Мітоз. Мейоз.

Питання для обговорення:

1. Клітинний цикл.

2. Стадії мітозу та його біологічне значення.

3. Стадії мейозу та його біологічне значення.

4. Морфологія мітотичної хромосоми.

5. Каріотип та ідіограма.

Лабораторна робота 2. Визначення мітотичного індексу в препаратах корінців цибулі (Alium sp.).

Для вивчення стадій мітозу найчастіше використовуються тканини, які активно проліферують. Визначення проліферативної активності тканини є важливим для експериментів, спрямованих на дослідження дії цитотоксичних препаратів, аналізу хромосомних порушень, тощо. У випадку, якщо клітини в тканині не діляться, стимуляцію їх поділу викликають штучно, додаючи мітогени – речовини, які, зв’язуючись з рецепторами на поверхні клітин, здатні стимулювати їх до мітозу. Рівень проліферативної активності тканини визначають, підраховуючи мітотичний індекс – відношення клітин на будь-якій стадії мітозу до загальної кількості проаналізованих клітин. Найчастіше мітотичний індекс визначають, аналізуючи не менше 1000 клітин з цитологічного препарату.

У рослин тканиною, яка найбільш придатна для вивчення стадій мітозу, є меристема корінців, з якої достатньо легко зробити чавлені цитологічні препарати. На чавлених препаратах меристематичні клітини мають майже кубічну форму з великим яскраво профарбованим ядром і легко відрізняються від клітин інших типів. На рис.3 показані меристематичні клітини на різних стадіях клітинного циклу. Ядра клітин на стадії інтерфази округлі, з чіткою границею, майже рівномірно забарвлені та не мають виражених нитчастих хроматинових структур. Під час профази мітозу ядра втрачають правильну округлу форму та на препаратах помітні слабо конденсовані хромосоми. На стадії метафази хромосоми розміщені в цитоплазмі клітин екваторіально, вони сильно сконденсовані. Під час анафази хромосоми починають розходитися до полюсів; на цитологічних препаратах спостерігаються дві анафазні групи, в яких хромосоми направлені своїми теломерними ділянками до екватору. Візуально стадія телофази відрізняється від анафази ущільненням груп хромосом, окремі хромосоми стають менш помітними в результаті їх деконденсації. На пізній телофазі відбувається утворення фрагмопласту – перетяжки між двома дочірніми клітинами.

Мета роботи: навчитися розрізняти клітини на різних стадіях мітозу та визначати мітотичний індекс.

Матеріали та обладнання: готові препарати корінців цибулі Alium sp., мікроскопи.

Завдання. На постійних препаратах корінців цибулі Alium sp. підрахувати кількість клітин на різних стадіях мітозу і визначити мітотичний індекс.

1. Розглянути препарат під мікроскопом на збільшенні х10 або х20.

2. Перевести мікроскоп на збільшення х40 та, аналізуючи декілька полів зору, підрахувати кількість клітин, що знаходяться на різних стадіях мітозу та на стадії інтерфази.

3. Заповнити табличку та підрахувати мітотичний індекс за формулою:

Номер поля зору під мікроскопом	Число клітин у
	Профазі (П)	Метафазі (М)	Анафазі (А)	Телофазі (Т)	Інтерфазі (І)	Разом (У)

‰

Лабораторна робота 3. Аналіз хромосомних наборів різних видів. Каріотипування та побудова ідіограм.

Каріотип – це сукупність ознак (число, розмір, форма, і т.д.) повного набору хромосом виду (видовий каріотип), організму (індивідуальний каріотип) або лінії клітин (клону). Описують каріотип на стадії метафази, коли всі хромосоми сконденсовані і їх чітко можна побачити під мікроскопом. Для отримання великої кількості клітин на стадії метафази клітини, що діляться, обробляють розчином колхіцину або колцеміду – речовинами, які блокують утворення веретена поділу, запобігаючи полімеризації білків тубулінів.

При побудові каріограм необхідно підрахувати загальну кількість хромосом і проаналізувати їх морфологію за розміром та положенням центромери. В залежності від розміщення центромери хромосоми поділяють на метацентричні (центромера ділить хромосому на плечі рівної довжини), субметацентричні (центромера ділить хромосому на два плеча, різних за своєю довжиною; плечі позначають латинськими літерами p (коротке плече) і q (довге плече)) та акроцентричні (центромера ділить хромосому на два плеча, довжина яких різниться настільки сильно, що під мікроскопом короткі плечі майже не помітні). В каріограмах хромосоми розташовують від найбільших до найменших, розміщуючи гомологи поруч і нумеруючи хромосоми від першої до останньої. Інколи доцільно представляти хромосоми даного виду у вигляді ідіограми – схематичного зображення гаплоїдного набору хромосом організму, які розміщені в ряд у відповідності до їх розміру. Ідіограми використовують у подальшому для допомоги при ідентифікації хромосом даного виду. На рисунку 4 показаний приклад метафазної пластинки, каріограми та ідіограми представника родини айстрові міканії серцелисної (Mikania cordifolia WILLD).

Мета роботи: навчитися аналізувати хромосомні набори незнайомих видів та проводити їх каріотипування.

Матеріали та обладнання: фотокартки метафазних пластинок хромосом різних видів тварин, циркуль, лінійка, ножиці, клей.

Завдання. Підрахувати кількість хромосом даного виду та охарактеризувати хромосоми щодо розміщення центромери.

1. Уважно роздивитися метафазну пластинку та підрахувати кількість хромосом на ній.

2. За допомогою циркуля та лінійки виміряти довжину хромосом, вказати мінімальний та максимальний розмір.

3. За допомогою циркуля та лінійки виміряти розміри плечей хромосом, підрахувати кількість хромосом різного типу, занести дані у таблицю:

Кількість хромосом
метацентричних	субметацентричних	акроцентричних

4. По можливості розбити хромосоми по гомологічним парам.

5. Розрізати фотокартку на окремі хромосоми та наклеїти їх попарно (гомологічні хромосоми поруч) в порядку зменшення лінійного розміру.

Приклади задач за темою:

1. Соматична клітина має 36 хромосом. Яку кількість молекул ДНК буде мати ця клітина на кожній стадії клітинного циклу?

2. Якщо соматична клітина має 24 хромосоми, то яка кількість бівалентів буде спостерігатися у профазі І мейозу?

3. Скільки молекул ДНК містить клітина в G₂ фазі клітинного циклу, якщо кількість хромосом дорівнює 12?

4. Скільки молекул ДНК містить клітина в анафазі ІІ мейозу, якщо кількість хромосом дорівнює 20?

5. Скільки хроматид спостерігається в кінці профази І мейозу в яєчниках та сім'яниках людини?

6. Скільки бівалентів спостерігається в диплотені у людини?

7. Соматична клітина має 10 хромосом. Яка кількість різних комбінацій хромосом буде спостерігатися після мейозу?

Приклади модульно-рейтингових питань за темою:

1. Дати визначення наступним термінам: клітинний цикл, мітоз, мейоз, хроматида, мітоген.

2. Які хромосоми називають гомологічними?

3. Яку хромосому називають метацентричною?

4. Що таке супутники хромосом?

5. Який процес лежить в основі утворення політенних хромосом?

6. Як називається ділянка хромосоми, до якої кріпляться мікротрубочки веретена поділу?

7. Як називається термінальна ділянка хромосоми?

8. Як називається фаза мітозу, під час якої відбувається поділ центромер?

9. На яких стадіях клітинного циклу хромосоми складаються з однієї молекули ДНК?

10. На якій стадії мейозу формуються біваленти?

11. На якій стадії мейозу відбувається кросинговер?

12. Що таке синаптонемальний комплекс?

13. Як називається речовина, яка блокує утворення мікрорубочок веретена поділу?

14. Як називається сукупність ознак, за якими можна ідентифікувати даний набір хромосом?

15. Яка фаза поділу клітини оптимальна для опису каріотипу?

Заняття 3