3.3.13. Лабораториялық сабақтардың жоспарлары

Лабораториялық жұмыс

Тақырыбы: ХРОМОСОМАЛАР

Мақсаты: хроматиннің микроскопиялық құрылысын зерттеу.

Хроматин (грек chroma – түс, бояу) кейбір бояғыш заттармен оңай боялатын, ядроның түйіршіктері, торлы құрылымдары. Хроматиннің құрамына ДНҚ мен белоктар еніп, хромосомалардың спиралданған, тығыздалған бөліктерін құрайды, хромосоманың мұндай бөліктері генетикалық жағынан белсенді емес. Генетикалық ақпараттың берілуі хромосомалардың деспиральді яғни, тарқатылған бөліктерінде жүзеге асырылады(19-сурет).

Хромосома деп алғашқы үзілу арқылы екі бөлікке бөлінген ядроның жеке құрылымы. Өсімдіктер клеткаларындағы хромосомаларды Старсбургер, жануар клеткаларындағы хромосомаларды Флемминг 1882 ж. Ашқан. Хромосома деген терминді 1888 ж. Неміс ғалымы Вельдейер енгізген. Хромосома өсімдік және жануалар клеткасының даму процесін қамтамасыз етеді, тұқым қуалайтын белгілерді, қасиеттерді ұрпақтан ұрпаққа өткізіп отырады. Хромосомаладың сыртқы пішіні алғашқы үзілуге немесе центромераның орналасуына байланысты болады, клетка бөлінуінің метафаза және анафаза кезеңдерінде анық байқалады. Орташа алғанда хромосоманың ұзындығы 02,-3 мкм.

Систематикалық түрге жататын организмдердегі тұрақты хромосомалардың жиынтығы – кариотип деп аталады. Мысалы:

Сазанда-104 хромосома, күнбағыс-34, бидайда-42, адамдарда-46, маймылда-48, қойда-54, жеміс шыбынында-12, арпада-14, кептерде-80, шырша, қарағай-24 т.б.

19-сурет. Кариоплазмадағы хроматин. Электронды микросурет, х40000. 1-ядро; 2-ядро қабығы; 3-хроматин (Кинг бойынша).

Атқаратын қызметіне қарай хромосомалар екіге бөлінеді: олар аутсомалар және жыныстық хромосомалар. Жыныстық хромосомалардың өзара және басқа хромосомалардан айырмашылығы болады. Дене клеткаларында әр хромосом жұп түрінде (2n) –гаплоидты.

Хромосомалар – нуклеопротеидті жіпшелерден – хромонемадан тұрады. Әр хромосома екі немесе оданда көп хромонемалардың туындысы. Хромосомалардың ұштарын еломера дейді. Хромосомалардың жақсы боялатын аумақтарын гетерохроматинді, нашар боялатын аумақтарын эухроматинді деп атайды. Хромосомалардың ұзына бойында жіңішке узбелер-центромералар болады(20-сурет).

20-сурет. Хромосомалардың құрылысы. А-хромосома типтері:1-жіп тәрізді; 2-иықтары тең емес; 3-тең иықты;. Б,В-хромосомалардың ішкі құрылысы: 1-центромера; 2-спираль тәрізді ДНҚ жіпшесі; 3-хроматиндер.

Центромера хромосоманы екі иыққа бөледі. Центромераның орналасуына байланысты хромосоманың типтері: 1. Тең иықты (метацентрлі) – бөліктерінің ұзындықтары бірдей; 2.Әртүрлі иықты (субметацентрлі) – бөліктерінің ұзындықтары әртүрлі; 3. Сыңар иықты (акроцентрлі) – бір бөлігі өте ұзын, екіншісі өте қысқа, көрінуі қиын; 4. Телоцентрлі – центромерасы болмайды.

Центромера орналасқан жерінен клетка бөліну кезінде хароматин жіпшелері түйісіп хромосомаларды полюстерге ажыратады.

Хромосомалардың химиялық құрамы 45% ДНҚ, 55% гистон белогынан және аз мөлшерде қалдық белоктармен РНҚ болады.

ДНҚ молекуласы организмнің барлық генетикалық мәліметтерін сақтап келесі клеткаларға беріп отырады. ДНҚ қос спиралданған тізбектен тұрады. Оның құрамында азотты негіздің (пуринді, пиримидинді)туындыларының 4 түрі болады: (Аденин, Гуанин, Цитозин, Тимин).

ДНҚ организмнің белгі, қасиеттерін (генетикалық информацияны) ұрпақтарға клеткадан клеткаға сақтар отырады. РНҚ – осы ақпаратты өткізуші. ДНҚ күрделі тізбектерден тұратын ерекше спиралды қос тізбекті – биологиялық полимер. ДНҚ молекулалық салмағы 4-8 млн. 10-16 млн-ға дейін.

1953 ж. Американ биологы Дж.Уотсон және ағылшан физигі Ф.Крик ДНҚ молекуласының екі жартынуклеотидті тізбектен, олардың арасында көптеген нуклеотидтердің байланыстырған. ДНҚ молекуласының құрамында гетероциклді азотты негіз туындылары (пуринді – Аденин, Гуанин, пиримидинді – Цитозин, Тимин), дезоксирибоза және фосфор қышқылының қалдығы болады. ДНҚ молекуласындағы қос тізбек (спираль) – фосфатты дезоксирибозады тізбек, ал көлденеңі екі тізбекті байланыстырып тұрған, қос азоттың (пурин, пиримидин АГЦТ) негізі.

Бір тізбектегі орналасқан нуклеотидтер екінші тізбектегі нуклеотидтердің сипатын көрсетеді. Егрер бір тізбекте – аденин (А) болса, екінші тізбектің нақ сол қарама-қарсы тұсында – тимин(Т), ал гуанинге (Г) қарама-қарсы цитозин (Ц) орналасады.

Азотты негіз адениннің саны тиминге, ал гуаниннің саны цитозинге тең. Аденинмен тимин екі сутектік байланыста, ал гуанинмен цитозиннің молекулалары үш сутектік байланыста болады.

(А-Т Г-Ц)

Бұл байланысты комплементарлы принцип деп атайды. Егер ДНҚ молекуласының тізбегі екіге бөлініп дараланса, ол сыртқы ортадан келген нуклеотидтерді комплементерлы принцип бойынша жинақтап қайтадан жаңа екі тізбек түзеді.

1-ші тапсырма: Скерда (Crepis capillaries) өсімдігінің меристема клеткаларының хромосом жиынтығы.

Крепсис өсімдігінің тұқымын 25⁰С термостта өсіріп, меристемалық клеткаларын фиксация жасап, ацетокарминмен бояп преарат жасайды. Жарық микроскопы арқылы препаратты қарағанда, әрбір клетканың шектелуін, кейбір клеткалардан метаза кезінде хромосомаларды көруге болады. Хромосомалар клетканың экваторныда бос жатыр, ұршық жіпшелер бұзылған. Клеткада хромосом саны – 6, үш жұп. Олар таяқша тәрізді дене, бір-біріне центромерасының орналасуы, иықтарының мөлшері арқылы ажыратылады.

2-ші тапсырма: Қарақұмық өсімдігінің хромосомалар жиынтығы. Препарат жасау әдісі жоғарыда көрсетілгендей. Микроскоп арқылы қарағанда кейбір клеткаларда хромосомалар көрінеді. Бұл клетка бөлінуінің метафаза кезеңі. Хромосомалар жиынтығы – 36. Олар цитоплазмада жайылып жатқандықтан зерттеуге болады.

3-ші тапсырма: Скерда өсімдігінің хромосомаларының клеткадаы татраплоидты (4n) жиынтығы. Препарат жасау тәртібіжоғарыда көрсетілгендей. Крепис өсімдігінің (тұқымын) тамыр өскіні термостатта 2-3 мм болғанша өсіріп, содан соң 12 немесе 24 сағатқа 0,01% колцихин ерітіндісіне қояды. Колцихин ерітіндісінің клетка бөлінуі анафаза кезеңінде ұршық жіпшелеріне әсер етуіне байланысты. Хромосомалар полюстерге тартылмайды қалады. Осының нәтижесінде клеткада 2 еселенген хромосомалар жиынтығы түзіледі. Мұндай жиынтықты тетраплоидты дейді.

4-ші тапсырма: Адам хромосомаларының диплоидты жиынтығы. Микроскоптың көмегімен препартты көрген кезде, клеткалар бөліну кезеңінде екені байқалады. Клетканың шекарасы білінбейді. Цитоплазмада аяқша тәрізді хромосомалардың жинағы көрінеді. Хромосомалар К- митоз (колцихиннің) әсерінен ұршық жіпшелер оларды клетка полюятеріне тарта ламаған формасв-Х тәрізді болады.

Хромосомалар бір-біріне формаса (пішіні) жөнінен ажыратылады. Кариотипте метацентрлі, субметацентрлі, акроцентрлі хромосомалар кездеседі. Хромосомалардың жалпы саны – 46. Хромосомалар жұп болады. Ал жыныстық хромосомалар тақ болып, формасы метацентрлі және акроцентрлі болады. Студенттер препараттан хромосомалар жиынтығын анықтап, суратін салып жұптарын іздестурі қажет.

5-ші тапсырма: Микросуреттерді қарап хромосомалардың құрылысын анықтап, суретін салу.

Бақылау сұрақтары:

1. Хромосома дегеніміз не?

2. Хромосоманың ішкі және сыртқы құрылысын атаңыз.

3. Хромосомаларда гетерохроматинді, эухроматинді бөлімдері қандай роль атқарады?

4. ДНҚ құрылысын жазыңыз?

5. Центромераның орналаусына байланысты хромосомаларды қанша типке бөледі?

6. Хромосоманың формасы адамда, бактерияларда, қосмекенділерде, жеміс шыбынында қандай болады?

7. Кариотип дегеніміз не?

8. Хромосоманың атқаратын қызметіне байланысты түрлері қандай?

9. Хромосомалардың атқаратын қызметі қандай?

10. Хромосомалардың екі еселенуі қай кезде жүреді?

Студенттердің өздік жұмыстарына тапсырма:

1. Тиісті әдебиеттерден «Ядроның құрылысы. Хромосома» тақырыптарын оқып меңгеру.

2. «Хромосоманың құрылысы мен атқаратын қызметі», тақырыбына конспект дайындау.

3.3.14. ЛАБОРАТОРИЯЛЫҚ САБАҚТАРДЫҢ ЖОСПАРЛАРЫ

Лабораториялық жұмыс

Тақырыбы: Клеткалық цикл және клетканың бөліні жолдары

Мақсаты: 1. Клеткалық цикл кезеңдерін түсініп алу

2.Митоз және амитозды ажырата білу

Интерфазада (бөлінк арасындағы кезең) хромосомалардың (ДНҚ молекуласы екі еселенуі жүреді. Бұл кезеңде хромосомалық заттар ядро ішінде борпылдық масса түрінде орналасады.

Профаза митоздың алғашқы фазасы. Ядроның көлемі ұлғаяды. Хромонема жіпшелерінің спиралдануы нәтижесінде хромосомалар тығыздалынып ұзындықтары қысқара бастайды. Профаза сатысында хромосомалар бір-бірінен алшақтап клетканың (ядроның) шеттеріне қарай ығысады.

Профазаның соңында әрбір хромосоманы екі хроматидтен тұратынын және олардың центромерамен байланысқанын көруге болады. Осы кезде ядрошық еріп жойылуы профазаның аяқталуы болып есептеледі. Соңғы профазада хромосомалардың спиралдану дәрежесі ең биік шыңына жетеді. Профаза митоздың ең ұзақ (30-40мин) жүретін фазасы.

Митоздың екінші фазасы метафазада хромосомалар клетканың экватор жазығына жинақталып центромералары арқылы ахроматин жіпшелеріне перпендикулярлы жабысып тұрады. Екі полюс бірдей қашықтықта болады. Метофазаның осы кезеңін «метафазалық пластинка» немесе «экваториальды пластинкалар» дейді. Хромосомалар қаттықысқарып, спиральданған, әрбір хромосома екі хроматидтен тұрады. Осы фазада микроскоп көмегімен хромосомаларды көріп санауға болады.

Анафаза сатысында хромосомалар екі полюске бір мезгілде бірдей ажырап тартылады. Хромосомаларды ажырату ахроматин жіпшесі арқылы центромераға түйіскен жерінен бір мезгілде барлық хромосомаларда бірдей жүреді. Метафаза мен анафаза митоздың қысқа фазалары (3-5мин).

Телофаза хромосомалардың полюстерге ажырауынан басталады. Хромосомалардың спиралдануы біртіндеп басаңси бастайды (деспирализация), бойлары ұзарып интерфазадағы күйіне өтеді. Телофазаның ортаңғы сатысында екі полюске жиналған хромосомалардан ядро бөлініп – (кариокинез) 2 ядро пайда болады. Ядро қабықшасы түзіледі. Ядро ішінде бір немесе бірнеше ядрошық түзіледі. Ядро бөлінуі аяқталған соң соңғы телофазада клетканың өзі екіге бөлінеді. Бұл процесті цитокинез дейді (ағылғын ғалымы Уитман 1887ж. Ашқан). Телофазаның ұзақтылығы 30-40 минутқа созылады.

Сонымен митозда бір диплоидты (2n) клеткадан хромосомалары тең болып бөлінген жаңа екі (бір-біріне ұқсас) диплоидты клеткалар түзіледі. Телофазаның ортаңғы сатысында ядро екіге бөлінеді (кариокинез), содан соң клетканың өзі екіге (цитокинез) бөлінеді.

1-ші тапсырма: Жануар клеткасындағы митоз. Аксолотльдің қара бауыры. Микроскоптың кіші көрінісіне қойып, бауырдың шеткі зонасын тауып алып, үлкен ұлғайтқышқа ауыстырып, митоздың төрт фазасын тауып, суретін салып белгілеңіздер (21-сурет).

21-сурет. Жануар бауырының клеткаларындағы митоз (аксолотль клеткаларының шеткі аймағы). Бояуы: темірлі гематоксилин, х400. 1-интрефазалық клеткалар; 2-профаза (тығыз тармақталған кезеңі); 3-телофазалық (борпылдақ шумақталған кезең); 4-метафаза клеткалары; 5- анафаза (И.В.Алмазов, Л.С.Сутулов бойынша).

2-ші тапсырма: Өсімдік клеткасындағы митоз. Пияздың тамыры. Микроскоптың кіші көрінісінен препаратты қарап тамырдың үш зонасын ажыратыңыздар: 1) бұл зона оймақша жұқа қабырғалы клеткалардан тұрады; 2) клетка бөліну зонасы-меристема; 3)ұзару зонасы тік бұрышты клеткалардан тұрады. Үлкен ұлғайтқышқа ауыстырып интерфазалық және митоздың барлық фазасындағы клеткаларды көруге болад. Интерфазадағы клетканың суретін салып, белгілеңіздер: 1) клетка қабықшасы; 2) цитоплазма; 3) ядро; 4) ядрошық; 5) хроматин (22-сурет).

22-сурет. Клетканың бөлінуі, митоз. Бояуы: темірлі-гематоксилин х400. І-(1)- интерфаза; ІІ-ІІІ-ІҮ (2)- профаза, Ү-ҮІ (3) –метафаза (монастер); ҮІІ-анафаза (диастер)

4-бөліну жіпшесі; ҮІІІ-телофаза.

3-ші тапсырма: Тышқан клеткаларындағы амитоз. Бояуы темірлі-эозин. Микроскоптың кіші көрінісіне қойып клеткаларды көресіз. Клеткалардың бөлінуі ядролардың үзбе арқылы бөлінуінен басталып цитоплазма кейін бөлінеді. Суретін салып белгілейтіндеріңіз: 1) амитоздағы ядроның бөлінуі; 2) цитоплазма.

4-ші тапсырма: Скерда тұқымының меристемалық клеткаларынан препарат жасап, клетканың митоз жолымен бөлуінуін анықтап, суретін салу.

Бақылау сұрақтары:

1. Клетка қандай жолдармен бөлінеді?

2. Клеткалық циклдің кезеңдерін атаңыз?

3. Эндомитоздың ерекшелігін атаңыз?

4. Митоздың биологиялық маңызы неде?

5. Митоздың барлық фазаларын талдап беріңіздер

6. «Амитоз» деген не? Амитоз жолымен қандай организмдер бөлінеді?

7. Интерфаза және митоз кезінде хромосомалар қандай күйде болады?

8. Хромосомалардың диплоидтық жиынтығы деген не?

Студенттердің өздік жұмыстарына тапсырма:

1. Тиісті әдебиеттерден «Клеткалардың бөлінуі», «Клеткалық цикл» тақырыптасыр оқып меңгеру. «Клеткалардың бөлінуі» тақырыбына мәнжазба (реферат) әзірлеу.

2. Аталған тақырып материалдарын конспектілеу.

3.3.15. ЛАБОРАТОРИЯЛЫҚ САБАҚТАРДЫҢ ЖОСПАРЛАРЫ

Лабораториялық жұмыс

Тақырыбы: ЖЫНЫС КЛЕТКАЛАРЫНЫҢ БӨЛІНУІ

МАқсаты: Мейоздың ерекшелігі, оның биологиялық маңызы. Коньюгация, кроссинговер процестерін ажырата білу.

Мейоз І – профазаІ - лептонема, зигонема, пахинема, диплонема диакенез сатыларынан соң; метафаза І, анафаза І, телофаза І – ден өтіп бір клеткадан екі диплоидты клетка түзіледі.

Мейоз ІІ профазаІІ, метафазаІІ, анафаза ІІ, телофаза ІІ – ден өтіп пайда болған диплоидты екі клетка тағы екіге бөлініп хромосомалар саны n гаплоидты (тақ) төрт клетка түзіледі.

Мейоз І профаза І лептонема сатысында хромосомалары жіңішке, ұзынша хроматин жіпшелерін түзілуеді және олар бір-бірінен алшақ тұрады.

Зигонема сатысында гомологты хроматин жіпшелері сыңар түзеді. Осы сатыда екі гомологты хромосомалар бивалент құрап – конъюгация процесіне түседі. Әрбір сыңардағы конъюгацияға түскен хромосомалардың ұқсас аумақтарының (ата-аналарынан белгі қасиеттері) түйісуі жүреді.

Пахинема сатысында хромосомалар жуандап ұзындықтары қысқарады, спиралдану үдей түседі. Әр гомолгты хромосома редупликацияға – (еселеніп) түсіп биваленттері төртхроматидтен тұрады. Осы сатыда гомологты хромосомалардың сәйкес аумақтары бір-бірімен белоктарымен алмасады, яғни хроматидтердің алмасуы – кроссинговер процесі болады. Кроссинговер процесінің барысында хромосомалар (Х) – хиазма тәрізді фигура құрайды.

Кроссинговер процесінің нәтижесінде ата-анасының белгілерімен қасиеттерінен ерекше жаңа үйлесімді келесі ұрпаққа генетикалық материал беріледі.( 23-сурет).

23-сурет. Кроссинговер процесі (П.Кемп, К.Армс). Диплонема сатысында бивалентті хромосомалар бір-бірінен ажырай бастайды, бірақ кроссинговер болған учаска хиазмада біртіндеп алшақтанады.

Диплонема сатысында бивалентті хромосомалар бір-бірінен ажырай бастайды, бірақ кроссинговер болған участкалар хиазма біртіндеп алшақтанады.

Диакинезде ядрошықтар жойылады, хромосомалар спиралдану нәтижесінде қалыңдап қатты қысқарған. Диакинезде ядро ішінде орналасқан биваленттерді санауға болады.

Мейоз І метафаза І ядро қабықшасы еріп жойылады. Митотикалық аппарат қалыптасады, биваленттер клетканың экватор жазықтығына жиналады. Әр гомологты хромосоманың центромералары полюстерге қарап орналасады.

Мейоз І анафаз І бивалентті гомологты хромосомалар екі полюске тартылып ажырайды. Хромосомалардың полюстерге ажырап бітуі анафазаның аяқталуымен телофаза І басталуы болып есептелінеді.

Мейоз І телофаза І хромосомалардың спиралдары кейде босаңсымайды. Телофазаның соңында жұқа қабықша түзіліп екі ядро пайда болады. Пайда болған клеткаларды – диада деп атайды. Диаданың түзілуі Мейоз І аяқталуы. Әр клеткада хромосомалар саны диплоидты.

Мейоз ІІ сатылары дене клеткасының (митоз) бөліну жолы тәрізді жаңа пайда болған екі диада клеткалары тағы екіге бөлініп хромосомаларының саны гаплоидты тақ төрт клетка түзілуімен аяқталады.

Мейоздың нәтижесінде:

1. Әрбір жыныс клеткасына гаплоидты хромосомалар жиынтығы беріледі.

2. Аналық аталық жыныс клеткаларының гомологты хромосомаларының үйлесімі (конъюгация, кроссингове) нәтижесінде гендерде ұрпақтарына берілетін жаңа белгі қасиеттер пайда болады.

1-ші тапсырма: Микросуреттерді қарап мейоз І суретін салу (24-сурет).

Мұндағы белгілейтіндеріңіз:

А) Мейоз І – профаза І – лептонема, зигонема, пахинема, диплонема, диакинез; метафаза І анафазаІ; телофаза І.;

Б) Мейоз ІІ –профаза ІІ, метафаза ІІ, анафаза ІІ, телофаза ІІ.

24-сурет. Мейоздың негізгі сатылары (П.Кемп, К.Армс).

Бақылау сұрақтары:

1. Мейоз жолмен қандай клеткалар бөлінеді?

2. Конъюгация, кроссинговер процестері қай фазада жүреді?

3. Мейоздың биологиялық маңызы неде?

4. Мейоздың барлық фазаларын түсіндіріңіз?

9. Клетка қандай жолдармен бөлінеді?

10. Клеткалық циклдің кезеңдерін атаңыз?

11. Эндомитоздың ерекшелігін атаңыз?

12. Митоздың биологиялық маңызы неде?

13. Митоздың барлық фазаларын талдап беріңіздер

14. «Амитоз» деген не? Амитоз жолымен қандай организмдер бөлінеді?

15. Интерфаза және митоз кезінде хромосомалар қандай күйде болады?

16. Хромосомалардың диплоидтық жиынтығы деген не?

Студенттердің өздік жұмыстарына тапсырма:

1. Тиісті әдебиеттерден «Клеткалардың бөлінуі», «Мейоз» тақырыптарын оқып меңгеру.

2. «Жыныс клеткаларарының бөліну барысындағы күрделі конъюгация, кроссинговер процестері» тақырыбына баяндама дайындау.