів;
• навчитеся інтерпретувати зображення клітинного ядра, що зроблені за допомогою сучасних методів мікроскопії.

---

Чому ядро важливе для клітини?

• Ядро – «центр управління» еукаріотичної клітини. У ньому зберігається ДНК, саме тут відбувається синтез РНК і регуляція роботи генів.
• Ядро оточене ядерною оболонкою, яка складається з двох мембран. Зовнішня може мати рибосоми, внутрішня – контактує з хроматином.
• У ядерній оболонці є спеціальні канали – ядерні пори. Вони працюють як «митниця». Пропускають РНК та білки, контролюють транспорт між ядром і цитоплазмою.

Ядерце

• Усередині ядра знаходиться ядерце – компактна структура, де утворюються рибосоми. Саме тут синтезується рРНК і відбувається її поєднання з білковими молекулами.
• У клітинах, які активно синтезують білки (наприклад, плазматичних клітинах, що виробляють антитіла), ядерця виглядають дуже великими в порівнянні з рештою ядра.

Хроматин

• ДНК у ядрі не знаходиться у вигляді просто дволанцюгової спіралі (нитки). Вона упакована у комплекс з білками-гістонами і лінкерами – у хроматин. Основна структурна одиниця хроматину – нуклеосома (нитка ДНК, обгорнута навколо білків-гістонів).
• Хроматин буває двох типів:
  • Еухроматин – світлі ділянки під електронним мікроскопом, де ДНК деконденсована (розкручена). Тут активно працюють гени і відбувається транскрипція.
  • Гетерохроматин – темні, щільно (конденсовані) упаковані ділянки, де більшість генів «мовчать» – транскрипція на цих ділянках ДНК неможлива.

Крутий факт: Якщо розтягнути всю ДНК однієї клітини людини, її довжина становитиме близько 2 метрів. І все це вміщується у ядрі розміром у кілька мікрометрів завдяки складній системі упаковки! Це ще щільніше ніж у токійському метрополітені 😉

---

Досліджуємо ядро клітини під електронним мікроскопом.

Сьогодні ви спробуєте відчути себе на місці науковців і лікарів, які шукають причини хвороб, пов’язаних із порушенням роботи ядра. Вам треба розпізнати ключові структури – ядерну оболонку, пори, ядерце та хроматин.

✅ Завдання:

• Отримайте електронну мікрофотографію клітинного ядра.
• Позначте на зображенні ядерну оболонку, ядерні пори, ядерце та ділянки еухроматину й гетерохроматину.
• Порівняйте фото з моделями (схемами у підручнику/атласі).
• Складіть коротке пояснення, яка функція у кожної з цих структур.

Як за кількістю світлих та темних ділянок хроматину можна зробити висновок щодо активності клітини?

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

• Підпишіть складові частини форм організації ДНК в еукаріотичних клітинах:

1. __________________________________________________________________________
2. __________________________________________________________________________
3. __________________________________________________________________________

Поясніть, чому під час певних стадій клітинного поділу хроматин у ядрі максимально компактизований та формує хромосоми?

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Обговорення:

• Чому порушення транспорту молекул через ядерні пори може призвести до серйозних захворювань?
• Що станеться, якщо ядерце пошкоджене?

Поміркуйте:

• Чи може клітина в принципі функціонувати без ядерних пор?
• Чому в деяких клітин (наприклад, нейронах) еухроматину більше, ніж в інших?

---

Завдання 1:

На фотографії зображено тваринну клітину. Цю фотографію було зроблено за допомогою електронного мікроскопа.

Нижче, намалюйте цю клітину так, як би ви її бачили під великим збільшенням світлового мікроскопа. Підпишіть схему, зобразіть ядро, ядерце та ядерну оболонку.

Вкажіть одну відмінність та одну подібність між ядерною оболонкою та клітинною мембраною.

Відмінність:

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Подібність:

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Завдання 2:

Електронний мікроскоп можна використовувати для ідентифікації органел в еукаріотичних клітинах. На фотографії зображено частину еукаріотичної клітини.

Позначте ядерце на фотографії (Рис. 10).

Ядерце відсутнє в прокаріотичних клітинах, оскільки вони

A не містять ДНК
Б не мають ядра
В містять лише РНК
Г містять лише одноланцюгову ДНК

Завдання 3:

На Рис. 11 показано частину клітини на початку метафази I мейозу (клітинного поділу шляхом якого утворюються статеві клітини – гамети).

Що є органелою Т?

A центріоль
Б лізосома
В ядерце
Г рибосома

Хромосоми в клітині людини можна сфотографувати, а потім розташувати парами, щоб показати каріотип? Як на Рис. 12. Лейкоцити часто використовуються для відображення хромосом у каріотипі. Хромосоми в лейкоцитах більші та їх легше побачити, коли лейкоцити діляться – у прометафазі мітозу.

Поясніть, чому інші клітини крові, а саме еритроцити людини не можна використовувати для визначення каріотипу.

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

---

Закінчіть речення:

• Найбільше мене здивував наступний факт:

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

• Тепер я розумію, що хроматин:

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

• Моє запитання до наступного уроку на схожу тему:

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Оцініть свій рівень розуміння:

🧬😃 – Ядерце, хроматин і пори, для мене – зрозуміла тема, можу пояснити її іншим

🧬🤔 – Більшість зрозумів(ла), але хочу уточнити про

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

🧬😅 – Було складно, потребую ще прикладів і пояснень

💬 Обговорення:

• Як упаковка ДНК у хроматин впливає на роботу генів?
• Що було для вас найбільш «вау» сьогодні?

---

Відео для допитливих:

• Ядро клітини – анімоване пояснення будови, та організації хроматину:
  https://www.youtube.com/watch?v=fV-sG3od1k0
• Будова ядра – анімація:
  https://www.youtube.com/watch?v=URUJD5NEXC8
• Організація хроматину, та регуляція експресії генів:
  https://www.youtube.com/watch?v=XelGO582s4U
• Ядро і ядерце – експрес пояснення за 24! Секунди на YoutubeShorts: https://www.youtube.com/shorts/wzNXxrehVUo