Лабораторная работа № 1. Митоз в клетках кончика корня лука. Распределение нуклеиновых кислот в клетках пленки лука

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА

12

2.Биология под ред. В.Н.Ярыгина. – М., Медицина,1984. То же, 1997.

3.Слюсарев А.А. Биология с общей генетикой. – М., Медицина, 1978.

4.Словарь биологических и медицинских терминов (для студентов 1 курса).– Хабаровск, 1986.

1.Свенсон К., Уэбстер П. Клетка. – М: Мир, 1980.

2.Хем А., Кормак Д.- Гистология. – М: Мир, 1982. – Т.1. 1982.

3.Албертс Б., Брей Д. и соавторы. Молекулярная биология клетки в 3-хтомах.–М:Мир, 1994.

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА к практическому занятию № 3

1.Тема: Клетка как открытая функционирующая система. Организация потоков вещества, энергии и информации в клетке.

2.Мотивационная характеристика: Знание химического строения неорганических и органических веществ позволяет понять их биологическую роль в клетке. Без отчётливого представления строения и функций нуклеиновых кислот и белков, составляющих основу жизни, нельзя разобраться в основах наследственности и функционирования организма в целом.

3.Цель занятия: Обсудить химический состав и функциональное назначение основных элементов клетки, роль воды и других неорганических веществ в жизнедеятельности организмов, химическую организацию и роль органических веществ, входящих в состав клетки: липидов, биополимеров (углеводов, белков, нуклеиновых кислот).

Конкретные цели:

Знать: 1. химический состав и функции основных химических элементов клетки;

2. роль воды и других неорганических веществ в жизни

клетки;

3. основные органические вещества и их функции в клетках живого организма.

Уметь: 1. составить общую схему строения нуклеиновых кислот:

2.построить бипептид из аминокислот;

3.провести качественную реакцию на ДНК

4.Материал, изучение которого необходимо для данного занятия.

13

(основа ориентировочного действия при самостоятельной подготовке дома)

5.Вопросы для определеня исходного уровня знаний.

1.Макроэлементы клетки: б), в), г), д), е), ж), з), и), к), л)

2.Примеры микроэлементов: а), б), в), г), д) е), …

3.Неорганические соединения клетки: а), б), в), г), д)…

4.Полимерные углеводы животных и растений: а), б), в)…

5.Функции жиров и жироподобных веществ в клетке: а), б), в), г)…

6.Основные различия в химическом строении ДНК и РНК: а), б, в)

7.Составные молекулярные компоненты нуклеотида: а), б), в)

8. Типы РНК: а), б), в), г), д), е)

9.Основные функции белков в клетке. а), б), в), г), д), е)…

10.Локализация РНК в клетке: а), б), в), г), д)

11.Органоиды, содержащие ДНК: а), б), в)

12.Типы нуклеотидов в составе РНК: а), б), в), г)…

13.Типы нуклеотидов в составе ДНК: а), б), в), г)

14.Специфическое свойство белка обусловлены: а)

15 Амфотерные свойства аминокислот обусловлены: а), б)

16.Нуклеотидная связь – это: а)

17.Мономером белка является: а)

18.Мономером ДНК является: а)

6.План практического занятия (Этапы занятия).

1.Вступительное слово преподавателя - 10 мин

2.Контроль исходных знаний – 30 мин

3.Самостоятельная практическая работа – 60 мин

4.Контроль результатов усвоения

7. Основа ориентировочного действия (ООД) для проведения практической работы

Задание 1. Провести качественную реакцию на ДНК в клетках плёнки лука.

Специфической реакцией на ДНК является реакция Фельгена. Она состоит из двух процессов: гидролиза и окрашивания реактивом Шиффа. Дезоксирибоза, входящая в состав ДНК, при гидролизе расщепляется и своей альдегидной группой (С-ОН)реагирует с реактивом Шиффа, даваяярко-феолетовоеокрашивание.

По р я д о к п р о в е д е н и я р а б о т ы.

1.Кусочки плёнки лука положить в дистиллированную воду на 3 мин.

15

2.Переложить в холодный 1% раствор НС1 - на 1 мин.

3.Подвергнуть гидролизу при температуре +60°С в однонормальном растворе НС1 в течение 40 мин. (пункты 1-3выполняют заранее лаборанты).

4.На предметное стекло со значком "О" (опыт) поместить плёнку лука после гидролиза; на второе стекло "К" (контроль) поместить плёнку, не подвергшуюся гидролизу. Далее контроль и опыт проводить параллельно. Вся работа ведётся на предметном стекле.

5.Сполоснуть обе плёнки водой.

6.Убрать воду и поместить плёнки и крупную каплю реактива Шиффа на 60 мин. Закрыть тёмным колпачком.

7.По истечении 60 мин. промыть в сернистой воде в течение 1 мин. (при этом удаляются остатки реактива Шиффа и свободного фуксина).

8.Промыть в воде - 2 мин.

9.Сделать временные препараты и зарисовать клетки опытной ДНК ядра, окрашенные по Фельгену, и контрольной плёнок. Рис. 1 и 2. М-п7 х 40.

10.Записать вывод в тетрадь.

Задание 2. Составить схему строения молекулы ДНК из предложенных конструктивных элементов.

На чистом листе бумаги, используя предложенные конструктивные элементы раздаточного материала, составить:

1). Схему нуклеотида

2). Полинуклеотидную цепь, выделив сахарофосфатные связи

3). Две цепи ДНК, соединённые водородными связями.

8. Контроль результатов усвоения

1.Тестовый контроль. (Раздаётся на листах по вариантам).

2.Доклады по темам УИРС.

Темы: История открытия ДНК, Доклеточные формы жизни.

ЛИТЕРАТУРА:

1.Слюсарев А.А.Биология с общей генетикой. – М.,Медицина, 1978.

2.Биология под ред.В.Н.Ярыгина. – М., Медицина, 1984. – То же, 1977. 3.Богоявленский Ю.К. с соавт. Руководство к лабораторным занятиям по биологии. - М.,Медицина,1988.

4.Словарь биологических и медицинских терминов. – Хабаровск,1986. 5.Слюсарев А.А., Жукова С.С. Биология. – Киев: Вища школа, 1987.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА

1.Дж.Уотсон. Молекулярная биология. – М: Мир, 1978.

2.П.Зенгбуш. Молекулярная и клеточная биология. –М:Мир, 1982.

3.Айала Ф.,Кайгер Д. Современная генетика. В 3-хтомах.– М.: Мир, 1988.

16

4. Фогель Ф., Мотульски А., Генетика человека. В 3-хтомах.– М. Мир,

1990.

5.Албертс и соавторы. Молекулярная биология клетки.– М. Мир, 1994.

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА к практическим занятиям № 4 и 5.

1.Тема: Кодирование и реализация биологической информации в клетке (семинарские занятия).

2.Мотивационная характеристика: Знание принципов кодирования и

реализации генетической информации в процессе синтеза биополимеров является основой для понимания фундаментальных явлений, лежащих в основе жизнедеятельности организмов. В профессиональном плане позволяет четко осмыслить генетические и биохимические механизмы патогенеза наследственных болезней 3. Цель занятия: Разобрать процессы синтеза биополимеров в клетке,

протекающие по матричному принципу.

Конкретные цели:

Знать: 1.Этапы биосинтеза белка в клетках про- и эукариотУметь: 1.Изобразить схему репликации ДНК в репликативной вилке

2. Изобразить процесс транскрипции у эукариот (процессинг матричной и-РНК)

3.Изобразить трансляцию на рибосомах

4.Материал, изучение которого необходимо для данного занятия.

(основа ориентировочного действия при самостоятельной подготовке дома)

studfiles.net

§ 13. Нуклеиновые кислоты: функции и сотав

Глава V. НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ

§ 13. НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ:

 ФУНКЦИИ И СОСТАВ

Общие представления о нуклеиновых кислотах

Нуклеиновые кислоты – важнейшие  биополимеры с относительной молекулярной массой, достигающей 5·109. Они содержатся во всех без исключения живых организмах и являются не только хранителем и источником генетической информации, но и выполняют ряд других жизненно важных функций. Нуклеиновые кислоты – это полимеры, мономерными звеньями которых являются нуклеотиды.

Существует два различных типа нуклеиновых кислот – дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК) и рибонуклеиновые кислоты (РНК). ДНК представляет собой генетический материал большинства организмов. В клетках прокариот, кроме основной хромосомной ДНК, часто встречаются внехромосомные ДНК – плазмиды. В эукариотических клетках основная масса ДНК расположена в клеточном ядре, где она связана с белками в хромосомах. Клетки эукариот содержат ДНК также в митохондриях и хлоропластах.

Интересно знать! Молекулы ДНК – самые крупные молекулы. Молекула ДНК E.coli состоит примерно из 4000000 пар нуклеотидов, ее относительная масса равна 26000000000, а длина - 1,4 мм, что в 700 раз превышает размеры ее клетки. Молекулы ДНК эукариот могут достигать еще больших размеров, их длина может составлять несколько см, а относительная масса 1010-1011. Чтобы записать нуклеотидную последовательность ДНК человека, потребуется около 1000000 страниц.

Что же касается РНК, то по выполняемым ими функциям  различают:

1. информационные РНК (иРНК)  - в них записана информация о первичной структуре белка;

2. рибосомные РНК (рРНК)  -  входят в состав рибосом;

3. транспортные РНК (тРНК)  - обеспечивают доставку аминокислот к месту синтеза белка.

В качестве генетического материала РНК входят в состав ряда вирусов. Например, вирусы, вызывающие такие опасные заболевания, как грипп и СПИД, являются РНК-содержащими.

Нуклеиновые кислоты могут быть линейными и кольцевыми (ковалентно замкнутыми). Они могут состоять из одной или двух цепей. Ниже приведена схема, отражающая существование в природе различных типов нуклеиновых кислот:

Функции нуклеиновых кислот

Нуклеиновым кислотам присущи три важнейшие функции: хранение, передача и реализация генетической информации. Кроме этих, они выполняют и другие функции, например, участвуют в катализе некоторых химических реакций, осуществляют регуляцию реализации генетической информации, выполняют структурные функции и др. Роль хранителя генетической информации у большинства организмов (эукариот, прокариот, некоторых вирусов) выполняют двухцепочечные ДНК. Только у некоторых вирусов хранителем генетической информации являются одноцепочечные ДНК или одноцепочечные, а также двухцепочечные РНК. Генетическая информация записана в генах. Ген по своей природе является участком нуклеиновой кислоты. В них закодирована первичная структура белков. Гены могут также нести информацию о структуре некоторых типов РНК, например, тРНК и рРНК.

Генетическая информация передается от родителей к потомкам. Этот процесс  связан с удвоением нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК), выполняющей функцию  хранителя генетической информации,  и последующей передачи ее потомкам. Например, в результате деления дочерние клетки получают от материнской идентичные молекулы ДНК, а следовательно, и идентичную генетическую информацию (рис. 38). При размножении вирусы также передают дочерним вирусным частицам  точные копии нуклеиновой кислоты. При половом размножении потомки получают генетическую информацию от обоих родителей. Вот почему дети наследуют признаки обоих родителей.

Рис. 38. Распределение ДНК при делении клетки

В результате реализации генетической информации происходит синтез белков, закодированных в ДНК в виде генов (или для некоторых вирусов – в РНК). В этом процессе информация о первичной структуре белка  переписывается с молекулы ДНК на иРНК и затем расшифровывается на рибосомах при участии тРНК. В итоге образуется белок:

ДНК  РНК  белок.

Состав нуклеиновых кислот

Нуклеиновые кислоты представляют собой полимеры, построенные из нуклеотидов, соединенных между собой фосфодиэфирными связями. Каждый нуклеотид состоит из остатков азотистого основания, пентозы и фосфорной кислоты.

Различают пиримидиновые и пуриновые основания, называемые также  соответственно пиримидины и пурины.  Пиримидиновые основания являются производными пиримидина:

пуриновые основания – производными  пурина:

К пиримидинам относятся урацил, тимин и цитозин, к пуринам – аденин  и гуанин:

В состав ДНК входят тимин, цитозин, аденин и гуанин, в состав РНК – те же основания, только вместо тимина входит урацил. Кроме азотистых оснований, нуклеиновые кислоты содержат пентозы: ДНК – D-дезоксирибозу, а РНК – D-рибозу. Углеводы находятся в виде b-аномера фуранозной формы:

Азотистое основание связывается с углеводом за счет гликозидного гидроксила. Образуется нуклеозид. Схематически образование нуклеозида можно изобразить так:

В состав нуклеиновых кислот входят 8 нуклеозидов, 4 – в состав РНК и 4 – в состав ДНК (рис. 39).

Нуклеозиды, входящие в состав РНК:

Нуклеозиды, входящие в состав ДНК:

 Рис. 39. Нуклеозиды

Нуклеозид, связанный с остатком фосфорной кислоты, называется нуклеотидом:

 При этом остаток фосфорной кислоты может быть связан с 3’- или 5’- атомом углерода: 

Сокращенно аденозин-5’-монофосфат обозначается как АМФ. Если нуклеотид образован дезоксорибозой, аденином и одним остатком фосфорной кислоты, то он будет носить название дезоксиаденозинмонофосфат, или сокращенно дАМФ. В таблице 5 представлена номенклатура нуклеотидов.

 Таблица  5.

 Номенклатура нуклеотидов, образующих ДНК и РНК 

К нуклеозидмонофосфатам (НМФ) и дезоксинуклеозидмонофосфатам (дНМФ) могут присоединиться еще 1 или 2 остатка фосфорной кислоты. При этом образуются нуклеозиддифосфаты (НДФ), дезоксинуклеозиддифосфаты (дНДФ) или нуклеозидтрифосфаты (НТФ) и дезоксинуклеозидтрифосфаты (дНТФ). 

 НТФ и дНТФ служат субстратами для синтеза РНК и ДНК соответственно.

ebooks.grsu.by

Нуклеиновые кислоты | Биология

Нуклеиновые кислоты — это биополимеры, наряду с белками играющие наиважнейшую роль в клетках живых организмов. Нуклеиновые кислоты отвечают за хранение, передачу и реализацию наследственной информации.

Мономерами нуклеиновых кислот являются нуклеотиды, таким образом они сами представляют полинуклеотиды.

Строение нуклеотидов

Каждый нуклеотид, входящий в состав нуклеиновой кислоты, состоит из трех частей:

• пятиуглеродного сахара (пентозы),

• азотистого основания,

• фосфорной кислоты.

Химические связи между частями нуклеотида ковалентные, образующиеся в результате реакций конденсации (т. е. с выделением молекул воды). Конденсация обратна гидролизу.

В нуклеотиде первый атом углерода пентозы связан с азотистым основанием (связь C-N), а пятый — с фосфорной кислотой (фосфоэфирная связь: C-O-P).

Существуют два основных типа нуклеиновых кислот — ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) и РНК (рибонуклеиновая кислота). В составе РНК сахар представлен рибозой, а в ДНК — дезоксирибозой. В обоих случаях в нуклеиновых кислотах встречается циклический вариант пентоз. Дезоксирибоза отличается от рибозы отсутствием атома кислорода при втором атоме углерода.

Наличие дополнительной гидроксильной группы (-OH) у рибозы делает РНК молекулой, легче вступающей в химические реакции.

В составе нуклеотидов нуклеиновых кислот обычно встречаются следующие азотистые основания: аденин (А), гуанин (Г, G), цитозин (Ц, C), тимин (Т), урацил (У, U).

Аденин и гуанин относятся к пуринам, остальные — к пиримидинам. В молекуле пуринов имеется два кольца, а у пиримидинов только одно. Урацил почти не встречается в ДНК, а тимин весьма редок для РНК. То есть для ДНК характерны аденин, гуанин, тимин и цитозин. Для РНК — аденин, гуанин, урацил и цитозин. Тимин схож с урацилом, отличатся от него лишь метилированным (имеющим группу -Ch4) пятым атомом кольца.

Химическое соединение сахара с азотистым основанием называется нуклеозидом. Ниже представлены нуклеозиды, где в качестве сахара выступает рибоза.

Нуклеозид, реагируя с фосфорной кислотой, образует нуклеотид. Ниже представлен нуклеотид, где в качестве сахара выступает дезоксирибоза, а в качестве азотистого основания — аденин.

Именно наличие остатков фосфорной кислоты в молекулах нуклеиновых кислот определяет их кислотные свойства.

Строение нуклеиновых кислот

Нуклеотиды линейно соединяются между собой, образуя длинные молекулы нуклеиновых кислот. Цепочки многих молекул ДНК являются самыми длинными существующими полимерами. Длина молекул РНК обычно существенно меньше ДНК, но при этом различна, т. к. зависит от типа РНК.

При образовании полинуклеотида (нуклеиновой кислоты) остаток фосфорной кислоты предыдущего нуклеотида соединяется с 3-м атомом углерода пентозы следующего нуклеотида. Связь образуется такая же как между 5-м атомом углерода сахара и фосфорной кислотой в самом нуклеотиде – ковалентная фосфоэфирная.

Таким образом, остов молекул нуклеиновых кислот составляют пентозы, между которыми образуются фосфодиэфирные мостики (по-сути остатки пентоз и фосфорных кислот чередуются). От остова в сторону отходят азотистые основания. На рисунке ниже представлена часть молекулы рибонуклеиновой кислоты.

Следует отметить, что молекулы ДНК обычно не только длиннее РНК, но и состоят из двух цепей, соединенных между собой водородными связями, возникающими между азотистыми основаниями. Причем данные связи образуются согласно принципу комплементарности, по которому аденин комплементарен тимину, а гуанин — цитозину.

Подобные связи могут возникать и в РНК (но здесь аденин комплементарен урацилу). Однако в РНК водородные связи образуются между нуклеотидами одной цепи, в результате чего молекула нуклеиновой кислоты сворачивается различным образом.

biology.su

Выявление нуклеиновых кислот

Выявление нуклеиновых кислот

Нуклеиновые кислоты (высокомолекулярные соединения сложного химического состава) играют чрезвычайно важную роль в обеспечении жизнедеятельности любой животной и растительной клетки. Рибонуклеиновая кислота (РНК) осуществляет синтез белков, а дезоксирибонуклеиновая (ДНК) — хранение и передачу наследственных призна­ков. Первая содержится в цитоплазме и ядрышках, вто­рая — в хроматине ядер. Столь важная роль нуклеиновых кислот является причиной большого интереса к изучению их содержания и распространения в органах и тканях орга­низма. Существует несколько способов гистохимического выявления нуклеиновых кислот, но наибольшее распростра­нение получил метод Браше (для выявления РНК) и метод Фельгена (для выявления ДНК).

Выявление РНК по методу Браше

(фиксаторы могут быть различные, но наилучшие Карнуа,

Бродского и Ценкера; заливка в парафин)

В настоящее время этот метод во многом утратил свое бы­лое важное значение в связи с тем, что результат реакции не поддается количественной оценке на цитоспектрофотомётре. Вместе с тем данный метод еще довольно широко применяется в лабораториях (особенно, где нет цитоспектрофотометров) и само его освоение дает навык лаборанту в приготовлении и очистке химических растворов.

Сущность метода заключается в избирательном присое­динении некоторых основных красителей к нуклеиновым кислотам (при настоящем методе — пиронина к РНК и метилового зеленого к ДНК).

Прежде чем приступить к гистохимической реакции, необходимо произвести очистку метилового зеленого, так как имеющийся в продаже препарат всегда содержит при­месь метилового фиолетового, значительно искажающего результат окраски. Для этого к водному раствору метилово­го зеленого добавляют хлороформ (или амиловый спирт) и, закрыв сосуд, энергично встряхивают. После того как смесь отстоится, в ней отчетливо видны два слоя — темный верхний, представляющий водный раствор красителя, и нижний фиолетовый — хлороформ, окрашенный метило­вым фиолетовым. Слив осторожно водный раствор, к нему вновь добавляют хлороформ и повторяют всю процедуру. Отмывание производят до тех пор, пока хлороформ не перестанет окрашиваться в фиолетовый цвет. Очищенный и высушенный препарат может храниться длительное время.

Рабочие растворы

Раствор А: 5% водного раствора пиронина 17,5 мл, 2% водного раствора метилового зеленого 10 мл, воды дистил­лированной 250 мл.

Раствор Б: 0,5М ацетатный буфер с рН 4,8.

Перед употреблением сливают равные объемы раство­ров А и Б (хранить не более недели).

Метод. 

1. Парафиновые срезы толщиной 5—7 мкм депарафинировать и довести до воды.

2.  Поместить в раствор метилового зеленого — пирони­на (от 100 мин до 20 ч).

3.  Промыть в течение нескольких секунд в дистиллиро­ванной воде (увеличение сроков промывки приводит к вымы­ванию пиронина).

4.  Высушить фильтровальной бумагой.

5.  Быстро провести через абсолютный ацетон, смесь из равных частей ацетона и ксилола, 10% раствор ацетона в ксилоле.

6. Просветлить в двух порциях ксилола и заключить в бальзам.

Результат. РНК ядрышек и цитоплазмы ярко-красного цвета, хроматин ядер зеленый или сине-зеленый.

В целях проверки специфичности окрашивания на РНК ставят параллельно контрольную гистохимическую реакцию. Для этого путем специальной обработки из срезов удаляют РНК, после чего производят окрашивание метиловым зеленым — пиронином по описанной выше схеме.

Результат. Окраска пиронином не происходит, метиловым зеленым — ослаблена.

Наилучшим способом удаления РНК является обработка срезов ферментом рибонуклеазой (0,1—0,5 мг кристалличе­ской рибонуклеазы в 1 мл дистиллированной воды) в течение 2—3 ч при 56°С. 

Приотсутствии рибонуклеазы можно произвести экстракцию РНК, помещая срезы в 10 % раствор холодной хлорной кислоты (HCIO4) на 3-4 ч.

Выявление ДНК по методу Фельгена

(фиксаторф различные, но лучше Карнуа, Ценкера; заливка в парафин)

Сущность метода заключается в том, что продукты расщепления молекулы ДНК, осуществляемого  в слабокислой среде, взаимодействия с бесцветной фуксинсернистой кислотой (реактив Шиффа ), образует комплекс, обладающий пурпурной окраской. Таким образом, локализация продукта гистохимической реакции указывает местонахождение ДНК, а интенсивность окраски- ее концентрацию.

Приготовление растворов

Реактив Шиффа. 

Растворяют 1 г основного фуксина в 200 мл кипящей дистиллированной воды и, периодически встряхивая сосуд с раствором, продолжают кипячение в течение 5 мин. Затем охладив содержимое до 50°С, раствор фильтруют, добавляют 20 мл 1N раствора НСI и охлаждают до 25°С, после чего добавляют 1 г метабисульфита натрия (Na2S2O5 ) или калия (K2S2O5) и оставляют в темноте. Через 18—24 ч в раствор всыпают 2г активированного угля, встряхивают в течение 1 мин, отфильтровывают и хранят в темноте при 0—4°С. Готовый реактив Шиффа бесцветен или имеет светло-желтую окраску. Покраснение раствора в процессе хранения свидетельствует о его разложении и непригодности к употреблению.

Необходимо иметь в виду, что иногда в продажу поступает недостаточно очищенный основной фуксин. Поэтому если приготовленный раствор не отвечает предъявляемым требованиям, нужно взять основной фуксин из новой партии и вновь приготовить реактив.

Однонормальный раствор хлористоводородной кислоты (1N). 

К 10 мл концентрированной хлористоводородной кислоты (плотность 1,19) добавляют 90 мл дистиллированной воды. Раствор может храниться длительное время.

Сернистокислая вода для промывки срезов. 

К 5 мл 10% бисульфита калия (K2S2O5 ) добавляют 5 мл 1N раствора НСI и доливают дистиллированной водой до 100 мл. Раствор бисульфита калия можно применять в течение 7 дней, сернистокислую же воду готовят перед употреблением и применяют однократно.

Метод. 

1. Парафиновые срезы толщиной 5—7 мкм депарафинировать и довести до воды.

2. Быстро ополоснуть в холодной 1N HC1.

3. Поместить в 1N HC1 при 60°С на 6мин (стаканчик ставят в водяную баню).

4. Быстро ополоснуть в холодной 1N  HC1, а затем в дистиллированной воде.

5. Поместить в реактив Шиффа на 40—60 мин.

6. Осушить  фильтровальной  бумагой и ополоснуть  в трех порциях свежеприготовленной сернистокислой воды по 1—2 мин в каждой.

7.  Промыть в водопроводной воде до 10 мин (если нужно докрасить цитоплазму: срез помещают на 1—1,30мин в 1% водный раствор светлого зеленого  или 0,5% спиртовой раствор прочного зеленого). 

8. Обезводить, просветлить и заключить в бальзам.

Результат. 

Участки ядер, содержащие ДНК, окрашиваются в красновато-пурпурный цвет(цитоплазма светло-зеленая).

labx.narod.ru

Лабораторная работа № 1. Митоз в клетках кончика корня лука

Основной формой клеточного деле­ния является митоз. Назва­ние «митоз» происходит от греческого слова, обозначающего нить, что связа­но с появлением в ядре нитевидных структур. Этот процесс имеет и другое название – «кариокинез», говорящее о характерном для него передвижении ядерных структур. Этот процесс про­текает в основном одинаково у расти­тельных и животных клеток. Различия составляют лишь появление в метафазе центросом у животных клеток и иной способ образования клеточной перегородки.

Ход работы

1. Рассмотрите постоянный препарат «Кариокинез в клетках корешка лука». В поле зрения микроскопа в конце­вой части препарата обнаруживается большое количество мелких клеток. Эти клетки находятся в различных фазах де­ления. Осторожно перемещая препарат на предметном столике, отыщите следующие фигуры деле­ния, соответствующие последовательным фазам кариоки­неза (рис. 47).

а) Прежде всего, найдите клетку, находящуюся в стадии интерфазы. Отметьте в ядре такой клетки обо­лочку, одно или два ядрышка, ядерную плазму и сильно окрашенные зерна хроматина.

б) Найдите клетку, в ядре которой в связи с подго­товкой к делению наблюдаются первые изменения: ядро набухло.

в) Далее рассмотрите клетку, в ядре которой появи­лась нитчатая структура в виде плотного клубка, оболоч­ка ядра стала тоньше (стадия плотного клубка).

г) Отыщите клетку, перешедшую в следующую ста­дию – стадию рыхлого клубка, когда оболочка ядра и ядрышко исчезли, а клубок стал более рыхлым.

д) Найдите клетку, в которой видны отдельные хро­мосомы, свободно лежащие в цитоплазме. Напомним, что яркая окрашиваемость хромосом основными красителями обусловлена наличием в них нуклеиновых кислот. Хромосома состоит из ДНК и белков.

Рис. 47. Кариокинез, или митоз:

1 – интерфаза; хорошо заметно ядро с двумя ядрышками. Хромосомы в ядре не выделяются; 2 – начало деления – профаза; образуется плотный клубок из хромосом, ядрышки исчезают; 3 – поздняя профаза: исчезает ядерная оболочка, хромосомы хорошо заметны и образуют рыхлый клубок; 4 – метафаза: хромосомы располагаются в зоне экватора; сформировано веретено деления, на клетке снизу заметна форма хромосом; 5,6 – анафаза: к полюсам клетки расходятся сестринские хроматиды, хорошо заметны нити веретена деления; 7 – телофаза – окончание деления клетки: идет формирование ядер у полюсов клетки; кариокинез закончен

Все рассмотренные стадии – после интерфазы до об­наружения хромосом включительно – составляют пер­вый этап в делении клетки, называемый профазой.

2. Профаза сменяется метафазой, когда все хро­мосомы распределяются в одной экваториальной плоско­сти. Эту же стадию можно обнаружить и со стороны од­ного из полюсов, и тогда видно, что лежащие в одной плоскости хромосомы расположились в виде звезды (стадия материнской звезды). Обратите внимание, что в некоторых клетках на этой стадии все хромосомы выгля­дят двойными.

3. Позже, в анафазе происходит расхождение дочерних хромосом (сестринских хроматид) к противоположным полюсам клетки. Между двумя группами хромосом хорошо видны нити митотического аппарата.

4. Далее отметьте три стадии последнего этапа в де­лении клет- ки – телофазы, когда в клетке каждая группа хромосом у полюса формируется сначала в рых­лый, затем плотный клубок, и, наконец, вместо клубков появляются зернистые структуры ядер, ядрышки и обо­лочка ядер (стадия двух клубков и ядер). Обратите внимание на появление на стадии двух клубков клеточ­ной перегородки, постепенно растущей от центра клетки к ее поверхности, которая к моменту формирования ядер полностью разделяет две образовавшиеся клетки. После деления клетки переходят вновь в стадию ин­терфазы (рис. 48).

Рис. 48. Молодые клетки после деления.

5. Зарисуйте клетки, находящиеся в интерфазе и в разных фазах деления клетки, обозначьте хромосомы, ядро.

Контрольные вопросы

1. Что такое клеточный цикл? Приведите примеры тканей человека, в которых клетки образуются постоянно.

2. В каком периоде клеточного цикла происходит редупликация генетического материала?

3. Какие клетки навсегда теряют способность к делению?

4. Каков механизм расхождения хромосом к полюсам клетки во время деления?

5. Перечислите основные события, которые происходят в клетке в разные фазы деления.

6. Что такое амитоз и какие клетки делятся этим способом?

7. Каков механизм бинарного деления клеток прокариот?

4-i-5.ru

строение и функции. Биологическая роль нуклеиновых кислот

Нуклеиновые кислоты осуществляют хранение и передачу генетической информации, которую мы наследуем от своих предков. Если у вас есть дети, ваша генетическая информация в их геноме будет рекомбинирована и объединена с генетической информацией вашего партнера. Ваш собственный геном дублируется всякий раз, когда каждая из клеток делится. Кроме того, нуклеиновые кислоты содержат определенные сегменты, называемые генами, которые отвечают за синтез всех протеинов в клетках. Свойства генов контролируют биологические характеристики вашего организма.

Общие сведения

Различают два класса нуклеиновых кислот: дезоксирибонуклеиновую кислоту (более известную как ДНК) и рибонуклеиновую кислоту (более известную как РНК).

ДНК представляет собой нитевидную цепь генов, которая необходима для роста, развития, жизнедеятельности и размножения всех известных живых организмов и большинства вирусов.

Изменения в ДНК многоклеточных организмов приведет к изменениям у последующих поколений.

ДНК - это биогенетический субстрат, обнаруженный во всех существующих живых существ, от простейших живых организмов до высокоорганизованных млекопитающих.

Многие вирусные частицы (вирионы) содержат в ядре РНК в качестве генетического материала. Однако нужно упомянуть, что вирусы лежат на границе живой и неживой природы, так как без клеточного аппарата хозяина они остаются неактивными.

Историческая справка

В 1869 году Фридрих Мишер выделил ядра из лейкоцитов и обнаружил, что они содержат богатое фосфором вещество, которое он назвал нуклеином.

Герман Фишер в 1880-х годах обнаружил пуриновые и пиримидиновые основания в нуклеиновых кислотах.

В 1884 году Р. Гертвиг предположил, что нуклеины ответственны за передачу наследственных признаков.

В 1899 году Рихард Альтман ввел термин «кислота ядра».

И уже позднее, в 40-х годах 20-го века, ученые Касперссон и Браше обнаружили связь между нуклеиновыми кислотами с синтезом белка.

Нуклеотиды

Полинуклеотиды строятся из множества нуклеотидов - мономеров, соединенных вместе в цепочки.

В строении нуклеиновых кислот выделяют нуклеотиды, каждый из которых имеет в составе:

• Азотистое основание.
• Пентозный сахар.
• Фосфатную группу.

Каждый нуклеотид содержит азотсодержащее ароматическое основание, прикрепленное к пентозному (пятиуглеродному) сахариду, который, в свою очередь, присоединен к остатку фосфорной кислоты. Такие мономеры, соединяясь друг с другом, образуют полимерные цепочки. Они соединены ковалентными водородными связями, возникающими между фосфорным остатком одной и пентозным сахаром другой цепочки. Данные связи называются фосфодиэфирными. Фосфодиэфирные связи формируют фосфатно-углеводный каркас (скелет) как ДНК, так и РНК.

Дезоксирибонуклеотид

Рассмотрим свойства нуклеиновых кислот, находящихся в ядре. ДНК формирует хромосомный аппарат ядра наших клеток. ДНК содержит «программные инструкции» для нормального функционирования клетки. Когда клетка воспроизводит себе подобную, эти инструкции передаются новой клетке в ходе митоза. ДНК имеет вид двухцепочечной макромолекулы, скрученной в двойную спиралевидную нить.

В составе нуклеиновой кислоты присутствует фосфат-дезоксирибозный сахаридный скелет и четыре азотистых основания: аденин (А), гуанин (Г), цитозин (Ц) и тимин (Т). В двухцепочечной спирали аденин образует пару с тимином (А-Т), гуанин - с цитозином (Г-Ц).

В 1953 году Джеймс Д. Уотсон и Фрэнсис Х.К. Крик предложили трехмерную структуру ДНК, основанную на рентгеновских кристаллографических данных с низким разрешением. Они также ссылались на выводы биолога Эрвина Чаргаффа о том, что в ДНК количество тимина эквивалентно количеству аденина, а количество гуанина эквивалентно количеству цитозина. Уотсон и Крик, заслужившие Нобелевскую премию в 1962 году за свой вклад в науку, выдвинули постулат о том, что две нити полинуклеотидов образуют двойную спираль. Нити, хотя они и идентичны, но закручиваются в противоположных направлениях. Фосфат-углеродистые цепочки расположены на внешней стороне спирали, а основания лежат внутри, где они связываются с основаниями на другой цепочке через ковалентные связи.

Рибонуклеотиды

Молекула РНК существует как одноцепочечная спиралевидная нить. В структуре РНК присутствует фосфат-рибозный углеводный скелет и нитратные основания: аденин, гуанин, цитозин и урацил (У). Когда РНК в ходя транскрипции создается на матрице ДНК, гуанин формирует пару с цитозином (Г-Ц) и аденин с урацилом (А-У).

Фрагменты РНК используются для воспроизведения белков внутри всех живых клеток, что обеспечивает непрерывный их рост и деление.

Существуют две основные функции нуклеиновых кислот. Во-первых, они помогают ДНК, служа посредниками, передающими необходимую наследственную информацию бесчисленному количеству рибосом в нашем теле. Другая основная функция РНК заключается в доставке правильной аминокислоты, необходимой каждой рибосоме для создания нового белка. Выделяют несколько различных классов РНК.

Информационная РНК (иРНК, или мРНК - матричная) представляет собой копию базовой последовательности участка ДНК, полученную в результате транскрипции. Информационная РНК служит посредником между ДНК и рибосомами - органеллами клеток, которые принимают аминокислоты от транспортной РНК, и используют их для построения полипептидной цепи.

Транспортная РНК (тРНК) активирует считывание наследственных данных с матричной РНК, в результате чего запускается процесс трансляции рибонуклеиновой кислоты - синтез белка. Она также переносит нужные аминокислоты к местам, где синтезируется белок.

Рибосомальная РНК (рРНК) является основным строительным материалом рибосом. Она связывает матричный рибонуклеотид в определенном месте, где возможно считать его информацию, тем самым запуская процесс трансляции.

МикроРНК - это небольшие молекулы РНК, выполняющие роль регуляторов многих генов.

Функции нуклеиновых кислот чрезвычайно важны для жизни в целом и для каждой клетки в частности. Почти все функции, которые выполняет клетка, регулируются белками, синтезированными с помощью РНК и ДНК. Ферменты, белковые продукты, катализируют все жизненно важные процессы: дыхание, пищеварение, все виды обмена веществ.

Различия между строением нуклеиновых кислот

Отличительные свойства оснований нуклеиновых кислот

Аденин и гуанин по своим свойствам являются пуринами. Это значит, что их молекулярная структура включает два конденсированных бензольных кольца. Цитозин и тимин, в свою очередь, относятся к пиримидинам, и имеют одно бензольное кольцо. РНК-мономеры строят свои цепочки используя адениновые, гуаниновые и цитозиновые основания, а вместо тимина они присоединяют урацил (У). Каждое из пиримидиновых и пуриновых оснований имеют свою уникальную структуру и свойства, собственный набор функциональных групп, сцепленных с бензольным кольцом.

В молекулярной биологии приняты специальные однобуквенные сокращения для обозначения азотистых оснований: А, Т, Г, Ц, или У.

Пентозный сахар

В дополнение к различному набору азотистых оснований, ДНК- и РНК-мономеры отличаются входящим в состав пентозным сахаром. Пятиатомный углевод в ДНК - дезоксирибоза, тогда как в РНК - рибоза. Они почти идентичны по строению, лишь с одной разницей: рибоза присоединяет гидроксильную группу, а у дезоксирибозы она замещена атомом водорода.

Выводы

В эволюции биологических видов и непрерывности жизни роль нуклеиновых кислот невозможно переоценить. Как неотъемлемая часть всех ядер живых клеток, они ответственны за активацию всех процессов жизнедеятельности, протекающих в клетках.

fb.ru

Открытие нуклеиновых кислот в ядрах клеток

Нуклеиновые кислоты – сложные высокомолекулярные соединения, имеющиеся во всех клетках живых организмов и являющиеся материальными носителями наследственной информации, играющие ведущую роль не только в хранении, но и в передаче наследственной информации потомкам и реализации ее в ходе индивидуального развития каждого организма.

Нуклеиновые кислоты были открыты в середине 60-х гг. 19 в. швейцарским ученым Ф. Мишером. Обрабатывая клетки гноя ферментом желудочного сока — пепсином, Ф. Мишер обнаружил, что пепсин переваривает не все содержимое клеток, в ядрах клеток оставалось неразрушенным какое-то неизвестное вещество. Продолжив эти эксперименты на другом объекте, Ф. Мишер окончательно убедился в том, что открыл новое вещество, отличающееся от известных до этого веществ биологического происхождения (белков, углеводов, жиров и др.) своим химическим строением. Это вещество Ф. Мишер назвал нуклеином, исходя из того, что он обнаружил его в ядрах клеток (ядро — по латыни нуклеус).

Однако в связи с недостаточным уровнем развития лабораторной техники установить точное химическое строение нуклеина Ф. Мишер не смог. Накопив достаточное количество нуклеина, ученый смог лишь обнаружить, что в его составе важную роль играет какая-то неизвестная и очень сложная по строению кислота. Лишь позже было установлено, что нуклеин Ф. Мишера состоял из соединения белка с особыми исключительно сложными для структурного анализа кислотами, которым и было дано название «нуклеиновые кислоты». Другой составной частью нуклеина были молекулы белков, так что нуклеин представлял собой химическое вещество, называемое сейчас нуклеопротеином или хроматином.

Лишь к концу 30-х гг. 20 в. был уточнен химический состав нуклеиновых кислот, а также установлено, что имеется два типа нуклеиновых кислот — дезоксирибонуклеиновая (ДНК) и рибонуклеиновая (РНК) и что они входят в состав клеток всех без исключения живых существ на Земле. Однако детали строения нуклеиновых кислот оставались неясными вплоть до середины 50-х гг. 20 в. К этому времени, по словам известного амер. ученого Д. Уотсона, установившего вместе с англ. ученым Ф. Криком основные принципы строения ДНК, «относительно ДНК, в отличие от белков, имелось очень мало точно установленных данных. Ею занимались считанные химики, и за исключением того факта, что нуклеиновые кислоты представляют собой очень большие молекулы, построенные из более мелких строительных блоков — нуклеотидов, об их химии не было известно ничего такого, за что мог бы ухватиться генетик. Более того, химики-органики, работавшие с ДНК, почти никогда не интересовались генетикой».

Сложным был и путь к пониманию роли нуклеиновых кислот в жизни клеток. Вскоре после открытия Ф. Мишером нуклеина биологи обнаружили, что в ядрах клеток имеются особые морфологические структуры, отчетливо видимые под микроскопом во время деления клеток и названные хромосомами. Хромосомы закономерно распределялись по дочерним клеткам в процессе деления клеток. В первом десятилетии 20 в. были высказаны предположения, что именно хромосомы являются носителями наследственности, однако сделать дальнейший шаг — связать наследственность с нуклеиновыми кислотами, находящимися в хромосомах, никто не смог вплоть до 40— 50-х гг. 20 в. Более того, с течением времени роль нуклеиновых кислот стали даже преуменьшать. В конце 19 в. некоторые ученые высказывали на этот счет вполне разумные предположения. Например, известные биологи братья Оскар и Рихард Гертвиги писали о возможной роли нуклеиновых кислот в передаче наследственных признаков; в 1897 г. в статье «Нуклеины» «Энциклопедического словаря» Брокгауза и Эфрона указывалось:  «Распространение нуклеина огромное: везде, где есть клеточные ядра, там есть и нуклеин… нуклеину приписывается выдающееся значение в развитии и размножении клеток». В распространении убеждения о том, что преимущественная роль в наследственности принадлежит белкам, решающее значение сыграло то, что выдающийся советский ученый Н. К. Кольцов, предсказавший механизм передачи наследственных признаков через специфическое строение полимерных макромолекул, ошибочно считал, что роль этих «наследственных молекул» принадлежит белкам.

Лишь после открытия двойной спирали ДНК в 1953 г. и установления роли нуклеиновых кислот в передаче наследственности наступила пора бурного расцвета исследований нуклеиновых кислот. В удивительно короткие сроки (менее чем за два десятилетия) было полностью установлено строение обоих типов молекул нуклеиновых кислот (ДНК, РНК) и доказано, что именно в них сосредоточены материальные структуры наследственности – гены, выяснена точная роль каждого из видов нуклеиновых кислот в передаче наследственных свойств и управлении жизнедеятельностью клеток и организмов, осуществлен сначала искусственный синтез молекул ДНК и РНК вне клеток организмов, а затем разработаны методы искусственного синтеза отдельных частей этих молекул — генов. В настоящее время разрабатываются способы внедрения в живые клетки чужеродных участков ДНК с целью исправления наследственных дефектов.

В последние годы препараты нуклеиновых кислот начали использовать и непосредственно для целей лечения больных, страдающих некоторыми тяжелыми формами нарушений кроветворения и рядом других болезней. Установлено, например, что препараты нуклеиновых кислот обладают способностью стимулировать деятельность костного мозга, способствуют коррекции нарушений фосфорного обмена, приводящих к рахиту. Таким образом, изучение нуклеиновых кислот исключительно важно не только для понимания центральных моментов в жизни клеток и организмов, а именно способности сохранять неизменными свойства в ряду поколений, роли в делении клеток, управлении всеми биохимическими реакциями в организмах, способности целесообразно отвечать на раздражения, вызываемые внешней по отношению к организму средой и т. п.; оно создает возможности и для практического использования их в медицине.

Нуклеиновые кислоты — самые большие молекулы в клетках живых организмов и представляют собой линейные полимеры огромного молекулярного веса. В клетках они многократно скручены (спирализованы) и образуют компактные структуры, что позволяет им занимать относительно небольшой объем, но если бы разложить в длину молекулы ДНК только одной клетки человека, то они составили бы цепи длиной в несколько метров. Цепи эти составлены из чередующихся звеньев — нуклеотидов, специфическое чередование которых и определяет запись наследственной информации в клетках. Каждые три последовательно расположенных нуклеотида кодируют какую-то одну аминокислоту. Порядок следования нуклеотидов в цепях ДНК каждого организма уникален, как уникальна наследственная информация любого вида организмов.

Нуклеотиды, в свою очередь, также имеют довольно сложное строение и составлены из трех соединенных друг с другом молекул: азотистого основания, пятиуглеродного сахара (пентозы) и остатка фосфорной кислоты. Названия нуклеотидам дают по имени азотистого основания, входящего в их состав.

В ДНК встречаются 4 основных типа азотистых оснований: аденин (А), гуанин (Г), цитозин (Ц) и тимин (Т). В состав РНК вместо тимина входит другое, близкое ему по строению основание — урацил (У). Другим отличием ДНК от РНК является то, что нуклеотиды, входящие в состав ДНК, содержат пятичленный сахар — дезоксири-бозу, а в РНК имеется другой углевод — рибоза.

В клетках всех высших организмов имеется ядро, отграниченное от цитоплазмы особой оболочкой. Поэтому эти организмы получили название эукариотов (от греч. эу — собственно, и карио — ядро). Именно в ядре содержится подавляющая часть ДНК клетки. При этом ядерная ДНК эукариотов соединена с особыми, так наз. ядерными, белками и образует так называемые нуклеопротеидные нити. Эти нити, многократно скручиваясь, формируют хромосомы. Кроме того, в клетках высших организмов — эукариотов — ДНК обнаружена в составе ряда внутриклеточных образований.

В подавляющем большинстве случаев молекула ДНК построена из двух полинуклеотидных цепей, скрученных друг с другом. Эти цепи соединяются между собой по строго определенным правилам: тимин соединяется с адепином и только с аденином, цитозии — с гуанином и т. д.

Строго определенные правила сочетания оснований в пары стали понятными после изучения размеров двойной спирали ДНК. Оказалось, что диаметр двойной спирали по всей ее длине постоянен. Постоянство этого размера спирали может быть обеспечено лишь при единственном сочетании оснований в паре. Только в том случае, когда тимин соединен с аденином и цитозин с гуанином, получаются пары оснований одинаковой длины. Перед делением клеток происходит удвоение (репликация) молекул ДНК. Процесс этот представляет собой сложную цепь последовательно протекающих реакций, в результате которых на исходных материнских молекулах ДНК синтезируются их точные дочерние копии.

Рибонуклеиновые кислоты (РНК) также содержатся во всех клетках любых организмов, а у части вирусов являются единственным типом нуклеиновых кислот. Рибонуклеиновые кислоты выполняют важнейшую роль, обеспечивая перенос генетической информации от ДНК к белкам.

Нуклеиновых кислоты — основные «действующие лица» центрального акта жизни — синтеза белковых молекул. Все, что нужно клетке для жизни, запрограммировано в отрезках молекулы ДНК — генах, располагающихся главным образом в ядре клетки. На молекуле ДНК синтезируется молекула так называемой информационной РНК, являющаяся точной копией соответствующего гена. Затем молекулы информационной РНК переходят во внеядерную часть клетки — цитоплазму, где информационная РНК присоединяется к рибосоме — специальному внутриклеточному образованию, в котором происходит синтез белка. Роль «переводчиков» с языка генетического кода на язык аминокислот выполняют молекулы РНК другого вида — так называемые транспортные. Процесс узнавания транспортными РНК «своих» аминокислот осуществляется с помощью специальных ферментов (их тоже не менее 20 видов), управляющих прикреплением аминокислот к соответствующим транспортным РНК.

Первая транспортная аминокислота, выполнив свою задачу, покидает рибосому, освобождая место для следующей. Освободившиеся от груза аминокислот транспортные РНК уходят в цитоплазму. Там их ждут молекулы ферментов, чтобы соединить с очередными порциями аминокислот. Ведь клетке, пока она живет, нужны новые и новые белки.

Имеется еще один вид РНК — рибосомные. Они составляют основную массу рибосомы. Их биологическая роль до конца не выяснена. Однако известно, что нарушение целостности молекул рибосомных РНК приводит к нарушению биологической активности рибосом.

kursak.net

• 
  Avon огурец и чайное дерево маска пленка
• 
  Автоматическая проявочная машина для обработки рентгеновских пленок
• 
  Как почистить утиные желудки от желтой пленки
• 
  Как сделать обложку для книг из пленки
• 
  Отзывы о пленке на номера от камер
• 
  Нужно ли в уф лампе снимать пленку
• 
  Бассейн на даче своими руками из пленки
• 
  Бассейн из пленки своими руками на даче
• 
  Пароизоляционная пленка для скатной кровли и стен
• 
  Ночь в доме из пленки тут призрак
• 
  Маска пленка от прыщей и черных точек