РАБОТА 3.1. Изучение митотического цикла клетки

Митоз (от греч. myton – нить) – это основной способ деления соматических клеток эукариот. Впервые описан профессором Московского университета И.Д.Чистяковым в 1874 году. Митоз в совокупности с интерфазой составляет митотический, или клеточный цикл.

 

Рисунок 3 - Митотический цикл диплоидной клетки (схема):

G1 - пресинтетический (постмитотический) период; S - синтетический период; G2 - постсинтетический (премитотический) период; митоз (П – профаза, М – метафаза, А – анафаза, Т – телофаза); n - гаплоидный набор хромосом; 2n - диплоидный набор хромосом; 4n - тетраплоидный набор хромосом; с – количество ДНК, соответствующее гаплоидному набору хромосом (вне круга показаны изменения хромосом в различные периоды жизненного цикла клетки).

 

ЗАДАНИЕ. По рис.3 изучите митотический цикл диплоидной клетки, перерисуйте схему в альбом.

 

РАБОТА 3.2. Приготовление давленых препаратов корешков

Растений

ПОДГОТОВКА К ЗАНЯТИЮ (ОСУЩЕСТВЛЯЕТСЯ ЛАБОРАНТОМ)

За 5-7 дней до начала занятий прорастите в стаканчике с водой несколько (2-3) головок репчатого лука и чеснока. Когда длина корешков достигнет 7-10 мм, отрежьте ножницами кончики корешков длиной около 5 мм. Поместите корешки в модифицированный фиксатор Карнуа (ледяная уксусная кислота и этанол в соотношении 1:3) на 3-4 часа. По истечении этого времени перенесите корешки в стакан с водой, перемешайте его содержимое стеклянной палочкой в течение нескольких минут, выньте корешки из воды и поместите во флакончик, содержащий 70%-ный раствор этанола, для хранения. Флакончик закройте корковой пробкой и поставьте в холодильник. В таких условиях корешки могут храниться до года и более.

За сутки до занятий поместите корешки на 10-15 минут в смесь концентрированной соляной кислоты и метанола (в соотношении 1:1) для размягчения (мацерации). Смесь осторожно слейте, а корешки промойте водой в течение 5 минут. Промытые корешки поместите в пенициллиновый флакончик с красителем (ацетоорсеин или ацетокармин) на 18-20 часов.

Предметные и покровные стекла должны быть заранее тщательно обезжирены хромовой смесью, промыты дистиллированной водой и высушены. Заблаговременно приготовьте красители по следующей прописи:

АЦЕТООРСЕИН. В стеклянную колбу объемом 150-200 мл наливают 45 мл ледяной уксусной кислоты, вставляют стеклянную воронку и помещают колбу в водяную баню на электроплитке с асбестовой пластинкой. В горячую уксусную кислоту осторожно через воронку вносят 1 г орсеина, растворяют его, покачивая колбу, охлаждают раствор и добавляют 55 мл дистиллированной воды. Раствор хорошо перемешивают, фильтруют. Готовый краситель хранят в холодильнике в склянке с притертой пробкой.

АЦЕТОКАРМИН. В стеклянную колбу объемом 150-200 мл наливают 55 мл дистиллированной воды, добавляют 45 мл ледяной уксусной кислоты и 2-5 г кармина. В колбу вставляют стеклянную воронку. Затем колбу ставят на водяную баню или электроплитку, спираль которой закрыта асбестовой пластинкой. Раствор кипятят в течение 30-60 минут, охлаждают и фильтруют. Готовый краситель переливают в склянку с притертой пробкой и хранят в холодильнике неограниченное время.

 

ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ

 

Препаровальной иглой извлеките из красителя корешок лука или чеснока, поместите его на предметное стекло в каплю красителя и накройте покровным стеклом, слегка надавив. Кончиком спички или деревянной палочки круговыми движениями (по спирали от центра к периферии) осторожно (!) раздавите корешок, стараясь распределить клетки равномерно в один слой, не смещая покровное стекло. Препарат поместите на предметный столик микроскопа и рассмотрите сначала при малом (с объективом х10), а затем при большом (с объективом х40) увеличении. Отыщите фазы митотического цикла.

 

ЗАДАНИЕ. Самостоятельно приготовьте несколько давленых препаратов из корешков лука и чеснока, подготовленных и окрашенных накануне.

 

 

РАБОТА 3.3. Изучение морфологии делящейся клетки,

Выявление фаз митоза

На давленом микропрепарате корешка лука или чеснока при малом увеличении микроскопа найдите в поле зрения зону деления. Затем этот участок рассмотрите с объективом х40. Найдите интерфазу и различные фазы митоза.

Интерфаза (период между двумя делениями). Ядро в клетке округлое с четкими границами. В нем видны 1 или 2 ядрышка. В это время в клетке происходят сложные биохимические процессы, репликация ДНК, синтез белков (гистонов и др.).

Профаза. Ядро увеличивается, в нем исчезают ядрышки. В кариоплазме появляется клубок из тонких нитей. Это – хромосомы (окрашенные тельца). В конце профазы ядерная мембрана растворяется и хромосомы оказываются в цитоплазме.

Метафаза. Хромосомы приобретают вид сильно изогнутых палочковидных структур; каждая из них состоит из двух хроматид, соединенных посредством центромеры. К центромере присоединяются нити митотическоговеретена. Найдите клетки, где хромосомы лежат в экваториальной плоскости, образуя «метафазную звезду».

Анафаза. В клетке видны две «звезды», т.к. хроматиды в результате сокращения нитей митотического веретена перемещаются к противоположным полюсам клетки. Хромосомы имеют вид шпильки.

Телофаза. У противоположных полюсов клетки видны рыхлые клубки из частично деспирализованных хромосом, вокруг них формируются ядерные оболочки. Телофаза заканчивается цитокинезом – разделением цитоплазмы. В центре клеток начинает формироваться перегородка, которая постепенно делит материнскую клетку на две дочерние. У растительных клеток перегородка формируется от центра – кнаружи, а у животных клеток происходит перешнуровка материнской клетки надвое (за счет эластичности цитоплазматической мембраны).

Разные виды растений и животных различаются по количеству хромосом и по морфологическим особенностям последних. Строение хромосом лучше всего выявляется в метафазе митоза, когда они укорочены и расположены в экваториальной плоскости клетки (метафазная пластинка). С.Г.Навашиным в 1914 году была разработана классификация хромосом по их морфологии (рис.4).

Согласно этой классификации, хромосомы делятся на типы в зависимости от положения центромеры, т.е. от соотношения длин плеч. Кроме положения центромеры, форму хромосом определяет вторичное расчленение – наличие на концах хромосом своеобразных придатков – спутников, отделенных от хромосомы утонченной частью (ниточкой или стерженьком).

Исследуя метафазные пластинки под микроскопом, определяют кариотип данного организма, т.е. особенности хромосомного аппарата диплоидной клетки, включая количество, размеры, форму хромосом, специфичных для каждого вида или особи. У большинства культурных растений в соматических клетках содержится небольшое число хромосом, например, у ржи и гороха – 7 пар, у кормовых бобов – 6 пар.

Рисунок 4 - Основные типы хромосом:

1,7 – метацентрическая (равноплечая), 2 – субметацентрическая (слабо неравноплечая), 3, 4, 5 – акроцентрическая (резко неравноплечая), 6 – телоцентрическая, 8 – акроцентрическая со вторичной перетяжкой, 9 – спутничная. Центромеры обозначены светлым кружком.

 

ЗАДАНИЕ. Зарисуйте клетки на различных стадиях митоза и в интерфазе.

 

Надпись над рисунком: Митоз в клетках корешка лука (Allium cepa L.) или чеснока. Давленый препарат. Окраска ацетоорсеином (или ацетокармином). х400.

На рисунке должны быть указаны интерфаза, профаза, метафаза, анафаза, телофаза. Попытайтесь определить количество хромосом (2n) в клетках корешка изучаемого растения, запишите это число. Перерисуйте типы хромосом (рис.4) и запомните их названия.