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遗传学实验一


《遗传学实验》 20111621 班和 20111622 班

实验一 植物细胞的有丝分裂染色体标本制片及观察
一、实验目的 1.观察植物细胞有丝分裂过程中染色体的形态和变化。 2.学会植物根尖有丝分裂装片的制作方法和技巧。 二、实验原理 背景知识介绍: 1882 年,德国生物学家费莱明(Walther Flemming)发现了有丝分裂现象;但从更详细 的一些资料看,认识有丝分裂过程是人们在不断地对比和总结中获得的。 ——1841 年,波兰生物学家 Robert Remak)发现一个母细胞可分裂为两个子细胞; ——1842 年,瑞士植物学家内格里(Karl Wilhelm vonnageli )观察到 分裂期的染色体结构。 ——1848 年,德国生物学家霍夫曼斯特(Wilhelm Hofmeister)发现了分裂期核膜消失 现象。 ——1877-1882 年,费莱明提出了分裂期染色体“纵向分裂”模式,并用“mitosis”表 示整个细胞分裂的过程。 ——1884 年, 波兰——德国植物学家斯觉斯伯格 (Eduard Strasburger) 用 “prophase” 、 “metaphase”和“anaphase”表示分裂期中的前期、中期和后期。 ——1894 年,德国解剖学家伦德加德(Henrik Lundegardh)用“interphase”表示分 裂间期。 -至此,有丝分裂全过程就被认为划分为前期、中期、后期、末期和间期 5 个时期,有丝 分裂全过程的描述得到了统一。 有丝分裂的过程: 间期:包括 G1、S、G2 期。 G1 期,合成细胞生长必需的蛋白质、糖类和脂质等生化物质;染色质去凝集,为 DNA 合成做准备,因此又称 DNA 合成预备期或复制前期。有些细胞暂时离开了细胞周期进入

G0 期,停止分裂;一旦得到信号指令便又会返回细胞周期,分裂增殖。G0 期细胞多发生于 G1 期,人体绝大多数细胞是处于 G0 期。像肝细胞,当它受到外部因素刺激后,如切割掉 部分肝,便可使细胞从 G0 期返回到细胞周期中。 S 期,DNA 复制,组蛋白合成,复制后两份 DNA 分子在 S 期货或 S 期后不久,通过黏 结蛋白(cohesion)相互黏合。 G2 期,RNA 和蛋白质合成,特别是微管蛋白大量合成,为 M 期纺锤体装配提供原材 料。 同种细胞,细胞周期时间长短因生理活动、营养状况等差异而有所不同,不同种类细胞 之间,细胞周期时间短的差别很大,主要是 G1 期不同,而 S 期、G2 期和 M 期时间相对恒 定,尤其是 M 期更为恒定,常仅维持 0.5 小时。 ? 在蚕豆根尖细胞的有丝分裂周期中,G1 期为 5hr,S 期为 7.5hr,G2 期为 5hr,间期 共长 17.5hr,而 M 期全长只有 2hr 。

前期(prophase)
当染色体呈可见的细线时标志着细胞分裂开始,进入细胞分裂前期。 ●每个染色体两条染色单体开始螺旋化、卷曲; ●着丝粒尚未分裂,因而螺旋、卷曲的两条染色单体由同一个着丝粒联结; ●核仁、核膜逐渐解体,前期结束时核仁消失。 中期(metaphase) 标志:核仁、核膜消失 ●染色单体进一步螺旋、收缩直至呈最短、最粗的状态; ●纺锤丝形成一个三维的结构,称为纺锤体(spindle); ●纺锤丝与染色体的着丝点附着, 并牵引染色体, 使其着丝粒均匀分成在垂直于两极的一个 平面上(赤道板或赤道面)染色体臂自由分布在赤道面的两侧。 ●染色体形态稳定,排列均匀,是研究染色体形态和数目的最佳时期。

后期(anaphase)
后期就是从着丝粒分裂到染色单体到达两极的过程。 ●由于纺锤丝的牵引作用,着丝粒发生分裂;

●每条染色体的两条染色单体,分别由纺锤丝拉向两极; ●两极都具有相同的染色(单)体数。

末期(telophase) 染色体到达两极后: ●核膜、核仁重建; ●染色体解螺旋化,呈松散状态; ●细胞质分裂,细胞板形成。

植物根尖的分生细胞的有丝分裂,每天都有分裂高峰时间,此时把根尖固定,经过染色 和压片,再置放在显微镜下观察,可以看到大量处于有丝分裂各时期的细胞和染色体。

三、实验材料 蚕豆(Vicia faba 2n=12) 洋葱(Aillum cepa 2n=16) 大蒜

玉米 四、实验器具和药品 1.用具:显微镜、载玻片,盖玻片,指管,试剂瓶,滴瓶,镊子,解剖针,滤纸、铅笔、 橡皮等。 2.药品:无水酒精,95%酒精、80%酒精、70%酒精,冰醋酸,1N 盐酸、1%醋酸洋红、 铁矾(硫酸亚铁) 、对二氯苯或秋水仙素、α -溴萘、8-羟基喹啉。 3.试剂配制 卡诺固定液的配制:用 3 份无水酒精,加入 1 份冰醋酸(现配现用) 。 染色液的配制: 1%的醋酸洋红染色液: 将 100ml45%的乙酸加热煮沸, 移去火苗, 徐徐加入 1-2g 洋红, 溶解后再煮沸 1-2min, 冷却加入 2%的铁矾水溶液 5-10 滴, 或在煮沸醋酸洋红染色液中悬置 数枚锈铁钉(防止溶液溢出) ,以增强染色性能。配制的染色液过滤后贮存于棕色试剂瓶中 备用。 0.01%-0.2%秋水仙碱溶液: 先以少量 95%酒精将 1g 秋水仙碱溶解, 再加蒸馏水至 100ml 配成 1%的母液,贮存于棕色瓶中,置冰箱内保存。用时可量取一定量母液,按比例稀释即 可。 对二氯苯饱和水溶液:取 10g 对二氯苯加蒸馏水 100ml。 0.002mol/L 的 8-羟基喹啉水溶液:用分析天平称 0.2901g 8-羟基喹啉用蒸馏水定容 于 1000ml 容量瓶中,在 60℃下溶解后备用。

五、实验步骤 (1)取材 洋葱根尖:将洋葱的鳞基,置于盛水的小烧杯上, 思考: 放在 25℃温箱中,待根长到 2cm 左右时,在上午 a.为什么遗传学有丝分裂实验中经 九时左后剪下摘下根尖。 蚕豆根尖:黑暗或室温下培养蚕豆 40-50h,待根 长至 1-2cm 时于上午 10 点左右剪取。 大蒜: 玉米: 常选洋葱、蚕豆、大蒜做材料? b.不同材料为什么取材时间不同? C.取材时间对实验结果有什么影 响?

(2)预处理 低温处理:将根尖放入盛有蒸馏水的指形管中,置 于冰水共存的冰瓶中,然后把冰瓶放到 0-3℃的冰箱内处理 24h。 药剂处理: a. 0.01%-0.2%秋水仙碱溶液处理 2-4h。 b. 对二氯苯饱和水溶液处理 3-4h。 c. 对二氯苯饱和水溶液加 1-2 滴α -溴萘处理 3-4h。 d. 0.002mol/L 的 8-羟基喹啉水溶液处理 3-4h。 各种药剂处理时,注意温度不宜过高,保持 10-15℃为宜。 思考: A.不同的预处理原理是什么? B.相同材料不同处理的效果如 何? C.那种处理效果最好?

(3)固定 经过处理后的材料冲洗干净后,放到卡诺固定液中固定 24 小时,固定材料可以转入 70%酒精中,在 4℃冰箱中保存,保存时间最好不超过二个月。 (4)解离 酸解:从固定液中取出根尖,用蒸馏水漂洗,再放到 0.1mol/LHCl 中,在 60℃水浴中 解离 5—20min。 (5)染色 将解离的材料用蒸馏水漂洗后, 用吸水纸吸干, 切取材料分生组织部分放入载玻片上, 滴 1 滴 1%的醋酸洋红染色液后压片。 (6)压片 一个解离良好的材料, 只要用镊子尖轻轻的敲打盖玻片, 分生组织细胞就可铺展成薄薄 的一层,再用毛边纸把多余的染色液吸干,经显微镜检查后,选择理想的分裂细胞,再在这 个细胞附近轻轻敲打, 使重叠的染色体渐渐分散, 就能得到理想的分裂相, 要达到这个目的, 必需掌握以下几点: 1.压片材料要少,避免细胞紧贴在一起,致使细胞和染色体没有伸展的余地。 2.用镊子敲打盖玻片时,用力要均匀,若在压片时稍不留意,使个别染色体丢失,而被 迫放弃一个良好的分裂相的细胞。 (7)镜检

将制片先放在低倍镜视野下, 寻找典型的各时期的分裂相细胞, 然后转换于高倍镜下 仔细观察染色体的形态并描绘下来。 (8)计数统计 a.四种材料比较那种材料制片最易成功(一次、两次及以上). b.每种材料,不同的处理方法下所做片子中,选择较理想的片子计数细胞分裂相。

六、作业与思考 1、制作细胞有丝分裂清晰图像 1-2 张,要求当堂课交给指导老师。 2、绘出你所看到的细胞有丝分裂各个时期的典型图象,并简要说明各时期染色体的行 为和变化。 3. 分析并比较所见何种分裂相细胞最少,何种分裂相最多?为什么?


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