Практикум по цитологии растений - Паушева З.П.
ISBN 5-10-000614-5
Скачать (прямая ссылка):
МИТОЗ
Клеточное деление относится к числу важнейших биологических процессов, с ним связана передача наследственной информации. Поэтому вопросы, связанные с делением клетки, интересуют цитологов, генетиков и селекционеров.
В пределах ткани обычно различают две популяции клеток: покоящиеся и находящиеся в активном состоянии, т. е. делящиеся или дифференцирующиеся. Начало активным клеткам дают покоящиеся клетки. В них метаболические процессы направлены на самоподдержание и сохранение способности к размножению, а в делящихся клетках — на самовоспроизведение.
Митоз (греч. митос — нить), или непрямое деление клеток, у растений наблюдал в 1874 г. И. Д. Чистяков. В 1882 г. его подробно описали: Флемминг — в клетках животных и Страсбур-гер — в клетках растений. В ходе митоза в ядре происходят сложные структурные преобразования. С генетической точки зрения, он играет важную роль, так как при этом происходит точное распределение генетической информации между дочерними клетками, т. е. осуществляется наследственная преемственность свойств организма и поддерживается непрерывность жизни различных поколений клеток. При нормальном ходе митоза после его за-вершения^из одной клетки образуются две равноценные по генотипу. .
Внутри клеточного ядра генетическая информация закодирована в молекулах ДНК, которые упакованы в хромосомы. До наступления деления в интерфазе происходит удвоение структур, ответственных за передачу наследственных свойств, а затем в процессе деления удвоенные структуры точно распределяются между двумя клетками. Последнее приводит к тождественности генетической информации исходных и дочерних клеток.
МИТОТИЧЕСКИЙ цикл
Митоз можно изучить, рассмотрев жизненный цикл меристем.ати-ческой клетки, основные этапы которого универсальны для всех клеток, способных к митотическому делению. Такие клетки проходят последовательно интерфазу и митоз, которые тесно связаны между собой. Прежде чем клетка приступит к делению, в ней происходит сложная и длительная биохимическая подготовка. В интерфазе совершаются процессы огромной важности: удвоение ДНК и белков, из которых построены хромосомы, накопление веществ для построения митотического веретена и репродукции центриолей.
Интерфаза — наиболее продолжительная часть митотического цикла. В ней различают три периода: пресинтетический {Gi — от англ. gap — интервал), синтетический (S) и пост синтетический (G2), — составляющие вместе с митозом дюлный митотический цикл. На схеме митотический цикл обозначают в виде замкнутого круга (рис. 46).
В период G\ в клетке происходят ростовые процессы и накопление предшественников для синтеза ДНК и ферментов, обеспечивающих репликацию, в период 5 — синтез ДНК и белков, в период G2 — подготовительные процессы, связанные с формированием митотического веретена и накоплением энергии.
Рис. 46. Схематическое изображение митотического цикла.
Итак, митотический цикл состоит из четырех основных периодов: Gu S, G2 и собственно митоза. Первые три были выявлены в интерфазном ядре при помощи новейших методов исследования, и в первую очередь авторадиографии. После завершения митотического цикла клетки переходят в следующий цикл или в состояние покоя.
Если новый митотический цикл начинается сразу после окончания предыдущего, он совпадает с жизненным (клеточным) циклом. В зародышах семян некоторых видов растений до 90% клеток находятся в периоде Gх интерфазы. Однако существуют формы, у которых клетки зародыша находятся в разных периодах интерфазы. Есть данные, согласно которым чем больше продви-иутость по клеточному циклу меристем этических клеток зародыша и больше активность интерфазного хроматина, тем раньше появляются всходы и выше продуктивность растений. Например, у ячменя семена из средней части колоса содержат больше клеток в Ог-периоде, чем из других зон колоса, что обеспечивает им более высокие посевные и урожайные качества. Этим же объясняется неодинаковая продуктивность семян одного сорта из различных экологических зон.
Выявлены сортовые отличия семян морозостойких сортов, меристематические клетки которых в основном находятся в Gi-периоде, в то время как у неморозостойких сортов большая часть клеток — в С2-периоде. В данном случае продвинутость по клеточному циклу отрицательно сказывается на морозостойкости.
Для изучения митоза и его отдельных фаз прижизненные наблюдения можно провести на волосках тычиночных нитей традесканции при помощи фазово-контрастного устройства, а также в поляризованном или флуоресцентном свете. В большинстве же случаев для этих целей используют меристематические клетки конуса нарастания корней или стебля после их фиксации и последующего изготовления препаратов. Препараты исследуют на светлом поле микроскопа в проходящем свете.
Наиболее доступные объекты для изучения митоза — корни репчатого лука (Allium сера) и скерды зеленой. После фиксации по Навашину и окраски микротомных препаратов гематоксилином по Гейденгайну на продольных срезах корней можно проследить за интерфазой и всеми фазами митоза, а на поперечных срезах подсчитать число хромосом. Эти препараты очень удобны для зарисовки и микрофотографии. После зарисовки микротомных препаратов необходимо приготовить давленые препараты по методике, приведенной на странице 98.
