Практическая работа. Составление картограмм. Вычисление и анализ линейных параметров хромосом

Задание. 1. Ознакомиться с особенностями морфологической классификации хромосом по Г. А. Левитскому. 2. На постоянном препарате найти хорошие метафазные пластинки и зарисовать хромосомы.

Материал и оборудование. 1. Постоянный препарат поперечного среза корешка ржи или другого растения. 2. Микроскоп. 3. Рисовальный аппарат или окулярная сетка. 4. Окуляр-микро­метр. 5. Карандаш. 6. Иммерсионное масло.

Пояснения к заданию. Хромосомы каждого вида растений или животных имеют свои морфологические особенности и определенные размеры. Строение хро­мосом лучше всего выявляется в метафазе митоза, когда они укорочены и расположены в экваториальной плоскости.

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Рис. 2. Различные типы хромосом:

1,7 — метацентрические (равноплечие); 2 — субметацентрическая (слабо неравноплечая); 3,4, 5 — акроцентрические (резко неравноплечие); 6 —телоцентрическая; 8 — акроцентрическая со вторичной перетяжкой; 9 — спутничная. Цен­тромеры обозначены светлым кружком.

Г. А. Левитским в 1931 г. разработана методика описания морфологии хромосом. Им же были разработаны способы фиксации, позволяющие выявить морфологические особенности строения хро­мосом.

Изучение морфологии хромосом, измерение длины каждой хромосомы и ее частей привело Г. А. Левитского к мысли о наличии единого принципа построения хромосом, как бы они не были различны по форме на первый взгляд. Каждая метафазная хромо­сома имеет вид толстой нити различной длины и обязательно имеет центромеру (кинетохор), к которой прикрепляется нить веретена, осуществляющая в ми­тозе расхождение хроматид к полюсам клетки. Цент­ромера может находиться в разных частях хромосом, но местоположение ее специфично для соответствую­щей хромосомы данного вида. Центромера делит хро­мосому на 2 плеча и тем самым определяет ее форму (рис. 2). Если центромера лежит строго посредине, то хромосома называется равноплечей, или метацентрической. Если центромера располагается ближе к тому или другому концу, то хромосомы называются неравноплечими, или акроцентрическими. Разница между длиной плеч может колебаться в довольно ши­роких пределах. Если меньшее плечо представлено ничтожно малым участком хромосомы, ее называют палочковидной, или телоцентрической. Участок плеча хромосомы, расположенный ближе к центромере, на­зывают проксималь­ным, а отдаленный от центромеры — дистальным. Отношение длины большого плеча. Длине меньшего на­зывают плечевым ин­дексом. Метацентрические хромосомы име­ют плечевой индекс 1—1,3, субметацентрические—1,4—1,6, акроцентрические— 1,6 —3 и более.

Рис. 3. Хромосомы скерды зеленой (Crepis capillaris); одинаковыми бук­вами помечены гомологичные хро­мосомы.

Кроме положения центромеры, форму хромосомы определяет так называемое вто­ричное расчленение — наличие на концах хромосом своеобразных придатков различной величины и формы, отделенных от хромосомы вторичной акинети­ческой перетяжкой (ниточкой или стерженьком).

Придаток хромосомы С. Г. Навашин назвал спут­ником. Спутники сильно варьируют по форме и ве­личине.

Выполнение задания. Удобное растение для изу­чения строения хромосом — скерда зеленая (рис. 3). Строение хромосом лучше всего изучать у видов, имеющих их небольшое число; из культурных растений — лук, рожь, кормовые бобы, го­рох и некоторые другие. Для приготовления постоян­ных препаратов лучше использовать фиксатор Левитского, состоящий из 10%-ного формалина и 1%-ной хромовой кислоты, смешанных в различных пропор­циях (7:3; 4:6; 5:5 и т. д.). Эти пропорции для вида растений обычно подбирают эмпири­чески. Окрашивать препараты лучше всего реакти­вом Шиффа по Фельгену, но можно также гематоксилином по Гейденгайну, ацетокармином или ацетоорсеином.

Постоянные препараты, приготовленные для изу­чения морфологического строения хромосом, рассмат­ривают под микроскопом при объективе Х9 и оку­ляре Х15 и отмечают хорошие метафазные пластин­ки. Затем при иммерсионном объективе Х90 и окуляре ХЮ с помощью рисовального аппарата или окуляр­ной сетки карандашом рисуют контуры каждой хро­мосомы. На рисунке следует отметить местонахожде­ние центромеры, а также спутника и акинетической перетяжки (если они имеются). Затем с помощью окуляр^;микрометра, цена деления которого заранее определена, измеряют в микронах длину каждого плеча хромосомы, определяют отношение короткого и длинного плеч хромосомы и составляют идиограммы хромосомных наборов изученных видов.

№4-практическая работа. Знакомство с биологией и морфологией дрозофилы. Постановка опытов по скрещиванию дрозофил, различающихся по изучаемым признакам.

Ряд разделов генетики — хромосомная теория на­следственности, определение пола, множественный аллелизм, мутагенез и другие разработаны на дрозо­филе (плодовой, или уксусной, мухе). Дрозофила — удобный объект для теоретических исследований. Она легко размножается в лабораторных условиях, имеет короткий цикл развития, исключительно плодовита, обладает четко выраженными морфологическими при­знаками. Благодаря большому числу спонтанных и индуцированных мутантных рас, часто характеризую­щихся четким проявлением измененных признаков, небольшому числу хромосом она может служить мо­дельным объектом при проведении ряда лаборатор­ных работ со студентами.

Биология развития дрозофилы. Дрозофила— небольшая серая муха, длина тела которой около 3 мм, с ярко красными глазами, с нормально развитыми крыльями, превышающими по длине тело. Питается дрозофила ферментируе­мыми фруктами или овощами. В лаборатории ее раз­водят на специальной питательной среде. Яйцо дрозофилы длиной около 0,5 мм, снабжено двумя отростками, при помощи которых оно держится на поверхности среды. Самки откладывают яйца вскоре после оплодотворения. В благоприятных условиях каждая самка откладывает до 50—80 яиц в сутки, а всего в течение 3—4 суток она может от­ложить более 200 яиц.

В лабораторных условиях личинки появляются из яиц через 20—24 ч после оплодотворения. Личиноч­ный период состоит из трех стадий. Первая и вторая стадии заканчиваются линьками, третья — окуклива­нием, которое начинается примерно через 4 суток после вылупления из яйца. Первое время после вылупления личинок из яйца они находятся на поверх­ности среды, затем уходят вглубь, интенсивно пи­таются, а перед окукливанием покидают среду, пере­стают питаться и некоторое время ползают по стенкам стаканчика или пробирки. Затем они становятся не­подвижными, значительно сокращаются в длину и приобретают характерную для куколки форму. В со­стоянии куколки они находятся примерно 4 суток.

Рис. 4. Дрозофила: 1 — самка; 2 — самец.

За это время разрушаются личиночные органы и фор­мируются органы взрослой мухи. Только гонады и нервная система не претерпевают разрушения. В кон­це стадии куколки сквозь оболочку просвечивают темные участки тела, хорошо видны глаза, особенно, если они имеют яркую окраску.

Молодые, только что вылупившиеся мухи, имеют более длинное желтоватое тело, почти лишенное пиг­мента, короткие, еще не расправленные крылья. Че­рез 8 ч самки уже способны к оплодотворению. Для скрещивания необходимо брать девственных са­мок, не старше 8 ч после вылупления. Самки начинают откладывать яйца с конца вторых суток и продолжают до конца жизни мухи.

Самки дрозофилы отличаются от самцов по чине и ряду других морфологических признаков (рис. 4). Они обычно несколько крупнее самцов, ко­нец брюшка у них заостренный, в то время как у самца форма брюшка округлая. Последние сег­менты брюшка у самок пигментированы значительно слабее, чем у самца. Кроме того, у самцов имеются так называемые половые гребешки в виде ряда креп­ких хитиновых щетинок на первом членике передних ног. Однако этот признак можно различить только под бинокулярной лупой, поэтому в практической ра­боте ориентируются преимущественно на форму и пигментацию брюшка.