 |
|
АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология |
Тема 7 РЕПРОДУКЦИЯ КЛЕТОК1 Бинарное деление. 2 Клеточный цикл. 3 Амитоз – прямое деление клетки. 4 Митоз – непрямое деление клетки. 5 Мейоз.
Основные понятия по теме Размножение, воспроизведение себе подобного – одно из основных свойств живого. Размножаются одноклеточные организмы, увеличивая размеры своих популяций; размножаются клетки многоклеточных организмов, обеспечивая рост, появление новых типов клеток или заменяя отработавшие, умирающие единицы. Делению клетки предшествует период точного воспроизведения генетического материала, молекул ДНК, хромосом (приложение Ж, рис. Ж.1). Клеточный цикл (жизненный цикл) – это время существования клетки от начала деления клетки до следующего деления (если клетка способна к митозу) или до гибели клетки. У одноклеточных организмов клеточный цикл совпадает с жизнью особи. У некоторых клеток (нейронов) жизненный цикл равен продолжительности жизни многоклеточного организма. В среднем клеточный цикл животной клетки составляет 24 часа. Митоз – 1 час, 23 часа – период роста клетки и подготовки ее к делению интерфаза, которая включает 3 периода: - пресинтетический G1 – 10 часов; - синтетический S – 9 часов; - постсинтетический G2 – 4 часа. Прокариотические клетки делятся путем бинарного деления, эукариотические – амитозом (прямое деление), митозом (непрямое деление) и мейозом (приложение Ж, табл. Ж.1). Вопросы для самоконтроля: 1 Каким образом происходит размножение прокариотических клеток? 2 Какие виды деления характерны для эукариот? 3 В чем заключается биологический смысл амитоза? 4 Что общего и в чем различия между митозом и мейозом, а также между митозом и бинарным делением? 5 Какие частные случаи митоза вы знаете?
Лабораторная работа «Репродукция прокариотических и Эукариотических клеток»
Цель: изучение различных способов деления клетки: бинарное деление, митоз, мейоз, амитоз. Материалы и оборудование: - световой микроскоп; - готовые препараты: митоз в корешке лука; митоз в животной клетке; амитоз в клетках мочевого пузыря. Ход работы 1 Рассмотреть и зарисовать схемы основных типов деления клеток
Прокариотические клетки делятся путем прямого бинарного деления (рис. 47). Молекула ДНК (1) материнской клетки (2) прикрепляется к плазмолемме (3), после чего начинается репликация молекулы ДНК (в точках начала репликации (4), одна из которых одновременно является точкой связывания ДНК с плазмолеммой (5)).
Амитоз (рис. 48) – это деление экариотической клетки (1), у которой ядро (2) находится в интерфазном состоянии.
Митоз – непрямое деление клеток, которое принято подразделять на несколько основных фаз: профаза, метафаза, анафаза, телофаза (приложение Ж, рис. Ж.2). Митоз включает в себя несколько новых состояний клетки, которые не встречаются в интерфазе: интерфазные деконденсированные и уже редуплицированные хромосомы переходят в компактную форму митотических хромосом, образуется специальный аппарат, участвующий в сегрегации и переносе хромосом (веретено деления), хромосомы расходятся к противоположным полюсам клетки и происходит разделение цитоплазмы клетки – цитотомия, цитокинез (рис. 49).
Рисунок 49 – Цитотомия клеток высших растений (а) и животных (б) [12] У растений цитотомия происходит путем внутриклеточного образования клеточной перегородки, а у животных путем перетяжки, впячивания плазмолеммы внутрь клетки. При этом происходит пассивное распределение органоидов по дочерним клеткам. Мейоз состоит из двух делений, каждое из которых включает по 4 фазы: профаза, метафаза, анафаза, телофаза (приложение Ж, рис. Ж.3). Между делениями нет интерфазы и синтетического периода (рис. 50). Мейоз I (редукционное деление) включает (А-З): 1 Профаза I (А-Д) включает 5 стадий: - лептотена (А) – формирование хромосом из 2-х сестринских хроматид (1); - зиготена (Б) – стадия коньюгации гомологичных хромосом (2); происходит формирование синаптонемального комплекса (приложение Ж, рис. Ж.4) – сближение гомологичных хромосом (с образованием бивалентов) посредством срединного тяжа из белкового компонента; - пахитена (В) – стадия кроссинговера (приложение Ж, рис. Ж.5) – обмен гомологичными участками хромосом в бивалентах (3); место перекреста хромосом – хиазма (4). После окончания кроссинговера отдельные участки хромосом деконденсируются для считки информации в виде рРНК и иРНК. Внешне хромосомы напоминают ламповые щетки (приложение Ж, рис. Ж.6); - диплатена (Г) – конденсация участков хромосом до прежнего состояния, укорочение бивалентов (3); - диакинез (Д) – расхождение хромосом относительно друг друга, растворение ядрышка (5) и распад ядерной оболочки (6); формируется веретено деления (7). 2 Метафаза I (Е) – по экватору клетки выстраиваются биваленты (3) –каждый из 2-х гомологичных хромосом и 4-х сестринских хроматид. 3 Анафаза I (Ж) – к полюсам клетки отходят по одной гомологичной хромосоме (8) бивалента. 4 Телофаза I (З) – формирования ядер, цитотомия. В конце редукционного деления из материнской клетки (2n4c) образовались две дочерние клетки (1n2c).
Рисунок 50 – Последовательные стадии мейоза (поведение ядра клетки) [12] Мейоз II (эквационное деление) идет по принципу митоза (И-М): 1 профаза II (И) – формируются хромосомы из 2-х сестринских хроматид (1); 2 метафаза II (К) – в области экватора выстраиваются хромосомы (8); 3 анафаза II (Л) – к полюсам клетки расходятся хроматиды (9); 4 телофаза II (М) – формируются ядра, происходит цитотомия. В конце эквационного деления образуется 4 гаплоидные клетки (1n1c). 2 Рассмотреть готовые препараты и зарисовать их
Препарат 1 Митоз в корешке лука. Продольный срез. При малом увеличении в кончике корня луковицы лука видны три резко различающиеся зоны. Концевая его часть образована корневым чехликом, состоящим из нескольких слоев плоских клеток, которые постепенно слущиваются. За корневым чехликом находится зона размножения клеток – меристема (делящаяся ткань), образованная клетками кубической формы, расположенными продольными рядами. За зоной размножения следует зона вытянутых (вдоль оси корня) клеток. На большом увеличении необходимо изучить зону размножения, которая представлена в основном молодыми клетками (рис. 51): -часть клеток не делится, находясь в стадии интерфазы (1): ядро (2) имеет округлую форму, обособлено от цитоплазмы (3) ядерной оболочкой (4), содержит хроматиновую сеть (5), мелкие глыбки хроматина (6) и 1-2 ядрышка (7); -большинство клеток находится на различных стадиях митоза: 1. В начале профазы (8) в ядре увеличивается количество и величина глыбок хроматина (6). При дальнейшей конденсации хромосомы находятся в ядре в виде плотно закрученных нитей – стадия плотного клубка (9). Дальнейшая конденсация и утолщение хромосом приводит к стадии рыхлого клубка (10). В конце профазы (11) растворяется ядрышко и ядерная оболочка, вследствие чего митотические хромосомы (12) лежат в цитоплазме; формируется веретено деления (13). 2. В метафазе (14) хромосомы перемещаются к центру клетки, располагаясь в экваториальной плоскости таким образом, что центральные отделы хромосом с центромерой (15) обращены к центру клетки, а теломерные концы хромосом (16) – на периферию.
Рисунок 51 – Митоз в растительной клетке (в корешке лука) [9]
3. В ранней анафазе (17) клетка несколько удлиняется, нити веретена деления (13) натягиваются, вследствие чего хроматиды каждой хромосомы начинают расходиться к полюсам клетки. В поздней анафазе (18) расхождение хроматид (которые становятся самостоятельными хромосомами) завершается, и они собираются у полюсов материнской клетки. 4. В телофазе (19) происходит реконструкция дочерних ядер (хромосомы деспирализуются, образуется ядерная оболочка и ядрышки); разрушаются нити веретена, разделяется цитоплазма. Формируется фрагмопласт (20), состоящий из нитей, сформированных при участии микротрубочек и пузырьков Гольджи. Фрагмопласт встречается только у растительных клеток и участвует в образовании клеточной стенки.
Препарат 2 Митоз в животной клетке На большом увеличении необходимо найти и рассмотреть клетки на разных стадиях митотического цикла (интерфаза, профаза, метафаза, анафаза, телофаза). События, происходящие во время митоза, в растительной и животной клетке друг от друга существенно не отличаются, кроме цитотомии (у животных клеток образуется перетяжка, впячивания плазмолеммы внутрь клетки и не образуется фрагмопласта). Препарат 3 Амитоз в клетках мочевого пузыря
Амитоз встречается в клетках отживающих, обреченных на гибель и дегенерирующих, либо, стоящих в конце своего развития и неспособных дать в дальнейшем жизнеспособные элементы.
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение А ТРЕБОВАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ РИСУНКОВ В АЛЬБОМЕ ДЛЯ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ ПО КУРСУ «ЦИТОЛОГИЯ» ПРИ ИЗУЧЕНИИ ПРЕПАРАТОВ
Зарисовывание препарата имеет исключительно важное значение в процессе его изучения: при зарисовке студент более внимательно рассматривает препарат и обращает внимание на детали, подчас очень важные, но которые могут остаться незамеченными при одном только просмотре препарата. Процесс зарисовки учит студента «читать» препарат, понимать своеобразие и общность различных клеток и тканей, глубже осмысливать их морфологические, генетические и функциональные особенности. Наконец, благодаря рисунку препарат лучше запоминается, закрепляется его зрительное представление и тем самым обеспечивается лучшее и более глубокое восприятие фактического материала. Зарисовку надо проводить непосредственно с самого препарата, сразу в тетрадь без черновиков. Нельзя при этом пользоваться готовыми рисунками и таблицами: их механическое копирование с атласа, практикума или учебника полностью исключает дидактическое значение процесса воспроизведения препарата на бумаге. При зарисовке надо соблюдать соотношения в размерах отдельных частей объекта. В рисунке необходимо отразить по возможности правдиво то, что наблюдается. Это может сделать каждый студент, предварительно разобравшийся в препарате и обладающий известным терпением и старанием. Изучение любого гистологического препарата обязательно нужно начинать с малого увеличения, при котором легче рассмотреть весь срез и выбрать в нем такие места, где видны интересующие наблюдателя типичные детали, удобные для дальнейшего изучения. В препарате важно найти необходимые структуры, разрезанные продольно или поперечно, и мысленно воссоздать их картину целиком. Зарисовывая препарат при малом увеличении, надо (согласно указаниям настоящего пособия) время от времени, по ходу изучения среза, применять большое увеличение для рассмотрения отдельных деталей; полезно рядом с рисунком, сделанным при малом увеличении, дать отдельные детали препарата, нарисованные при большом увеличении. Для зарисовки препаратов студент должен иметь: - тетрадь для рисования; - мягкий простой карандаш; - набор цветных карандашей (соответствующих цветам деталей препарата); - лезвие для чинки карандашей (последние должны быть остро зачинены еще до начала занятий); - мягкий ластик.
Рисунки следует выполнять на одной стороне листа, по 1-2 на середине каждой страницы. Сначала надо обозначить на рисунке основные элементы препарата и лишь потом вырисовывать детали. Над рисунком следует указать дату, тему и порядковый номер занятий. Справа от рисунка записывают название препарата, вид животного, от которого взят материал, и увеличение, при котором выполнен рисунок. Обозначения необходимо делать цифрами, рядом давать в виде колонки объяснение этим цифрам (рис.1).
Рисунок 7 – Митоз в дробящихся яйцеклетках аскариды; стадия метафазы:
1 – хромосомы; 2 – центриоли; 3 – сияние вокруг центриолей; 4 – ахроматиновое веретено; 5 – оболочка яйцеклетки.
Рисунок А.1 – Пример оформления цитологического рисунка в альбоме для рисования по курсу «Цитология»
Рисунок А.2 – Приготовление временного препарата (заключение образца и наложение покровного стекла на предметное) [2]
Рисунок А.3 – Комбинированная схема прокариотической клетки [12]:
1 – клеточная стенка; 2 – плазматическая мембрана; 3 – ДНК в зоне нуклеоида; 4 – полирибосомы цитоплазмы; 5 – мезосома; 6 – ламеллярные структуры; 7 – вкпячивания плазматической мембраны; 8 – хроматофоры; 9 – вакуоли с включениями; 10 – жгутики; 11 – пластинчатые тилакоиды.
Рисунок А.4 – Комбинированная схема строения эукариотической клетки [12]:
а – клетка животного происхождения; б – растительная клетка. 1 – ядро с хроматином и ядрышком, 2 – плазматическая мембрана, 3 – клеточная стенка, 4 – плазмодесма, 5 – гранулированный эндоплазматический ретикулум, 6 – гладкий ретикулум, 7 – пиноцитозная вакуоль, 8 – аппарат Гольджи, 9 – лизосома, 10 – жировые включения в гладком ретикулуме, 11 – центриоль и микротрубочки центросферы, 12 – митохондрия, 13 – полирибосомы гиалоплазмы, 14 – центральная вакуоль, 15 – хлоропласт.
Рисунок Б.1 – А. Плоскостное изображение жидкостно-мозаичной модели мембраны. Гликопротеины и гликолипиды связаны только с наружными поверхностями мембраны. Б. Трехмерная модель мембраны [2].
Рисунок Б.4 – Строение клеточной стенки, образовавшейся в результате деления родительской растительной клетки [2]
Рисунок Б.5 – Структурные элементы целлюлозы на различных уровнях организации [12]: 60-100 параллельно расположенных молекул целлюлозы составляют мельчайшую структурную единицу целлюлозы – мицелллу; агрегаты из нескольких десятков мицелл (1500-2000 молекул) образуют микрофибриллу; комплекс из 200-250 микрофибрилл (500000 молекул) составляет макрофибриллу. Приложение В
Приложение Г
Рисунок Г.1 – Схема строения хлоропласта [2]
Рисунок Г.2 – Схема строения митохондрии [2]
Рисунок Г.3 – Трехмерная модель эндоплазматического ретикулума [2]
Рисунок Г.4 – Примеры трехмерной реконструкции диктиосом (аппарата Гольджи) растительных клеток (А – по Drawert, Mix, 1961; Б – по Mollenhaurer, Morre. 1966) [12]
Рисунок Г.5 – Схема взаимных переходов мембран в составе различных мембранных органоидов [12]
Рисунок Г.6 – Схема трех процессов, в которых участвуют первичные лизосомы [2] Приложение Д
Рисунок Д.1 – Вероятное расположение тубулиновых субъединиц в микротрубочке [2]
Рисунок Д.2 – Схема сокращения саркомера (актиновые нити скользят вдоль нитей миозина) [2]: I – ½ изотропного диска; A – анизотропный диск; Z-линия – телофрагма – место прикрепления актиновых филаментов (граница между соседними саркомерами); M-линия – мезофрагма – место прикрепления миозиновых филаментов.
Рисунок Д.3 – Строение реснички или жгутика [2]
А – схематическое расположение микротрубочек и сопутствующих компонентов (вид сбоку) Б – поперечный разрез В – дублет микротрубочек в увеличенном виде
Рисунок Д.4 – Упрощенная схема основных структур и процессов, участвующих в белковом синтезе [2]
Рисунок Д.5 – Схема процесса трансляции [2] Антикодоном каждый специфический комплекс тРНК-аминокислота спаривается с комплементарным ему кодоном мРНК на рибосоме. В данном случае пептидная связь должна образовываться между лейцином и глицином, в результате чего к растущей полипептидной цепи добавится еще одна аминокислота.
Приложение Е
Рисунок Е.1 – Модель хромосомы – складчатой нити в интерфазе (А), при репликации (Б), в метафазе (В) (по Du Praw, 1986) [12] Приложение Ж
Рисунок Ж.1 – Клеточный цикл [2] Таблица Ж.1 – Различия между стадиями митоза и мейоза
1 2 3
4 5 Рисунок Ж.2 – Последовательность стадий митоза (2-5) в животной клетке [2]
Рисунок Ж.3 – Схема основных этапов мейоза (дупликация одной хромосомы и два последующие деления мейоза) [2]
Рисунок Ж.6 – Схема диплотенных хромосом, стадия «ламповых щеток» [12]: А – бивалент с двумя хиазмами, парное расположение боковых петель; Б – пара петель на сестринских хроматидах. Матрикс петли образован РНП-фибриллами, продуктами генной активности этих участков хромосом.
ЛИТЕРАТУРА
1 Гистология, цитология и эмбриология. / Под ред. Ю. И. Афанасьева, С. Л. Кузнецова, Н. А. Юриной. – М.: Медицина, 2004. – 768 с. 2 Грин, Н. Биология: в 3-х томах. Т.1. / Н. Грин, У. Стаут, Д. Тейлор; под ред. Р. Сопера. – М.: Мир, 1993. – 386 с. 3 Заварзин, А. А. Основы общей цитологии: учебное пособие / А. А. Заварзин, А. Д. Харазов. – Л.: Изд-во Ленингр.ун-та, 1982. – 240 с. 4 Константинов, А. В. Общая цитология. Краткий курс / А. В. Константинов. – Минск: Вышэйшая школа, 1968. – 312 с. 5 Кузнецов, С. Л. Атлас по гистологии, цитологии и эмбриологии / С. Л. Кузнецов, Н. Н. Мушкабаров, В. Л. Горячкина. – М.: МИА, 2002. – 373 с. 6 Кухтина, Ж. М. Руководство к практическим занятиям по цитологии: учебное пособие / Ж. М. Кухтина. – М.: Просвещение, 1971. – 111 с. 7 Малый практикум по цитологии / Под ред. Ю. С. Ченцова. – М.: Изд-во МГУ, 1977. – 288 с. 8 Мануилова, Н. А. Гистология с основами эмбриологии / Н. А. Мануилова. – М.: Просвещение, 1973. – 284 с. 9 Новиков, А. И. Руководство к лабораторным занятиям по гистологии с основами эмбриологии: учебное пособие / А. И. Новиков, Е. С. Святенко. – М.: Просвещение, 1984. – 168 с. 10 Рябов, К. П. Гистология с основами эмбриологии: учебное пособие / К. П. Рябов. – Минск: Вышэйшая школа, 1990. – 255 с. 11 Цитология: учебник для пед.ин-тов / А. С. Трошин [и др.]; под общ. ред. А. С. Трошина. – М.: Просвещение, 1969. – 304 с. 12 Ченцов, Ю. С. Общая цитология / Ю. С. Ченцов. – М.: Изд-во Моск.ун-та, 1978. – 344 с. ДЛЯ ЗАМЕТОК ДЛЯ ЗАМЕТОК Дата добавления: 2015-12-15 | Просмотры: 27167 | Нарушение авторских прав |
После репликации молекулы ДНК остаются связанными с плазматической мембраной, которая начинает расти между точками связывания ДНК и тем самым как бы разносит их в разные участки клетки. При этом происходит точное перемещение двух новых молекул ДНК по дочерним клеткам (6).
После репликации исходной молекулы ДНК на обеих дочерних молекулах ДНК (7) может снова начаться новый цикл репликации еще до завершения деления исходной прокариотической клетки.
Амитоз начинается с изменений формы и числа ядрышек (3), которые могут фрагментироваться и увеличиваться в числе или же делиться перетяжкой (4). Вслед за делением ядрышек или одновременно с ним происходит деление ядра. При этом генетический материал распределяется между дочерними клетками (5) случайным образом (чаще неравномерно).
При малом увеличении видны различной величины и формы (от округлой до гантелеобразной) ядра эпителиальных клеток, окрашенные в розовый цвет. Необходимо изучить эти ядра при большом увеличении (рис. 52). В начале амитоза ядро (1) вытягивается в длину, в средней части образуется перетяжка (2), которая быстро истончается и разрывается, вследствие чего клетка становится двуядерной (3). В дальнейшем может произойти цитотомия (4). Однако, нередко цитотомия задерживается или вообще не наступает, в результате образуются многоядерные клетки (5).
Приложение Б
