Полная версия

Главная arrow Прочие arrow Биология: генетика. Практический курс

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Генетическое значение митоза

Цель:

  • 1) выяснить механизм, лежащий в основе точного распределения генетической информации во время митотического деления;
  • 2) разработать методические рекомендации по организации учебного процесса в школе при изучении этой темы.

Контрольные вопросы:

  • 1. Жизненный цикл клетки, включающий митотическое деление.
  • 2. Генетический смысл интерфазы. Репликация ДНК.
  • 3. Функциональное состояние хромосом.
  • 4. Структура и химический состав митотической хромосомы.
  • 5. Природа и структура аппарата деления клетки.
  • 6. Характеристика фаз митоза.
  • 7. Особенности цитокинеза у растительной и живой клетки.
  • 8. Генетическое и биологическое значение митоза.

Лабораторная работа Изучение и описание фаз митоза

Объект исследования: клетки меристематической ткани первичного корешка мягкой пшеницы.

Пояснение к заданию

Митоз — это процесс, который характерен для пролиферативной ткани, в частности, у растений для меристематической ткани, за счет деятельности которой происходит рост органов растения. Особенностью этой ткани является отсутствие межклеточного вещества, небольшой размер клеток с крупным ядром, что и свидетельствует о способности интенсивно митотически делиться. Верхушечная меристема располагается в конусе нарастания почки побега и в зоне деления первичного корешка. Технически наиболее просто организовать изучение митотических циклов меристемы зоны деления первичного корешка.

Подготовка объекта исследования

1. Проращивание семян.

Для получения первичных корешков семена пшеницы в утренние часы раскладывают в чашках Петри на влажную фильтрованную бумагу в шахматном порядке зародышами в одну сторону, бороздками вниз. Проращивание идет при температуре 20—22 °С.

2. Фиксация материала.

Фиксация — это процесс быстрой, почти мгновенной гибели клеток в результате погружения в ядовитую жидкость при сохранении тонкой структуры клеточных органелл. Жидкость, в которой происходит фиксация, называется фиксатором. Для изучения митоза применяют ядерные фиксаторы: Навашина, Карнуа, Модилевского и др. Фиксатор Карнуа состоит из 6-ти частей 96 % этанолового спирта, 3-х частей хлороформа и 1-й части ледяной уксусной кислоты. Можно использовать измененный фиксатор Карнуа: 3 части 96%-го этанолового спирта и 1-а часть ледяной уксусной кислоты (3 : 1).

При длине первичных корешков 0,9... 1,5 см проводят фиксацию с 9.00 до 11.00 часов. Ножницами отрезают зародышевые корешки и сразу помещают их в фиксатор, объем которого должен превышать в 50—100 раз объем фиксирующего материала. Время фиксации материала не менее одного часа. Материал можно хранить длительное время в фиксаторе.

3. Промывка зафиксированного материала.

После окончания фиксации материал тщательно промывают дважды в 70%-ном этаноловом спирте для удаления фиксирующего вещества при экспозиции в каждом спиртовом растворе по одному часу. Для этого фиксирующую жидкость сливают, спиртовой раствор заливают в емкость (пенициллиновый пузырек).

4. Окрашивание материала.

Цель окрашивания — выявление различных структур клетки. Для изучения митоза применяются ядерные красители: ацетокармин, аце- тоорсеин, лакмоид, метиленовая синь и др.

За сутки до начала изучения митоза корешки окрашивают, для этого спирт, в котором они находится, полностью сливают и заливают краситель на время от 3 до 24 часов. Окрашивание можно проводить в термостате при температуре 55—60 °С. После окончания времени окрашивания краситель сливают, а материал помещают в 70%-ный этаноловый спирт, где его хранят несколько суток.

Приготовление ацетокармина

К 15 мл дистиллированной воды прибавить 4 г кармина и 1 мг концентрированной соляной кислоты. Тщательно перемешать и кипятить 10 минут на слабом огне при частом помешивании. Остудить. Добавить 95 мл 85%-го этанолового спирта, хорошо размешать, профильтровать.

Техника приготовления временного давленного препарата

  • 1. Положите перед собой на столе белый лист бумаги, на нем будет готовиться препарат для лучшей оценки его качества.
  • 2. Приготовьте предметное и покровное стекла, тщательно протрите их салфеткой, удерживая стекла за боковые ребра. Положите их на белый лист бумаги.
  • 3. Возьмите пинцетом один корешок с капелькой спирта и положите его в центр предметного стекла.
  • 4. Определите зону деления (4...5 мм, она, как правило, интенсивнее окрашена) и лезвием отсеките ее, остальную часть корешка уберите пинцетом с предметного стекла.
  • 5. Удалите с предметного стекла фильтровальной бумагой свободный спирт и нанесите на корешок 2—3 капли 45%-ной уксусной кислоты (эти операции проделываются быстро, чтобы не высох препарат).
  • 6. Произведите накрытие покровным стеклом, для этого нижнее ребро покровного стекла опустите в каплю уксусной кислоты с наклоном на объект исследования, поверхность стекла положите на препа- рировальную иглу и, постепенно покачивая, опустите стекло.
  • 7. Указательным пальцем левой руки с большой силой через фильтрованную бумагу нажмите на покровное стекло, тем самым добейтесь начальной стадии расслоения ткани растительного объекта. Далее, фиксируя левой рукой края покровного стекла к предметному, тупым концом карандаша или деревянной палочкой в правой руке, постукивая по покровному стеклу, раздавите корешок до образования розового облачка. Этой операцией достигается распределение клеток в один слой и разрушение клеточных и ядерных оболочек.
  • 8. Для хорошей видимости подогрейте препарат на спиртовке и добавьте еще одну каплю 45%-ный уксусной кислоты.
  • 9. Для того чтобы провести качественное изучение препарата, заклейте края покровного стекла резиновым клеем или парафином, можно маникюрным лаком.
  • 10. Изучите и опишите фазы деления клетки при увеличении 15 х 40, но предварительно оцените качество препарата при увеличении 15 х 8. При изучении препарата обращайте внимание на состояние ядра, цитоплазмы, наличие и расположение хромосом в клетке (приложение 1).

Методическая часть

Для разработки рекомендаций по организации учебного процесса, целью которого будет являться формирование понятия «митоз» и блока специальных умений по приготовлению микропрепарата и его изучению, необходимо провести анализ программных документов и содержательного компонента темы по школьным учебникам.

Так, согласно программно-методическим материалам (2005), изучение этой темы предусмотрено в курсе общей биологии на ступени предпрофильного обучения (основное общее образование), в разделе «Клетка — единица строения и жизнедеятельности организма», и более глубокое изучение на профильной ступени подготовки (среднее полное общее образование), в разделе «Размножение и развитие организма». Также в программном документе указывается, что учащиеся должны знать типы деления клеток и особенности поведения хромосом при каждом типе, роль хромосом в хранении и передачи генетической информации и должны уметь готовить микропрепараты и организовывать их изучение.

Таким образом, раскрытие понятия «митоз» предусматривает определение не только биологического значения его, но и генетического: выяснение особенностей в поведении хромосом во время деления клетки, что, в свою очередь, будет являться пропедевтическим материалом для изучения и понимания закономерностей наследования признака, так как именно хромосомы являются МНН на субклеточном уровне. Формирование специальных умений (приготовление препарата и его изучение, описание) позволит перевести понятие на более высокий уровень сформированности использование знаний в стандартной ситуации.

Основными формами обучения на этих ступенях биологического образования являются урок, лабораторное занятие, а также занятия элективного курса. Наиболее эффективными методами изучения являются эвристические беседы, наблюдения, исследования. При организации учебной деятельности используются различные приемы управления деятельностью учащихся: алгоритмический, эвристический, самостоятельная работа. Чтобы определиться в выборе метода, приема и даже формы обучения, учителю необходимо учитывать не только поставленные задачи, но и содержание темы (понятийный аппарат), степень изученности вопроса в предыдущих разделах, степень сформированное™ специальных умений.

Задание

  • 1. Приготовить препарат.
  • 2. Зарисовать все фазы митоза в последовательности их протекания.
  • 3. Дать краткую характеристику процессов, происходящих в каждую фазу.
  • 4. Провести анализ содержания школьного учебника по данной теме с построением графологической структуры понятия «митоз».
  • 5. Предложить и методически обосновать наиболее оптимальные методы обучения и приемы организации учебной деятельности при изучении рассматриваемой темы.

Оборудование: предметные и покровные стекла; микроскоп; 45%- ная уксусная кислота; препарировальная игла; фильтрованная бумага, полоски 2x5 см; лезвие безопасной бритвы; белый лист бумаги; деревянная палочка; пинцет.

Учебно-исследовательская работа

Изучение митотической активности меристематической ткани

мягкой пшеницы

Объект исследования: клетки меристематической ткани первичного корешка мягкой пшеницы.

Пояснение к заданию

Митотическая активность ткани — это отношение числа клеток, находящихся в митозе, к общему числу клеток исследуемой ткани, которое выражается либо в процентах (%), либо в промилле (%о), т. е. в числе митозов на 1000 клеток. Показатель митотической активности называется митотическим индексом (М/).

где М — число клеток в митозе, N — число клеток в зоне деления.

Для определения митотической активности на препарате в зоне деления подсчитывают общее число клеток в поле зрения и из них число клеток в фазах митоза (приложение 1). Анализ проводят в 5—10 полях зрения. Данные записывают в таблицу 1.1.

Таблица 1.1

Митотическая активность меристемы

№ поля зрения микропрепарата

Число клеток, шт.

всего

в том числе митотических

профаза

метафаза

анафаза

телофаза

всего

Такие подсчеты проводят на 10—12 препаратах при индивидуальной работе каждого участника исследования при условии аналогии материала.

Результаты исследования выводятся на основании усреднения индивидуально полученных данных.

Методическая часть

Митотическая активность клеток меристематической ткани свидетельствует о нормальном течении метаболитических процессов на клеточном уровне и интенсивности процессов роста отдельных органов. Таким образом, определение этого показателя позволяет судить о сортовых особенностях процессов роста, особенно корневой системы, при прорастании, а также о влиянии различных чужеродных веществ почвы, воды и атмосферы на ростовые процессы.

Решение таких вопросов имеет практическое значение и может являться мотивом для организации индивидуальной исследовательской работы обучающихся. Такие работы проводятся во внеурочное время под руководством и при консультировании учителя по традиционной схеме: теоретическое обоснование проблемы, постановка цели и блока задач, разработка схемы эксперимента и рабочих таблиц для его проведения, освоение методик проведения эксперимента, в том числе и статистических, проведение эксперимента и планируемых наблюдений, обсуждение полученных результатов, выводы.

Организация индивидуальной исследовательской работы — ответственный момент в учебной деятельности, предполагающий не только углубление знаний, но и формирование умений самостоятельной работы, в том числе самостоятельного мышления учащихся. В таком случае могут быть использованы различные приемы организации деятельности учащихся при строгом анализе содержания каждого этапа и ранее сформированных знаний и умений.

Задание

  • 1. Приготовить препарат согласно предложенной методике (лабораторная работа).
  • 2. Подсчитать общее количество клеток и число клеток в соответствующих фазах митоза в 10-ти полях зрения препарата.
  • 3. Определить митотическую активность через расчет митотического индекса.
  • 4. Сделать вывод о митотической активности меристемы изучаемого сорта мягкой яровой пшеницы.
  • 5. Разработать программу и схему исследовательского задания с использованием данной методики для организации индивидуальной работы учащихся по биологии.

Оборудование: предметные и покровные стекла; микроскоп; 45%- ная уксусная кислота; фильтровальная бумага, полоски 2x5 см; пре- парировальная игла; лезвие безопасной бритвы; деревянная палочка, пинцет.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>