Биология. В 3-х томах. Т. 3

При всех формах клеточного деления ДНК каждой хромосомы реплицируется, так что образуются две идентичные двойные полинуклеотидные цепи ДНК (см. разд. 22.4.2). Эти цепи окружаются белковой "оболочкой" и в начале клеточного деления имеют вид двух идентичных нитей, лежащих бок о бок. Каждая нить носит название хроматиды и соединена со второй нитью неокрашивающимся участком — центромерой (кинетохором).

22.1. Клеточный цикл

Последовательность событий, происходящих между образованием данной клетки и ее делением на дочерние клетки, называют клеточным циклом. Этот цикл состоит из трех главных стадий.

1. Интерфаза. Период интенсивного синтеза и роста. В клетке синтезируется много веществ, необходимых для ее роста и осуществления всех свойственных ей функций. Во время интерфазы происходит репликация ДНК.

Рис. 22.1. Клеточный цикл

2. Митоз (кариокинез). Это процесс деления ядра, при котором хроматиды отделяются одна от другой и перераспределяются в виде хромосом между дочерними клетками.

3. Цитокинез — процесс разделения цитоплазмы между двумя дочерними клетками[7].

Весь цикл показан на рис. 22.1.

Продолжительность клеточного цикла зависит от типа клетки и от внешних факторов, таких как температура, питательные вещества и кислород. Бактериальные клетки могут делиться каждые 20 мин, клетки кишечного эпителия — каждые 8-10 ч, клетки в кончике корня лука — каждые 20 ч, а многие клетки нервной системы не делятся никогда.

Опыт 22.1. Изучение фаз митоза

Обычно хромосомы можно наблюдать только во время деления ядра. Подходящим материалом для этого служит апикальная меристема кончиков корня чеснока (2n = 16), лука (2n = 16) и конских бобов (2n = 12). Этот материал помещают в такие условия, чтобы началось развитие корешков, кончики корешков срезают, фиксируют, окрашивают и мацерируют, после чего хромосомы можно изучать под микроскопом.

Материалы

Булавки

Пробирка с водой Скальпель

Маленькие пробирки с пробками Пинцет

Две чашки Петри

Водяная баня и пробирки

Предметное стекло

Покровное стекло

Пара тонких иголок

Несколько листков фильтровальной бумаги

Зубчик чеснока

Дистиллированная вода

Уксусная кислота

Одномолярный раствор соляной кислоты

Реактив Фёльгена

Метод

1. Проткните зубчик чеcнока булавкой и подвесьте его вверху пробирки с водой так, чтобы основание зубчика находилось в воде. Оставьте на 3-4 дня в покое, так как любое постороннее воз-действие может временно подавить клеточное деление.

2. После образования нескольких корешков длиной 1-2 см отрежьте от них концевые участки длиной 1 см.

3. Поместите отрезанные участки корешков в небольшую пробирку с уксусной кислотой, заткните ее пробкой и оставьте на ночь при комнатной температуре для фиксации.

4. Ухватив корешки пинцетом за верхний конец, перенесите их в чашку Петри с дистиллированной водой и отмывайте в течение нескольких минут для удаления фиксатора.

5. Перенесите кончики корешков в пробирку, содержащую одномолярный раствор соляной кислоты, и выдержите 3 мин при 60°С (для корешков лука, горошка или бобов — 6-10 мин). При этом срединные пластинки, удерживающие клетки вместе, разрушаются, а ДНК хромосом гидролизуется с образованием альдегидных форм дезоксирибозы, способных взаимодействовать с красителем (реактивом Фёльгена).

6. Кислоту вместе с кончиками корешков вылейте в чашку Петри. Перенесите корешки в другую чашку Петри, содержащую дистиллированную воду, и отмойте кислоту. Оставьте на 5 мин.

7. Перенесите корешки в маленькую пробирку с реактивом Фёльгена и заткните ее пробкой. Поставьте в прохладное темное место (лучше в холодильник) минимум на 2 ч.

8. Выньте один кончик и поместите его в капле уксусной кислоты на чистое предметное стекло.

9. Отрежьте концевой участок длиной 1-2 мм и отбросьте остальное.

10. Растреплите кончик корешка с помощью двух тонких иголок и накройте покровным стеклом. Поместите препарат на плоскую поверхность, накройте несколькими листками фильтровальной бумаги и сильно нажмите через нее на покровное стекло подушечкой большого пальца. Не допускайте смещения покровного стекла в стороны.

11. Изучите препарат под микроскопом при малом и большом увеличении и найдите клетки, находящиеся на разных стадиях митоза.

12. Зарисуйте ядра в разных фазах митоза и надпишите рисунки.

22.2. Митоз

События, происходящие в ядре во время митоза, обычно наблюдают на фиксированных и окрашенных клетках (см. Приложение 2.4.2). Такие препараты позволяют увидеть фазы, через которые проходят хромосомы при клеточном делении, но не выявляют их последовательность. Методы фазово — контрастной микроскопии и цейтраферной съемки дали возможность наблюдать, как происходит деление ядра в живой клетке. При быстром прокручивании пленки митоз предстает как непрерывный процесс, включающий четыре стадии. Изменения, происходящие на этих стадиях в животной клетке, показаны на рис. 22.2.

Интерфаза