Муниципальное общеобразовательное учреждение
«Средняя общеобразовательная школа №19
с углубленным изучением экономики»
Выявление степени повреждения хромосом лука при действии на них химических мутагенов
Выполнили: Левадняя Елена,
Молярова Наталья, 11 «Б»
Руководитель: ,
учитель биологии
г. Междуреченск, 2006г.
Содержание
1. Введение.
1.1. Цели и задачи
1.2. Актуальность темы
2. Растительный организм и химические мутагены.
2.1. Особенности хромосом растительной клетки.
2.2. Химические мутагены.
2.2.1. Бихромат калия.
2.2.2. Формальдегид.
2.2.3. Свинец.
3. Методика работы.
4. Выводы.
5. Рекомендации.
6. Список литературы.
7. Приложение.
Цель работы: выявить степень повреждения хромосом лука при действии на них химических мутагенов.
Задачи:
q Изучить литературу по данной теме;
q Провести ряд экспериментов;
q По результатам экспериментов сделать выводы;
q Дать нужные рекомендации;
Актуальность работы
Резкое ухудшение экологической обстановки во многих регионах нашей страны привлекает внимание к решению проблемы экологического образования и формирования ответственного отношения к природе в процессе школьного обучения.
Проблемы взаимоотношений общества и природы оказывают большое внимание на содержание практически всех биологических дисциплин, при этом важная роль в формировании экологического мышления должна отводиться, на наш взгляд, урокам общей биологии, где рассматриваются генетические вопросы.
Изучение последствий влияния деятельности человека на биосферу на уроках общей биологии даёт возможность показать одну из сторон экологического кризиса, заключающуюся в возникновении наследственной патологии у живых организмов.
В большинстве школ изучение ряда тем, затрагивающих вопросы деления клетки, мутационной изменчивости, генетики человека, как правило, носит описательный характер. Вместе с тем введение в школьную практику курсов углубленного изучения биологии позволяет провести несложные эксперименты, демонстрирующие негативное влияние факторов среды на генетические структуры. Использование самостоятельных наблюдений способствует осмыслению знаний, облегчает процесс их запоминания.
Растительный организм и химические мутагены
Объектом своей работы мы выбрали хромосомы корешков семян лука. Мы попытались выявить степень повреждения хромосом при действии на них химическими мутагенами. Хромосомы - структурный элемент ядра клетки, содержащий ДНК, который заключает наследственную информацию организма. В хромосомах в линейном порядке расположены гены. Самоудвоение и закономерное распределение хромосом по дочерним клеткам при клеточном делении обеспечивает передачу наследственных свойств организма от поколения к поколению. В виде четких структур хромосомы различимы (при микроскопии) только во время деления клеток. Каждая хромосома имеет специфическую форму, размер. В клетках организмов с недифференцированным ядром (бактерии) имеется одиночная двухспиральная молекула ДНК, нередко называемая хромосомой.
Благодаря строгой упорядоченности процесса клеточного деления каждая дочерняя клетка получает в точности такие же хромосомы, какими обладала материнская клетка, и в точно таком же числе. Если дочерней клетке в результате какого-то нарушения процесса клеточного деления оказалось больше или меньше хромосом, чем было в материнской клетке, то это приводит к заметным отклонениям от нормы, а иногда даже к гибели.
Этот способ деления клеток называется митозом. Он заключается в точном распределении генетического материала между дочерними клетками, при котором каждая из двух вновь возникших клеток получает генетический материал, идентичный исходной клетке.
Мутагены (от мутации и...ген), физические и химические факторы, вызывающие наследственные изменения — мутации. Мутагенным действием обладают ионизирующее и УФ-излучение, различные природные (колхицин) и получаемые искусственно (азотистая кислота, нитрозопроизводные мочевины и многих др.) химические соединения мутагенов используются в генетических экспериментах и в селекции для получения новых сортов, линий, штаммов. При попадании в организм человека мутагены могут вызывать развитие злокачественных опухолей, появление уродств и т. п. Поэтому во многих странах мира проверяются на мутагенность все новые химические соединения (лекарственные препараты, продукты бытовой химии и т. п.), а также проводится контроль за присутствием мутагенов в окружающей среде.
Для демонстрации мутационного эффекта необходимо выбрать наиболее удобные методы исследования, определить дозу мутагена, дающую ощутимый эффект. Мутагенное действие компонентов среды исследуется на различных уровнях: генном, хромосомном, геномном. Хромосомные перестройки обычно изучают в анафазе или метафазе митоза. Наиболее удачным методом, позволяющим зафиксировать повреждение хромосом, является анафазный метод.
Для более полной оценки, мы решили выбрать из научной литературы некоторые данные о мутагенах. Физические и химические факторы, вызывающие наследственную изменчивость - мутации. Мутагенным действием обладают различные природные и получаемые искусственно химические соединения мутагенов. Используются в генетических экспериментов и в селекции растений. Могут вызывать развитие злокачественных опухолей, появления уродств и т. д. Поэтому во многих странах проверяются на мутагены все новые химические соединения (лекарственные соединения, продукты бытовой химии). А также проводится контроль за присутствием мутагенов в окружающей среде.
Бихромат калия (хромпик). К2 Cr 2 O7. Ядовит. Является химическим реактивом и сильным окислителем. Его используют в спичечной промышленности, в изготовлении пиротехники, для мытья химической посуды в лабораториях и в качестве дубителя кож. А также он служит притравой при крашении ткани.
Формальдегид. По-другому называют муравьиным альдегидом или метаналем. НСНО. Его 40-процентный раствор - формалин. Это раствор для приготовления анатомических препаратов. Формалин используются также для дубления кож. Отрицательно воздействует на организм человека.
Свинец. Свинец мягок, легко прокатывается в тончайшие листы, свинцовую фольгу. Хорошо поглощает рентгеновские и - лучи. Химически свинец довольно инертен. Во влажном воздухе поверхность свинца тускнеет, покрываясь сначала оксидной пленкой, которая постепенно переходит в основной карбонат 2PbCO3·Pb(OH)2. Свинец и его соединения — токсичны. Попадая в организм, свинец накапливается в костях, вызывая их разрушение. Все растворимые соединения свинца ядовиты. Для человека является канцерогенным и токсичным металлом. Мягкая вода растворяет свинец и происходит отравление воды, которая действует на растительный организм и соответственно на животных и человека.. Влияет на изменение наследственной структуры, при воздействии на живой организм вызывает раковые и другие опухоли. Хромосомы - структурный элемент ядра клетки, содержащий ДНК, который заключает наследственную информацию организма.
Методика работы
Свою работу мы начали с того, что выбрали семена для экспериментов. Мы взяли: лук «Темно - красный», «Репчатый стрегоновский местный», «Репчатый мячковский местный» и лук «Пингвин». Эти семена мы замочили в воде на сутки в термостат с температурой 16-17 градусов по Цельсию, причем объем воды превышал объем семян в два раза. В это время происходило набухание цитоплазмы и подготовка клеток к первому митозу.
Затем мы перенесли семена всех сортов в пробирки с растворами бихромата калия, формальдегида и свинцовой воды. Раствор бихромата калия мы получили следующим образом: 14,8 мг. химически чистого бихромата калия кристаллического растворили в 100 мг. дистиллированной воды. Чтоб получить необходимый раствор формальдегида, мы добавили 3 капли 40-процентного раствора формальдегида к 200 мл. дистиллированной воды. Также мы приготовили 10- процентный раствор свинцовой воды.
Через сутки после того, как мы опустили семена в растворы, мы промыли их проточной водой, поместили семена на керамическую плитку и залили водой. Быстрее и лучше всех отрастали корешки лука «Пингвин», а корешки лука сорта «Репчатый мячковский местный» не дали корешков. Это говорит о том, что данный сорт лука не устойчив к условиям окружающей среды. Как только корешки оставшихся сортов, отросли до нужной для опыта длины, мы отрезали корешки длиной 1,5 см. и выдержали их в уксусно-спиртовом фиксаторе(1:3) в течение 2 часов. Потом мы перемести их 75-процентный раствор спирта, и поставили корешки в холодильник при температуре 3-7 градусов. После этого поместили корешки в ацетолакмоид на 4 часа для окрашивания хромосом, и добавили в него несколько капель раствора HCL.
Результаты
При помещении корешков лука в бихромат калия мы наблюдали следующую картину: темно – красный сорт и «пингвин» оказались наименее устойчивы к действию раствора, мы наблюдали отставание хроматид при делении. Стригуновский же сорт более устойчив к воздействию этого реагента, наблюдается одиночные фрагментарные повреждения хромосом.
При помещении корешков лука в формальдегид наиболее устойчивым оказались: двойные фрагменты отрывов хроматид. У «Пингвина» наблюдалось появление двойных мостов, в этом случае некоторые хроматиды вообще не разошлись полюсам.
При помещении в раствор свинцовой воды корешков лука мы наблюдали множество повреждений хроматид, у «Пингвина» она проявлялись в появлении одиночных и двойных фрагментов, мостов. Средней устойчиволстью обладал стригуновский сорт, где были выражены одиночные и двойные фрагменты.
Только в контроле, в расположенных здесь хромосомах аномалий не наблюдалось.
Выводы
Митоз начинается с укорочения хромосом. Оно происходит постепенно, в несколько этапов. Это стадия профазы. Вначале профазы можно увидеть тонкие хроматиновые нити, спутанные в клубок, в котором не удается различить отдельные хромосомы. К концу профазы нити значительно укорачиваются и одновременно утолщаются, при этом некоторые хромосомы можно отличить от основной массы. Ядрышко, хорошо видимое в начале профазы, к концу исчезает. В цитоплазме во время профазы образуется нити веретена, и формируются два полюса. Конец профазы знаменуется исчезновением ядерной оболочки. Далее наступает стадия метафазы, которая очень короткая. Сразу же после выстраивания хромосом в центре клетки центромерные районы сестринских хроматид разъединяются, и они становятся независимыми одна от другой. Начинается анафаза - стадия, во время которой сестринские хроматиды, ставшие самостоятельными хромосомами, расходятся по полюсам. За анафазой наступает телофаза. Вокруг собранных у полюсов хромосом формируется ядерная оболочка. Хромосомы претерпевают изменения, обратные изменениям в профазе. Образуются ядрышки. Телофаза заканчивается разделением цитоплазмы - цитокинезом, и на месте материнской клетки возникают две дочерние.
Нарушение митоза возникает, когда правильное течение митоза нарушается различными внешними воздействиями; в том числе высокими дозами радиации. Некоторые химические вещества нарушают согласованность митотических процессов. Одни хромосомы начинают двигаться быстрее, другие отстают. Отставшие хромосомы могут не включиться в формирующиеся дочерние ядра.
Список литературы
1) Ребров в школе, М., «Школа-Пресс», 1993.
2) Альщиц в школе, М., «Педагогика», 1991 .
3) Ходаков химия. М., «Просвещение», 1972
Приложение
Темно-красный лук.
|
Пингвин.
|
Лук репчатый
(стригуновский местный).
|
