Лабораторная работа. Клеточный цикл — жизнь клетки от момента ее появления до деления или смерти

Клеточный цикл

Клеточный цикл — жизнь клетки от момента ее появления до деления или смерти. Обязательным компонентом клеточного цикла является митотический цикл, который включает в себя период подготовки к делению и собственно митоз. Кроме этого, в жизненном цикле имеются периоды покоя, во время которых клетка выполняет свойственные ей функции и избирает дальнейшую судьбу: гибель или возврат в митотический цикл.

Митоз

В клетках высших эукариот митозы, прерывающие интерфазу, происходят один раз в 16-24 часа, а каждая М-фаза длится всего 1-2 часа.

Различные типы клеток по-разному используют свои возможности быстрого деления, в результате чего количество клеток каждого типа остается на уровне оптимальном для организма. В данном случае важно выживание всего организма, а не отдельных клеток. В результате все 10¹³ человеческого тела делятся с разной скоростью. Некоторые клетки, такие как нейроны, эритроциты и скелетные мышечные волокна, в зрелом состоянии не делятся вовсе. Эпителиальные клетки кишечника, кожи, легких делятся непрерывно на протяжении всей жизни. Некоторые из этих клеток проходят полный цикл деления за 8 часов. Большинство животных клеток занимают промежуточное положение – они могу делиться, но делают это редко. Длительность клеточного цикла составляет для разных клеток от 8ч. до 100 дней.

Число хромосом в клетке, характерное для данного вида, сохраняется постоянным из поколения в поколение, поскольку существуют два типа деления клеток: один для образования соматических клеток и другой для образования гамет. Процесс деления соматических клеток называется митозом. При митозе все хромосомы удваиваются перед началом деления клетки и распределяются поровну между двумя дочерними клетками. В результате все соматические клетки организма обладают одинаковым числом хромосом. Посредством митоза делятся также одноклеточные эукариоты.

Мейоз

Генетическое значение мейоза можно суммировать следующим образом:

1. Мейоз обеспечивает постоянство числа хромосом у разных поколений организмов, размножающихся половым путем.

2. В метафазе 1 каждая отцовская и материнская хромосома имеет равную вероятность оказаться по ту или другую сторону метафазной пластинки. Соответственно в каждой гамете могут оказаться как отцовские, так и материнские хромосомы.

3. Кроссинговер между несестринскими хроматидами еще больше перемешивает материнские и отцовские наследственные признаки в гаметах.

Митотический цикл. Митоз

Митоз — основной способ деления эукариотических клеток, при котором сначала происходит удвоение, а затем равномерное распределение между дочерними клетками наследственного материала.

· Митоз представляет собой непрерывный процесс, в котором выделяют четыре фазы: профазу, метафазу, анафазу и телофазу. Перед митозом происходит подготовка клетки к делению, или интерфаза. Период подготовки клетки к митозу и собственно митоз вместе составляют митотический цикл. Ниже приводится краткая характеристика фаз цикла.

Интерфаза состоит из трех периодов: пресинтетического, или постмитотического, — G₁, синтетического — S, постсинтетического, или премитотического, — G₂.

Пресинтетический период (2n 2c, где n — число хромосом, с — число молекул ДНК) — рост клетки, активизация процессов биологического синтеза, подготовка к следующему периоду.

Синтетический период (2n 4c) — репликация ДНК.

Постсинтетический период (2n 4c) — подготовка клетки к митозу, синтез и накопление белков и энергии для предстоящего деления, увеличение количества органоидов, удвоение центриолей.

Профаза (2n 4c) — демонтаж ядерных мембран, расхождение центриолей к разным полюсам клетки, формирование нитей веретена деления, «исчезновение» ядрышек, конденсация двухроматидных хромосом.

Метафаза (2n 4c) — выстраивание максимально конденсированных двухроматидных хромосом в экваториальной плоскости клетки (метафазная пластинка), прикрепление нитей веретена деления одним концом к центриолям, другим — к центромерам хромосом.

Анафаза (4n 4c) — деление двухроматидных хромосом на хроматиды и расхождение этих сестринских хроматид к противоположным полюсам клетки (при этом хроматиды становятся самостоятельными однохроматидными хромосомами).

Телофаза (2n 2c в каждой дочерней клетке) — деконденсация хромосом, образование вокруг каждой группы хромосом ядерных мембран, распад нитей веретена деления, появление ядрышка, деление цитоплазмы (цитотомия). Цитотомия в животных клетках происходит за счет борозды деления, в растительных клетках — за счет клеточной пластинки.

Митотический цикл, митоз: 1 — профаза; 2 — метафаза; 3 — анафаза; 4 — телофаза.

Биологическое значение митоза. Образовавшиеся в результате этого способа деления дочерние клетки являются генетически идентичными материнской. Митоз обеспечивает постоянство хромосомного набора в ряду поколений клеток. Лежит в основе таких процессов, как рост, регенерация, бесполое размножение и др.

Мейоз

Мейоз — это особый способ деления эукариотических клеток, в результате которого происходит переход клеток из диплоидного состояния в гаплоидное. Мейоз состоит из двух последовательных делений, которым предшествует однократная репликация ДНК.

Первое мейотическое деление (мейоз 1) называется редукционным, поскольку именно во время этого деления происходит уменьшение числа хромосом вдвое: из одной диплоидной клетки (2n 4c) образуются две гаплоидные (1n 2c).

Интерфаза 1 (в начале — 2n 2c, в конце — 2n 4c) — синтез и накопление веществ и энергии, необходимых для осуществления обоих делений, увеличение размеров клетки и числа органоидов, удвоение центриолей, репликация ДНК, которая завершается в профазе 1.

Профаза 1 (2n 4c) — демонтаж ядерных мембран, расхождение центриолей к разным полюсам клетки, формирование нитей веретена деления, «исчезновение» ядрышек, конденсация двухроматидных хромосом, конъюгация гомологичных хромосом и кроссинговер. Конъюгация — процесс сближения и переплетения гомологичных хромосом. Пару конъюгирующих гомологичных хромосом называют бивалентом. Кроссинговер — процесс обмена гомологичными участками между гомологичными хромосомами.

Профаза 1 подразделяется на стадии: лептотена (завершение репликации ДНК), зиготена (конъюгация гомологичных хромосом, образование бивалентов), пахитена (кроссинговер, перекомбинация генов), диплотена (выявление хиазм, 1 блок овогенеза у человека), диакинез (терминализация хиазм).

Мейоз: 1 — лептотена; 2 — зиготена; 3 — пахитена; 4 — диплотена; 5 — диакинез; 6 — метафаза 1; 7 — анафаза 1; 8 — телофаза 1;
9 — профаза 2; 10 — метафаза 2; 11 — анафаза 2; 12 — телофаза 2.

Метафаза 1 (2n 4c) — выстраивание бивалентов в экваториальной плоскости клетки, прикрепление нитей веретена деления одним концом к центриолям, другим — к центромерам хромосом.

Анафаза 1 (2n 4c) — случайное независимое расхождение двухроматидных хромосом к противоположным полюсам клетки (из каждой пары гомологичных хромосом одна хромосома отходит к одному полюсу, другая — к другому), перекомбинация хромосом.

Телофаза 1 (1n 2c в каждой клетке) — образование ядерных мембран вокруг групп двухроматидных хромосом, деление цитоплазмы. У многих растений клетка из анафазы 1 сразу же переходит в профазу 2.

Второе мейотическое деление (мейоз 2) называется эквационным.

Интерфаза 2, или интеркинез (1n 2c), представляет собой короткий перерыв между первым и вторым мейотическими делениями, во время которого не происходит репликация ДНК. Характерна для животных клеток.

Профаза 2 (1n 2c) — демонтаж ядерных мембран, расхождение центриолей к разным полюсам клетки, формирование нитей веретена деления.

Метафаза 2 (1n 2c) — выстраивание двухроматидных хромосом в экваториальной плоскости клетки (метафазная пластинка), прикрепление нитей веретена деления одним концом к центриолям, другим — к центромерам хромосом; 2 блок овогенеза у человека.

Анафаза 2 (2n 2с) — деление двухроматидных хромосом на хроматиды и расхождение этих сестринских хроматид к противоположным полюсам клетки (при этом хроматиды становятся самостоятельными однохроматидными хромосомами), перекомбинация хромосом.

Телофаза 2 (1n 1c в каждой клетке) — деконденсация хромосом, образование вокруг каждой группы хромосом ядерных мембран, распад нитей веретена деления, появление ядрышка, деление цитоплазмы (цитотомия) с образованием в итоге четырех гаплоидных клеток.

Биологическое значение мейоза. Мейоз является центральным событием гаметогенеза у животных и спорогенеза у растений. Являясь основой комбинативной изменчивости, мейоз обеспечивает генетическое разнообразие гамет.

Амитоз

Амитоз — прямое деление интерфазного ядра путем перетяжки без образования хромосом, вне митотического цикла. Описан для стареющих, патологически измененных и обреченных на гибель клеток. После амитоза клетка не способна вернуться в нормальный митотический цикл.

Лабораторная работа

МЕТОД ПРИГОТОВЛЕНИЯ ДАВЛЕННЫХ

АЦЕТОКАРМИНОВЫХ ПРЕПАРАТОВ (КОРЕШКИ РАСТЕНИЙ)

Цель работы: ознакомить студентов с существующими методами

приготовления давленых препаратов.

Материал и оборудование: семена различных культурных растений,

чашки Петри, краситель, предметные и покровные стекла, 45%-ная уксусная

кислота, микроскопы.

Ход работы

1. Прорастить семена растений в чашках Петри при t – 22-24 °С (разные

семена требуют разного времени проращивания, обычно – от 36-72 часов).

2 . П о м е с т и т ь п р о р о с т к и в р а с т в о р к о л х и ц и н а и л и д р у г о г о а г е н т а,

блокирующего митотический аппарат клетки (концентрация колхицина для раз-

ных семян колеблется от 0,01 % до 0,1 %, а время от 2 до 4 часов).

3. Отмыть корешки от колхицина в дистиллированной воде, отрезать

кончик корешка длиной до 1 см..

4. Поместить корешки в раствор из уксуснокислого спирта (3 части 96%-

н о г о с п и р т а и 1 ч а с т ь л е д я н о й у к с у с н о й к и с л о т ы) н а 4 - 2 4 ч а с а. П р и

д л и т е л ь н о м хранении корешки переносят в 70%-ный спирт и оставляют в холодильнике.

5. Поместить корешки в раствор красителя (ацетокармин).

6. Пузырек с краской перенести в кипящую воду на 6-12 минут.

7. Остудить пузырек с краской до комнатной температуры.

8. Перенести окрашенные корешки на часовое стекло в 45%-ную уксусную кислоту.

9. Отрезать темно-окрашенный кончик корешка и перенести его в каплю 45%-ной уксусной кислоты на предметное стекло.

10. Закрыть материал покровным стеклом.

1 1 . П о л о ж и т ь н а п о к р о в н о е с т е к л о ф и л ь т р о в а л ь н у ю б у м а г у и л е г к и м постукиванием деревянным концом препаровальной иглы распределить ма-

териал под стеклом в монослой.

12. Для сохранения препарата все стороны покровного стекла заливают с помощью скальпеля парафином.

13. Приготовленный временный препарат сначала анализируют под

малым увеличением микроскопа, выбирая хорошие метафазные пластинки.

14. Метафазные пластинки считаются пригодными для анализа, если

в с е х р о м о с о м ы л е ж а т в о д н о й п л о с к о с т и и н е и м е ю т н а л о ж е н и й.

К л е т к а, в которой находятся хромосомы, должна иметь целую оболочку. Перевести

микроскоп на большое увеличение.

Задание: приготовить по 5 препаратов из меристемы корешков проростков и зарисовать хромосомы метафазной пластинки.

Дата добавления: 2015-07-26; просмотров: 432; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!