Бастапқы өсімдіктердің генотипі
ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ
БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ
А. С. Сартаев, Р. Қ. Жексембиев
Генетикадан зертханалық жұмыстар және дала практикумы
Оқулық
Сараптамашыға ескерту!
Қолжазбадағы суреттердің, кестелердің, формулалардың сапасы баспаханаға жіберілгенде жөнделеді. Сондықтан сараптау кезінде оған аса көңіл аудармауларыңызды өтінеміз.
Баспа әкімшілігі
Алматы 2014
ӘОЖ
КБЖ
С
Қазақстан Республикасы Білім және ғылым министрлігінің Оқулық республикалық ғылыми-практикалық орталығы бекіткен
Баспаға Қазақ мемлекеттік қыздар педагогикалық университетінің Редакциялық баспа кеңесі мақұлдап, ұсынған
Пікір жазғандар:
Шүлембаева К.Қ. - биология ғылымдарының докторы, профессор;
Дүйісқалиева Г.О. - биология ғылымдарының докторы, профессор;
Мұхаметжанов К.Қ. - биология ғылымдарының кандидаты, профессор.
А.С.Сартаев, Р.Қ.Жексембиев
С Генетикадан зертханалық жұмыстар және дала практикумы: Оқулық А.С.Сартаев, Р.Қ.Жексембиев Алматы, 2014. - бет.
Оқулықта қазіргі генетиканың негізгі бөлімдері тұқымқуалаушылықтың цитологиялық және молекулалық негіздері, белгілердің ұрпақтарға берілу заңдылықтары, тұқымқуалаушылықтың хромосомдық теориясы, аллельді емес гендердің өзара әсері, өзгергіштіктің түрлері, популяциялық генетика, адам генетикасына арналған 15 зертханалық, 2 семинарлық және 8 далалық оқу практика кезінде орындалатын жұмыстар берілген. Онда жұмыстың тақырыбы, мақсаты, пайдаланатын құрал-жабдықтар, нақты тапсырмалар, түсініктеме, тапсырмаларды орындау, бақылау сұрақтары мен жаттығулар, сондай-ақ есептер мен олардың шығару жолдары көрсетілген.
Оқулық университеттердің, педагогикалық институттардың биология мамандығы бойынша білім алатын студенттеріне арналған.
ӘОЖ
КБЖ
ISBN
(C) А. С. Сартаев, Р. Қ. Жексембиев, 2014
(C) ҚР Жоғары оқу орындарының
қауымдастығы, 2014
Кіріспе
Генетика - тірі ағзалардың тұқымқуалаушылық және өзгергіштік қасиетін зерттейтін ғылым. Қазіргі кезде биология ғылымының бір саласы ретінде генетика қарқынды дамуда. Мысал ретінде, ХХI ғасырдың басында (2003 ж.) аяқталған "Адам геномы" халықаралық бағдарламаны алуға болады. Осы бағдарламаны орындау барысында тұқым қуалайтын ауруларға жауапты гендердің хромосомада орналасқан локусы, нуклеотидтер жиынтығы анықталып, алынған жаңа генетикалық ақпараттар нәтижесінде аурулардың алдын алу және емдеу жүйесі құрылуда. Осы бағдарлама өсімдіктер, жануарлар және микроорганизмдер генетикасының дамуына да өз үлесін қосты.
Биолог болам деген мамандар тұқымқуалаушылықтың заңдарын білуі қажет. Генетикадан білім беруде жаңа технологияларды пайдалану мамандарды жаңа деңгейге көтеріп, кәсібилігін арттырады. Биологиядан мамандар даярлайтын педагогикалық институттарда, университеттерде генетика пәнінен зертханалық жұмыстарға және дала практикасына көптеген сағаттар бөлінеді. Осы жұмыстарды орындау барысында мұғалімдер бағдарламаға сәйкес жазылған оқулық болмағандықтан студенттердің білімдері толық болмай шығады. Осы мәселені ескере отырып, оқулық авторлары көп жылдар бойы дәріс берген ұстаздар, бағдарламаға сәйкес зертханалық жұмыстар және дала практикумын ұсынып отыр. Практикумда 15 зертханалық, 2 семинарлық және 8 далалық оқу практика жұмыстары бар. Практикумда орындалатын жұмыстар бағдарламаға сәйкес жеке тақырып ретінде берілген. Осымен қатар тест тапсырмалар, қосымшалар келтірілген. Практикумның ерекшелігі - студенттердің жұмысын жеңілдету мақсатында тапсырмаларға түсініктеме бөлімінің кеңейтіліп берілуі. Берілген тапсырмаларды орындау барысында студент ғылыми-зерттеулердің элементтерімен танысады. Мысалы, тұқымқуалаушылықтың цитологиялық негізі бөлімінде Жасушаның митоздық және мейоздық бөліну" тақырыбына арналған зертханалық жұмыстарда өсімдіктер тамырының меристемасынан уақытша цитологиялық препарат жасау техникасымен танысса және митотикалық индексті анықтаса, ал мейоздық бөлінумен танысу үшін жазғы дала практикумда астық тұқымдас өсімдіктердің жас тозаңдарынан материал дайындап, зертханалық сабақтарда талқылайды. Осымен қатар Шағылыстырулардың түрлері тақырыбында зерттеу нысаны ретінде дрозофила шыбыны, бұршақ, бидай өсімдіктері алынған. Практикумда әр жұмыстың соңында деңгейлі бақылау сұрақтары және қазіргі генетиканың есептері беріліп, олардың шығару жолдары көрсетілген. Генетикадан зертханалық жұмыстар және дала практикумын орындау барысында студенттер болашақта дипломдық жұмыстардың орындау тәсілдерімен, тәжірибе қою әдістерімен және алынған нәтижелерді сараптай білуді үйренеді.
1-жұмыс
Тұқым қуалаушылықтың цитологиялық негізі
Тақырыбы: Жасушаның жыныссыз митоз жолымен бөлінуі.
Мақсаты: Өсімдіктер мен жануарлар жасушасының митоздық бөлінуімен және хромосомалар құрылысымен танысу.
Құрал-жабдықтар: 1. Пияздың немесе басқа өсімдіктердің тамыр меристема жасушасынан жасалынған және аскарида, тышқан (Musmuslus), адам жасушаларының тұрақты препараттары. 2. Микроскоп, 3. Сурет салғыш аппарат, заттық және жабын шынылар, инелер, пипеткалар, ацетокармин және ацетоарсеин бояулары, сорғыш қағаз, лупалар.
Тапсырмалар: 1. Микроскоптың құрылысы және онымен жұмыс істеу.
2. Митоздың фазаларын анықтап, суретін салу.
3. Хромосомалардың митоз фазаларындағы орналасу ерекшеліктерімен таныстыру.
Тапсырмаларға түсініктеме: Микроскоптың құрылысымен танысу.
Цитологиялық, эмбриологиялық және цитогенетикалық зерттеулерге арналған микроскоптар: МБИ-3, МБР-3, МБИ-11, МБИ-6, Биолам және Микмед 1.
Цитологиялық зерттеулерге микроскоптың объективтерінің 4 - 7 түрі, оның ішінде 90[х] болуы қажет. Бұдан басқа микроскоп жарық түсіргіш аппаратпен қамтамасыз (МБР-3, ОИ-9м, ОИ-19; басқа түрлерінде табанында орналасқан) етілуі керек.
Жарықты дұрыс орналастыру Кэлер әдісі бойынша жүргізіледі.
Микроскоптың құрылысы 1, 2-суреттерде көрсетілген:
1-сурет. Айнасы бар микроскоптың құрылысы
1 - окуляр;
2 - бинокулярлық қондырғы;
3 - револьвер (тапанша);
4 - объектив;
5 - зат қойылатын үстел;
6 - конденсор;
7 - айна;
8 - конденсорды реттейтін тұтқа;
9 - микротұтқа;
10 - макротұтқа;
11 - тубус;
12 - биокулярлық қондырғыны бекітетін тұтқа
2-сурет. Жарық түсіргіш аппаратты табанында орналасқан микроскоптың құрылысы
1 - окуляр;
2 - бинокулярлық қондырғы;
3 - револьвер (тапанша);
4 - объектив;
5 - зат қойылатын орындық;
6 - конденсор;
7 - фильтр;
8 - лампалы патрон;
9 - топса;
10 - конденсордың тұтқасы;
11 - микротұтқа;
12 - макротұтқа;
13 - тубус;
14 - табаны
Микроскоптың ұлғайтып көрсету сапасы, оның оптикалық бөлімінің құрылымымен анықталады. Жоғары сапалы объективтерді - апохроматтар, ал қарапайым объективтерді ахроматтар деп атайды. Окулярды таңдағанда микроскоптың жалпы ұлғайтып көрсетуі объективтің 1000 нумералық апертурасынан (НА) аспауы қажет. Мысалы, объективтің нөмірі 90[х], нумералық апературасы (НА) 1,3 болса, сонда микроскоптың тиімді ұлғаюы 1300 ретке тең, сондықтан да окулярдың нөмірі 15х реттен аспауы керек. Егер окулярдың 20[х] есе немесе одан да жоғары болса, заттың қосымша бөліктерін байқай алмаймыз.
Сонымен микроскопты тиімді пайдалану үшін, оның жарық түсіргіш құрылымын Кэлер ережесі бойынша конденсордың, объективтің және коллектордың оптикасы өзара тең дәрежеде реттелуі қажет.
Тапсырмаларды орындау.
Микроскоппен жұмыс істегенде болатын қателер.
Микроскоптың құрылысының негізгі теориясын жетік түсіне бермегендіктен жұмыс үстінде өрескел қателіктер жіберілуі мүмкін.
1. Конденсор мен ойыс айнаны бірдей пайдалану препаратқа жарық түсіру принципіне қайшы.
2. Жоғары апературлық конденсорды NA=1,2 - 1,4 төменгі апературалық объективтермен NA= 0,2 - 0,4 пайдалану. Бұл қателікті болдырмау үшін, алдын ала конденсордың нумералық апертурасын төмендету керек, ол үшін жоғары орналасқан линзадан бұрап алады.
3. Зат шынысының қалыңдығын ескермей, конденсорды төмен түсіру.
4. Микроскоптың көру алаңының жарығын реттеу мақсатында, конденсорды ретсіз көтеру және төмен түсіру.
5. Микроскоптың көру алақанының жарығын реттеу мақсатында, конденсордың апертуралық диагфрагмасының тесігін өлшемсіз өзгерту.
6. Микроскоптың көру алаңының жарығын реттеуде жарық және маталық шыныларды қолданбау.
7. Қалыңдығы (1,2мм жоғары) зат шыныларын пайдаланбау.
8. Қалыңдығы (0,17мм жоғары, не төмен) жабыңқы шыныларды пайдалану.
9. Объективпен препарат арақашықтығында иммерсиялық майды қолданбау.
Осы аталған қателіктер, микроскоппен жұмыс істегенде қаралатын препараттардың жарық түсіру принципін өзгертіп, микроскоптың оптикалық бөлімінің толық көрсетуіне мүмкіндік бермейді.
Микроскоппен жұмыс істегенде тіршілік қауіпсіздігін сақтау
1. Микроскопты жарық түсіргіш аппаратымен жұмыс істегенде, 1000 вольтке дейін электр қондырғыларында пайдаланатын қауіпсіздік ережелері сақталады.
2. Жарық түсіруші аппаратының лампасын бұрап алғанда, электр жүйесінен ажырату керек. Қолды күйдіріп алмау үшін, лампаны 15 - 20 минуттан кейін ауыстырған жөн.
3. Жұмыс аяқталған соң, микроскопты жарық аппаратымен, электр жүйесінен ажырату керек.
Микроскоппен жұмыс істеудің ережелері
1. Микроскопты таза және түрлі сілкіністерден сақтау қажет. Микроскоппен жұмыс істемегенде қабымен (чехол) жабулы болады.
2. Микроскоптың оптикалық бөлігінің тазалығына көңіл бөлу.
3. Линзалардың бетіне саусақтар тимеуі керек.
4. Оптикалық аспаптарда шаң тимеуі үшін өз орнында (окуляр тубуста, объектив тапаншада, конденсор) болуы керек. Оларды ағаш таяқшаға оралған таза мақтаны арнайы ерітіндімен ылғалдап сүрту керек.
5. Объективтерді, окулярды, конденсорды бөлшектеуге болмайды.
Микроскопиялық нысандарды өлшеу
Цитологиялық, цитогенетикалық зерттеулерде ядроның, тозаң түйіршіктерінің диаметрін, ұзындығын, хромосомалардың мөлшерін, жасушаның пішінін анықтау қажет болады. Осы мақсатқа арналған құрал-жабдықтар (окуляр-микрометр, компенсациялық окуляр шкаласымен және винтті окуляр-микрометр) беріледі.
Окуляр-микрометр. Окуляр-макрометр
Ұзындығы 5 - 10 мм, 50 немесе 100 бөлікке бөлінген тура шкаласы бар дөңгелек шыны тәрізді пластинка. Микроскопиялық нысанды өлшеу үшін окуляр-микрометрдің диагфрагмасына орналастырады. Микроскоптың окулярына қарағанда, біз окуляр-микрометрдің шкаласын және препараттағы зерттелетін нысанды көреміз. Препаратты жылжыта отырып, осымен бірге окулярды айналдырғанда окуляр-микрометрдің шкаласындағы нысанның мөлшерін, ұзын-қысқасын анықтауға болады. Микроскопиялық нысанның дәл өлшемін микронда немесе миллиметрде анықтау үшін оның өлшемін окуляр микрометрдің бір бөлігінің мәніне көбейту қажет. Осыған байланысты микроскоптың окуляры және объективтің әр комбинациясы жеке анықталады. Әр микроскопқа жеке кесте құрайды. Бұған арнайы объектив-микрометр қолданады. Оның шкаласының ұзындығы 1 мм, 100 бөлікке бөлінген. Объектив-микрометрдің шкаласының бір бөлігі 10 мк - ге тең.
Мысалы: Егер микроскоптың объективі 40[х], окуляр 7[х] болса, ал объектив микрометрдің 5 бөлігі окуляр-микрометрдің 13 бөлігіне сәйкес келеді. Окуляр-микрометрдің бір бөлігі = 5х1013 = 3,85 микронға тең. МБИ-3,МБИ-6 микроскоптарында микроскопиялық нысандарды өлшеу үшін компенсациялық окуляр К7[х] шкаласымен беріледі. Мұндай окулярдың диафрагмасында 100 бөлімнен тұратын шкаласы орнатылған немесе окуляр-микрометрге окуляр кигізген. Көз линзасының жақтауын бұрағанда көз линзасы шкаланың бөлімдеріне түседі. Микроскопиялық нысандарда компенсациялық шкаласы бар окулярмен өлшеу нәтижесі окуляр-микрометр өлшегенмен бірдей.
Тапсырмаларды орындау
1. Микроскопты жұмысқа ыңғайлы, қозғалмайтын столға орналастырады.
2. Жұмсақ матадан жасалған шүберекпен микроскоптың оптикалық бөлшектерін (окулярын, объективтерді, айнасын, т.б. бөлшектерін) сүртіп шығу керек.
3. Объективтерді (х9, х40, х90) ұясына дұрыс орналастыру (сағат тілінің бағытына сәйкес) керек.
4. Микроскоптың алдында жарық түсіргіш қондырғыны орналастырып, токқа қосу қажет. Жарықты микроскоптың айнасына, айнаның көмегімен жарықты объективке түсіреді.
5. Зерттелетін препаратты микроскоптың үстеліндегі препаратты бағыттайтын қондырғыны нысанаға, объективті х9 қойып, зерттей бастайды.
6. Микроскоптың конденсорын жоғары көтеріп, диафрагманы 1,5 см ашады. Жарық көру жазығына тегіс түсу керек.
7. Препараттарды х40 объективпен немесе иммерсиялық майдың көмегімен х90 объективпен көріп, хромосомаларды талдауға болады.
8. х90 объективпен жұмыс істегенде алдын ала х40 объективтің көмегімен қарайтын затты тауып, препараттың жабыңқы шынысына бір тамшы иммерсиялық майды тамызып, х90 объективпен қарайды.
9. Препараттағы затты талдау үшін, көріну алаңының үстіңгі сол жағындағы шетінен оңға қарай әр жасушаны талдап, оң шетінен төмен қарай жылжиды. Осылай препараттағы жасушаларды түгел талдайды.
10. Препаратты анализдеп болған соң, объективті көтеріп, конденсордың линзасындағы, микроскоптың объективтігіндегі майды ксилол немесе бензинге малынған жұмсақ шүберекпен сүртеді.
11. Жұмыс аяқталған соң немесе үзілісте препаратты микроскоптан алып, х9 объективке қойып, қапшығымен жауып, жарық түсіргіш қондырғыны электр желісінен ажыратады.
Тапсырмаға түсініктеме
Жасушаның тіршілік циклі
Көпжасушалы организмде жасушалар белгілі бір нақты құрылыс пен функцияға ие болады. Соған қарай жасушалардың тіршілік ету ұзақтығы да әртүрлі. Мысалы: жүйке және бұлшық ет жасушаларында эмбриондық даму кезеңі аяқталған соң, жасушалар бөлінуді тоқтатып, әрі қарай тіршілік барысында өз қызметін атқарады. Ми жасушалары эпидермис, тоқ ішек эпите-лийлері сияқты басқа жасушалар өздерінің арнайы функциясы барысында тез тіршілігін жояды. Сондықтан да бұл ұлпаларда үздіксіз жасушалық көбею үдерістері жүріп отырады.
Жасушалардың бөлінуге дайындық кезеңінде, сонымен қатар митоз барысында бірінен соң бірі жүретін және өзара байланысты үдерістер жиынтығын митоздық цикл деп атайды. Ол тіршілік циклінің бір бөлігін құрайды.
Жасушаның тіршілік циклі бірнеше кезеңдерден тұрады:
Жасушаның ДНҚ синтезіне дайындық кезеңі (G1). Ол G1 символымен белгіленеді. Бұл кезеңде жасушада РНҚ мен нәруыздардың синтезі жедел түрде жүріп, ДНҚ синтезіне қатысушы ферменттердің белсенділігі жоғарылайды. G1 фазасы аяқталған соң, жасушада ДНҚ синтезі жүреді.
1. ДНҚ-ның синтезделу кезеңі (S) символымен белгіленеді. ДНҚ-ның синтезделу кезеңі немесе оның редупликациялануы - екі еселенуі. ДНҚ молекуласының редупликациялануы белгілі бір тәртіппен жүреді. Жаңа молекула абсолютті түрде ескі молекулаға ұқсас болады. Әртүрлі жасушалардағы ДНҚ синтезінің ұзақтығы бірдей емес: бактерияларда бірнеше минут, ал сүтқоректілер жасушаларында 6-12 сағат.
2. ДНҚ синтезінің аяқталуы мен митоздың басталу кезеңі (G2 ). ДНҚ синтезінің аяқталуы мен митоздың басталу кезеңі G2 фазасы деп аталады. Бұл кезеңде жасушаның митозға дайындығы толық аяқталады. Митоздық бөліну жүзеге асу үшін жасушаға басқа да дайындық үдерістері қажет, яғни жасуша орталығының 2 еселенуі және нәруыздар синтезі, олардан жасушаның өсуін аяқтайтын ахроматин жіпшелері құралады.
Жасушада митоз үдерісі басталғанда, жасушаның функционалдық белсенділігі өзгереді. Мысалы, қарапайымдылардағы және жоғары сатыдағы жануарлар лейкоциттерінің қозғалыстары мен сұйықты сіңіру қызметі, амебалар вакуольдерінің жиырылғыштығы тоқталады. Жасушаның арнайы құрылымдары, мысалы, эпителий жасушаларының кірпікшелері жойылады.
Митоздық цикл жасушалардың эмбриондық дамуын, өсуін, түзілуін және жас жасушалар арасында тұқым қуалау ақпараттарының көлемі мен құрамы жағынан тең берілуін қамтамасыз етеді. Сонымен қатар зақымданған мүшелер мен ұлпалардың қайта қалпына келуі сияқты тіршілік үшін маңызды құбылыстарды да қамтамасыз етеді.
3-сурет. Жасушаның тіршілік циклі және митоз
Мұны митоздық циклде аналық жасушадағы тұқым қуалау материалының редупликациясы (екі еселенуі) мен осы материалдың жаңа ұрпақ жасушаларының арасында тең бөлінуін көруімізге болады. Мұнда терең биологиялық мағына жатыр, өйткені ДНҚ құрылымының бұзылуы генетикалық кодтың өзгеруіне әкеледі және ол организм үшін пайдалы белгілердің дамуын қамтамасыз ететін генетикалық ақпараттардың сақталуы мен тұқым қуалау белгілерінің берілуіне кедергі келтіреді. Әрбір организм жасушалардан тұрады. Организмнің тіршілік етуі мен дамуы жасушалардың көбеюін қамтамасыз етеді. Жасушаның бөлінуі деп бір аналық жасушадан екі немесе бірнеше жасушалардың түзілу үдерісін айтады.
Митоз (кариокинез). Көпжасушалы организмдер жасушаларының көбеюінің негізгі жолы - митоз немесе жасушалардың бөлінуі болып табылады. Жасушаның тіршілігін шартты түрде екі кезеңге: интерфаза - жасушаның митоздық бөлінуге дайындық кезеңі және нағыз бөліну кезеңі деп бөлуге болады. Екі кезең бірігіп митоздық кезеңді құрайды.
4-сурет. Митоз
Митоздың негізгі жүру жолдарын қарастырайық. Көбеюдің негізі ДНҚ-да жазылған генетикалық ақпаратты сақтау және тасымалдау болғандықтан, митоздың ең басты сипаты ДНҚ-ның орналасатын жері хромосомалардың күйіне байланысты.
Митоздық бөліну кезінде бір диплоидты жасушадан (2n) генетикалық материалы теңдей бөлінген екі диплоидты жасуша түзіледі.
Митоз:
1. Профаза;
2. Метафаза;
3. Анафаза;
4. Телофаза сияқты төрт фазадан тұрады.
Профаза. Профазада ядро көлемі ұлғайып, хромосомалар ширатыла бастайды, екі центриольдің жасуша орталығы жасушаның полюстеріне ажырайды. Хромосомалар ширатылып, жіпшеге айналып, ядрошық бұзылады. Ядро қабықшасы ыдырайды. Жасуша орталығының центриольдер жасуша полюсіне тартылып, олардың арасындағы микротүтікшелері бөліну ұршығын түзеді. Профаза соңында ядро қабықшасы жеке фрагменттерге бөлініп, олардың шеткі ұштары қабысады. Нәтижесінде эндоплазмалық торға ұқсас ұсақ көпіршіктер түзіледі. Профаза кезеңінде хромосоманың ширатылуы тоқтамайды. Соңында қысқа әрі жуан хромосомаларға айналады. Ядро қабықшасы жойылғаннан кейін, хромосомалар цитоплазмада еркін әрі ретсіз орналасады. Бұл - метафазаның басталғанын білдіреді.
Метафаза. Метафазада хромосомалардың ширатылуы күшті жүреді және полюстерден бірдей қашықтықта орналасқан қысқарған хромосомалар жасуша экваторына бағытталады. Бөліну ұршығының түзілуі аяқталады. Хромосомалардың центромерлі бөліктері белгілі тәртіппен бір жазықтық бойына орналасады. Метафазада центромер аймағында ғана байланысқан екі хроматидадан тұратын хромосома анық көрінеді. Әр хромосома екі хроматидадан тұрады. Экватор жазықтығына жинақталған хромосомалардың әрқайсысы центромерлер арқылы ахроматин (бөліну жіпшесі) жіпшелеріне жабысады. Ахроматин жіпшесіне бекінген хроматидалар жасушаның екі жақ полюсіне жылжиды. Бұл үдеріс анафазаның басталғанының белгісі.
Анафаза. Анафазада центромерлер бөлінеді де, осы кезеңнен бастап ахроматин жіпшелеріне бекінген хроматидалар бір-бірінен ажырап, жеке хромосомаларға айналады. Центромерлерге бекітілген жіпшелер хромосо маларды жасуша полюстеріне тартады, ал хромосома иықтары центромерлерге қарай енжар түрде ілеседі. Сонымен интерфаза кезеңінде екі еселенген хромосомалар анафазада хроматидаларға айналып, жасушаның полюстеріне ажырайды. Жасушаның әр полюсінде бір хроматидадан тұратын хромосома жиынтығы пайда болады. Анафазаның соңында хромосоманың шиыршығы жазылады, хромосомалар біртіндеп жіңішкеріп ұзарады. Бұл телефазаның бастамасы.
Телофаза. Жасушаның митоздық бөлінуін телофаза аяқтайды. Хромосомалар полюстерге жиналып, шиыршығы жазылып, нашар көрінеді. Цитоплазманың мембраналық құрылымынан ядро қабықшасы түзіледі. Жануарлар жасушасында цитоплазма екі кішкене мөлшерлі жасуша денешіктеріне тартылу арқылы бөлінеді. Оны цитокинез деп атайды. Олардың әрбіреуінде бір диплоидты хромосома жиынтығы пайда болады. Хромосомалар екі жас жасушаға тең бөлінеді. Ядрошық түзіледі. Бөліну ұршығы бұзылады. Аналық жасушадан екі жаңа ұрпақ жасушалары түзіледі.
Жасушаның тіршілік циклі митоз - салыстырмалы түрде қысқа кезең, ол әдетте, 0,5 - 3 сағатқа созылады. Зиготаның алғашқы митоздық бөлінуінен бастап, соңында түзілген барлық жаңа ұрпақ жасушаларында хромосома жиынтығы мен гендер бірдей болады. Сондықтан митоз бөлуге болады - бұл жаңа ұрпақ жасушалары арасында генетикалық материалдар тең мөлшерде бөлінетін жасушаның бөліну әдісі. Митоз нәтижесінде екі жаңа ұрпақ жасушаларында диплоидті хромосомалар жиынтығы пайда болады
Митоздың биологиялық маңызы. Көпжасушалы организмдерде генетикалық материал сақталмаса, мүшелер мен ұлпалардың құрылыстары мен қызметі тұрақты болмас еді. Митоз тіршілік үшін қажетті: эмбриондық даму, өсу, зақымданғаннан кейін органоидтар мен ұлпаларды қайта қалпына келтіру (регенерация), ұлпалардың қызметі кезінде тіршілігін жойып отыратын жасушалардың орнын толықтыру (тіршілігін жойған эритроциттердің, түлеген тері, ішек эпителии жасушаларының орнын алмастыру) сияқты құбылыстарды қамтамасыз етеді.
Тіршілік дамуының негізгі қасиеті - көбею. Көбею тіршіліктің маңызды қасиеті ретінде организмдердің құрылымдық-қызметтік ерекшеліктерінің ұрпақтарға берілуі мен өмір бойы сақталуын қамтамасыз етеді. Көбеюдің басты маңызы - ДНҚ молекуласында нуклеотидтер реттілігі түрінде жазылған генетикалық ақпараттың сақталуы, іске асырылуы және ұрпақтан-ұрпаққа тасымалдануы.
Табиғатта көбеюдің екі негізгі формасы белгілі: жынысты және жыныссыз. Жыныссыз көбею кезінде қарапайым, жыныссыз жасушалардың бөлінуі арқылы жаңа түр пайда болады. Жыныссыз көбею әртүрлі жолдармен жүзеге асады. Балдырлар, саңырауқұлақтар, мүктер, қырықбуындар, қырықжапырақтар тәрізділерде көбеюдің спора түзу жолы кеңінен тараған. Қолайлы жағдайда әрбір спорадан бір дара түзіледі. Әдетте, споралар тығыз қабықпен қапталған, ол спораны қолайсыз жағдайлар әсерінен қорғайды. Спора түзу қарапайымдыларда кездеседі.
Жыныссыз көбеюдің тағы бір түрі - бүршіктену арқылы көбею кезінде аналық жасушада алдымен ядросы бар кішкентай төмпешік пайда болады. Бүршік өсіп, аналық жасушаның мөлшеріне жеткен кезде одан бөлініп кетеді. Мысалы. ашытқы саңырауқұлақтары, кейбір инфузориялар. Көпжасушалы жан-уарларда (тұщы су гидрасы) бүршік дене қабырғасының екі қабаты энтодерма мен эктодермадан тұрады. Бүршік ұзарып, оның алдыңғы ұшында қармалағыштарымен қоршалған ауыз тесігі түзіледі. Бүршіктенудің соңында кішкентай гидра түзіледі. Ол аналық организмнен бөлініп, жеке тіршілік ете алады.
Өсімдіктерде жыныссыз көбею вегетативті дене бөліктері арқылы жүреді, мысалы, қалемшелер (ағаш, тал), мұртшалар (таңқурай), түйнектер (картоп), пиязшықтар (қызғалдақ), т.б. Мұндай көбею вегетативті көбею деп аталады.
Кез келген жыныссыз көбеюде барлық ұрпақтарда аналыққа ұқсас генотиптері болады. Жыныссыз көбеюде тек нақты бір түр санының өсуі жүреді, ол түр ішіндегі генетикалық әртүрліліктің болуына әсерін тигізбейді. Қоршаған орта жағдайларының өзгеруі әсерінен түзілетін пайдалы, жаңа белгілер тек мутация нәтижесінде болады.
Өсімдіктердің тамыр меристемасын алдынала ингибиторлармен өңдегендегі митоздық бөлінудің белсенділігін анықтау
Ұлпаларда митотикалық белсенділігі митоздың фазаларындағы жасушалардың санының меристема жасушаларындағы жалпы жасушаларының қатынасымен анықталады. Бұл қатынас пайызбен немесе митотикалық индекспен белгіленеді. Митоздың белсенділігі көбіне, промилмен (01000) анықталып, зерттелетін ұлпаның 1000 санына тең.
Митотикалық циклдің белсенділігін тұрақты немесе уақытша дайындалған препараттармен зерттейді. Бұл уақытта жасушалар бөлінетін зона формасы және мөлшері жағынан басқа зонадан жақсы айқындалуы тиіс. Сабаққа алдын ала өңделген (ингибиторлармен) пияздың, бұршақтың, арпаның, қарақұмықтың, қант қызылшасының, т.б. дақылдардың тұқымын алады.
Тапсырманы орындау:
1. Жоғарыда көрсетілген дақылдардың өсіндісінен жасалған тұрақты және уақытша препараттарды микроскоппен (объектив х9, окуляр х15) мұқият қарап жасушаның бөліну зонасын анықтау (тамырдың өсу меристемасы). Тұрақты препараттан жасушалардың қатары жақсы көрінеді. Әр препараттан қатардағы жасушалардың санын анықтап, қатардың санына көбейтеді. Бұдан соң митоздың фазаларындағы жасушаларды санайды. Уақытша дайындалған препараттарды митозда жасушалардың жалпы санын анықтайды.
2. Бақылау нұсқадағы және тәжірибедегі жасушаларды жалпы санын есептеп, кестеге енгізу қажет (1-кесте).
1. Профаза, метафаза, анафаза және телофазадағы жасушаларды санап, кестедегі орнына жазыңдар.
2. Басқа фиксациялардағы митоздың фазаларындағы жасушаларды санап, кестеге енгізіңдер. Алынған нәтижелерді дәл бөлу үшін, фиксациялардағы нәтижелерді біріктірген жөн.
3. Митотикалық индексті МИ= МNх1000 формуласымен анықтайды, мұнда, М - митоздың саны, N - бөліну зонасындағы жасушаның саны.
4. Тәжірибенің нәтижелерін қорытындылау және митотикалық белсенділігінің тамыр меристемасының ұзындығына тәуелді екенін анықтау.
1-кесте
Пияздың тамыр меристемасының бөліну зонасындағы
митотикалық индекс (МИ)
Тамыр өсіндісінің фиксациялау кезіндегі мөлшері (5мм)
Фиксацияның
№
Бөліну зонасындағы жасушалардың саны
Митотикалық индекс (МИ) 01000
Оның ішінде митозда
Барлы-ғы
Барлығы
Профаза
Метафаза
Анафаза
Телофаза
5
1
1846
42
18
7
9
8
2
1614
36
16
5
6
9
47,31881х1000=25
3
2182
64
28
8
12
16
Барлығы
5642
142
62
20
27
33
орташа
1881
47,3
20,7
6,0
9,0
11,0
20
1
1265
16
10
2
1
3
2
1437
24
11
4
4
5
3
1060
18
8
3
3
4
19,31254х1000=15,4
Барлығы
3762
58
29
9
8
12
орташа
1254
19,3
9,6
3,0
2,7
4,0
Бақылау сұрақтары:
1. Митоз - клетканың қандай жолмен бөлінуі?
2. Митоздан басқа клеткалар қандай жолдармен бөлінеді?
3. Митотикалық циклдің кезеңдерін атаңыз?
4. Эндомитоздың ерекшелігін атаңыз?
5. Митоздың биологиялық маңызы неде?
6. Митоздың барлық фазаларын атап шығыңыз?
7. Анафазада клетканың полюсіне хромосома тартыла ма, жоқ әлде, хроматид тартыла ма?
8. Цитогенетикалық зерттеулерде митоздың қандай фазасын хромосо малардың құрылымын анықтауға пайдаланылады?
9. Амитоз деген не? Амитоз жолымен қандай организмдер бөлінеді?
10. Интерфаза және митоз кезінде хромосомалар қандай күйде болады?
11. Хромосомалардың диплоидтық жиынтығы деген не?
12. Егер клеткада хромосомалар көрінсе, ал ядро мен ядрошық жоқ болса, бұл митоздың қай стадиясына жатады?
13. Егер клеткада бөліну ұршығы жақсы көрінсе, ал хромосомалар центромерасы бір жазықтықта орналасса, мұны митоздың қай сатысына жатқызуға болады?
14. Митоздың қандай екі сатысы олардың өту үдерістеріне байланысты бір-біріне қарама-қарсы болып келеді?
15. 46 хромосомасы бар адам клеткасындағы митоздың бұзылуы себепті жаңа түзілген хромосомалардың бір жұбы жаңа ядроларға ажырап кетпей бір ядрода қалып қойған. Мұндай құбылыс хромосомалардың дұрыс ажырамауы деп аталады. Осындай бөлінудің нәтижесінде ядроларда қанша хромосомадан болады?
16. Митоз кезінде адам ұлпасы дақылында бір хромосома жойылып кетті делік, сонда жаңа түзілген клеткаларда қанша хромосомадан болады?
17. 24 хромосомасы бар клетканы колхицинмен өңдесе, ол тек қана хромосомалардың ажырауын тежейді, бірақ олардың екі еселенуіне әсер етпейді. Сонда клеткадағы хромосома саны қанша болады?
18. Көп рет еселеніп, бірақ ажырамаған хромосомалар қалай аталады?
19. Митотикалық индекс деген не, оны қалай анықтайды?
2-жұмыс
Жынысты көбеюдің цитологиялық негізі
Тақырыбы: Жыныс жасушаларының мейоз жолымен бөлінуі. Жыныс жасушаларының дамуы. Ұрықтану.
Мақсаты: Мейоздың редукциялық және эквациялық жолдармен бөліну ерекшеліктерімен танысу.
Құрал-жабдықтар: Пияз (Allium cepa) тозаңынан дайындалған цитологиялық тұрақты препараттар. Бидай мен арпа өсімдігінің тозаңдарынан жасалатын уақытша препараттар.
Шегірткенің (Stenobothrus lineatus) және аскариданың (Ascaris megaio-cephala) аталық ұрық безі жасушасындағы мейоздың фазалары (тұрақты) препараттар. Микроскоп, зат және жабын шыны.
Тапсырмалар:
1. Тапсырма: Пияз өсімдігінің (Allium cepa) тозаңынан жасалған тұрақты препаратын қарап, лептотена, зиготена, пахитена, диплотена, метафаза 1; анафаза 1; телофаза 1; метафаза [ІІ], анафаза[ІІ], телофаза[ІІ] суреттерін салу.
2. Шегірткенің және аскариданың ұрық бездерінен жасалған препарат тарды қарап суретін салу.
3. Дала практикасында бидай мен арпа өсімдігінің тозаңдарынан жасала тын уақытша препараттарды талдау.
Тапсырма алған әр студент тұрақты препараттарды мұқият қарап, суреттерін дәптеріне түсіріп, кезеңдерін анықтап, хромосомаларды көрсетіп аттарын белгілейді.
Тапсырмаға түсініктеме:
Мейоз (грек. мейозис - азаю) - жыныс жасушаларының бөлінуі. Соның нәтижесінде түзілген жыныс жасушаларында хромосомалар жиынтығы екі есе аз гаплоидты, ал жай жасушаларда (сомалық) хромосомалық жиынтық диплоидты болады. Мейоздық бөліну кезінде хромосомалар саны екі есе азаятындықтан, бұл бөліну редукциялық бөліну деп аталады. Мысалы, адамда хромосомалар саны - 46, ал адамның жыныс жасушаларында 23 хромосома болады. Ұрықтану кезінде екі жыныс жасушалары (гаметалар) қосылғанда, хромосомалардың диплоидты саны қалыпты орнына келеді. Ұрықтанған жұмыртқа жасушасы зигота (грек. зигос - біріккен) деп аталады және ол болашақ организмнің бастамасы болып табылады.
Мейоз үдерісі бірінен соң бірі тез арада үздіксіз жүріп отыратын екі жасушалық бөлінуден тұрады. Бұл бөлінуде ДНҚ-ның екі еселенуі өсу кезеңінде жүзеге асады. Бірінші мейоздық бөлінуден кейін бірден екінші мейоздық бөліну басталады да, олардың арасында хромосоманың хроматида лары синтезделмейді. Митозға кіретін жасушаларда хромосомалар саны диплоидты (2n) болады, оларға сәйкес келетін ДНҚ молекула саны (2с) болады.
Мейоздық бөліну кезінде бір диплоидты жасушадан төрт гаплоидты жасуша түзіледі. Осы бөліну барысында хромосомада екі үдеріс жүреді:
1) жасушаның полюстеріне гомологті хромосомалардың бір-бірінен тәуелсіз ажырауы;
2) гомологті хромосомалар хромотидалары учаскелерінің алмасуы, яғни кроссинговер үрдісі жүреді.
Осы екі үрдісі болашақ ұрпақта тұқым қуалайтын өзгергіштік тудырады және Дарвин ілімі бойынша эволюцияның қозғаушы факторларының бірі есебінде қарастырылады.
І. Бірінші мейоздық бөліну. Бірінші мейоздық бөліну редукциялық деп аталып, диплоидты жасушалардан (2n4c) гаплоидты жасушалар түзіледі (n2c). Бұл бөліну екінші бөлінуге қарағанда ұзақ уақыт жүреді. Мейоздың І профаза кезеңі митоз кезеңіне ұқсас болғанымен, ұзаққа созылады. Мұнда генетикалық материалдың тұтас жинақталуы хромосомалардың ширатылуы байқалады. Сонымен қатар митозда жүрмейтін мынадай құбылыстар байқалады: гомологиялық хромосомалар бір-бірімен конъюгацияланып, белгілі бір бөліктерімен өзара айқасу жүреді. Конъюгация (қосылу) нәтижесінде хромосома жұбы түзіледі немесе оларды n саны бар биваленттер деп атайды. Мейозға қатысатын әрбір хромосома екі хроматидадан тұратындықтан, бивалентте 4 хроматида болады. Профаза соңында бивалентті хромосомаларда ширатылу жоғары қарқынмен жүріп қысқарады. Митоздағыдай мейоздың І профаза кезеңінде бөліну ұршығы түзіле бастайды, оның көмегімен хромосомадағы материал жаңа ұрпақ жасушалары арасында теңдей бөлінеді.
Редукциялы бөлінудің профазасы өте күрделі. Ол бірін-бірі толықтыра жүретін: лептотена; зиготена; пахитена; диплотена; диакинез сияқты бірнеше сатыдан тұрады. (5-сурет).
Лептотена - жіңішке жіпшілер сатысы. Бұл - мейоздың І профаза кезеңінің алғашқы сатысы. Мұнда хромосомалар ширатылып, жарық микроскопы арқылы ұзын әрі жіңішке түрінде әрең көрінеді. Лептотена кезеңіне тән белгінің бірі хромосоманың жіңішке құрылымында моншақ тәрізді хромомерлер пайда болады. Әрбір хромосома сіңлілі әрбір хромотидадан тұрады.
Зиготена - (ұқсас) жұп хромосомалардың белгілі бөліктерін қосатын саты. Гомологті хромосомалар конъюгацияланып, бивалент түзеді. Бивалент бұл екі еселенген гомологті хромосомалардың жұп қосылыстары, яғни әрбір бивалент төрт хроматидадан тұрады. Ядродағы бивалент саны гаплоидты хро-мосомалар санына тең болады. Адамда 46 хромосома 23 жұп гомологты хромосомалар конъюгацияланатындықтан, биваленттің саны 23-ке тең, ол гаплоидты хромосомалар санына сәйкес келеді.
Пахитена - жуан жіпшелер сатысы. Мұнда хромосомалардың шираты луы мен олардың қысқаруы сияқты үдерістермен қатар гомологтық хромосомаларда айқасу немесе кроссинговер үдерісі жүзеге асады, яғни сәйкес бөліктерінің айқасып алмасуы жүреді. Мейоздық профаза сатысының ішіндегі ең ұзаққа созылатын бұл - пахитена сатысы. Кроссинговер кезінде жұп хромосомалар ішінде генетикалық ақпарат алмасады. Ерекше айта кететін жайт, мейоз кезінде әкесі мен шешесінен алынған жұп хромосомалардың жақындасуы жүреді. Соның нәтижесінде кроссинговер кезінде бір гаплоидты хромосомаға ата-анасының екеуінің де қасиеттері мен белгілері беріледі. Мысалы, шешесінен берілген көзінің көк түсі, ал әкесінен берілген көзінің қара түсі.
Диплотена - жіпшелердің бір-бірінен алыстау сатысы. Мұнда гомологтік хромосомалардың арасында тебіліс күші пайда болып, олар бір-бірінен ажырай бастайды. Гомологиялық хромосомалар бір-бірінен ажырап алыстағанда, Х тәрізденген өрнектер пайда болады. Бұл өрнектерді хиазмалар деп атайды.
Бірақ кроссинговер өткен аймақтар, хиазмаларда өз байланыстарын үзбейді. Диплотена сатысында хромосомалар біршама қысқарып, конденсацияланады, нәтижесінде оның 4 жіпшелі құрылымы анық көрінеді. Хиазма аймағында 4 хроматидтің тек екеуі ғана айқасады және олар әрбір гомологтен бір-бірден алынған.
5-сурет. I Мейоз.
Диакинез - қос жіпшелердің оңаша лану, жекешелену кезі. Бұл мейоздың І профаза кезеңінің соңғы сатысы. Мұнда гомологтік хромосома лар тек белгілі бір хиазма нүктелерінде ғана бірігіп тұрады және сақина, сегіздік, т.б. ерекше формаларға ие болады. Олар алдымен бірнеше жерден байланған арқандарға ұқсас келеді. Осы фазадан кейін жасушалардың мейоздық бөлінуі басталады.
Сонымен, гомологтік хромосомалар арасында пайда болатын тебіліс күштеріне қарамастан, І профаза кезеңінде биваленттердің толық бұзылуы жүрмейді. Овогенездегі мейоздың ерекшелігі сол, мұнда сперматогенезде болмайтын диктиотена деп аталатын арнайы сатысы болады. Адамның эмбриогенезі кезінде жүретін бұл сатыда хромосомалар лампалық щетка формасына ие болып, көптеген жылдар бойы өз құрылымын өзгертпейді. Аналық организм ұрпақ беретін жасқа жеткенде, гипофиздің лютеинзденуші гормонының әсерінен овоцитте ай сайын мейоз жүріп отырады. Хиазмалар саны азайып, биваленттер қысқарып, ядро ыдырап, ұршық жіпшелері түзіле бастайды.
І метафаза. Мейоздың І метафаза кезінде бөліну ұршығының қалыптасуы толығымен аяқталады. Олардың жіпшелері бивалентке немесе қосылған хромосомалардың центромерасына бекінеді. Әр центромерадан бөліну ұршығының полюсіне бір ғана жіпшесі бағытталады. Нәтижесінде, гомологтік хромосомалардың центромерасына бекінеді. Әр центромерадан бөліну ұршығы ның полюсіне бір ғана жіпшесі бағытталады. Нәтижесінде гомологтік хромосомалардың центромерасымен байланысқан жіпшелер әртүрлі полюстерге қарай бағыттала отырып, бөліну ұршығының экваторлық жазықтығында биваленттер түзеді. Адамда осындай биваленттердің саны 23-ке тең.
І анафаза. Мейоздың І анафаза кезіңінде биваленттердегі гомологтік хромосомалар арасындағы байланыс әлсіреп, олар бір-бірінен ажырай отырып, бөліну ұршығының әртүрлі полюстеріне бағытталады. Бұл кезде әрбір пролюске 2 жаңа хроматидадан тұратын гаплоидті хромосома жиынтығы бағытталады.
І телофаза. Мейоздың І телофаза кезеңінде бөліну ұршығының полюсіне дара, гаплоидті хромосома жиынтығы (23) жиналады.
Бір диплоидті жасушадан формуласы n2с-ке тең екі гаплоидті жасуша түзіледі. Бұл жаңа жасушалар бір-бірінен гендер жиынтығымен, ал аналық жасушадан гендердің орын ауыстыруымен және хромосома санымен ажыратылады. Бұл кезеңде хромосомалардың жіпшесі тарқатылып, ядролық мембрана түзіліп, жасушада екі ядро пайда болады. Осымен кариогенез - ядроның бөлінуі аяқталып, цитокинез - жасушаның бөлінуі жүреді.
Сонымен, мейоздың бірінші редукциялық бөлінуінде жаңа пайда болған сіңлілі жасушаларда хромосоманың саны екі есе кемиді және гендік материалдың рекомбинациясы жүреді. Гендердің жаңа комбинациялары пайда болады. Мұндай бөліну кезінде аналық екі жіпшелі хромосомалар ажырай отырып, бір жіпшелі жаңа ұрпақ түзеді (5-сурет).
ІІ. Екінші мейоздық бөліну. Екінші мейоздық бөлінудің ІІ профаза кезеңінде хромосомалар ширатылады, ядроның мембранасы жоғалады, әр жасушада ұршық жіпшелері түзіледі. Жасушаның формуласы - n2с-ке тең.
ІІ метафаза. Бұл кезеңде хромосомалар жасушаның экваторына жиналады. Хромосомалардың центромерасы экватордың үстінде, ал хроматидалардың иықтары жасушаның полюсіне бағытталып орналасады. Жасушаның формуласы өзгермейді - n2с-ке тең.
5-сурет
ІІ анафаза. Хромосомалардың центромера сы бөлінеді, хроматидалары ажырайды, полюске ұқсас емес хромосомалардың хроматидаларының кездей соқ комбинациясы пайда болады. Сонымен қатар аллельді емес гендердің жаңа комбинация сының түзілуіне әкеледі. Бұл жасушалардың формуласы - n2с.
ІІ телофаза. Хромосомалардың жіпшелері тарқатылады, ядро аралық мембрана түзіледі, жасушалар бөлінеді. Мейоздық бөлінудің нәтижесінде 4 жасуша (микроспор тетрадасы немесе макроспора тетрадасы) түзіледі. Осы жасушалардың ядросында хромосомалардың саны гаплоидты болып, рекомбинация үрдісінің арқасында гендердің жаңа үйлесуі жүреді.
Жыныс жасушаларының дамуы
Гаметогенез - жыныс жасушаларының түзілу үдерісі. Жыныс жасуша ларының барлығын гамета деп атайды. Жыныс жасушалары гаплоидты хромосома жиынтығынан тұрады. Аналық жұмыртқа жасушасының түзілуі овогенез, ал аталық жыныс жасушаларының түзілуі сперматогенез деп аталады.
Гаметалар түзілетін диплоидты жасушаларды сперматогониялар және овогониялар деп атайды. Көбею кезеңінде жасушалар митоздық бөліну реттілігін жүзеге асырады, нәтижесінде олардың саны айтарлықтай өседі. Сперматогониялар бүкіл жыныстық есею кезеңі бойы көбейеді. Овогонийдің көбеюі эмбриондық даму кезеңінен басталады. Аналық организмде бұл үдеріс жатырішілік дамудың үшінші, жетінші айларында аналық безде аса қарқынды жүреді және 3 жылдан соң тіршілігін тоқтатады. Жыныстық есеюден кейін жұмыртқа жасушаларының толық пісіп-жетілуі белгілі бір гармондардың әсерінен айына бір рет қана жүреді.
Өсу кезеңінде жасушалардың көлемі ұлғаяды және аталық пен аналық жыныс жасушалары 1-реттік сперматоциттер мен овоциттерге айналады. Сперматоциттерге қарағанда овоциттердің көлемі үлкен болады. Жинақталған заттардың бір бөлігі, қоректік материал ретінде овоциттердегі сары уыз болса, екінші бір бөлігі келесі бір бөлінулерге қатысады. Бұл кезеңнің басты ерекшелігі - хромосома саны өзгермей сақталған ДНҚ редупликациясы болып табылады. Хромосомалар екі жіпшелі құрылымды, ал 1-реттік сперматоциттер мен овоциттердің генетикалық формуласы 2n4c түрінде болады. Мұндай жасушалар құрамының екі еселенген ДНҚ-сы бар жұп хромосома жиынтығынан тұратынын көрсетеді.
Жыныстық пісіп-жетілуде кезектесіп жүретін бөлінудің маңызды 2 түрі бар: редукциялық (мейоздың бірінші бөлінуінде хромосомалардың саны екі есе азаяды немесе редукция - екі есе азаю) және эквациялық (мейоздың екінші бөлінуі жыныс жасушаларының пайда болуымен аяқталады). Олар бірігіп мейозды құрайды. Бірінші бөлінуден кейін 2-реттік сперматоциттер мен пісіп-жетілген жұмыртқа жасушалары (nc) түзіледі. Пісіп-жетілу сатысының бөліну нәтижесінде әрбір 2-реттік сперматоцит 4 сперматозоид түзеді. Ал әрбір 2-реттік овоцит толық жетілген бір жұмыртқа жасуша мен көбеюге қатыспайтын редукциялық денешік түзеді. Осының нәтижесінде аналық гаметада қоректік материал ретінде сары уыз көп мөлшерде жинақталады.
Сперматогенез үдерісі қалыптасу кезеңімен немесе спермиогенезбен аяқталады. Хромосомалардың жылдам ширатылуының нәтижесінде сперматид ядролары тығыздалады, олар функционалды енжар болады. Пластинкалы кешен ядроның бір полюсіне орын алмастырып, акросомды аппарат түзеді. Ол сперматозоидтың жұмыртқа жасушасына енуінде үлкен маңызы бар. Центриольдер ядроның қарама-қарсы полюсінде орналасады және олардың біреуінен талшық өсіп шығады, оның түбіне митохондрия орамдалған қапшық түрінде шоғырланады.
Сперматозоидтер, негізінен, жылжымалы, көлемі орташа болады. Олардың негізгі қызметі - хромосома жиынтығын жұмыртқа жасушасына жеткізу. Ал жұмыртқа жасушаларының пішіні шар тәрізді сперматозоидтерге қарағанда көлемі үлкен болып келеді. Олар өте жай қозғалады немесе қозғалмайды. Жұмыртқа жасушаларының ерекшелігі - олардың құрамында сары уыз болатындығында. Жұмыртқа жасушасының ядросы сары уыздан бөлек цитоплазмасының орталығында еркін орналасады. Сары уыз - ұрықтың ерте даму кезеңіндегі қорекке қажетті материал.
Ұрықтану
Ұрықтану дегеніміз - жұмыртқа жасушасы мен сперматозоидтің бір-бірімен қосылу үдерісі. Олардың ядролары бірігіп, одан жаңа организм дамиды. Сперматозоид пен жұмыртқа жасушасының ядросында хромосома жиынтығы гаплоидты болады.
6-сурет. Ұрықтану
Толық пісіп жетілген жұмыртқа жасуша қабықшамен қапталады және оның сперматозоид енетін кішкене тесігі болады. Ұрықтану кезінде жұмыртқа жасушасының ядросымен сперматозоидтың ядросы қосылады. Жұмыртқа жасушасына бір немесе бірнеше сперматозоидтер енеді. Бірақ жұмыртқа жасушасының ядросымен тек бір ғана сперматозоидтың ядросы қосыла алады. Ұрықтанған жасушаны ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ
А. С. Сартаев, Р. Қ. Жексембиев
Генетикадан зертханалық жұмыстар және дала практикумы
Оқулық
Сараптамашыға ескерту!
Қолжазбадағы суреттердің, кестелердің, формулалардың сапасы баспаханаға жіберілгенде жөнделеді. Сондықтан сараптау кезінде оған аса көңіл аудармауларыңызды өтінеміз.
Баспа әкімшілігі
Алматы 2014
ӘОЖ
КБЖ
С
Қазақстан Республикасы Білім және ғылым министрлігінің Оқулық республикалық ғылыми-практикалық орталығы бекіткен
Баспаға Қазақ мемлекеттік қыздар педагогикалық университетінің Редакциялық баспа кеңесі мақұлдап, ұсынған
Пікір жазғандар:
Шүлембаева К.Қ. - биология ғылымдарының докторы, профессор;
Дүйісқалиева Г.О. - биология ғылымдарының докторы, профессор;
Мұхаметжанов К.Қ. - биология ғылымдарының кандидаты, профессор.
А.С.Сартаев, Р.Қ.Жексембиев
С Генетикадан зертханалық жұмыстар және дала практикумы: Оқулық А.С.Сартаев, Р.Қ.Жексембиев Алматы, 2014. - бет.
Оқулықта қазіргі генетиканың негізгі бөлімдері тұқымқуалаушылықтың цитологиялық және молекулалық негіздері, белгілердің ұрпақтарға берілу заңдылықтары, тұқымқуалаушылықтың хромосомдық теориясы, аллельді емес гендердің өзара әсері, өзгергіштіктің түрлері, популяциялық генетика, адам генетикасына арналған 15 зертханалық, 2 семинарлық және 8 далалық оқу практика кезінде орындалатын жұмыстар берілген. Онда жұмыстың тақырыбы, мақсаты, пайдаланатын құрал-жабдықтар, нақты тапсырмалар, түсініктеме, тапсырмаларды орындау, бақылау сұрақтары мен жаттығулар, сондай-ақ есептер мен олардың шығару жолдары көрсетілген.
Оқулық университеттердің, педагогикалық институттардың биология мамандығы бойынша білім алатын студенттеріне арналған.
ӘОЖ
КБЖ
ISBN
(C) А. С. Сартаев, Р. Қ. Жексембиев, 2014
(C) ҚР Жоғары оқу орындарының
қауымдастығы, 2014
Кіріспе
Генетика - тірі ағзалардың тұқымқуалаушылық және өзгергіштік қасиетін зерттейтін ғылым. Қазіргі кезде биология ғылымының бір саласы ретінде генетика қарқынды дамуда. Мысал ретінде, ХХI ғасырдың басында (2003 ж.) аяқталған "Адам геномы" халықаралық бағдарламаны алуға болады. Осы бағдарламаны орындау барысында тұқым қуалайтын ауруларға жауапты гендердің хромосомада орналасқан локусы, нуклеотидтер жиынтығы анықталып, алынған жаңа генетикалық ақпараттар нәтижесінде аурулардың алдын алу және емдеу жүйесі құрылуда. Осы бағдарлама өсімдіктер, жануарлар және микроорганизмдер генетикасының дамуына да өз үлесін қосты.
Биолог болам деген мамандар тұқымқуалаушылықтың заңдарын білуі қажет. Генетикадан білім беруде жаңа технологияларды пайдалану мамандарды жаңа деңгейге көтеріп, кәсібилігін арттырады. Биологиядан мамандар даярлайтын педагогикалық институттарда, университеттерде генетика пәнінен зертханалық жұмыстарға және дала практикасына көптеген сағаттар бөлінеді. Осы жұмыстарды орындау барысында мұғалімдер бағдарламаға сәйкес жазылған оқулық болмағандықтан студенттердің білімдері толық болмай шығады. Осы мәселені ескере отырып, оқулық авторлары көп жылдар бойы дәріс берген ұстаздар, бағдарламаға сәйкес зертханалық жұмыстар және дала практикумын ұсынып отыр. Практикумда 15 зертханалық, 2 семинарлық және 8 далалық оқу практика жұмыстары бар. Практикумда орындалатын жұмыстар бағдарламаға сәйкес жеке тақырып ретінде берілген. Осымен қатар тест тапсырмалар, қосымшалар келтірілген. Практикумның ерекшелігі - студенттердің жұмысын жеңілдету мақсатында тапсырмаларға түсініктеме бөлімінің кеңейтіліп берілуі. Берілген тапсырмаларды орындау барысында студент ғылыми-зерттеулердің элементтерімен танысады. Мысалы, тұқымқуалаушылықтың цитологиялық негізі бөлімінде Жасушаның митоздық және мейоздық бөліну" тақырыбына арналған зертханалық жұмыстарда өсімдіктер тамырының меристемасынан уақытша цитологиялық препарат жасау техникасымен танысса және митотикалық индексті анықтаса, ал мейоздық бөлінумен танысу үшін жазғы дала практикумда астық тұқымдас өсімдіктердің жас тозаңдарынан материал дайындап, зертханалық сабақтарда талқылайды. Осымен қатар Шағылыстырулардың түрлері тақырыбында зерттеу нысаны ретінде дрозофила шыбыны, бұршақ, бидай өсімдіктері алынған. Практикумда әр жұмыстың соңында деңгейлі бақылау сұрақтары және қазіргі генетиканың есептері беріліп, олардың шығару жолдары көрсетілген. Генетикадан зертханалық жұмыстар және дала практикумын орындау барысында студенттер болашақта дипломдық жұмыстардың орындау тәсілдерімен, тәжірибе қою әдістерімен және алынған нәтижелерді сараптай білуді үйренеді.
1-жұмыс
Тұқым қуалаушылықтың цитологиялық негізі
Тақырыбы: Жасушаның жыныссыз митоз жолымен бөлінуі.
Мақсаты: Өсімдіктер мен жануарлар жасушасының митоздық бөлінуімен және хромосомалар құрылысымен танысу.
Құрал-жабдықтар: 1. Пияздың немесе басқа өсімдіктердің тамыр меристема жасушасынан жасалынған және аскарида, тышқан (Musmuslus), адам жасушаларының тұрақты препараттары. 2. Микроскоп, 3. Сурет салғыш аппарат, заттық және жабын шынылар, инелер, пипеткалар, ацетокармин және ацетоарсеин бояулары, сорғыш қағаз, лупалар.
Тапсырмалар: 1. Микроскоптың құрылысы және онымен жұмыс істеу.
2. Митоздың фазаларын анықтап, суретін салу.
3. Хромосомалардың митоз фазаларындағы орналасу ерекшеліктерімен таныстыру.
Тапсырмаларға түсініктеме: Микроскоптың құрылысымен танысу.
Цитологиялық, эмбриологиялық және цитогенетикалық зерттеулерге арналған микроскоптар: МБИ-3, МБР-3, МБИ-11, МБИ-6, Биолам және Микмед 1.
Цитологиялық зерттеулерге микроскоптың объективтерінің 4 - 7 түрі, оның ішінде 90[х] болуы қажет. Бұдан басқа микроскоп жарық түсіргіш аппаратпен қамтамасыз (МБР-3, ОИ-9м, ОИ-19; басқа түрлерінде табанында орналасқан) етілуі керек.
Жарықты дұрыс орналастыру Кэлер әдісі бойынша жүргізіледі.
Микроскоптың құрылысы 1, 2-суреттерде көрсетілген:
1-сурет. Айнасы бар микроскоптың құрылысы
1 - окуляр;
2 - бинокулярлық қондырғы;
3 - револьвер (тапанша);
4 - объектив;
5 - зат қойылатын үстел;
6 - конденсор;
7 - айна;
8 - конденсорды реттейтін тұтқа;
9 - микротұтқа;
10 - макротұтқа;
11 - тубус;
12 - биокулярлық қондырғыны бекітетін тұтқа
2-сурет. Жарық түсіргіш аппаратты табанында орналасқан микроскоптың құрылысы
1 - окуляр;
2 - бинокулярлық қондырғы;
3 - револьвер (тапанша);
4 - объектив;
5 - зат қойылатын орындық;
6 - конденсор;
7 - фильтр;
8 - лампалы патрон;
9 - топса;
10 - конденсордың тұтқасы;
11 - микротұтқа;
12 - макротұтқа;
13 - тубус;
14 - табаны
Микроскоптың ұлғайтып көрсету сапасы, оның оптикалық бөлімінің құрылымымен анықталады. Жоғары сапалы объективтерді - апохроматтар, ал қарапайым объективтерді ахроматтар деп атайды. Окулярды таңдағанда микроскоптың жалпы ұлғайтып көрсетуі объективтің 1000 нумералық апертурасынан (НА) аспауы қажет. Мысалы, объективтің нөмірі 90[х], нумералық апературасы (НА) 1,3 болса, сонда микроскоптың тиімді ұлғаюы 1300 ретке тең, сондықтан да окулярдың нөмірі 15х реттен аспауы керек. Егер окулярдың 20[х] есе немесе одан да жоғары болса, заттың қосымша бөліктерін байқай алмаймыз.
Сонымен микроскопты тиімді пайдалану үшін, оның жарық түсіргіш құрылымын Кэлер ережесі бойынша конденсордың, объективтің және коллектордың оптикасы өзара тең дәрежеде реттелуі қажет.
Тапсырмаларды орындау.
Микроскоппен жұмыс істегенде болатын қателер.
Микроскоптың құрылысының негізгі теориясын жетік түсіне бермегендіктен жұмыс үстінде өрескел қателіктер жіберілуі мүмкін.
1. Конденсор мен ойыс айнаны бірдей пайдалану препаратқа жарық түсіру принципіне қайшы.
2. Жоғары апературлық конденсорды NA=1,2 - 1,4 төменгі апературалық объективтермен NA= 0,2 - 0,4 пайдалану. Бұл қателікті болдырмау үшін, алдын ала конденсордың нумералық апертурасын төмендету керек, ол үшін жоғары орналасқан линзадан бұрап алады.
3. Зат шынысының қалыңдығын ескермей, конденсорды төмен түсіру.
4. Микроскоптың көру алаңының жарығын реттеу мақсатында, конденсорды ретсіз көтеру және төмен түсіру.
5. Микроскоптың көру алақанының жарығын реттеу мақсатында, конденсордың апертуралық диагфрагмасының тесігін өлшемсіз өзгерту.
6. Микроскоптың көру алаңының жарығын реттеуде жарық және маталық шыныларды қолданбау.
7. Қалыңдығы (1,2мм жоғары) зат шыныларын пайдаланбау.
8. Қалыңдығы (0,17мм жоғары, не төмен) жабыңқы шыныларды пайдалану.
9. Объективпен препарат арақашықтығында иммерсиялық майды қолданбау.
Осы аталған қателіктер, микроскоппен жұмыс істегенде қаралатын препараттардың жарық түсіру принципін өзгертіп, микроскоптың оптикалық бөлімінің толық көрсетуіне мүмкіндік бермейді.
Микроскоппен жұмыс істегенде тіршілік қауіпсіздігін сақтау
1. Микроскопты жарық түсіргіш аппаратымен жұмыс істегенде, 1000 вольтке дейін электр қондырғыларында пайдаланатын қауіпсіздік ережелері сақталады.
2. Жарық түсіруші аппаратының лампасын бұрап алғанда, электр жүйесінен ажырату керек. Қолды күйдіріп алмау үшін, лампаны 15 - 20 минуттан кейін ауыстырған жөн.
3. Жұмыс аяқталған соң, микроскопты жарық аппаратымен, электр жүйесінен ажырату керек.
Микроскоппен жұмыс істеудің ережелері
1. Микроскопты таза және түрлі сілкіністерден сақтау қажет. Микроскоппен жұмыс істемегенде қабымен (чехол) жабулы болады.
2. Микроскоптың оптикалық бөлігінің тазалығына көңіл бөлу.
3. Линзалардың бетіне саусақтар тимеуі керек.
4. Оптикалық аспаптарда шаң тимеуі үшін өз орнында (окуляр тубуста, объектив тапаншада, конденсор) болуы керек. Оларды ағаш таяқшаға оралған таза мақтаны арнайы ерітіндімен ылғалдап сүрту керек.
5. Объективтерді, окулярды, конденсорды бөлшектеуге болмайды.
Микроскопиялық нысандарды өлшеу
Цитологиялық, цитогенетикалық зерттеулерде ядроның, тозаң түйіршіктерінің диаметрін, ұзындығын, хромосомалардың мөлшерін, жасушаның пішінін анықтау қажет болады. Осы мақсатқа арналған құрал-жабдықтар (окуляр-микрометр, компенсациялық окуляр шкаласымен және винтті окуляр-микрометр) беріледі.
Окуляр-микрометр. Окуляр-макрометр
Ұзындығы 5 - 10 мм, 50 немесе 100 бөлікке бөлінген тура шкаласы бар дөңгелек шыны тәрізді пластинка. Микроскопиялық нысанды өлшеу үшін окуляр-микрометрдің диагфрагмасына орналастырады. Микроскоптың окулярына қарағанда, біз окуляр-микрометрдің шкаласын және препараттағы зерттелетін нысанды көреміз. Препаратты жылжыта отырып, осымен бірге окулярды айналдырғанда окуляр-микрометрдің шкаласындағы нысанның мөлшерін, ұзын-қысқасын анықтауға болады. Микроскопиялық нысанның дәл өлшемін микронда немесе миллиметрде анықтау үшін оның өлшемін окуляр микрометрдің бір бөлігінің мәніне көбейту қажет. Осыған байланысты микроскоптың окуляры және объективтің әр комбинациясы жеке анықталады. Әр микроскопқа жеке кесте құрайды. Бұған арнайы объектив-микрометр қолданады. Оның шкаласының ұзындығы 1 мм, 100 бөлікке бөлінген. Объектив-микрометрдің шкаласының бір бөлігі 10 мк - ге тең.
Мысалы: Егер микроскоптың объективі 40[х], окуляр 7[х] болса, ал объектив микрометрдің 5 бөлігі окуляр-микрометрдің 13 бөлігіне сәйкес келеді. Окуляр-микрометрдің бір бөлігі = 5х1013 = 3,85 микронға тең. МБИ-3,МБИ-6 микроскоптарында микроскопиялық нысандарды өлшеу үшін компенсациялық окуляр К7[х] шкаласымен беріледі. Мұндай окулярдың диафрагмасында 100 бөлімнен тұратын шкаласы орнатылған немесе окуляр-микрометрге окуляр кигізген. Көз линзасының жақтауын бұрағанда көз линзасы шкаланың бөлімдеріне түседі. Микроскопиялық нысандарда компенсациялық шкаласы бар окулярмен өлшеу нәтижесі окуляр-микрометр өлшегенмен бірдей.
Тапсырмаларды орындау
1. Микроскопты жұмысқа ыңғайлы, қозғалмайтын столға орналастырады.
2. Жұмсақ матадан жасалған шүберекпен микроскоптың оптикалық бөлшектерін (окулярын, объективтерді, айнасын, т.б. бөлшектерін) сүртіп шығу керек.
3. Объективтерді (х9, х40, х90) ұясына дұрыс орналастыру (сағат тілінің бағытына сәйкес) керек.
4. Микроскоптың алдында жарық түсіргіш қондырғыны орналастырып, токқа қосу қажет. Жарықты микроскоптың айнасына, айнаның көмегімен жарықты объективке түсіреді.
5. Зерттелетін препаратты микроскоптың үстеліндегі препаратты бағыттайтын қондырғыны нысанаға, объективті х9 қойып, зерттей бастайды.
6. Микроскоптың конденсорын жоғары көтеріп, диафрагманы 1,5 см ашады. Жарық көру жазығына тегіс түсу керек.
7. Препараттарды х40 объективпен немесе иммерсиялық майдың көмегімен х90 объективпен көріп, хромосомаларды талдауға болады.
8. х90 объективпен жұмыс істегенде алдын ала х40 объективтің көмегімен қарайтын затты тауып, препараттың жабыңқы шынысына бір тамшы иммерсиялық майды тамызып, х90 объективпен қарайды.
9. Препараттағы затты талдау үшін, көріну алаңының үстіңгі сол жағындағы шетінен оңға қарай әр жасушаны талдап, оң шетінен төмен қарай жылжиды. Осылай препараттағы жасушаларды түгел талдайды.
10. Препаратты анализдеп болған соң, объективті көтеріп, конденсордың линзасындағы, микроскоптың объективтігіндегі майды ксилол немесе бензинге малынған жұмсақ шүберекпен сүртеді.
11. Жұмыс аяқталған соң немесе үзілісте препаратты микроскоптан алып, х9 объективке қойып, қапшығымен жауып, жарық түсіргіш қондырғыны электр желісінен ажыратады.
Тапсырмаға түсініктеме
Жасушаның тіршілік циклі
Көпжасушалы организмде жасушалар белгілі бір нақты құрылыс пен функцияға ие болады. Соған қарай жасушалардың тіршілік ету ұзақтығы да әртүрлі. Мысалы: жүйке және бұлшық ет жасушаларында эмбриондық даму кезеңі аяқталған соң, жасушалар бөлінуді тоқтатып, әрі қарай тіршілік барысында өз қызметін атқарады. Ми жасушалары эпидермис, тоқ ішек эпите-лийлері сияқты басқа жасушалар өздерінің арнайы функциясы барысында тез тіршілігін жояды. Сондықтан да бұл ұлпаларда үздіксіз жасушалық көбею үдерістері жүріп отырады.
Жасушалардың бөлінуге дайындық кезеңінде, сонымен қатар митоз барысында бірінен соң бірі жүретін және өзара байланысты үдерістер жиынтығын митоздық цикл деп атайды. Ол тіршілік циклінің бір бөлігін құрайды.
Жасушаның тіршілік циклі бірнеше кезеңдерден тұрады:
Жасушаның ДНҚ синтезіне дайындық кезеңі (G1). Ол G1 символымен белгіленеді. Бұл кезеңде жасушада РНҚ мен нәруыздардың синтезі жедел түрде жүріп, ДНҚ синтезіне қатысушы ферменттердің белсенділігі жоғарылайды. G1 фазасы аяқталған соң, жасушада ДНҚ синтезі жүреді.
1. ДНҚ-ның синтезделу кезеңі (S) символымен белгіленеді. ДНҚ-ның синтезделу кезеңі немесе оның редупликациялануы - екі еселенуі. ДНҚ молекуласының редупликациялануы белгілі бір тәртіппен жүреді. Жаңа молекула абсолютті түрде ескі молекулаға ұқсас болады. Әртүрлі жасушалардағы ДНҚ синтезінің ұзақтығы бірдей емес: бактерияларда бірнеше минут, ал сүтқоректілер жасушаларында 6-12 сағат.
2. ДНҚ синтезінің аяқталуы мен митоздың басталу кезеңі (G2 ). ДНҚ синтезінің аяқталуы мен митоздың басталу кезеңі G2 фазасы деп аталады. Бұл кезеңде жасушаның митозға дайындығы толық аяқталады. Митоздық бөліну жүзеге асу үшін жасушаға басқа да дайындық үдерістері қажет, яғни жасуша орталығының 2 еселенуі және нәруыздар синтезі, олардан жасушаның өсуін аяқтайтын ахроматин жіпшелері құралады.
Жасушада митоз үдерісі басталғанда, жасушаның функционалдық белсенділігі өзгереді. Мысалы, қарапайымдылардағы және жоғары сатыдағы жануарлар лейкоциттерінің қозғалыстары мен сұйықты сіңіру қызметі, амебалар вакуольдерінің жиырылғыштығы тоқталады. Жасушаның арнайы құрылымдары, мысалы, эпителий жасушаларының кірпікшелері жойылады.
Митоздық цикл жасушалардың эмбриондық дамуын, өсуін, түзілуін және жас жасушалар арасында тұқым қуалау ақпараттарының көлемі мен құрамы жағынан тең берілуін қамтамасыз етеді. Сонымен қатар зақымданған мүшелер мен ұлпалардың қайта қалпына келуі сияқты тіршілік үшін маңызды құбылыстарды да қамтамасыз етеді.
3-сурет. Жасушаның тіршілік циклі және митоз
Мұны митоздық циклде аналық жасушадағы тұқым қуалау материалының редупликациясы (екі еселенуі) мен осы материалдың жаңа ұрпақ жасушаларының арасында тең бөлінуін көруімізге болады. Мұнда терең биологиялық мағына жатыр, өйткені ДНҚ құрылымының бұзылуы генетикалық кодтың өзгеруіне әкеледі және ол организм үшін пайдалы белгілердің дамуын қамтамасыз ететін генетикалық ақпараттардың сақталуы мен тұқым қуалау белгілерінің берілуіне кедергі келтіреді. Әрбір организм жасушалардан тұрады. Организмнің тіршілік етуі мен дамуы жасушалардың көбеюін қамтамасыз етеді. Жасушаның бөлінуі деп бір аналық жасушадан екі немесе бірнеше жасушалардың түзілу үдерісін айтады.
Митоз (кариокинез). Көпжасушалы организмдер жасушаларының көбеюінің негізгі жолы - митоз немесе жасушалардың бөлінуі болып табылады. Жасушаның тіршілігін шартты түрде екі кезеңге: интерфаза - жасушаның митоздық бөлінуге дайындық кезеңі және нағыз бөліну кезеңі деп бөлуге болады. Екі кезең бірігіп митоздық кезеңді құрайды.
4-сурет. Митоз
Митоздың негізгі жүру жолдарын қарастырайық. Көбеюдің негізі ДНҚ-да жазылған генетикалық ақпаратты сақтау және тасымалдау болғандықтан, митоздың ең басты сипаты ДНҚ-ның орналасатын жері хромосомалардың күйіне байланысты.
Митоздық бөліну кезінде бір диплоидты жасушадан (2n) генетикалық материалы теңдей бөлінген екі диплоидты жасуша түзіледі.
Митоз:
1. Профаза;
2. Метафаза;
3. Анафаза;
4. Телофаза сияқты төрт фазадан тұрады.
Профаза. Профазада ядро көлемі ұлғайып, хромосомалар ширатыла бастайды, екі центриольдің жасуша орталығы жасушаның полюстеріне ажырайды. Хромосомалар ширатылып, жіпшеге айналып, ядрошық бұзылады. Ядро қабықшасы ыдырайды. Жасуша орталығының центриольдер жасуша полюсіне тартылып, олардың арасындағы микротүтікшелері бөліну ұршығын түзеді. Профаза соңында ядро қабықшасы жеке фрагменттерге бөлініп, олардың шеткі ұштары қабысады. Нәтижесінде эндоплазмалық торға ұқсас ұсақ көпіршіктер түзіледі. Профаза кезеңінде хромосоманың ширатылуы тоқтамайды. Соңында қысқа әрі жуан хромосомаларға айналады. Ядро қабықшасы жойылғаннан кейін, хромосомалар цитоплазмада еркін әрі ретсіз орналасады. Бұл - метафазаның басталғанын білдіреді.
Метафаза. Метафазада хромосомалардың ширатылуы күшті жүреді және полюстерден бірдей қашықтықта орналасқан қысқарған хромосомалар жасуша экваторына бағытталады. Бөліну ұршығының түзілуі аяқталады. Хромосомалардың центромерлі бөліктері белгілі тәртіппен бір жазықтық бойына орналасады. Метафазада центромер аймағында ғана байланысқан екі хроматидадан тұратын хромосома анық көрінеді. Әр хромосома екі хроматидадан тұрады. Экватор жазықтығына жинақталған хромосомалардың әрқайсысы центромерлер арқылы ахроматин (бөліну жіпшесі) жіпшелеріне жабысады. Ахроматин жіпшесіне бекінген хроматидалар жасушаның екі жақ полюсіне жылжиды. Бұл үдеріс анафазаның басталғанының белгісі.
Анафаза. Анафазада центромерлер бөлінеді де, осы кезеңнен бастап ахроматин жіпшелеріне бекінген хроматидалар бір-бірінен ажырап, жеке хромосомаларға айналады. Центромерлерге бекітілген жіпшелер хромосо маларды жасуша полюстеріне тартады, ал хромосома иықтары центромерлерге қарай енжар түрде ілеседі. Сонымен интерфаза кезеңінде екі еселенген хромосомалар анафазада хроматидаларға айналып, жасушаның полюстеріне ажырайды. Жасушаның әр полюсінде бір хроматидадан тұратын хромосома жиынтығы пайда болады. Анафазаның соңында хромосоманың шиыршығы жазылады, хромосомалар біртіндеп жіңішкеріп ұзарады. Бұл телефазаның бастамасы.
Телофаза. Жасушаның митоздық бөлінуін телофаза аяқтайды. Хромосомалар полюстерге жиналып, шиыршығы жазылып, нашар көрінеді. Цитоплазманың мембраналық құрылымынан ядро қабықшасы түзіледі. Жануарлар жасушасында цитоплазма екі кішкене мөлшерлі жасуша денешіктеріне тартылу арқылы бөлінеді. Оны цитокинез деп атайды. Олардың әрбіреуінде бір диплоидты хромосома жиынтығы пайда болады. Хромосомалар екі жас жасушаға тең бөлінеді. Ядрошық түзіледі. Бөліну ұршығы бұзылады. Аналық жасушадан екі жаңа ұрпақ жасушалары түзіледі.
Жасушаның тіршілік циклі митоз - салыстырмалы түрде қысқа кезең, ол әдетте, 0,5 - 3 сағатқа созылады. Зиготаның алғашқы митоздық бөлінуінен бастап, соңында түзілген барлық жаңа ұрпақ жасушаларында хромосома жиынтығы мен гендер бірдей болады. Сондықтан митоз бөлуге болады - бұл жаңа ұрпақ жасушалары арасында генетикалық материалдар тең мөлшерде бөлінетін жасушаның бөліну әдісі. Митоз нәтижесінде екі жаңа ұрпақ жасушаларында диплоидті хромосомалар жиынтығы пайда болады
Митоздың биологиялық маңызы. Көпжасушалы организмдерде генетикалық материал сақталмаса, мүшелер мен ұлпалардың құрылыстары мен қызметі тұрақты болмас еді. Митоз тіршілік үшін қажетті: эмбриондық даму, өсу, зақымданғаннан кейін органоидтар мен ұлпаларды қайта қалпына келтіру (регенерация), ұлпалардың қызметі кезінде тіршілігін жойып отыратын жасушалардың орнын толықтыру (тіршілігін жойған эритроциттердің, түлеген тері, ішек эпителии жасушаларының орнын алмастыру) сияқты құбылыстарды қамтамасыз етеді.
Тіршілік дамуының негізгі қасиеті - көбею. Көбею тіршіліктің маңызды қасиеті ретінде организмдердің құрылымдық-қызметтік ерекшеліктерінің ұрпақтарға берілуі мен өмір бойы сақталуын қамтамасыз етеді. Көбеюдің басты маңызы - ДНҚ молекуласында нуклеотидтер реттілігі түрінде жазылған генетикалық ақпараттың сақталуы, іске асырылуы және ұрпақтан-ұрпаққа тасымалдануы.
Табиғатта көбеюдің екі негізгі формасы белгілі: жынысты және жыныссыз. Жыныссыз көбею кезінде қарапайым, жыныссыз жасушалардың бөлінуі арқылы жаңа түр пайда болады. Жыныссыз көбею әртүрлі жолдармен жүзеге асады. Балдырлар, саңырауқұлақтар, мүктер, қырықбуындар, қырықжапырақтар тәрізділерде көбеюдің спора түзу жолы кеңінен тараған. Қолайлы жағдайда әрбір спорадан бір дара түзіледі. Әдетте, споралар тығыз қабықпен қапталған, ол спораны қолайсыз жағдайлар әсерінен қорғайды. Спора түзу қарапайымдыларда кездеседі.
Жыныссыз көбеюдің тағы бір түрі - бүршіктену арқылы көбею кезінде аналық жасушада алдымен ядросы бар кішкентай төмпешік пайда болады. Бүршік өсіп, аналық жасушаның мөлшеріне жеткен кезде одан бөлініп кетеді. Мысалы. ашытқы саңырауқұлақтары, кейбір инфузориялар. Көпжасушалы жан-уарларда (тұщы су гидрасы) бүршік дене қабырғасының екі қабаты энтодерма мен эктодермадан тұрады. Бүршік ұзарып, оның алдыңғы ұшында қармалағыштарымен қоршалған ауыз тесігі түзіледі. Бүршіктенудің соңында кішкентай гидра түзіледі. Ол аналық организмнен бөлініп, жеке тіршілік ете алады.
Өсімдіктерде жыныссыз көбею вегетативті дене бөліктері арқылы жүреді, мысалы, қалемшелер (ағаш, тал), мұртшалар (таңқурай), түйнектер (картоп), пиязшықтар (қызғалдақ), т.б. Мұндай көбею вегетативті көбею деп аталады.
Кез келген жыныссыз көбеюде барлық ұрпақтарда аналыққа ұқсас генотиптері болады. Жыныссыз көбеюде тек нақты бір түр санының өсуі жүреді, ол түр ішіндегі генетикалық әртүрліліктің болуына әсерін тигізбейді. Қоршаған орта жағдайларының өзгеруі әсерінен түзілетін пайдалы, жаңа белгілер тек мутация нәтижесінде болады.
Өсімдіктердің тамыр меристемасын алдынала ингибиторлармен өңдегендегі митоздық бөлінудің белсенділігін анықтау
Ұлпаларда митотикалық белсенділігі митоздың фазаларындағы жасушалардың санының меристема жасушаларындағы жалпы жасушаларының қатынасымен анықталады. Бұл қатынас пайызбен немесе митотикалық индекспен белгіленеді. Митоздың белсенділігі көбіне, промилмен (01000) анықталып, зерттелетін ұлпаның 1000 санына тең.
Митотикалық циклдің белсенділігін тұрақты немесе уақытша дайындалған препараттармен зерттейді. Бұл уақытта жасушалар бөлінетін зона формасы және мөлшері жағынан басқа зонадан жақсы айқындалуы тиіс. Сабаққа алдын ала өңделген (ингибиторлармен) пияздың, бұршақтың, арпаның, қарақұмықтың, қант қызылшасының, т.б. дақылдардың тұқымын алады.
Тапсырманы орындау:
1. Жоғарыда көрсетілген дақылдардың өсіндісінен жасалған тұрақты және уақытша препараттарды микроскоппен (объектив х9, окуляр х15) мұқият қарап жасушаның бөліну зонасын анықтау (тамырдың өсу меристемасы). Тұрақты препараттан жасушалардың қатары жақсы көрінеді. Әр препараттан қатардағы жасушалардың санын анықтап, қатардың санына көбейтеді. Бұдан соң митоздың фазаларындағы жасушаларды санайды. Уақытша дайындалған препараттарды митозда жасушалардың жалпы санын анықтайды.
2. Бақылау нұсқадағы және тәжірибедегі жасушаларды жалпы санын есептеп, кестеге енгізу қажет (1-кесте).
1. Профаза, метафаза, анафаза және телофазадағы жасушаларды санап, кестедегі орнына жазыңдар.
2. Басқа фиксациялардағы митоздың фазаларындағы жасушаларды санап, кестеге енгізіңдер. Алынған нәтижелерді дәл бөлу үшін, фиксациялардағы нәтижелерді біріктірген жөн.
3. Митотикалық индексті МИ= МNх1000 формуласымен анықтайды, мұнда, М - митоздың саны, N - бөліну зонасындағы жасушаның саны.
4. Тәжірибенің нәтижелерін қорытындылау және митотикалық белсенділігінің тамыр меристемасының ұзындығына тәуелді екенін анықтау.
1-кесте
Пияздың тамыр меристемасының бөліну зонасындағы
митотикалық индекс (МИ)
Тамыр өсіндісінің фиксациялау кезіндегі мөлшері (5мм)
Фиксацияның
№
Бөліну зонасындағы жасушалардың саны
Митотикалық индекс (МИ) 01000
Оның ішінде митозда
Барлы-ғы
Барлығы
Профаза
Метафаза
Анафаза
Телофаза
5
1
1846
42
18
7
9
8
2
1614
36
16
5
6
9
47,31881х1000=25
3
2182
64
28
8
12
16
Барлығы
5642
142
62
20
27
33
орташа
1881
47,3
20,7
6,0
9,0
11,0
20
1
1265
16
10
2
1
3
2
1437
24
11
4
4
5
3
1060
18
8
3
3
4
19,31254х1000=15,4
Барлығы
3762
58
29
9
8
12
орташа
1254
19,3
9,6
3,0
2,7
4,0
Бақылау сұрақтары:
1. Митоз - клетканың қандай жолмен бөлінуі?
2. Митоздан басқа клеткалар қандай жолдармен бөлінеді?
3. Митотикалық циклдің кезеңдерін атаңыз?
4. Эндомитоздың ерекшелігін атаңыз?
5. Митоздың биологиялық маңызы неде?
6. Митоздың барлық фазаларын атап шығыңыз?
7. Анафазада клетканың полюсіне хромосома тартыла ма, жоқ әлде, хроматид тартыла ма?
8. Цитогенетикалық зерттеулерде митоздың қандай фазасын хромосо малардың құрылымын анықтауға пайдаланылады?
9. Амитоз деген не? Амитоз жолымен қандай организмдер бөлінеді?
10. Интерфаза және митоз кезінде хромосомалар қандай күйде болады?
11. Хромосомалардың диплоидтық жиынтығы деген не?
12. Егер клеткада хромосомалар көрінсе, ал ядро мен ядрошық жоқ болса, бұл митоздың қай стадиясына жатады?
13. Егер клеткада бөліну ұршығы жақсы көрінсе, ал хромосомалар центромерасы бір жазықтықта орналасса, мұны митоздың қай сатысына жатқызуға болады?
14. Митоздың қандай екі сатысы олардың өту үдерістеріне байланысты бір-біріне қарама-қарсы болып келеді?
15. 46 хромосомасы бар адам клеткасындағы митоздың бұзылуы себепті жаңа түзілген хромосомалардың бір жұбы жаңа ядроларға ажырап кетпей бір ядрода қалып қойған. Мұндай құбылыс хромосомалардың дұрыс ажырамауы деп аталады. Осындай бөлінудің нәтижесінде ядроларда қанша хромосомадан болады?
16. Митоз кезінде адам ұлпасы дақылында бір хромосома жойылып кетті делік, сонда жаңа түзілген клеткаларда қанша хромосомадан болады?
17. 24 хромосомасы бар клетканы колхицинмен өңдесе, ол тек қана хромосомалардың ажырауын тежейді, бірақ олардың екі еселенуіне әсер етпейді. Сонда клеткадағы хромосома саны қанша болады?
18. Көп рет еселеніп, бірақ ажырамаған хромосомалар қалай аталады?
19. Митотикалық индекс деген не, оны қалай анықтайды?
2-жұмыс
Жынысты көбеюдің цитологиялық негізі
Тақырыбы: Жыныс жасушаларының мейоз жолымен бөлінуі. Жыныс жасушаларының дамуы. Ұрықтану.
Мақсаты: Мейоздың редукциялық және эквациялық жолдармен бөліну ерекшеліктерімен танысу.
Құрал-жабдықтар: Пияз (Allium cepa) тозаңынан дайындалған цитологиялық тұрақты препараттар. Бидай мен арпа өсімдігінің тозаңдарынан жасалатын уақытша препараттар.
Шегірткенің (Stenobothrus lineatus) және аскариданың (Ascaris megaio-cephala) аталық ұрық безі жасушасындағы мейоздың фазалары (тұрақты) препараттар. Микроскоп, зат және жабын шыны.
Тапсырмалар:
1. Тапсырма: Пияз өсімдігінің (Allium cepa) тозаңынан жасалған тұрақты препаратын қарап, лептотена, зиготена, пахитена, диплотена, метафаза 1; анафаза 1; телофаза 1; метафаза [ІІ], анафаза[ІІ], телофаза[ІІ] суреттерін салу.
2. Шегірткенің және аскариданың ұрық бездерінен жасалған препарат тарды қарап суретін салу.
3. Дала практикасында бидай мен арпа өсімдігінің тозаңдарынан жасала тын уақытша препараттарды талдау.
Тапсырма алған әр студент тұрақты препараттарды мұқият қарап, суреттерін дәптеріне түсіріп, кезеңдерін анықтап, хромосомаларды көрсетіп аттарын белгілейді.
Тапсырмаға түсініктеме:
Мейоз (грек. мейозис - азаю) - жыныс жасушаларының бөлінуі. Соның нәтижесінде түзілген жыныс жасушаларында хромосомалар жиынтығы екі есе аз гаплоидты, ал жай жасушаларда (сомалық) хромосомалық жиынтық диплоидты болады. Мейоздық бөліну кезінде хромосомалар саны екі есе азаятындықтан, бұл бөліну редукциялық бөліну деп аталады. Мысалы, адамда хромосомалар саны - 46, ал адамның жыныс жасушаларында 23 хромосома болады. Ұрықтану кезінде екі жыныс жасушалары (гаметалар) қосылғанда, хромосомалардың диплоидты саны қалыпты орнына келеді. Ұрықтанған жұмыртқа жасушасы зигота (грек. зигос - біріккен) деп аталады және ол болашақ организмнің бастамасы болып табылады.
Мейоз үдерісі бірінен соң бірі тез арада үздіксіз жүріп отыратын екі жасушалық бөлінуден тұрады. Бұл бөлінуде ДНҚ-ның екі еселенуі өсу кезеңінде жүзеге асады. Бірінші мейоздық бөлінуден кейін бірден екінші мейоздық бөліну басталады да, олардың арасында хромосоманың хроматида лары синтезделмейді. Митозға кіретін жасушаларда хромосомалар саны диплоидты (2n) болады, оларға сәйкес келетін ДНҚ молекула саны (2с) болады.
Мейоздық бөліну кезінде бір диплоидты жасушадан төрт гаплоидты жасуша түзіледі. Осы бөліну барысында хромосомада екі үдеріс жүреді:
1) жасушаның полюстеріне гомологті хромосомалардың бір-бірінен тәуелсіз ажырауы;
2) гомологті хромосомалар хромотидалары учаскелерінің алмасуы, яғни кроссинговер үрдісі жүреді.
Осы екі үрдісі болашақ ұрпақта тұқым қуалайтын өзгергіштік тудырады және Дарвин ілімі бойынша эволюцияның қозғаушы факторларының бірі есебінде қарастырылады.
І. Бірінші мейоздық бөліну. Бірінші мейоздық бөліну редукциялық деп аталып, диплоидты жасушалардан (2n4c) гаплоидты жасушалар түзіледі (n2c). Бұл бөліну екінші бөлінуге қарағанда ұзақ уақыт жүреді. Мейоздың І профаза кезеңі митоз кезеңіне ұқсас болғанымен, ұзаққа созылады. Мұнда генетикалық материалдың тұтас жинақталуы хромосомалардың ширатылуы байқалады. Сонымен қатар митозда жүрмейтін мынадай құбылыстар байқалады: гомологиялық хромосомалар бір-бірімен конъюгацияланып, белгілі бір бөліктерімен өзара айқасу жүреді. Конъюгация (қосылу) нәтижесінде хромосома жұбы түзіледі немесе оларды n саны бар биваленттер деп атайды. Мейозға қатысатын әрбір хромосома екі хроматидадан тұратындықтан, бивалентте 4 хроматида болады. Профаза соңында бивалентті хромосомаларда ширатылу жоғары қарқынмен жүріп қысқарады. Митоздағыдай мейоздың І профаза кезеңінде бөліну ұршығы түзіле бастайды, оның көмегімен хромосомадағы материал жаңа ұрпақ жасушалары арасында теңдей бөлінеді.
Редукциялы бөлінудің профазасы өте күрделі. Ол бірін-бірі толықтыра жүретін: лептотена; зиготена; пахитена; диплотена; диакинез сияқты бірнеше сатыдан тұрады. (5-сурет).
Лептотена - жіңішке жіпшілер сатысы. Бұл - мейоздың І профаза кезеңінің алғашқы сатысы. Мұнда хромосомалар ширатылып, жарық микроскопы арқылы ұзын әрі жіңішке түрінде әрең көрінеді. Лептотена кезеңіне тән белгінің бірі хромосоманың жіңішке құрылымында моншақ тәрізді хромомерлер пайда болады. Әрбір хромосома сіңлілі әрбір хромотидадан тұрады.
Зиготена - (ұқсас) жұп хромосомалардың белгілі бөліктерін қосатын саты. Гомологті хромосомалар конъюгацияланып, бивалент түзеді. Бивалент бұл екі еселенген гомологті хромосомалардың жұп қосылыстары, яғни әрбір бивалент төрт хроматидадан тұрады. Ядродағы бивалент саны гаплоидты хро-мосомалар санына тең болады. Адамда 46 хромосома 23 жұп гомологты хромосомалар конъюгацияланатындықтан, биваленттің саны 23-ке тең, ол гаплоидты хромосомалар санына сәйкес келеді.
Пахитена - жуан жіпшелер сатысы. Мұнда хромосомалардың шираты луы мен олардың қысқаруы сияқты үдерістермен қатар гомологтық хромосомаларда айқасу немесе кроссинговер үдерісі жүзеге асады, яғни сәйкес бөліктерінің айқасып алмасуы жүреді. Мейоздық профаза сатысының ішіндегі ең ұзаққа созылатын бұл - пахитена сатысы. Кроссинговер кезінде жұп хромосомалар ішінде генетикалық ақпарат алмасады. Ерекше айта кететін жайт, мейоз кезінде әкесі мен шешесінен алынған жұп хромосомалардың жақындасуы жүреді. Соның нәтижесінде кроссинговер кезінде бір гаплоидты хромосомаға ата-анасының екеуінің де қасиеттері мен белгілері беріледі. Мысалы, шешесінен берілген көзінің көк түсі, ал әкесінен берілген көзінің қара түсі.
Диплотена - жіпшелердің бір-бірінен алыстау сатысы. Мұнда гомологтік хромосомалардың арасында тебіліс күші пайда болып, олар бір-бірінен ажырай бастайды. Гомологиялық хромосомалар бір-бірінен ажырап алыстағанда, Х тәрізденген өрнектер пайда болады. Бұл өрнектерді хиазмалар деп атайды.
Бірақ кроссинговер өткен аймақтар, хиазмаларда өз байланыстарын үзбейді. Диплотена сатысында хромосомалар біршама қысқарып, конденсацияланады, нәтижесінде оның 4 жіпшелі құрылымы анық көрінеді. Хиазма аймағында 4 хроматидтің тек екеуі ғана айқасады және олар әрбір гомологтен бір-бірден алынған.
5-сурет. I Мейоз.
Диакинез - қос жіпшелердің оңаша лану, жекешелену кезі. Бұл мейоздың І профаза кезеңінің соңғы сатысы. Мұнда гомологтік хромосома лар тек белгілі бір хиазма нүктелерінде ғана бірігіп тұрады және сақина, сегіздік, т.б. ерекше формаларға ие болады. Олар алдымен бірнеше жерден байланған арқандарға ұқсас келеді. Осы фазадан кейін жасушалардың мейоздық бөлінуі басталады.
Сонымен, гомологтік хромосомалар арасында пайда болатын тебіліс күштеріне қарамастан, І профаза кезеңінде биваленттердің толық бұзылуы жүрмейді. Овогенездегі мейоздың ерекшелігі сол, мұнда сперматогенезде болмайтын диктиотена деп аталатын арнайы сатысы болады. Адамның эмбриогенезі кезінде жүретін бұл сатыда хромосомалар лампалық щетка формасына ие болып, көптеген жылдар бойы өз құрылымын өзгертпейді. Аналық организм ұрпақ беретін жасқа жеткенде, гипофиздің лютеинзденуші гормонының әсерінен овоцитте ай сайын мейоз жүріп отырады. Хиазмалар саны азайып, биваленттер қысқарып, ядро ыдырап, ұршық жіпшелері түзіле бастайды.
І метафаза. Мейоздың І метафаза кезінде бөліну ұршығының қалыптасуы толығымен аяқталады. Олардың жіпшелері бивалентке немесе қосылған хромосомалардың центромерасына бекінеді. Әр центромерадан бөліну ұршығының полюсіне бір ғана жіпшесі бағытталады. Нәтижесінде, гомологтік хромосомалардың центромерасына бекінеді. Әр центромерадан бөліну ұршығы ның полюсіне бір ғана жіпшесі бағытталады. Нәтижесінде гомологтік хромосомалардың центромерасымен байланысқан жіпшелер әртүрлі полюстерге қарай бағыттала отырып, бөліну ұршығының экваторлық жазықтығында биваленттер түзеді. Адамда осындай биваленттердің саны 23-ке тең.
І анафаза. Мейоздың І анафаза кезіңінде биваленттердегі гомологтік хромосомалар арасындағы байланыс әлсіреп, олар бір-бірінен ажырай отырып, бөліну ұршығының әртүрлі полюстеріне бағытталады. Бұл кезде әрбір пролюске 2 жаңа хроматидадан тұратын гаплоидті хромосома жиынтығы бағытталады.
І телофаза. Мейоздың І телофаза кезеңінде бөліну ұршығының полюсіне дара, гаплоидті хромосома жиынтығы (23) жиналады.
Бір диплоидті жасушадан формуласы n2с-ке тең екі гаплоидті жасуша түзіледі. Бұл жаңа жасушалар бір-бірінен гендер жиынтығымен, ал аналық жасушадан гендердің орын ауыстыруымен және хромосома санымен ажыратылады. Бұл кезеңде хромосомалардың жіпшесі тарқатылып, ядролық мембрана түзіліп, жасушада екі ядро пайда болады. Осымен кариогенез - ядроның бөлінуі аяқталып, цитокинез - жасушаның бөлінуі жүреді.
Сонымен, мейоздың бірінші редукциялық бөлінуінде жаңа пайда болған сіңлілі жасушаларда хромосоманың саны екі есе кемиді және гендік материалдың рекомбинациясы жүреді. Гендердің жаңа комбинациялары пайда болады. Мұндай бөліну кезінде аналық екі жіпшелі хромосомалар ажырай отырып, бір жіпшелі жаңа ұрпақ түзеді (5-сурет).
ІІ. Екінші мейоздық бөліну. Екінші мейоздық бөлінудің ІІ профаза кезеңінде хромосомалар ширатылады, ядроның мембранасы жоғалады, әр жасушада ұршық жіпшелері түзіледі. Жасушаның формуласы - n2с-ке тең.
ІІ метафаза. Бұл кезеңде хромосомалар жасушаның экваторына жиналады. Хромосомалардың центромерасы экватордың үстінде, ал хроматидалардың иықтары жасушаның полюсіне бағытталып орналасады. Жасушаның формуласы өзгермейді - n2с-ке тең.
5-сурет
ІІ анафаза. Хромосомалардың центромера сы бөлінеді, хроматидалары ажырайды, полюске ұқсас емес хромосомалардың хроматидаларының кездей соқ комбинациясы пайда болады. Сонымен қатар аллельді емес гендердің жаңа комбинация сының түзілуіне әкеледі. Бұл жасушалардың формуласы - n2с.
ІІ телофаза. Хромосомалардың жіпшелері тарқатылады, ядро аралық мембрана түзіледі, жасушалар бөлінеді. Мейоздық бөлінудің нәтижесінде 4 жасуша (микроспор тетрадасы немесе макроспора тетрадасы) түзіледі. Осы жасушалардың ядросында хромосомалардың саны гаплоидты болып, рекомбинация үрдісінің арқасында гендердің жаңа үйлесуі жүреді.
Жыныс жасушаларының дамуы
Гаметогенез - жыныс жасушаларының түзілу үдерісі. Жыныс жасуша ларының барлығын гамета деп атайды. Жыныс жасушалары гаплоидты хромосома жиынтығынан тұрады. Аналық жұмыртқа жасушасының түзілуі овогенез, ал аталық жыныс жасушаларының түзілуі сперматогенез деп аталады.
Гаметалар түзілетін диплоидты жасушаларды сперматогониялар және овогониялар деп атайды. Көбею кезеңінде жасушалар митоздық бөліну реттілігін жүзеге асырады, нәтижесінде олардың саны айтарлықтай өседі. Сперматогониялар бүкіл жыныстық есею кезеңі бойы көбейеді. Овогонийдің көбеюі эмбриондық даму кезеңінен басталады. Аналық организмде бұл үдеріс жатырішілік дамудың үшінші, жетінші айларында аналық безде аса қарқынды жүреді және 3 жылдан соң тіршілігін тоқтатады. Жыныстық есеюден кейін жұмыртқа жасушаларының толық пісіп-жетілуі белгілі бір гармондардың әсерінен айына бір рет қана жүреді.
Өсу кезеңінде жасушалардың көлемі ұлғаяды және аталық пен аналық жыныс жасушалары 1-реттік сперматоциттер мен овоциттерге айналады. Сперматоциттерге қарағанда овоциттердің көлемі үлкен болады. Жинақталған заттардың бір бөлігі, қоректік материал ретінде овоциттердегі сары уыз болса, екінші бір бөлігі келесі бір бөлінулерге қатысады. Бұл кезеңнің басты ерекшелігі - хромосома саны өзгермей сақталған ДНҚ редупликациясы болып табылады. Хромосомалар екі жіпшелі құрылымды, ал 1-реттік сперматоциттер мен овоциттердің генетикалық формуласы 2n4c түрінде болады. Мұндай жасушалар құрамының екі еселенген ДНҚ-сы бар жұп хромосома жиынтығынан тұратынын көрсетеді.
Жыныстық пісіп-жетілуде кезектесіп жүретін бөлінудің маңызды 2 түрі бар: редукциялық (мейоздың бірінші бөлінуінде хромосомалардың саны екі есе азаяды немесе редукция - екі есе азаю) және эквациялық (мейоздың екінші бөлінуі жыныс жасушаларының пайда болуымен аяқталады). Олар бірігіп мейозды құрайды. Бірінші бөлінуден кейін 2-реттік сперматоциттер мен пісіп-жетілген жұмыртқа жасушалары (nc) түзіледі. Пісіп-жетілу сатысының бөліну нәтижесінде әрбір 2-реттік сперматоцит 4 сперматозоид түзеді. Ал әрбір 2-реттік овоцит толық жетілген бір жұмыртқа жасуша мен көбеюге қатыспайтын редукциялық денешік түзеді. Осының нәтижесінде аналық гаметада қоректік материал ретінде сары уыз көп мөлшерде жинақталады.
Сперматогенез үдерісі қалыптасу кезеңімен немесе спермиогенезбен аяқталады. Хромосомалардың жылдам ширатылуының нәтижесінде сперматид ядролары тығыздалады, олар функционалды енжар болады. Пластинкалы кешен ядроның бір полюсіне орын алмастырып, акросомды аппарат түзеді. Ол сперматозоидтың жұмыртқа жасушасына енуінде үлкен маңызы бар. Центриольдер ядроның қарама-қарсы полюсінде орналасады және олардың біреуінен талшық өсіп шығады, оның түбіне митохондрия орамдалған қапшық түрінде шоғырланады.
Сперматозоидтер, негізінен, жылжымалы, көлемі орташа болады. Олардың негізгі қызметі - хромосома жиынтығын жұмыртқа жасушасына жеткізу. Ал жұмыртқа жасушаларының пішіні шар тәрізді сперматозоидтерге қарағанда көлемі үлкен болып келеді. Олар өте жай қозғалады немесе қозғалмайды. Жұмыртқа жасушаларының ерекшелігі - олардың құрамында сары уыз болатындығында. Жұмыртқа жасушасының ядросы сары уыздан бөлек цитоплазмасының орталығында еркін орналасады. Сары уыз - ұрықтың ерте даму кезеңіндегі қорекке қажетті материал.
Ұрықтану
Ұрықтану дегеніміз - жұмыртқа жасушасы мен сперматозоидтің бір-бірімен қосылу үдерісі. Олардың ядролары бірігіп, одан жаңа организм дамиды. Сперматозоид пен жұмыртқа жасушасының ядросында хромосома жиынтығы гаплоидты болады.
6-сурет. Ұрықтану
Толық пісіп жетілген жұмыртқа жасуша қабықшамен қапталады және оның сперматозоид енетін кішкене тесігі болады. Ұрықтану кезінде жұмыртқа жасушасының ядросымен сперматозоидтың ядросы қосылады. Жұмыртқа жасушасына бір немесе бірнеше сперматозоидтер енеді. Бірақ жұмыртқа жасушасының ядросымен тек бір ғана сперматозоидтың ядросы қосыла алады. Ұрықтанған жасушаны ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz