Лаборатория митоза

В этом эксперименте я исследовал предметные стекла кончиков корней и проанализировал фазы митоза и относительную продолжительность каждой фазы в меристемной ткани корня. Рост организма тонко контролируется путем регулирования клеточного цикла. Митоз — это процесс клеточного цикла, при котором ядерное деление и цитокинез образуют две идентичные дочерние клетки.

Введение и предыстория

В начале 1880-х немецкий анатом Вальтер Флемминг наблюдал за волокнистыми структурами веретенообразных волокон и ввел термин митоз, от греческого слова «нить», для описания действий веретенообразных волокон в делящейся клетке.
Для изучения процесса митоза я исследовал клетки меристемы корневой ткани лука, в которой многие клетки находятся в процессе митоза. Митоз — это процесс деления ядра и цитокинеза с образованием двух идентичных дочерних клеток.
Митоз состоит из следующих стадий: интерфаза (хотя технически она не считается частью митоза, но является предшественником митоза), в которой хромосомы удваиваются и клетка готовится к митозу; профаза, в которой происходит конденсация хромосом и образование нитей веретена деления; прометафаза, когда распадается ядерная оболочка; метафаза, когда хромосомы выстраиваются посередине нитей веретена деления с центромерой, прикрепленной к веретену; анафаза, при которой хромосомы расходятся и мигрируют к звездам; и телофаза, когда вокруг хромосом с обеих сторон клетки начинают формироваться ядерные мембраны. Во время телофазы хромосомы конденсируются, и клетка готовится к цитокинезу, при котором клетка делится на две идентичные дочерние клетки. Интерфаза и стадии митоза показаны на рисунке 1 ниже.

Я использовал лук в этом эксперименте из-за высокого процента клеток, которые подвергаются митозу в апикальной ткани корня меристемы лука. Эта ткань расположена ближе к концу корня, возле корневого стержня. Расположение корневой ткани апикальной меристемы показано на рисунке 2 ниже.

В этом эксперименте я использовал бластулу сига из-за ее быстрой скорости деления ядра в результате оплодотворения. Это быстрое деление позволяет очень четко визуализировать волокна веретена деления в клетке.

Продолжительность стадий митоза можно определить, подсчитав количество клеток в митозе в данный момент времени и умножив это значение на среднюю продолжительность митоза луковицы, которая составляет примерно двадцать четыре часа.

Я предположил, что большинство клеток будут находиться в интерфазе из-за времени, необходимого для синтеза новых молекул ДНК во время S-стадии.
Материалы и процедура

Список материалов

– 1 световой микроскоп с 10-кратным окуляром и 4-кратным, 10-кратным и 40-кратным объективом.
– Подготовленное предметное стекло из 3 кончиков луковичных корней.
– Подготовленное предметное стекло бластулы сига

Процедура

Часть первая: наблюдение митоза в растительных и животных клетках

1. Я сфокусировал микроскоп на самом низком увеличении 4X с кончиком луковицы в поле зрения, убедившись, что диафрагма находится в самом широком положении.
2. Я нашел корневую ткань меристемы кончика корня лука и переключил микроскоп на увеличение 40X, при котором были видны клетки.
3. Я идентифицировал и классифицировал клетки в зависимости от их стадии митоза: интерфаза, профаза, прометафаза, метафаза, анафаза и телофаза, как показано ниже на рисунках 3 и 4.
Рисунок 3:

4. Я просмотрела все три кончика корня луковицы, чтобы найти все стадии митоза.
5. Шаги 1-4 были повторены с использованием бластулы сига, которая является животной клеткой.

Часть вторая: Определение скорости митоза в растительных и животных клетках.

1. Я сфокусировал микроскоп на 4-кратном увеличении так, чтобы в поле зрения был кончик корня луковицы, убедившись, что диафрагма снова находится в самом широком положении.
2. Я нашел корневую ткань меристемы кончика корня лука и заменил линзу с увеличением 40X, чтобы были видны клетки корня лука.
3. Используя корневую ткань меристемы первого корня лука, я обнаружил большое скопление клеток на многих стадиях митоза.
4. Я подсчитал количество ячеек на каждом этапе и записал значения в свою таблицу данных.
5.Я повторил шаги 3 и 4 дважды, каждый раз используя разные кончики корней луковицы, чтобы найти кластеры клеток.
6. Я суммировал количество клеток на каждой стадии в трех изображениях микроскопа и определял процент от общего количества клеток на каждой стадии.
7. Я умножил процент от общего числа каждой клетки в фазе на 1440, количество минут в сутках, то есть время, которое требуется клетке луковицы для митоза. Это произведение примерно равно времени, которое клетка проводит в каждой стадии митоза.

Полученные результаты

Как видно на рисунке 5, я наблюдал много клеток на кончике корня лука под линзой 40X. Большинство клеток находятся в интерфазе; однако некоторые из них находятся в профазе, метафазе и анафазе.
Рисунок 6

Как видно на рисунке 6, я наблюдал клетки на другом предметном стекле кончиков корней лука. Эти клетки были окрашены в синий и красный цвет, в отличие от клеток на рисунке 5. На этом слайде большинство клеток находятся в интерфазе, а в центре видна заметная телофаза.
Рисунок 7

Как видно на рисунке 7, я идентифицировал клетки по стадиям клеточного цикла, где черный цвет представляет интерфазу, зеленый профазу, красный метафазу, желтый анафазу и синий телофазу. Большинство клеток (376) находятся в интерфазе, что составляет девяносто шесть процентов от общего числа видимых клеток. Я заметил небольшие различия между интерфазными клетками, которые представляют многие стадии интерфазы: G1, S и G2.
График 1

Как видно на графике 1, круговая диаграмма представляет собой общий процент клеток на каждой стадии клеточного цикла. На долю интерфазы приходится 95,31% клеток, за ней следует профаза с 1,58%, метафаза с 1,27%, телофаза с 0,95% и анафаза с 0,87%.
График 2

Как видно на диаграмме 2, эта круговая диаграмма представляет общее количество минут за цикл, которые ячейка проводит на каждом этапе. Клетки проводят большую часть времени в интерфазе, всего 1372,52 минуты, или 22 часа 52 минуты.

В таблице 1 сведено в таблицу общее количество клеток, подсчитанное во второй части эксперимента. Я насчитал 1200 в интерфазе (95,31%), 20 в профазе (1,58%), 16 в метафазе (1,27%), 11 в анафазе (0,87%) и 12 в телофазе (0,95%).

Вопросы для обсуждения и заключение
1.) Почему правильнее называть митоз ядерной репликацией, а не клеточным делением?
* Более точно называть митоз ядерной репликацией, а не клеточным делением, поскольку фактическое деление клеток происходит во время цитокинеза, а не митоза. В ходе митоза реплицируется только ядро, и оно мигрирует к концам клетки. Однако клетка еще не разделилась.
2.) Объясните, почему бластула сига и кончики корней лука выбраны для изучения митоза.
* Бластула сига используется потому, что быстрый рост клеток и частое деление клеток позволяют наблюдать различные фазы митоза. Бластула представляет собой сферическое расположение клеток, подобное зиготе, которое возникает в результате оплодотворения. Используются кончики корней лука, потому что рост корней происходит в кончиках корней, что приводит к тому, что многие клетки проходят митоз.
3.) Если бы ваши наблюдения не были ограничены областью кончика корня, которая активно делится, как бы отличались ваши результаты?
* Если бы я наблюдал области корня, которые не делились активно, я бы обнаружил мало или совсем не обнаружил клеток в профазе, метафазе, анафазе или телофазе. Вместо этого клетки росли бы во время интерфазы. Кроме того, мое измерение времени, проведенного в фазах клеточного цикла, было бы менее точным из-за небольшой доли делящихся клеток.
4.) Основываясь на данных таблицы 3.1, какой вывод вы можете сделать об относительной продолжительности времени, которое клетка кончика корня лука проводит на каждой стадии клеточного деления?
* На основании данных таблицы 3.1 я могу определить, что большую часть своего времени клетка проводит в клеточном делении в период интерфазы.В митозе клетка проводит большую часть своего времени в профазе, затем следует моя метафаза, телепатия и анафаза соответственно.

В этом эксперименте я смог изучить митоз и стадии клеточного цикла, наблюдая и определяя стадии под микроскопом. Вычисление общего количества времени, которое клетка проводит в каждой фазе клеточного цикла, помогло мне понять относительное время, которое клетка проводит в митозе и интерфазе. Кроме того, я подтвердил свою гипотезу, так как большинство идентифицированных мною клеток находились в интерфазе.

Поскольку этот эксперимент включал наблюдение за клетками, возможные источники ошибок включают неправильную идентификацию клеток. Мне было трудно отличить клетки в анафазе от клеток в телофазе, что могло повлиять на мои результаты. Кроме того, из-за большого количества клеток в интерфазе возможен неправильный подсчет интерфазных клеток в поле зрения. Другие возможные ошибки включают просмотр кончика корня лука в области, отличной от апикальной меристемы, в которой можно было бы наблюдать почти все клетки в интерфазе из-за низкой скорости митоза.

Если бы мне пришлось повторить этот эксперимент, я бы попытался определить, имеют ли разные сорта лука различную скорость митоза в ткани апикальной меристемы. Другой возможный эксперимент мог бы состоять в том, чтобы использовать корни неполивого растения лука с корнями, которым не хватало питательных веществ, необходимых для роста, чтобы увидеть, влияет ли плохое питание на скорость митоза. Я также хотел бы поэкспериментировать с мейозом, используя набор для репликации хромосом. Благодаря этому эксперименту я мог сравнить свои результаты обоих процессов и определить сходства и различия между ними. Последний эксперимент заключается в использовании различных разновидностей растительных и животных клеток с разной скоростью роста, чтобы определить, сколько времени требуется их клеткам для завершения клеточного цикла.

использованная литература