Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | ||
|
Изучите на слайдах и постоянном микропрепарате фазы митоза в клетках кончика корешка лука. Зарисуйте клетки на разных фазах митоза.
Задание 5. Митоз в животной клетке
Изучите при малом и большом увеличениях микроскопа фазы митоза на препарате «Дробление оплодотворенных яиц аскариды». Зарисуйте бластомеры на стадии метафазы и анафазы.
Задание 6. Пролиферативная активность клеток в ходе восстановительных процессов (УИРС)
Клетки печени, почек, надпочечников и ряда других органов обновляются медленно. Однако в процессе восстановления
после повреждения (например, удаления части органа) происходит усиление клеточного деления.
Рассмотрите фотографии и постоянные микропрепараты среза печени крысы: а) в норме; б) через два дня после удаления 70% массы печени. Зарисуйте клетки на разных стадиях митоза. Сделайте вывод о состоянии пролиферации в клетках печени после частичной гепатэктомии. Какое значение имеет усиление пролиферации после удаления части органа?
Решите задачу:
Сделайте вывод о состоянии пролиферативных процессов поврежденного участка кожи.
Задание 7. Патология митоза
Ознакомьтесь с некоторыми нарушениями митоза:
• нарушение процесса конденсации хромосом ведет к набуханию и слипанию хромосом;
• повреждение веретена деления является причиной задержки митоза в метафазе и рассеиванию хромосом;
• нарушение расхождения хроматид в анафазу митоза ведет к появлению клеток с различным количеством хромосом;
• при отсутствии цитотомии в конце телофазы образуются двух- и многоядерные клетки.
Используя вышеизложенную информацию, решите задачу:
В эмбриогенезе человека на стадии двух бластомеров в одном из них в анафазе митоза не разошлись хроматиды одной из пары 21 аутосом. Какие хромосомные наборы будут в соматических клетках эмбриона?
-30-
Задание 8. Регуляция митотического цикла (УИРС)
У многоклеточных организмов регуляция митотической активности может быть внутри- и внеклеточной. Внутриклеточная регуляция проявляется в изменении соотношения объема ядра и цитоплазмы, в соотношении активности протоонкогенов (онкогенов) и антионкогенов; внеклеточная регуляция может осуществляться гуморально и под влиянием нервной системы.
Ознакомьтесь с генной регуляцией митотического цикла (табл. 9)
Таблица 9
ХРОМОСОМНЫЙ И ГЕНОМНЫЙ УРОВНИ ОРГАНИЗАЦИИ НАСЛЕДСТВЕННОГО МАТЕРИАЛА КЛЕТКИ
Цель занятия: Знать
• Особенности генетического материала прокариотической клетки.
• Особенности генетического материала эукариотической клетки.
• Строение хромосомы эукариот на разных этапах жизненного цикла клетки.
Ознакомиться со строением политенных хромосом, хромосом типа «ламповых щеток».
Внеаудиторная работа
Задание 1. Генетический материал прокариотической клетки
Наследственный материал прокариотической клетки представлен нуклеоидом - образованием, состоящим из ДНК, белков и РНК. Оболочки вокруг нуклеоида нет. Ознакомьтесь по табл. 1 с особенностями организации и функциями компонентов генетического материала прокариотической клетки на примере бактериальной.
Задание 2. Генетический материал эукариотической клетки
Генетический материал эукариотической клетки представлен ДНК хромосом ядра, ДНК митохондрий, а в растительной клетке - ДНК хлоропластов.
Ядерный наследственный материал человека содержит 46 хромосом, в каждой хромосоме 1 молекула ДНК (2n2с). Хромосомы контактируют с оболочкой ядра теломерными районами.
Митохондриальный наследственный материал (обеспечивает цитоплазматическую материнскую наследственность) представлен двухнитчатой кольцевой молекулой ДНК, свободной от белков. Она содержит 16596 пар нуклеотидов. Ее структурные гены контролируют синтез двух различных молекул рРНК, 22 вариантов тРНК и 13 различных белков, включая некоторые из ферментов окислительного фосфорилирования. Более 95% митохондриальных белков кодируется генами ядерной ДНК.
ДНК хлоропласта - двухнитчатая, кольцевая, свободная от белков. Содержание G - С-пар нуклеотидов в ДНК хлоропласта значительно отличается от найденного в ядерной и митохондриальной ДНК. Все гены в геноме хлоропласта транслируются на собственных рибосомах этой органеллы.
Ответьте на вопросы:
• Какой набор хромосом - гаплоидный или диплоидный - в ядре, митохондриях, хлоропластах эукариотической клетки?
• Какой тип наследственности определяет генетическая система ядра? Митохондрий? Хлоропластов?
• По материнской или отцовской линии передается митохондриальный генетический материал?
Задание 3. Организация хромосомы эукариот.
Хромосома эукариот имеет разную морфологию на протяжении жизненного цикла клетки из-за различной степени компактизации в хромосоме ДНП - ДНК-гистонового комплекса (ДНК + основные белки-гистоны или кислые белки).
Первый уровень компактизации хроматина - нуклеосомный. Нуклеосома представляет собой глобулу, состоящую из 8 молекул гистонов, на которую накручена ДНК (примерно из 200 нуклеотидных последовательностей), делая 1,5 оборота.
На втором уровне компактизации ДНП - фибриллярном -нуклеосомная нить укладывается в нитчатые структуры.
Третий и четвертый уровни компактизации ДНП соответствуют интерфазной и метафазной хромосомам.
Ознакомьтесь по табл. 2 с уровнями многоступенчатой укладки ДНП в хромосоме эукариот.
В интерфазе хромосомы деконденсированы и выявляются в виде глыбок хроматина. В метафазе митоза хромосомы максимально конденсированы, каждая хромосома состоит из двух хроматид, соединенных центромерой в области первичной перетяжки. В зависимости от положения центромеры хромосомы подразделяются на мета-, субмета- и акроцентрические.
В некоторых хромосомах есть вторичная перетяжка, связанная с ядрышковым организатором. Она отделяет участок хромосомы - спутник. Вторичная перетяжка в других хромосомах может быть и не связана с ядрышком.
Концевые участки хромосом - теломеры - у большинства видов сходны. В их состав входят сотни повторенных последовательностей нуклеотидов ДНК - TTAGGG.
Теломеры связаны с внутренней мембраной ядерной оболочки, представлены гетерохроматином, играют защитную роль и периодически наращиваются специальными ферментами за счет самовосстановления теломерной ДНК.
Корешок, придерживая его препаровальной иглой, расщепите на поперечные полоски толщиной примерно 1мм. Полоски (1-2) поместите на предметное стекло в каплю 45%-ного раствора сахарозы, накройте покровным стеклом и через слой фильтрованной бумаги слегка надавите большим пальцем.
Под малым увеличением микроскопа найдите делящиеся клетки, переведите на большое увеличение и изучите клетки, находящиеся на стадии метафазы. Зарисуйте несколько метафазных хромосом.
Задание 6. Политенные (или гигантские) хромосомы
Политенные хромосомы характерны для клеток слюнных желез личинок ряда видов двукрылых насекомых (дрозофил, хирономид). Они представляют собой лентовидные многонитчатые (до 500 нитей) образования. Формируются гигантские хромосомы в результате эндомитоза - многократной репликации ДНК в одной и той же клетке и последующем нерасхождении хромосомных нитей. По длине неоднородны - состоят из чередующихся дисков и междисков, создавая поперечную видоспецифичную исчерченность. Диски - более конденсированные участки, междиски - менее конденсированные. В таких хромосомах встречаются пуфы - локусы с рыхло упакованными фибриллами хроматина. Здесь идет активный синтез РНК.
Изучите под малым увеличением микроскопа постоянный препарат политенных хромосом. Зарисуйте участок политенной хромосомы, обозначив диски, междиски, пуфы, ядрышко.
Ответьте на вопросы:
• К интерфазным или метафазным хромосомам относятся политенные хромосомы двукрылых насекомых?
• Какое значение имеют политенные хромосомы двукрылых насекомых в цитогенетических исследованиях?
Задание 7. Хромосомы типа «ламповых щеток»
Хромосомы типа «ламповых щеток» обнаружены в ядрах ооцитов и сперматоцитов животных и растений. У человека встречаются в ооцитах I порядка на стадии диплотены профазы I мейоза. Состоят из двух гомологов, каждый из которых окружен петлями из нитчатых структур; имеется ось и хромомеры. Петли парносимметричные, они отходят от оси и представляют собой деконденсированные участки активного хроматина. Ось представлена спаренными сестринскими хроматидами. Хромомеры - участки конденсированного хроматина -соответствуют дискам политенной хромосомы. В раскрученном состоянии представляют собой петлю хромосом типа «ламповых щеток».
Рассмотрите на фотографиях строение хромосом типа «ламповых щеток». Найдите ось хромосомы, хромомеры.
Задание 8. Проверка усвоения материала
Проверьте усвоение материала по тестам из методического пособия «Основы цитологии» (с. 12, 13, 65-69).
Кариотип и идиограмма человека
Цель занятия: Знать
• Характеристику карнотита человека;
• Денверскую и Парижскую классификации хромосом человека.
Уметь
• Идентифицировать хромосомы человека до групп.
• Использовать знания о кариотипе человека для выявления геномных мутаций. -39-
Ознакомиться
• С методикой приготовления препаратов хромосом человека.
• С современными методами индентификации хромосом человека.
• С полиморфизмом кариотипа человека.
• С показаниями для проведения цитогенетического анализа человека.
Внеуадиторная работа Задание 1. Кариотип
Каждый вид имеет характерный и постоянный для него хромосомный набор - кариотип. В характеристику кариотипа входят диплоидное (2n) число хромосом, размеры и форма их, наличие перетяжек и спутников, соотношение длин плеч, чередование эу- и гетерохроматина.
Ознакомьтесь с хромосомными числами (2n) ряда видов животных и растений (табл. 1).
Ответьте на вопросы:
• Зависит ли число хромосом в кариотипе от уровня организации вида?
• В чем суть правила парности хромосом в диплоидном наборе?
• Какие хромосомы в кариотипе называют аутосомами, половыми хромосомами?
• Отличаются ли кариотипы мужских и женских организмов?
• Напишите хромосомные формулы мужчины и женщины.
• В чем суть правила индивидуальности хромосом?
Таблща 1
Хромосомные числа ряда видов животных и
растений
Виды | 2п | Виды | 2п |
Человек | Сазан | ||
Горилла | Речной рак | ||
Шимпанзе | Таракан | ||
Собака | Аскарида | ||
Кошка | Малярийный плазмодий | ||
Свинья | |||
Осел | Радиолярия | ||
Крыса | Пшеница | ||
Мышь | Лук | ||
Курица | Картофель |
Пользуясь материалом занятия «Воспроизведение на клеточном уровне. Жизненный цикл клетки» ответьте на вопросы:
• На какой стадии митотического цикла происходит удвоение хромосом? Как называются образующиеся в этот период две, морфологически идентичные, нити?
• На какой стадии митоза морфологическое строение хромосом становится хорошо выраженным?
• Какие выделяют типы метафазных хромосом в зависимости от локализации центромерного района в хромосоме?
• Какие хромосомы называются спутничными?
• Всегда ли в районе вторичной перетяжки хромосом локализуется ядрышко?
• Отличаются ли по морфологии половые х- и у- хромосомы друг от друга?
• С какими аутосомами сходны по морфологии Х-хромосома и Y-хромосома?
Строение и роль разных участков метафазных хромосом |
Задание 3. Методика приготовления метафазных хромосом человека
Ознакомьтесь с основными этапами приготовления препаратов метафазных хромосом человека.
Объектом для приготовления препаратов могут служить делящиеся клетки костного мозга, ткани семенника, хорион, фибробласты кожи, клетки амниотической жидкости.
Наиболее удобным объектом является культура лимфоцитов периферической крови - берут 1-2 мл венозной крови и добавляют её в смесь питательной среды с фитогемагглютинином (стимулятором митоза). Культивирование лимфоцитов составляет 48-72 часа.
Для остановки процесса деления клеток на стадии метафазы используют колхицин. Для получения четких метафазных пластинок клетки помещают в гипотонический раствор хлорида кальция или цитрата натрия, где они набухают, разрываются, хромосомы разобщаются и свободно располагаются в цитоплазме.
В результате образуется клеточная суспензия, которую фиксируют смесью метанола и уксусной кислоты (3:1), наносят на предметное стекло, высушивают и окрашивают красителем.
Анализируют препараты под большим увеличением микроскопа с использованием иммерсионного объектива, отыскивая такие метафазные пластинки, в которых хромосомы располагаются в одной плоскости, и фотографируют их.
Задание 4. Основные методы окрашивания хромосом
Ознакомьтесь по табл. 3 с основными методами окрашивания хромосом человека.
Определить число, структуру и групповую принадлежность хромосом (Денверская классификация) позволяет простой метод равномерной окраски хромосом - рутинный
-43-
Поперечным темным полосам (бэндам), выявляемым с помощью дифференциальной окраски, присвоены определенные номера, относительно них картируют гены.
Гетерогенность хромосом по длине обусловлена различным чередованием эу- и гетерохроматина в хромосоме; асинхронностью репликации и конденсации отдельных районов хромосомы, например, хромосомы группы А содержат больше эухроматина и поэтому быстрее реплицируются и позднее конденсируются, Y-хромосома более гетерохроматизирована и поэтому реплицируется позднее, а конденсируется быстрее; различным нуклеотидным составом хромосом.
Задание 5. Показания для цитогенетического анализа хромосом
Показаниями к исследованию хромосом человека служат:
1. Подозрение на хромосомную болезнь.
2. Наличие у ребенка множественных врожденных пороков развития.
3. Многократные (более двух) спонтанные выкидыши, мертворождения.
4. Нарушение репродуктивной функции у женщин или мужчин.
5. Существенная задержка умственного и физического развития у ребенка.
6. Лейкозы.
7. Оценка мутационных воздействий.
-44-
Аудиторная работа
Рис.1. Хромосомы человека (группы, схема сегментации, центромерный индекс (Парижская классификация)
Задание 6. Изучение метафазных хромосом человека на препаратах
Рассмотрите под иммерсионным объективом микроскопа препарат метафазных хромосом человека (рутинная окраска)
Найдите метафазную пластинку с хорошим разбросом всех хромосом.
Подсчитайте количество хромосом. Различаются ли они по размеру и форме?
Найдите метацентрические, субметацентрические, акро-центрические хромосомы.
Можно ли при такой окраске выделить половые хромосомы?
Задание 7. Идиограмма человека
Графический рисунок кариотипа называется идиограммой (рис. 2). На идиограмме хромосомы гаплоидного набора расположены в порядке уменьшения их длины. Хромосомы объединены в группы в зависимости от длины, положения центромеры, наличия вторичных перетяжек и спутников.
Пользуясь стационарным стендом в учебной аудитории «Кариотип человека» заполните табл. 4 «Характеристика метафазных хромосом человека».
Ответьте на вопросы:
• Какие хромосомы в кариотипе человека являются мета-, субмета- и акроцентрическими?
• Какие хромосомы имеют вторичную перетяжку, связанную с ядрышковым организатором и не связанную с ним?
• Какие хромосомы являются спутничными?
Рис. 2. Идиограмма хромосомного набора мужчины.
-48-
-49-
Задание 8. Центромерный индекс
Центромерный индекс (Ic) - это отношение длины короткого плеча ко всей длине хромосомы, выраженное в процентах или долях единицы. Центромерный индекс метацентрических хромосом от 45 до 50% (0,45 - 0,5), субметацентрических хромосом - от более 25 до 45% (0,25 - 0,45), акроцентрических -меньше или равен 25% (0,25).
Вычислите центромерные индексы Х- и Y-хромосом, если известно, что длина Х-хромосомы в среднем 6,8 мкм, длина короткого плеча - 2,6 мкм; длина Y-хромосомы - 2,8 мкм, длина короткого плеча - 0,5 мкм.
К какому типу хромосом относятся Х- и Y-хромосомы с учетом их центромерного индекса?
Задание 9. Кариотипический анализ (УИРС)
Основная задача кариотипического анализа состоит в установлении качественных и количественных отклонений хромосом от нормы.
Ознакомьтесь с методическими указаниями кариотипического анализа человека и проанализируйте по рис. 3 или 4 предложенные фотографии метафазных пластинок (рутинная окраска).
Методические указания к кариотипическому анализу метафазных хромосом человека
1. На метафазной пластинке найдите крупные хромосомы группы А, подсчитайте из количество и обозначьте каждую хромосому буквой А.
2. Найдите крупные субметацентричные хромосомы группы В, подсчитайте их количество, обозначьте каждую хромосому буквой В.
3. Найдите средние акроцентрические хромосомы группы D, подсчитайте их число, обозначьте каждую хромосому буквой D.
4. Найдите мелкие акроцентричные хромосомы группы G, подсчитайте их число, обозначьте каждую хромосому буквой G. Обратите внимание, что Y-хромосома по своим параметрам является мелким акроцентриком и поэтому идентифицируется вместе с хромосомами группы G.
5. Найдите мелкие метацентрические хромосомы группы F, подсчитайте их число, обозначьте каждую хромосому буквой F.
6. Найдите мелкие метацентрические хромосомы группы Е, подсчитайте их число, обозначьте каждую хромосому буквой Е.
7. Оставшиеся средние субметацентрические хромосомы обозначьте буквой С, подсчитайте их число, учитывая, что Х-хромосома по своим параметрам является субметацентриком и поэтому идентифицируется вместе с хромосомами группы С.
Ответьте на вопросы:
• Мужчине или женщине принадлежит исследуемый кариотип?
• Имеются ли (и какие) количественные нарушения в анализируемом хромосомном наборе?
• Напишите хромосомную формулу проанализированного кариотипа человека.
• Позволяет ли рутинный метод окраски индивидуализировать все хромосомы внутри каждой группы?
• Вычислите центромерный индекс для всех хромосом группы А. Для этого измерьте длину каждой хромосомы и длину её короткого плеча. По центромерному индексу определите тип каждой хромосомы группы А.
Задание 10. Половой хроматин (Х- и Y-хроматин)
Х-хроматин (тельце Барра) - это инактивированная и конденсированная одна из двух Х-хромосом соматических интерфазных клеток женщины. В клетках женского эмбриона она инактивируется примерно на 16-20 день развития. Y-хроматин представляет собой блок гетерохроматина в длинном плече Y-хромосомы и выявляется в интерфазных ядрах соматических клеток мужчин.
Препараты полового хроматина можно приготовить, используя клетки слизистой ротовой полости, лейкоцитов, фибробластов кожи и клетки волосяной луковицы, окрашивая их ацетоорсеином или флуоресцентными красителями.
Рассмотрите фотографии препаратов Х- и Y-хроматина. Х-хроматин выявляется с внутренней стороны ядра в виде плотной, хорошо окрашенной глыбки, имеющей форму треугольника или овала. Клетки мужчины, как правило, без этой глыбки. Зарисуйте несколько клеток эпителия женщины и мужчины и обозначьте Х-хроматин,Y-хроматин.
Ответьте на вопросы:
• Каков биологический смысл явления гетерохроматизации одной из двух Х-хромосом женского организма у человека и млекопитающих?
• Сколько Х- и Y-хроматина выявляется в клетках при следующих кариотипах:
а) 45,Х0 (синдром Тернера-Шерешевского); 6)47,XXY; 48,XXYY; 48,XXXY (разные варианты синдрома Клайнфельтера);
в) 47,ХХХ (синдром трипло-Х);
г) 48,ХХХХ (синдром тетра-Х)?
Задание 11. Полиморфизм хромосом человека
Постоянство числа и формы хромосом у каждого биологического вида является одной из важнейших его характеристик. Однако, внутри вида между индивидуумами могут быть различия (полиморфизм) по отдельным хромосомам. Для полиморфизма хромосом человека характерно:
• присутствие варианта полиморфной хромосомы во всех клетках;
• передача варианта хромосомы как простого менделирующего признака от родителей к детям;
• отсутствие заметного фенотипического эффекта (этот критерий не абсолютен).
Истинный полиморфизм хромосом обусловлен вариабельностью в размерах их гетерохроматиновых районов и является широко распространенным явлением, обеспечивая уникальность кариотипа каждого человека. У разных людей обнаруживаются увеличенные районы вторичных перетяжек длинных плеч аутосом 1, 9, 16 в их околоцентромерной части; вариации размеров коротких плеч всех акроцентрических хромосом; увеличенный спутник в акроцентрических хромосомах; различные размеры спутничной нити в ядрышкообразующих хромосомах и др.
Одной из самых вариабельных является Y-хромосома, т.к. примерно половина её длины представлена гетерохроматином. Длина гетерохроматинового блока варьирует от 0,8 до 1,6 мкм. Однако, как увеличение, так и уменьшение количества гетерохроматина не приводит к заметным дефектам фенотипа, жизнедеятельности и плодовитости. У человека даже наличие второй Y-хромосомы (47,XYY) не нарушает репродуктивную функцию.
Ответьте на вопросы:
· Что такое эухроматин и гетерохроматин? Какие виды гетерохроматина существуют? Укажите особенности функционального состояния различных видов гетерохроматина.
· Каким гетерохроматином - структурным или факультативным - представлены околоцентромерные блоки хромосом?
· Какие методы окраски необходимо применить для идентификации гетерохроматиновых районов хромосом?
· Эухроматина или гетерохроматина в большей степени содержит Y-хромосома? Каким гетерохроматином - структурным или факультативным - представлена дистальная часть Y-хромосомы? Каким методом окраски можно выявить этот участок Y-хромосомы?
· Гетерохроматиновые или эухроматиновые районы подвержены хромосомному полиморфизму? Приводит ли полиморфизм хромосом к аномалиям фенотипа у человека?
Рекомендуемая литература
1. Биология: Учеб. для студ. мед. вузов: В 2 кн. / Под ред.
В.Н.Ярыгина. М.: Высш. шк., 1997.
2. Босток К., Самнер Э. Хромосома эукариотической клетки.
М.: Мир, 1981.
3. Жимулев И.Ф. Общая и молекулярная генетика.
Новосибирск: Сиб. унив, изд-во, 2003.
4. Ченцов Ю.С. Общая цитология: Учеб. М.: Изд-во МГУ, 1995
ное пособие для самостоятельной работы студентов медицинского университета
< 0(гавители: СИ. Белянина, И.В. Сергеева, Н.В. Полуконова, Г.Л. Андронова, Л.А. Боброва, Н.А. Дурнова, Л.Е. Сигарева, Ю.В. Белоногова.
Редактор Л.А. Алехнович.
Подписано в печать 22.01.2008 г. Формат 60х84'/16. Бумага офсетная. Ризопечать.Усл.-печ. л. 3,57. Тираж 1000 экз.Гарнитура Тайме. Заказ № 008.
410012, г. Саратов, Большая Казачья, 112, СГМУ.
Дата публикования: 2014-09-01; Прочитано: 2874 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!