Фазы митоза в клетках корешка лука

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

«ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССА МИТОТИЧЕСКОГО ДЕЛЕНИЯ КЛЕТОК»

Цель работы:изучение митоза растительных и животных клеток как одного из видов деления клеток.

Оборудование и реактивы: микроскоп МИКМЕД-5, микропрепараты «Celestron» (№39 «Деление клеток корневого чехлика лука», №76 «Митоз клеток яиц аскариды»).

Митоз – это такое деление клеточного ядра, при котором образуются два дочерних ядра с наборами хромосом, идентичными наборам родительской клетки. Вслед за ядерным делением обычно сразу же происходит деление цитоплазмы на две равные части, восстановление клеточной (плазматической) мембраны и клеточной стенки (у растений) или одной только клеточной (плазматической) мембраны (у животных) и разделение возникших таким образом двух дочерних клеток. Весь этот процесс и называют клеточным делением. Митотическое деление клеток приводит к увеличению их числа, обеспечивая процессы роста, регенерации и замещения клеток у всех высших животных и растений. У одноклеточных организмов митоз служит механизмом бесполого размножения, ведущего к увеличению их численности.

Хромосомы играют главную роль в процессе клеточного деления, так как они обеспечивают передачу наследственной информации от одного поколения другому и участвуют в регуляции клеточного метаболизма. В неделящихся клетках хромосомы представлены чрезвычайно длинными тонкими нитями, распределенными во всем объеме ядра. Отдельные хромосомы неразличимы, но хромосомный материал окрашивается некоторыми основными красителями. В начале клеточного деления хромосомы укорачиваются и окрашиваются более интенсивно, так что становятся видимыми по отдельности.

При всех формах клеточного деления ДНК каждой хромосомы реплицируется, так что образуются две идентичные двойные полинуклеотидные цепи ДНК. Эти цепи окружаются белковой «оболочкой» и в начале клеточного деления имеют вид двух идентичных нитей, лежащих бок о бок. Каждая нить носит название хроматиды и соединена со второй нитью неокрашивающимся участком –центромерой (кинетохором).

Последовательность событий, происходящих между образованием данной клетки и ее делением на дочерние клетки, называют клеточным циклом. Этот цикл состоит из трех главных стадий.

1. Интерфаза. Период интенсивного синтеза и роста. В клетке синтезируется много веществ, необходимых для ее роста и осуществления всех свойственных ей функций. Во время интерфазы происходит репликация ДНК.

2. Митоз (кариокинез). Это процесс деления ядра, при котором хроматиды отделяются одна от другой и перераспределяются в виде хромосом между дочерними клетками.

3. Цитокинез - процесс разделения цитоплазмы между двумя дочерними клетками. Обычно под названием «митоз» цитологи объединяют стадии 2 и 3.

Интерфаза состоит из нескольких периодов. G₁-фаза(от англ. gap – промежуток) – фаза начального роста. Во время этой фазы происходят интенсивные процессы биосинтеза; образуются митохондрий, хлоропласты (у растений), эндоплазматический ретикулум, лизосомы, аппарат Гольджи, вакуоли и пузырьки. Ядрышко продуцирует рРНК, мРНК и тРНК; образуются рибосомы; клетка синтезирует структурные и функциональные белки. Для данной фазы характерны интенсивный клеточный метаболизм, контролируемый ферментами; рост клетки; образование веществ, подавляющих или стимулирующих начало следующей фазы.

S-фаза (от англ. synthesis – синтез) – фаза, во время которой идет репликация ДНК клеточного ядра, также происходит удвоение центриолей (если они, конечно, есть). В данной фазе происходит синтез белковых молекул, называемых гистонами, с которыми связывается каждая нить ДНК. Каждая хромосома превращается в две хроматиды. Во время G₂-фазыпроисходит интенсивная подготовка к митозу. Для данной фазы характерны интенсивные процессы биосинтеза, деление митохондрий и хлоропластов, увеличение энергетических запасов клетки; репликация центриолей (в тех клетках, где они имеются) и начало образования веретена деления.

Продолжительность интерфазы различна и зависит от функции данной клетки. Это период, во время которого клетка обычно синтезирует органеллы и увеличивается в размерах. Ядрышки хорошо видны и активно синтезируют Рибосомный материал. Непосредственно перед клеточным делением ДНК и гистоны каждой хромосомы реплицируются. Каждая хромосома представлена теперь парой хроматид, соединенных друг с другом центромерой.

Митоз (от греч. mitos – нити) состоит из четырех фаз: профазы, метафазы, анафазы, телофазы.

Профаза – обычно самая продолжительная фаза клеточного деления. Хроматиды укорачиваются (до 4% своей первоначальной длины) и утолщаются в результате их спирализации и конденсации. При окрашивании хроматиды четко видны, но центромеры не выявляются. В разных парах хроматид центромера располагается по-разному. В животных клетках и у низших растений центриоли расходятся к противоположным полюсам клетки. От каждой центриоли в виде лучей расходятся короткие микротрубочки, образующие в совокупности звезду. Ядрышки уменьшаются, так как их нуклеиновая кислота частично переходит в определенные пары хроматид. К концу профазы ядерная мембрана распадается и образуется веретено деления.
Метафаза.Пары хроматид прикрепляются своими центромерами к нитям веретена (микротрубочкам) и перемещаются вверх и вниз по веретену до тех пор, пока их центромеры не выстроятся по экватору веретена перпендикулярно его оси.
Анафаза – очень короткая стадия. Каждая центромера расщепляется на две, и нити веретена оттягивают дочерние центромеры к противоположным полюсам. Центромеры тянут за собой отделившиеся одна от другой хроматиды, которые теперь называются хромосомами.
Телофаза. Хромосомы достигают полюсов клетки, деспирализуются, удлиняются, и их уже нельзя четко различить. Нити веретена разрушаются, а центриоли реплицируются. Вокруг хромосом на каждом из полюсов образуется ядерная оболочка. Вновь появляется ядрышко.

За телофазой может сразу следовать цитокинез – разделение всей клетки на две.

Продолжительность клеточного цикла зависит от типа клетки и от внешних факторов, таких как температура, питательные вещества и кислород. Бактериальные клетки могут делиться каждые 20 мин, клетки кишечного эпителия - каждые 8-10 ч, клетки в кончике корня лука - каждые 20 ч, а многие клетки нервной системы не делятся никогда.

В результате митоза происходит точное распределение генетического материала между двумя дочерними клетками. Обе дочерние клетки получают диплоидный набор хромосом. Митоз обеспечивает поддержание постоянства числа

хромосом в ряду поколений и служит клеточным механизмом процессов роста, развития организма, регенерации, бесполого размножения. При нарушении хода митоза, происходящего под действием некоторых ядов, наблюдается нерасхождение хромосом, нарушение их строения, повреждение веретена деления. Вследствие повреждений имеют место различные мутации.

События, происходящие в ядре во время митоза, обычно наблюдают на фиксированных и окрашенных клетках. Такие препараты позволяют увидеть фазы, через которые проходят хромосомы при клеточном делении, но не выявляют их последовательность. Методы фазово-контрастной микроскопии дали возможность наблюдать, как происходит деление ядра в живой клетке.

Обычно хромосомы можно наблюдать только во время деления ядра. Подходящим материалом для этого служит апикальная меристема кончиков корня лука (2n = 16). Этот материал помещают в такие условия, чтобы началось развитие корешков, кончики корешков срезают, фиксируют, окрашивают и мацерируют, после чего хромосомы можно изучать под микроскопом.

ХОД РАБОТЫ

1. Ознакомьтесь с устройством медицинского микроскопа МИКМЕД-5 в соответствии с приложением 1.
2. Рассмотрите микропрепарат №39 «Деление клеток корневого чехлика лука» сначала при малом, а затем при большом увеличении.
3. Найдите на микропрепарате делящиеся клетки. Определите, какие фазы деления клеток зафиксированы на препарате.
4. Зарисуйте клетки на различных стадиях митоза, сделайте соответствующие обозначения на рисунках.
5. Сравните полученные рисунки с рисунками из приложения 2.
6. Аналогичную работу пп. 2-4 проведите с микропрепаратом №76 «Митоз клеток яиц аскариды».

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Микроскоп МИКМЕД-5 предназначен для анализа различных биологических объектов при работе в проходящем свете по методу светового поля. На микроскопе можно изучать окрашенные и неокрашенные биологические объекты в виде мазков и срезов.

1 - окуляры; 2 - бинокулярная насадка, 3 - винт крепления насадки; 4 - револьверное устройство; 5 - объективы; 6 - штатив; 7 - предметный столик; 8 - кольцо; 9 - рукоятка механизма грубой фокусировки; 10 - рукоятка механизма микрометрической фокусировки; 11 - выключатель; 12 - рукоятка регулирования яркости источника света; 13 - винт крепления конденсора; 14 - конденсор, 15 - основание штатива, 16 - препаратоводитель; 17 - рукоятка перемещения объекта в продольном направлении; 18 - рукоятка перемещения объекта в поперечном направлении; 19 - коллектор в корпусе.

Фокусировку микроскопа на объект производят следующим образом:

• помещают объект на предметный столик 7 микроскопа;
• включают в ход лучей объектив увеличением 4 (рекомендуется начинать процесс фокусировки с объективов малого или среднего увеличения, имеющих достаточно большие поля зрения и рабочие расстояния);
• вращением рукоятки механизма грубой фокусировки 9 осторожно поднимают предметный столик 7 почти до соприкосновения объекта с фронтальной линзой объектива;
• наблюдая в окуляр 1, установленный в правую окулярную трубку (при этом левый глаз закрыт), и медленно опуская предметный столик 7, фокусируют микроскоп на резкое изображение объекта с помощью рукояток грубой и точной фокусировки.

Исследование объектов рекомендуется начать с объектива наименьшего увеличения, который используется в качестве поискового при выборе участка для более подробного изучения.

После того как выбран участок для исследования, следует привести его изображение в центр поля зрения микроскопа; если эта операция выполняется недостаточно аккуратно, интересующий наблюдателя участок может не попасть в поле зрения более сильного объектива при смене увеличений.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Фазы митоза в клетках корешка лука

Поиск по сайту: