Микроскопирование препаратов на малом и среднем увеличении. Цитологические признаки, характерные для про- и эукариот Настройка микроскопа для работы при большом увеличении
Задача №1
Для изучения предложены два микропрепарата: 1) кожица лука и 2) крыло комара.
1. При работе с каким из этих препаратов будет использована лупа?
2. При изучении какого из двух этих объектов будет использоваться микроскоп?
Задача №2
Для выполнения практической работы предложены временный и постоянный препараты.
1. Как вы отличите временный препарат от постоянного?
2. Почему для изучения некоторых объектов лучше использовать временный микропрепарат?
Задача №3
В поле зрения при изучении препарата «Перекрест волос» (волосы содержат большое количество пигмента – темно-коричневого цвета) видны при малом увеличении следующие образования: толстые полоски темно-коричневого цвета, расположенные крест-накрест, пузырьки разного диаметра темного цвета, длинные нитевидные образования с четкими краями, но бесцветные.
1. Где в поле зрения представлены артефакты?
2. Что на данном препарате является объектом исследования?
Задача №4
Рассматриваются три вида клеток: клетки кожицы лука, клетка бактерии и клетка эпителия кожи лягушки.
1. Какие из перечисленных клеток можно уже четко рассмотреть при увеличении микроскопа (7х8)?
2. Какие клетки можно увидеть только при увеличении (7х40) и при иммерсии?
Задача №5
Исходя из предложенного стихотворения:
«С лука сняли кожицу-
Тонкую, бесцветную,
Положили кожицу
На стекло предметное,
Микроскоп поставили,
Препарат – на столик…»
1. О приготовлении какого препарата идет речь (временного или постоянного)?
2. Какие важные моменты в приготовлении препарата здесь не отмечены?
Задача №6
Постоянный препарат изучен на малом увеличении, однако при переводе на большое увеличение объект не виден, даже при коррекции макро- и микрометрическим винтами и достаточном освещении.
1. С чем это может быть связано?
2. Как исправить данную ошибку?
Задача №7
Препарат помещен на предметный столик микроскопа, имеющего в основании лапки штатива зеркало. В аудитории слабый искусственный свет. Объект хорошо виден на малом увеличении, однако при попытке его рассмотреть при увеличении объектива х40, в поле зрения объект не просматривается, видно темное пятно.
1. С чем может быть связано появление темного пятна?
2. Как исправить ошибку?
Задача №8
Исследуемый препарат оказался поврежден: разбито предметное и покровное стекла.
1. Как это могло произойти?
2. Какие правила надо соблюдать при микроскопировании?
Задача №9
Общее увеличение микроскопа составляет при работе в одном случае - 280, а в другом - 900.
1. Какие использованы объективы и окуляры в первом и во втором случаях?
2. Какие объекты они позволяют изучать?
Занятие №2. БИОЛОГИЯ ЭУКАРИОТИЧЕСКОЙ КЛЕТКИ. СТРУКТУРНЫЕ КОМПОНЕНТЫ ЦИТОПЛАЗМЫ
Задача №1
Известно, что у позвоночных животных кровь красная, а у некоторых беспозвоночных (головоногих моллюсков) голубая.
1. Присутствие каких микроэлементов определяет красный цвет крови у животных?
2. С чем связан голубой цвет крови у моллюсков?
Задача №2
Зерна пшеницы и семена подсолнечника богаты органическими веществами.
1. Почему качество муки связано с содержанием в ней клейковины?
2. Какие органические вещества находятся в семенах подсолнечника?
Задача №3
Восковидные липофусцинозы нейронов могут проявляться в разном возрасте (детском, юношеском, зрелом), относятся к истинным болезням накопления, связанным с нарушением функций органоидов мембранного строения, содержащих большое количество гидролитических ферментов. Симптоматика включает признаки поражений центральной нервной системы с атрофией головного мозга, присоединяются судорожные припадки. Диагноз ставится при электронной микроскопии – в этих органоидах клеток очень многих тканей обнаруживаются патологические включения.
1. Функционирование какого органоида нейрона нарушено?
2. По каким признакам вы это выявили?
Задача №4
У больного выявлена редкая болезнь накопления гликопротеинов, связанная с недостаточностью гидролаз, расщепляющих полисахаридные связи. Это аномалии характеризуются неврологическими нарушениями и разнообразными соматическими проявлениями. Фукозидоз и маннозидоз чаще всего приводят к смерти в детском возрасте, тогда как аспартилглюкозаминурия проявляется как болезнь накопления с поздним началом, выраженной психической отсталостью и более продолжительным течением.
1. Функционирование какого органоида клеток нарушено?
2. По каким признакам это можно выявить?
Задача №5
При патологических процессахобычно в клетках увеличивается количество лизосом. На основании этого возникло представление, что лизосомы могут играть активную роль при гибели клеток. Однако известно, что при разрыве мембраны лизосом, входящие гидролазы теряют свою активность, т.к. в цитоплазме слабощелочная среда.
1. Какую роль играют лизосомы в данном случае, исходя из функциональной роли этого органоида в клетке?
2. Какой органоид клетки выполняет функцию синтеза лизосом?
Задача №6
Выявлено наследственное заболевание, связанное с дефектами функционирования органоида клетки, приводящее к нарушениям энергетических функций в клетках – нарушению тканевого дыхания, синтеза специфических белков. Данное заболевание передается только по материнской линии к детям обоих полов.
1. В каком органоиде произошли изменения?
2. Почему данное заболевание передается только по материнской линии?
Задача №7
Обычно, если клеточная патология связана с отсутствием в клетках печени и почек пероксисом, то организм с таким заболеванием нежизнеспособен.
1. Как объяснить этот факт, исходя из функциональной роли этого органоида в клетке?
2. С чем связана нежизнеспособность организма в данном случае?
Задача №8
У зимних спящих сурков и зимующих летучих мышей число митохондрий в клеткахсердечной мышцы резко снижено.
1. С чем связано данное явление?
2. Для каких еще животных характерно такое явление?
Занятие №3. ЯДРО, ЕГО СТРУКТУРНЫЕ КОМПОНЕНТЫ. РАЗМНОЖЕНИЕ КЛЕТОК
Задача № 1
Ядро яйцеклетки и ядро сперматозоида имеет равное количество хромосом, но у яйцеклетки объём цитоплазмы и количество цитоплазматических органоидов больше, чем у сперматозоида.
1. Одинаково ли содержание в этих клетках ДНК?
2. Увеличится ли количество органоидов после слияния яйцеклетки со сперматозоидом?
Задача №2
Гены, которые должны были включиться в работу в периоде G 2 остались неактивными.
1. К каким изменениям в клетке это приведет?
2. Отразится ли это на ходе митоза?
Задача №3
В митоз вступила двуядерная клетка с диплоидными ядрами (2n=46).
1. Какое количество наследственного материала будет иметь клетка в метафазе при формировании единого веретена деления?
2. Какое количество наследственного материала будут иметь дочерние ядра по окончании митоза?
Задача №4
После оплодотворения образовалась зигота 46ХХ, из которой должен сформироваться женский организм. Однако в ходе первого митотического деления (дробления) этой зиготы на два бластомера сестринские хроматиды одной из Х-хромосом, отделившись друг от друга, не разошлись по 2-м полюсам, а обе отошли к одному полюсу. Расхождение хроматид другой Х-хромосомы произошло нормально. Все последующие митотические деления клеток в ходе эмбриогенеза протекали без нарушений механизма митоза.
2. Какими могут быть фенотипические особенности этого организма?
Задача №5
После оплодотворения образовалась зигота 46ХY, из которой должен сформироваться мужской организм. Однако в ходе первого митотического деления (дробления) этой зиготы на два бластомера сестринские хроматиды Y-хромосомы не разделились и вся эта самоудвоенная (реплицированная) метафазная хромосома отошла к одному из полюсов дочерних клеток (бластомеров). Расхождение хроматид Х-хромосомы произошло нормально. Все последующие митотические деления клеток в ходе эмбриогенеза протекали без нарушений механизма митоза.
1. Каким будет хромосомный набор клеток индивида, развившегося из этой зиготы?
2. Какой фенотип может иметь этот индивид?
3. Действие каких факторов могло привести к данной мутации?
Задача №6
При делении клетки митозом в одной из двух образовавшихся новых клеток не оказалось ядрышка.
1. Какое строение имеет ядрышко?
2. К чему может привести данное явление?
Задача №7
Число ядерных пор постоянно меняется.
1. Какое строение имеет ядерная пора?
2. С чем связано изменение числа пор в ядерной оболочке?
Биологические объекты можно исследовать как живыми, так и фиксированными. В последнем случае для более тщательного изучения материал можно разделить на части и обработать различными красителями, чтобы выявить и идентифицировать те или иные структуры. Из исследуемого объекта можно приготовить временные или постоянные препараты.
Фиксация препаратов
Фиксация - это сохранение материала в состоянии, близком к естественному. Для этого необходимо быстро умертвить ткани, что лучше всего достигается с небольшими кусочками живого материала. Используемое для этого вещество называется фиксатором. Быстрой фиксацией достигается сохранение изначальной структуры объекта, причем ткани уплотняются настолько, что с них можно готовить тонкие срезы.
Обезвоживание препаратов
Обезвоживание проводится при подготовке материала к заливке или для заключения его в соответствующую среду, которая не смешивается с водой. Воду необходимо удалить также потому, что иначе препарат будет со временем разрушен бактериями. Для того чтобы сохранить ультраструктуру, обезвоживание надо проводить постепенно, обрабатывая материал рядом водных растворов этанола или про-панона (ацетона) со все возрастающей концентрацией, и закончить обработку «абсолютным» (безводным) этанолом или пропаноном.
Просветление препаратов
Некоторые из общеупотребительных сред для заливки и заключения не смешиваются со спиртом . Поэтому его надо постепенно замещать средой (просветляющим веществом), с которой заливочная среда смешивается, например ксилолом. Это приводит также к тому, что материал становится прозрачным.
Заливка препаратов
Для того чтобы с помощью микротома получить очень тонкий срез, необходимо, чтобы материал был залит в соответствующую опорную среду . При приготовлении препаратов для световой микроскопии объекты заливают в парафин, которому затем дают остыть. Для электронной микроскопии приходится использовать более твердые вещества (пластмассы или смолы), поскольку здесь необходимы особо тонкие срезы, а значит, и опора должна быть более плотной.
Различия в подготовке материалов для светового и электронного микроскоповИзготовление срезов препаратов
Как правило, толщина кусочков материала слишком велика, чтобы сквозь них могло пройти достаточное для исследования под микроскопом количество света. Обычно приходится срезать очень тонкий слой исследуемого материала, т. е. готовить срезы. Срезы можно делать бритвой или на микротоме. Вручную срезы готовятся с помощью остро отточенной бритвы. Для работы на обычном микроскопе срезы должны быть толщиной 8-12 мкм. Ткань закрепляют между двумя кусочками сердцевины бузины. Бритву смачивают жидкостью, в которой хранилась ткань; срез делают через бузину и ткань, причем бритву держат горизонтально и двигают ее к себе медленным скользящим движением, направленным чуть вкось. Быстро сделав несколько срезов, следует выбрать из них самый тонкий, содержащий характерные участки ткани.
Срез с ткани, залитой в ту или иную среду, можно сделать на микротоме. Для светового микроскопа срезы толщиной в несколько микрометров можно сделать с залитой в парафин ткани с помощью специального стального ножа. На ультратоме изготавливают чрезвычайно тонкие срезы (20-100 нм) для электронного микроскопа. В этом случае необходим алмазный или стеклянный нож.
Срезы для светового микроскопа можно приготовить, не заливая материал в среду; для этого используют замораживающий микротом. В процессе приготовления замороженного среза образец сохраняется в замороженном и, следовательно, в твердом состоянии.
Окрашивание препаратов
Как правило, биологические структуры на препаратах прозрачны , поэтому для получения контраста между ними приходится прибегать к различным средствам. Самым распространенным является окрашивание. Некоторые красители, используемые в световой микроскопии, перечислены в таблице.
Определенные красители в низких концентрациях не токсичны для живых тканей и поэтому могут применяться для окрашивания живого материала. Их называют прижизненными (витальными) красителями. К ним относятся, например, метиленовый синий и нейтральный красный.
При окрашивании парафиновых срезов парафин удаляют с помощью растворителя, а срез перед окрашиванием частично обводняют.
Полностью окрашенные срезы заключают на предметном стекле в специальную среду, например в канадский бальзам или эупарол; она не пропускает воздух, так что срез может сохраняться в ней неограниченно долго. Заключенный в среду срез накрывают покровным стеклом.
Последовательность описанных выше действий типична, когда речь идет о приготовлении тонких срезов для постоянных препаратов. Однако часто в порядок действий вносят два следующих изменения:
а) если срез сырого материала готовят вручную, то сначала делают срез, а потом его фиксируют;
б) окрашивать можно после фиксации или же в процессе обезвоживания на какой-либо его стадии. Например, красителем, растворенным в 50%-ном этаноле, можно окрасить срез после его обезвоживания в 50%-ном этаноле.
1. Установка микроскопа на рабочем месте является важным условием успешной работы. Микроскоп следует поставить, ориентируя его для наблюдения левым глазом, на расстоянии около 3 см от края стола.
2. Перед работой необходимо протереть все внешние части микроскопа, не вынимая окуляр.
3. Для обеспечения максимального движения предметного столика (и препарата) перед началом работы с микроскопом следует центрировать предметный столик, т.е. движением винтов привести его в положение,
при котором линза конденсора располагается точно посередине отверстия предметного столика. Центрировать предметный столик нужно и в процессе работы, и после ее окончания.
4. Освещение поля зрения проводится следующим образом. При изучении зоологических подвижных объектов лучше использовать вогнутое зеркало, предварительно подняв конденсор вверх до упора. Наилучшее освещение дает рассеянный дневной свет, но можно использовать и другие источники света. Следует помнить, что нежелательно слишком яркое и с бликами освещение поля зрения, беспокоящее живые объекты и опасное для зрения исследователя. Поле зрения должно быть освещено равномерно. При обнаружении в нем темных зон следует проверить положение револьвера и частей конденсора. При изучении прозрачных или бесцветных объектов поле зрения следует притенить, прикрыв диафрагму или опустив конденсор. При рассмотрении темных, интенсивно окрашенных объектов, диафрагму нужно открыть.
5. Фокусировка изображения. Используя постоянный или изготовив временный препарат, помещают его на предметный столик.
Начинать работу нужно с изучения объекта при малом увеличении, поэтому, приступая к работе и закончив ее, следует поставить микроскоп на малое увеличение. Понять необходимость выполнения этого требования можно, если наблюдать изменения расстояния между нижним концом объектива и препаратом при повороте револьвера и смене объектива малого увеличения (10 х или 15 х) на большое (40 х). Исходное положение объектива малого увеличения ~1 см от нижнего его края до препарата.
Исследуя объект, основную информацию о нем можно получить при малом его увеличении, при котором оптимальны освещенность и резкость. Переходя на большое увеличение, мы выигрываем в размерах объекта, но значительно проигрываем в четкости общей картины.
При малом увеличении фокусировка (наведение на резкость) осуществляется с помощью макровинта под постоянным контролем глаза, т.е. не отнимая глаза от окуляра. Добившись необходимой резкости (грубая наводка макровинтом), окончательную доводку фокусировки выполняют микровинтом. При хорошей грубой наводке движение микровинта в одну или другую сторону (от себя или к себе) не должно превышать двух полных оборотов. В противном случае следует снова использовать макровинт. Это особенно важно при работе с большим увеличением, когда расстояние от края объектива до препарата очень
18 Технические средства изучения микроскопических объектов
Микроскоп бинокулярный стереоскопический (МБС) 19
мало. При большом увеличении следует пользоваться только микровинтом, предварительно проведя грубую наводку при малом увеличении, а затем поворотом револьвера установив большое увеличение. Закончив изучение препарата при большом увеличении, микроскоп следует сразу перевести на малое увеличение.
При работе с объективами разного увеличения нужно помнить два важных обстоятельства.
Во-первых, микроскоп дает плоскостное изображение объекта. Поэтому при большом увеличении мы видим четко очень тонкую плоскость, все, что выше или ниже ее, видно неясно, и нужно постоянно работать микровинтом, чтобы рассмотреть все структуры. При объективе малого увеличения исследуемая плоскость толще и часто позволяет отчетливо видеть весь объект.
Вторая особенность работы при разных увеличениях связана с освещением. Маленькое входное отверстие и свойства линз объектива большого увеличения пропускают очень узкий пучок световых лучей, поэтому при переходе с малого на большое увеличение мы значительно теряем в интенсивности освещения объекта. Необходимо открыть диафрагму конденсора.
6. Перемещение препарата на предметном столике при малом увеличении осуществляется вручную. Определенную трудность представляет то, что оптическая система микроскопа дает обратное изображение. Нужна определенная сноровка, чтобы усвоить: все, что мы видим сверху, на самом деле расположено внизу, то, что справа, - находится слева, и наоборот.
При переходе на большое увеличение движение препарата должно быть очень точным и проводится винтами предметного столика. Переходя с малого на большое увеличение, объект или его часть, которую нужно изучить, необходимо предварительно движением препарата разместить в центре поля зрения малого увеличения и лишь после этого перевести на большое увеличение.
Микроскоп, как всякий точный прибор, требует бережного обращения. Протирать его, особенно линзы окуляра и объектива, изготовленные из мягкого, легко повреждаемого стекла, нужно осторожно, используя мягкие, много раз стиранные сухие полотняные салфетки. Нельзя использовать для очистки стекол спирт, т.к. это вызывает растворение специальных покрытий и помутнение оптики.
Нельзя самостоятельно развинчивать окуляры и объективы. Их повреждения может устранить только специалист.
Микроскоп бинокулярный стереоскопический (МБС)
Для изучения объемных организмов и наблюдения за движением, питанием и другими формами поведения достаточно крупных (не микроскопических) животных, а также для их препарирования используются бинокулярные стереоскопические микроскопы малого увеличения (МБС). Они дают прямое изображение, имеют большое поле зрения, широкий диапазон разрешающих увеличений (табл. 2). С помощью МБС можно изучать прозрачные водные объекты в проходящем световом потоке и непрозрачные, темные - в отраженном свете. В настоящее время используются модели МБС-9 и МБС-10 (рис. 3).
Таблица 2 Кратность увеличения объектов бинокулярным микроскопом при использовании разных объективов и окуляров
| Окуляры | ||||||
| Объективы | 6" | 8" | 12,5 х | 14" | ||
| 0,6" | 3,5 | 4,5 | 8,1 | |||
| I х | 12,5 | 14,3 | ||||
| 2" | 28,6 | |||||
| 4 х | 57,2 | |||||
| 7 х |
Оптический блок МБС включает оптическую головку и окулярную насадку.
В оптическую головку вмонтированы все оптические детали, включающие объектив микроскопа, выше которого установлен барабан с галилеевскими системами. Ось барабана заканчивается расположенными снаружи с двух сторон рукоятками, при вращении которых происходит переключение увеличений, значения которых нанесены на рукоятках (7 х, 4 х, 2 х, I х, 0,6 х).
Чтобы установить нужное увеличение, необходимо, вращая барабан, цифру на рукоятке совместить с точкой на подшипнике. При этом перефокусировку проводить не нужно. Положение барабана фиксируется щелчком. Фокусировка объектива оптической головки производится винтами на направляющей, с помощью которых поднимают или опускают головку относительно столика микроскопа.
20 Технические средства изучения микроскопических объектов
Окулярная насадка состоит из двух призм, заключенных в подвижные оправы, на которых укреплены окулярные трубки. Двигая оп-швы призм, можно менять расстояние между центрами линз окулярных tdv6ok адаптируя их положение к межзрачковому расстоянию глаз исследователя.
Предметный столик съемный, устанавливается и закрепляется винтом на специальном основании. На задней стенке основания столика имеется гнездо для осветителя. Внутри основания расположено зеркало с матовой и зеркальной поверхностями и рукояткой для его вращения при регулировании освещения поля зрения.
Осветительная система, помимо зеркала, включает специальный осветитель, состоящий из конденсора и лампы накаливания, объединенных общим корпусом.
Изучение объекта возможно в отраженном и проходящем свете. Чтобы использовать осветитель для работы в отраженном свете, его крепят на шарнирном кронштейне. Для наблюдения в проходящем свете осветитель переносится в гнездо основания предметного столика.
В зависимости от структурных особенностей объекта (его плотности, прозрачности, окраски) отверстие предметного столика может закрываться стеклянной или металлической пластинкой, одна сторона которой окрашена в белый, другая - в черный цвет.
Изготовление препаратов для микроскопирования
Для изучения под микроскопом используют заранее изготовленные постоянные препараты (их изготовление требует определенных навыков и времени) либо по ходу работы готовятся временные препараты. Материалом для них могут служить целые микроскопические или достаточно мелкие объекты (тотальные препараты) или части их тела.
При работе с микроскопом любой объект помещается на предметное стекло - стеклянную пластинку стандартного размера (76 х 26 мм). Очень немногие объекты рассматриваются сухими, чаще в капле воды или другой жидкости. Чтобы предохранить стекла объективов от увлажнения, помещенный на предметное стекло в капле жидкости материал покрывается покровным стеклом. Его обычный размер 18 х 18 мм. Оно изготавливается из высококачественного стекла, очень тонкое и хрупкое.
Технические средства изучения микроскопических объектов
Покрывать каплю жидкости с исследуемым материалом нужно так, чтобы на препарате не оставались пузырьки воздуха. Для этого, держа покровное стекло за два уголка, противоположную его грань ставят в каплю жидкости и постепенно опускают стекло (рис. 4). Оставшиеся пузырьки легко отличить: они имеют широкий темный ободок, а поверхность их отливает зеркальным блеском. Крупные пузырьки также имеют темное окаймление, а внутренняя их поверхность напоминает запотевшее стекло.
Покрывая подготовленный временный препарат покровным стеклом, необходимо учитывать объем изучаемого объекта, в противном случае он может быть деформирован или раздавлен тяжестью стекла. Во избежание этого на покровное стекло наносят восковые ножки. Обычный чистый пчелиный воск смешивается со скипидаром при подогреве (и тщательном соблюдении правил противопожарной безопасности!) в пропорции 2,5:1. Такая масса может длительное время храниться, лучше в стеклянном бюксе или коробке. Перед использованием воск слегка разминают пальцами, чтобы он стал пластичнее. Затем все четыре уголка покровного стекла, слегка царапая ими по комочку, снабжают восковыми ножками желаемой высоты и покрывают объект на препарате, ориентируя покровное стекло ножками вниз.
Подцарство Protozoa - простейшие Тип Sarcomastigophora - саркомастигофоры
Тип объединяет более 25 000 видов простейших. Знакомству с его представителями в лабораторном практикуме по зоологии беспозвоночных уделяется значительное внимание. В частности, предусматривается ознакомление студентов с простейшими, принадлежащими к трем наиболее значимым подтипам: саркодовых, жгутиконосцев и опалинат.
Подтип Sarcodina - саркодовые
Изучение животных традиционно начинается с одноклеточных, а среди последних - с саркодовых. Наиболее удобным объектом является группа пресноводных амеб. Они малоподвижны, имеют достаточно простое строение и легко культивируются в лабораторных условиях. Все это облегчает их изучение.
Представители подтипа в большинстве своем характеризуются амебоидным движением. Обитают в водной среде, почве, имеются паразитические формы.
Надкласс Rhizopoda - корненожки
Объединяет организмы с псевдоподиями, не имеющими высоко-дифференцированных внутренних скелетных образований.
Класс Lobosea
Амебоидные формы с лопастевидными псевдоподиями (лобопо-диями), для которых не характерно слияние в сетевидные структуры.
1. Постоянный препарат изучен на малом увеличении, однако при переводе на большое увеличение объект не виден, даже при коррекции макро- и микрометрическим винтами и достаточном освещении. Необходимо определить, с чем это может быть связано?
2. Препарат помещен на предметный столик микроскопа, имеющего в основании лапки штатива зеркало. В аудитории слабый искусственный свет. Объект хорошо виден на малом увеличении, однако при попытке его рассмотреть при увеличении объектива х40, в поле зрения объект не просматривается, видно темное пятно. Необходимо определить, с чем это может быть связано?
3. Исследуемый препарат оказался поврежден: разбито предметное и покровное стекла. Объясните, как это могло произойти?
4. Общее увеличение микроскопа составляет при работе в одном случае - 280, а в другом - 900. Объясните, какие использованы объективы и окуляры в первом и во втором случаях и, какие объекты они позволяют изучать?
5. Вам выдан постоянный препарат для исследования объекта при большом увеличении микроскопа. Как надо расположить препарат, чтобы увидеть объект при большом увеличении? Объясните, почему неправильные манипуляции с препаратом можно обнаружить только при большом увеличении.
6. Объясните, какие перспективы могут ожидать клетку эпителиальной ткани, у которой нет центриолей?
7. В диплоидной клетке произошла 7-кратная эндоредупликация.
Какое количество наследственного материала она имеет?
8. Одним из фундаментальных первоначальных выводов классической генетики является представление о равенстве мужского и женского пола в передаче потомству наследственной информации. Подтверждается ли этот вывод при сравнительном анализе всего объема наследственной информации, вносимого в зиготу сперматозоидом и яйцеклеткой?
9. После выхода клетки из митоза произошла мутация гена, несущего программу для синтеза фермента геликазы.
Как это событие отразится на митотическом цикле клетки?
10. После оплодотворения образовалась зигота 46,ХХ, из которой должен сформироваться женский организм. Однако в ходе первого митотического деления (дробления) этой зиготы на два бластомера одна из двух Х-хромосом не разделилась на две хроматиды и в анафазе целиком отошла к полюсу. Поведение второй Х-хромосомы прошло без отклонений от нормы. Все последующие митотические деления клеток в ходе эмбриогенеза протекали также без нарушений механизма митоза
Каким будет хромосомный набор клеток индивида, развившегося из этой зиготы и (предположительно) фенотипические особенности этого организма?
11. Общеизвестно, что однояйцовые (монозиготные) близнецы являются генетически идентичными. По фенотипу они, при нормальном ходе цитологических процессов их формирования и развития в одних и тех же условиях среды, похожи друг на друга «как две капли воды».
Могут ли монозиготные близнецы быть разного пола – мальчиком и девочкой? Если не могут, то почему? А если могут, то в результате, каких нарушений в митотическом цикле делящейся зиготы?
2. Ситуационные задачи по теме «Молекулярные основы наследственности и изменчивости»
Геном – общие вопросы
1. Объясните причину ситуации, при которой ген эукариотической клетки, занимающий участок ДНК размером в 2400 пар нуклеотидов, кодирует полипептид, состоящий из 180 аминокислотных остатков.
Ответ: Для кодирования 180 аминокислотных остатков достаточно 540 нуклеотидов (180 триплетов) матричной цепи ДНК. Плюс столько же – кодирующая цепь. Итого – 1080 нуклеотидов или 540 пар нуклеотидов.
2. При анализе нуклеотидного состава ДНК бактериофага М 13 было обнаружено следующее количественное соотношение азотистых оснований: А-23%, Г-21%, Т-36%, Ц-20%. Как можно объяснить причину того, что в этом случае не соблюдается принцип эквивалентности, установленный Чаргаффом?
Ответ: Причина в том, что бактериофаг М13 (как и большинство фагов) содержит одноцепочечную ДНК.
Биология
Сборник ситуационных задач с эталонами ответов
Для студентов 1 курса,
обучающихся по специальности
060301–Фармация
Красноярск
Б
Биология:
сборник ситуационных задач с эталонами ответов для студентов 1 курса, обучающихся по спец. 060301–Фармация/сост. Т.Я. Орлянская, Т.И. Устинова, Н.Н. Дегерменджи и др. – Красноярск: тип. КрасГМУ, 2012.- с.
Составители: д.б.н., доцент Орлянская Т.Я., ст.преподаватель Устинова Т.И., доцент Дегерменджи Н.Н., ст.преподаватель Гаевская Г.П., ассистент Кротова С.В., ассистент Борисенко Ю.Г., ассистент Афанаскина Л.Н.
Ситуационные задачи с эталонами ответов полностью соответствуют требованиям Государственного образовательного стандарта (2000) высшего профессионального образования по специальностям 060301–Фармация; адаптированы к образовательным технологиям с учетом специфики обучения по данным специальностям.
Рецензенты:
Утверждено к печати ЦКМС КрасГМУ (протокол №__от__.__.__ г.)
ЭТАЛОНЫ ОТВЕТОВ
Занятие №1 Микроскоп, его устройство и правила работы с ним. Уровни организации живого. Про- и эукариотические клетки…………………………6
Занятие №2 Биология эукариотической клетки. Структурные компоненты цитоплазмы………………………………………………………………………18
Занятие №3 Структурно-функциональная организация ядра. Размножение клеток……………………………………………………………………………..25
Занятие №4 Размножение организмов………………………………………....31
Занятие №5 Индивидуальное развитие организмов ………………………….37
Занятие №7 Законы Менделя. Взаимодействия генов………………………...45
Занятие №8 Хромосомная теория наследственности. Сцепленное наследование. Наследование пола ……………………………………………..53
Занятие №10 Филогенез кровеносной и мочеполовой систем позвоночных животных. …………………………………………………………………..........62
Занятие №11 Филогенез нервной системы позвоночных животных...………66
Занятие №12 Основы эволюционной теории. Микроэволюция и макроэволюция. …………………………………………………………………70
Занятие №14 Медицинское значение простейших из классов Споровики и Инфузории ……………………………………………………………….............81
Занятие №16 Тип Круглые черви. Аскарида человеческая, острица детская, власоглав, трихинелла…………………………………………………………..91
Занятие №17 Членистоногие – переносчики и возбудители заболеваний человека …………………………………………………………………………96
Занятие №19 Человек и биосфера …………………………………………….102
Занятие №20 Зачетное занятие по курсу «Биология»………………………..105
Занятие № 1. МИКРОСКОП, ЕГО УСТРОЙСТВО И ПРАВИЛА РАБОТЫ С НИМ. УРОВНИ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИВОГО. ПРО- И ЭУКАРИОТИЧЕСКИЕ КЛЕТКИ
Задача №1
Для изучения предложены два микропрепарата: 1) кожица лука и 2) крыло комара.
При работе с каким из этих препаратов будет использована лупа?
При изучении какого из двух этих объектов будет использоваться микроскоп?
Задача №2
Для выполнения практической работы предложены временный и постоянный препараты.
Как вы отличите временный препарат от постоянного?
Почему для изучения некоторых объектов лучше использовать временный микропрепарат?
Задача №3
В поле зрения при изучении препарата «Перекрест волос» (волосы содержат большое количество пигмента – темно-коричневого цвета) видны при малом увеличении следующие образования: толстые полоски темно-коричневого цвета, расположенные крест-накрест, пузырьки разного диаметра темного цвета, длинные нитевидные образования с четкими краями, но бесцветные.
Где в поле зрения представлены артефакты?
Что на данном препарате является объектом исследования?
Задача №4
Рассматриваются три вида клеток: клетки кожицы лука, клетка бактерии и клетка эпителия кожи лягушки.
Какие из перечисленных клеток можно уже четко рассмотреть при увеличении микроскопа (7х8)?
Какие клетки можно увидеть только при увеличении (7х40) и при иммерсии?
Задача №5
Исходя из предложенного стихотворения:
«С лука сняли кожицу-
Тонкую, бесцветную,
Положили кожицу
На стекло предметное,
Микроскоп поставили,
Препарат – на столик…»
О приготовлении какого препарата идет речь (временного или постоянного)?
Какие важные моменты в приготовлении препарата здесь не отмечены?
Задача №6
Постоянный препарат изучен на малом увеличении, однако при переводе на большое увеличение объект не виден, даже при коррекции макро- и микрометрическим винтами и достаточном освещении.
С чем это может быть связано?
Как исправить данную ошибку?
Задача №7
Препарат помещен на предметный столик микроскопа, имеющего в основании лапки штатива зеркало. В аудитории слабый искусственный свет. Объект хорошо виден на малом увеличении, однако при попытке его рассмотреть при увеличении объектива х40, в поле зрения объект не просматривается, видно темное пятно.
С чем может быть связано появление темного пятна?
Как исправить ошибку?
Задача №8
Исследуемый препарат оказался поврежден: разбито предметное и покровное стекла.
Как это могло произойти?
Какие правила надо соблюдать при микроскопировании?
Задача №9
Общее увеличение микроскопа составляет при работе в одном случае - 280, а в другом - 900.
Какие использованы объективы и окуляры в первом и во втором случаях?
Какие объекты они позволяют изучать?
Занятие №
2. БИОЛОГИЯ ЭУКАРИОТИЧЕСКОЙ КЛЕТКИ. СТРУКТУРНЫЕ КОМПОНЕНТЫ ЦИТОПЛАЗМЫ
Задача №1
Известно, что у позвоночных животных кровь красная, а у некоторых беспозвоночных (головоногих моллюсков) голубая.
Присутствие каких микроэлементов определяет красный цвет крови у животных?
С чем связан голубой цвет крови у моллюсков?
Задача №2
Зерна пшеницы и семена подсолнечника богаты органическими веществами.
Почему качество муки связано с содержанием в ней клейковины?
Какие органические вещества находятся в семенах подсолнечника?
Задача №3
Восковидные липофусцинозы нейронов могут проявляться в разном возрасте (детском, юношеском, зрелом), относятся к истинным болезням накопления, связанным с нарушением функций органоидов мембранного строения, содержащих большое количество гидролитических ферментов. Симптоматика включает признаки поражений центральной нервной системы с атрофией головного мозга, присоединяются судорожные припадки. Диагноз ставится при электронной микроскопии – в этих органоидах клеток очень многих тканей обнаруживаются патологические включения.
Функционирование какого органоида нейрона нарушено?
По каким признакам вы это выявили?
Задача №4
У больного выявлена редкая болезнь накопления гликопротеинов, связанная с недостаточностью гидролаз, расщепляющих полисахаридные связи. Это аномалии характеризуются неврологическими нарушениями и разнообразными соматическими проявлениями. Фукозидоз и маннозидоз чаще всего приводят к смерти в детском возрасте, тогда как аспартилглюкозаминурия проявляется как болезнь накопления с поздним началом, выраженной психической отсталостью и более продолжительным течением.
Функционирование какого органоида клеток нарушено?
По каким признакам это можно выявить?
Задача №5
При патологических процессахобычно в клетках увеличивается количество лизосом. На основании этого возникло представление, что лизосомы могут играть активную роль при гибели клеток. Однако известно, что при разрыве мембраны лизосом, входящие гидролазы теряют свою активность, т.к. в цитоплазме слабощелочная среда.
Какую роль играют лизосомы в данном случае, исходя из функциональной роли этого органоида в клетке?
Какой органоид клетки выполняет функцию синтеза лизосом?
Задача №6
Выявлено наследственное заболевание, связанное с дефектами функционирования органоида клетки, приводящее к нарушениям энергетических функций в клетках – нарушению тканевого дыхания, синтеза специфических белков. Данное заболевание передается только по материнской линии к детям обоих полов.
В каком органоиде произошли изменения?
Почему данное заболевание передается только по материнской линии?
Задача №7
Обычно, если клеточная патология связана с отсутствием в клетках печени и почек пероксисом, то организм с таким заболеванием нежизнеспособен.
Как объяснить этот факт, исходя из функциональной роли этого органоида в клетке?
С чем связана нежизнеспособность организма в данном случае?
Задача №8
У зимних спящих сурков и зимующих летучих мышей число митохондрий в клетках сердечной мышцы резко снижено.
С чем связано данное явление?
Для каких еще животных характерно такое явление?
Занятие №3. ЯДРО, ЕГО СТРУКТУРНЫЕ КОМПОНЕНТЫ. РАЗМНОЖЕНИЕ КЛЕТОК
Задача № 1
Ядро яйцеклетки и ядро сперматозоида имеет равное количество хромосом, но у яйцеклетки объём цитоплазмы и количество цитоплазматических органоидов больше, чем у сперматозоида.
Одинаково ли содержание в этих клетках ДНК?
Увеличится ли количество органоидов после слияния яйцеклетки со сперматозоидом?
Задача №2
Гены, которые должны были включиться в работу в периоде G 2 остались неактивными.
К каким изменениям в клетке это приведет?
Отразится ли это на ходе митоза?
Задача №3
В митоз вступила двуядерная клетка с диплоидными ядрами (2n=46).
Какое количество наследственного материала будет иметь клетка в метафазе при формировании единого веретена деления?
Какое количество наследственного материала будут иметь дочерние ядра по окончании митоза?
Задача №4
После оплодотворения образовалась зигота 46ХХ, из которой должен сформироваться женский организм. Однако в ходе первого митотического деления (дробления) этой зиготы на два бластомера сестринские хроматиды одной из Х-хромосом, отделившись друг от друга, не разошлись по 2-м полюсам, а обе отошли к одному полюсу. Расхождение хроматид другой Х-хромосомы произошло нормально. Все последующие митотические деления клеток в ходе эмбриогенеза протекали без нарушений механизма митоза.
Какими могут быть фенотипические особенности этого организма?
Задача №5
После оплодотворения образовалась зигота 46ХY, из которой должен сформироваться мужской организм. Однако в ходе первого митотического деления (дробления) этой зиготы на два бластомера сестринские хроматиды Y-хромосомы не разделились и вся эта самоудвоенная (реплицированная) метафазная хромосома отошла к одному из полюсов дочерних клеток (бластомеров). Расхождение хроматид Х-хромосомы произошло нормально. Все последующие митотические деления клеток в ходе эмбриогенеза протекали без нарушений механизма митоза.
Каким будет хромосомный набор клеток индивида, развившегося из этой зиготы?
Какой фенотип может иметь этот индивид?
Действие каких факторов могло привести к данной мутации?
Задача №6
При делении клетки митозом в одной из двух образовавшихся новых клеток не оказалось ядрышка.
Какое строение имеет ядрышко?
К чему может привести данное явление?
Задача №7
Число ядерных пор постоянно меняется.
Какое строение имеет ядерная пора?
С чем связано изменение числа пор в ядерной оболочке?
Занятие №4. РАЗМНОЖЕНИЕ ОРГАНИЗМОВ
Задача №1
Яйцеклетка содержит большое количество желтка сосредоточенного в центре яйцеклетки, активная зона цитоплазмы и ядро расположены по поверхности. Такая яйцеклетка есть у насекомых.
Какой тип яйцеклетки описан?
Какие еще типы яйцеклеток вам знакомы?
Задача №2
У девятипоясного броненосца тату всегда рождается четное количество одинаковых детенышей.
Как вы считаете, что происходит у этого животного при оплодотворении?
Как называется данный тип размножения?
Задача №3
Одноклеточные организмы дрожжевые грибы и многоклеточные организмы кишечнополостные имеют сходства и различия.
В чем заключается сходство способов размножения у этих животных?
Какие преимущества дает этот способ размножения?
Задача №4
Сперматозоиды в семенной жидкости развивают скорость 5 см\ч, что применительно к их размерам, примерно в 1,5 раза быстрее, чем скорость пловца-олимпийца.
Какие особенности их организации обуславливают такую скорость передвижения?
Каково строение сперматозоида?
Задача №5
Для яйцеклеток характерно необычное отношение объема ядра к объему цитоплазмы: у яйцеклеток оно сильно снижено, а у сперматозоидов, наоборот, ядерно-цитоплазматическое отношение очень высокое.
Свяжите показатели ядерно-цитоплазменных отношений с функциональной ролью половых клеток.
Охарактеризуйте строение яйцеклетки млекопитающих.
