Методические указания к лабораторным занятиям по дисциплине Биология индивидуального развития для студентов специальности 050607 – Биология (стр. 5 )

№5 Лабораторное занятие. Нейруляция и дифференциация нервной системы

Препараты к занятию «Нейруляция у амфибий»

На препаратах к занятию 6 демонстрируют процессы, проис­ходящие при нейруляции у амфибий. Представлены поперечные срезы ранней, средней и поздней нейрул зародышей шпорцевой лягушки (Xenopus laevis), а также парасагиттальный срез поздней нейрулы.

Препарат №1. Поперечный срез зародыша шпорцевой лягушки на стадии ранней нейрулы

Задание. Рассмотрите при малом увеличении (объектив х 8) и зарисуйте срез ранней нейрулы (рис. 40, А). Укажите на рисунке расположение дорсальной и вентральной стороны зародыша. Оп­ределите границы всех трех зародышевых листков. Найдите гаст-Кроцель, нервную пластинку, дорсальную сомитную мезодерму. Потом переведите микроскоп на большое увеличение (объектив х 40), рассмотрите дорсальную область зародыша. Обратите внимание на строение нервной пластинки и форму клеток в раз­личных ее слоях.

Рассмотрите дорсальную мезодерму. Найдите зачаток хорды и формирующиеся сомиты. Зарисуйте этот участок отдельно или прорисуйте увиденные элементы строения на общем рисунке за­родыша.

На срезе можно видеть начало формирования нервной плас­тинки. В результате латеромедиальной миграции клеток гипоэк-тодермы эктодерма на дорсальной стороне зародыша утолщает­ся. В слое мезодермы в центре на дорсальной стороне выделяется закладка хорды (8— 10 клеток). Гастральная полость выстлана клет­ками энтодермы, которые легко отличить от клеток мезодермы по крупным гранулам желтка. Небольшая полость внутри энто­дермы — смещенный на вентральную сторону зародыша бласто-цель.

Препарат №2. Поперечный срез зародыша шпорцевой лягушки на стадии средней нейрулы

Задание. Рассмотрите при малом увеличении (объектив х 8) и зарисуйте срез средней нейрулы (рис. 40, Б). Укажите на рисунке расположение дорсальной и вентральной сторон зародыша. Опре­делите границы всех трех зародышевых листков. Найдите гастро-цель, нервную пластинку, дорсальную сомитную мезодерму, пла­стинку латеральной мезодермы и закладку хорды. Потом переве­дите микроскоп на большое увеличение (объектив х 40), рассмот­рите дорсальную область зародыша. Обратите внимание на строе­ние нервной пластинки и форму клеток в различных ее слоях. Обратите внимание на форму клеток в формирующихся сомитах. Зарисуйте этот участок отдельно или прорисуйте увиденные эле­менты строения на общем рисунке зародыша.

Клетки центральной области нервной пластинки вытягивают­ся и проникают между клетками гипоэктодермы. Апикальные по­верхности клеток сокращаются. В нервной пластинке образуется продольный желобок. Клетки слоя мезодермы также смещаются на дорсальную сторону. Выделяется мезодерма будущих сомитов, клетки которой сильно вытягиваются. Отчетливо виден тяж хорды. В хорде и сомитной мезодерме продолжаются движения конвер­гентного растяжения. Латеральная пластинка мезодермы представ­лена двумя слоями клеток — висцеральным и париетальным лист­ками. Полость бластоцеля в энтодерме на вентральной стороне зародыша редуцируется.

Препарат №3. Поперечный срез зародыша шпорцевой лягушки на стадии поздней нейрулы

Задание. Рассмотрите при малом увеличении (объектив х 8) и зарисуйте сагиттальный срез поздней нейрулы (рис. 41, А). Укажи­те на рисунке расположение дорсальной и вентральной сторон зародыша. Определите границы всех трех зародышевых листков. Найдите гастроцель, нервную трубку, сомиты, пластинку лате­ральной мезодермы и закладку хорды. Потом переведите микро­скоп на большое увеличение (объектив х 40), рассмотрите кле­точное строение всех перечисленных выше структур. Найдите скоп­ление клеток нервного гребня между покровной эктодермой и нервной трубкой или чуть сбоку от нее. Сравните количество кле­ток хорды на срезах средней и поздней нейрулы.

Поперечный срез поздней нейрулы. Нервная пластинка замкну­лась в нервную трубку с невроцелем внутри. Эктодерма образова­ла сплошной двуслойный пласт. Между нервной трубкой и экто­дермой можно видеть тяж клеток нервного гребня. В хорде про­должаются конвергентная интеркаляция и растяжение вдоль оси зародыша. В мезодерме идет формирование сомитов. На срезе ви­ден сомит в фазе ориентации его клеток перпендикулярно оси зародыша. Пластинка латеральной мезодермы двуслойная. Бласто-цель редуцирован.

Препарат №4. Парасагиттальный срез зародыша шпорцевой лягушки на стадии поздней нейрулы

Задание. Рассмотрите при малом увеличении (объектив х 8) и зарисуйте парасагиттальный срез поздней нейрулы (рис. 41, Б). Укажите на рисунке расположение дорсальной и вентральной сто­рон зародыша, а также переднего и заднего концов тела. Опреде­лите границы эктодермы, мезодермы и энтодермы. Найдите гаст­роцель, сомиты, несегментированную мезодерму в хвостовом от­деле зародыша. Потом переведите микроскоп на большое увели­чение (объектив х 40), рассмотрите клеточное строение всех пе­речисленных выше структур. Прорисуйте увиденные элементы стро­ения на общем рисунке зародыша.

Парасагиттальный срез поздней нейрулы. Срез прошел через осевую мезодерму, где можно видеть зоны формирования соми­тов (см. рис. 39). Головной отдел зародыша справа. В хвостовой час­ти располагается несегментированная мезодерма, ее клетки не ориентированы. Затем клетки эпителизуются, образуется пресо-мит, клетки которого вытягиваются в направлении, перпендикулярном оси зародыша (и плоскости рисунка). Далее клетки ме­няют ориентацию на продольную — формируется зрелый сомит. В головном отделе зрелых сомитов нет, имеется тонкая прехор-дальная пластинка и мезенхима головы. Гастральная полость выс­тлана энтодермой. В головной части виден глоточный вырост. Бла-стоцель редуцирован до маленькой полости на границе головного и туловищного отделов. Здесь будет формироваться сердце.

Для проведения занятия могут быть использованы препараты гаструл бесхвостых амфибий, например травяной лягушки — Rana temporaria (рис. 42).

№6 Лабораторное занятие. Уровни регуляции и дифференцировки в развитии

Дифференциальная работа различных генов на разных стадиях и в разных клеточных системах.

Препарат №1. Амфибластула травяной лягушки (Rana temporaria): меридиональный срез

Задание. На данном препарате под микроскопом при малом увеличении (объектив х 8) рассмотрите и зарисуйте общий вид амфибластулы на меридиональном срезе. При зарисовке амфи-бластулы рекомендуется расположить ее анимальным полюсом вверх или указать на рисунке расположение анимального и веге­тативного полюсов. Укажите на рисунке расположение микроме­ров, мезомеров и макромеров.

Переведите микроскоп на большое увеличение (объектив х 40) и внимательно рассмотрите крышу бластоцеля, обращая внима­ние на распределение пигмента в клетках. На рисунке покажите распределение пигмента в клетках амфибластулы.

На рис. 29 показаны меридиональные срезы ранней (Б) и позд­ней (В) амфибластул травяной лягушки. Амфибластула имеет сфе­рическую форму. Ее стенка состоит из нескольких слоев клеток, бластоцель смещен к анимальному полюсу. Анимальная часть стен­ки амфибластулы (крыша бластоцеля) тоньше, чем массивная ве­гетативная часть стенки (дно бластоцеля). Более мелкие анималь-ные бластомеры (микромеры) сильнее пигментированы, содер­жат меньшее количество желтка и мельче, чем крупные вегетативные бластомеры (макромеры). Между микромерами и макро­мерами располагается несколько клеток промежуточного размера (мезомеры). Микромеры, относящиеся к разным слоям, состав­ляющим крышу бластоцеля, пигментированы по-разному. Для мик­ромеров, кроме приядерного расположения пигмента, характерно также наличие слоя пигмента вдоль внешнего края клеток. Этот пигмент кортикальной области анимальной части ооцита унасле­довали те клетки, которые при дроблении сформировались из этой области зиготы (см. рис. 25). В ранней амфибластуле, когда крыша бластоцеля состоит в основном из одного слоя клеток (рис. 29, Б), такой слой пигмента есть во всех микромерах. В поздней амфибла­стуле, когда крыша бластоцеля становится многослойной, пиг­мент наследуют только клетки внешнего слоя (рис. 29, В). При дальнейшем развитии (стадии гаструляции и нейруляции) можно проследить судьбу потомков этих клеток по наличию пигмента в кортикальной области.

Для данного занятия могут быть использованы также срезы ам-фибластул других видов бесхвостых амфибий. Если для приготов­ления срезов используются эмбрионы шпорцевой лягушки (Хепорт laevis), то следует отбирать икру наиболее темноокрашенных са­мок, так как у светлых особей труднее проследить распределение пигмента в клетках амфибластулы, а икра альбиносных особей не пигментирована.

Препарат №2. Сагиттальный срез зародыша шпорцевой лягушки на стадии ранней гаструлы

Задание. Рассмотрите при малом увеличении (объектив х 8) и зарисуйте сагиттальный срез ранней гаструлы. Определите на пре­парате анимальный и вегетативный полюса зародыша, а также его дорсальную и вентральную стороны. Укажите их на рисунке. Сравните смещение в результате эпиболии анимального пигмен­тированного материала на дорсальной и вентральной сторонах. Определите количество слоев клеток в крыше бластоцеля. Потом переведите микроскоп на большое увеличение (объектив х 40), рассмотрите и зарисуйте область формирования дорсальной губы бластопора и участок крыши бластоцеля, обращая внимание на распределение пигмента в клетках этих областей.

Сагиттальный срез зародыша на стадии ранней гаструлы по­казан на рис. 34, А. Поверхностные клетки анимального полюса содержат гранулы пигмента под наружной мембраной. В крупных клетках вегетативного полюса пигмент отсутствует. На дорсаль­ной стороне зародыша образовался веер колбовидных клеток, которые хорошо различимы благодаря характерной форме и кон­центрации пигмента в их «шейках» при сокращении наружной поверхности. Клетки погружаются вглубь, сохраняя связь с поверхностью. Щелевидный бластопор срезан поперек. Его зак­ругленный анимальный край и есть дорсальная губа бластопора, через которую подворачивается материал краевой зоны. Клетки поверхностного и подповерхностных слоев сначала смещаются вегетативно, а затем вместе с колбовидными клетками двигаются в анимальном направлении. С вентральной стороны зародыша подобных движений пока нет. Крупные клетки головной энто­дермы и мезодермы, расположенные в углу бластоцеля на дор­сальной стороне, начинают распластываться и ползти в анималь­ном направлении по внутренней стенке крыши бластоцеля. Про­должается радиальная интеркаляция в крыше бластоцеля. Про­цесс более активно идет на дорсальной стороне, поэтому крыша здесь состоит из двух слоев клеток (на вентральной стороне — из 3 — 5 клеток).