Методические указания к лабораторным занятиям по дисциплине Биология индивидуального развития для студентов специальности 050607 – Биология (стр. 1 )

Методические укзкния Ф СО ПГУ 7.18.2/05

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова

Кафедра биологии и экологии

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к лабораторным занятиям по дисциплине Биология индивидуального развития

для студентов специальности 050607 - Биология

Павлодар

Лист утверждения к методическим укзкниям

Ф СО ПГУ 7.18. 1/05

УТВЕРЖДАЮ

Декан ФХТиЕ

_____________

«____»______________2009 г.

Составитель: ст. преподаватель______________ ,

Кафедра биологии и экологии

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к лабораторным занятиям по дисциплине Биология индивидуального развития

для студентов специальности 050607 - Биология

очной формы обучения

Рекомендованы на заседании кафедры от «___» ________2009 г., протокол №___

Заведующий кафедрой _______________________

Одобрено учебно-методическим советом факультета химических технологий и естествознания

«____» ________ 2009 г. Протокол №____

Председатель УМС _____________________

№1 Лабораторное занятие. Морфология, физиология и развития гамет

Препараты к занятию «Сперматогенез»

Препараты к этому занятию иллюстрируют различия в строе­нии жгутиковых сперматозоидов разных видов позвоночных и цитологические изменения, происходящие в процессе спермато­генеза в семеннике крысы.

Препарат №1. Мазок спермы морской свинки

Задание. Под микроскопом при малом увеличении (объек­тив х 8) найдите на препарате отдельно лежащий сперматозоид с неповрежденной хвостовой нитью. Переведя микроскоп на большое увеличение (объектив х 40), зарисуйте строение сперматозоида.

Сперму для мазков берут из придатков семенников, наносят ее тонким слоем на предметное стекло, фиксируют и окрашивают. На световом уровне не удается рассмотреть тонких деталей строе­ния (митохондрии, центриоли, аксонему) — эти структуры на­блюдают при электронно-микроскопическом исследовании. На мазках можно рассмотреть лишь общую форму, основные отделы и относительные размеры клетки (рис. II, А). Сперматозоиды мор­ской свинки — типичные жгутиковые гаметы. Общая длина спер­матозоида равна 100 мкм. Отчетливо выражена головка, шейка и хвостик. Большую часть округлой, уплощенной головки занимает ядро, состоящее из плотного конденсированного хроматина. Ог­ромная акросома расположена на апикальном конце головки, за­нимает примерно '/з ее части и имеет форму колпачка. Область шейки и промежуточный отдел (место, где располагается митохондриальная спираль) сливаются и несколько утолщены по срав­нению с продолжением хвоста. В этой области сохраняется рези-дуальная цитоплазма в виде капельки, мешочка, а чаще всего — муфточки.

Резидуальная цитоплазма обычно исчезает по мере прохожде­ния сперматозоида по канальцам придатка семенника. Главный отдел хвоста длинный, покрыт цитоплазматической оболочкой, отсутствующей лишь в дистальном отделе. Иногда на препаратах можно увидеть «многохвостные» спер­мин или пучки спермиев — результат склеивания нескольких спер­матозоидов, обладающих высокой способностью к агглютинации.

Препарат №2. Мазок спермы тритона

Задание. Под микроскопом при малом увеличении (объек­тив х 8) найдите на препарате область, где лежат несколько спер­матозоидов. Выберите отдельно лежащий сперматозоид с непов­режденной головкой и хвостовой нитью. Переведите микроскоп на большое увеличение (объектив х 40) и зарисуйте строение спер­матозоида (рис. 11, Б).

Сперматозоиды тритона при малом увеличении похожи на тон­кие нити, и иногда их бывает трудно найти на препарате. Ундулирующая мембрана сперматозоида тритона настолько тонка, что не воспринимает гистологическую окраску. Она прозрачна и мо­жет быть не видна при классической настройке света по Келлеру. Чтобы ее визуализировать, прикройте диафрагму конденсора. Если это не поможет, можно, вращая винт, немного опустить весь кон­денсор.

В деталях строения жгутиковые сперматозоиды могут очень от­личаться друг от друга по ряду признаков. Сперматозоиды трито­на, как и морской свинки, относятся к жгутиковым формам, раз­мер клетки примерно 500 мкм. Головка сильно вытянута и заост­рена, имеет форму гарпуна или вязального крючка. Под акросо-мой (10 мкм) располагается плотное стержневидное ядро (70 мкм). К задней его части примыкает очень короткая шейка (8 мкм). Ци-топлазматическая оболочка длинного хвоста формирует ундули-рующую мембрану, отсутствующую лишь в самом дистальном от­деле.

Препарат №3. Семенник крысы (гистологический срез)

Задание. Под микроскопом при малом увеличении (объек­тив х 8) рассмотрите и схематично зарисуйте срез семенника (рис. 11, В). Найдите на препарате поперечный срез семенного каналь­ца (округлый или слабо овальный, с видимым просветом по сере­дине) и переведите микроскоп на большое увеличение (объек­тив х 40). Зарисуйте сектор стенки канальца, обращая внимание на размеры и взаиморасположение ядер различных клеток спер-матогенного ряда, а также на форму, строение и расположение ядер клеток Сертоли (рис. 11, Г).

Данный препарат представляет собой срез семенника крысы толщиной 5 — 7 мкм. Как правило, такой препарат бывает окра­шен по одной из двух методик: железным гематоксилином (чер­но-серая окраска, дающая высокий контраст; хорошо видна струк­тура ядер клеток сперматогенного ряда) или квасцовым гемато­ксилином по Каррачи и эозином (темно-синие ядра и розоватая цитоплазма).

На срезе канальцы выглядят округлыми либо овальными в за­висимости от плоскости сечения. Между ними располагаются со­единительная ткань и клетки Лейдига, основная функция кото­рых — синтез мужского полового гормона тестостерона, необхо­димого для осуществления сперматогенеза. Стенку канальцев об­разуют несколько клеточных слоев дифференцирующихся поло­вых клеток, развитие которых происходит в направлении от ба-зальной мембраны к просвету канальца (рис. 12). Помимо сперматогенного эпителия (сперматогониев и их потомков) в состав стен­ки канальцев входят и соматические по происхождению клетки Сертоли (сустентоциты). Основания этих клеток находятся на ба-зальной мембране канальца, а ветвящиеся отростки обращены в сторону его просвета и образуют специфические контакты с клет­ками сперматогенного эпителия (рис. 13). Рассмотреть границы клеток Сертоли невозможно, но хорошо различимы ядра. Обшир­ная цитоплазма заполняет все промежутки между половыми клет­ками. Светлые ядра клеток Сертоли, обычно треугольной либо овальной формы, содержат одно ядрышко, располагаются в ба-зальной части клетки. Функции их многообразны: трофическая, опорная, регуляторная, фагоцитоз. У взрослых особей эти клетки не делятся. Сперматогенез начинается в периферических участках извитых канальцев. Между основаниями клеток Сертоли у базаль-ной мембраны находятся клетки с относительно крупным ядром и небольшим количеством цитоплазмы — сперматогонии. Если гистологический препарат окрашен железным гематоксилином, то можно заметить различия в строении ядер сперматогонии раз­ных генераций. Для сперматогониев типа А характерны два варианта ядер: с деконденсированным, равномерно распределенным хроматином (светлые ядра) и с конденсированным хроматином (темные ядра). Вблизи ядерной мембраны расположены ядрышки. В сперматогониях типа Б хроматин конденсирован и распределен у ядерной мембраны.

Ярус семенного канальца (базальный компартмент), в кото­ром расположены сперматогонии, обозначается зоной размноже­ния и отделяется от околополостного отсека канальца специали­зированными соединениями между отростками клеток Сертоли, однако на световом уровне этих деталей в строении клеток Серто­ли обычно не видно. В околополостном отсеке ярусами располага­ются последовательно сперматоциты первого порядка (зона роста) и ближе к просвету — сперматиды (зона формирования спер­матозоидов).

Различить половые клетки на определенном этапе сперматоге­неза возможно не только по их ярусному расположению в стенке канальца, но и по характерным морфологическим особенностям. Сперматоциты I — это наиболее крупные по размерам клетки; их ядра почти в два раза больше ядер сперматогоний и имеют харак­терную «грубую» сетчатую структуру ядер, которая особенно ха­рактерна для пахитены и диплотены профазы мейоза.

По завершении ядерных перестроек в периоде роста спермато­циты I приступают к делениям созревания. В результате первого (редукционного) деления образуются сперматоциты второго по­рядка. Они меньше по объему и располагаются ближе к просвету канальца. Из-за краткости соответствующей интерфазы они край­не редко обнаруживаются на срезах, также имеют ядро с сетчатой структурой, но рисунок сетки менее «грубый», чем в ядрах спер-матоцитов первого порядка.

Самый верхний ярус стенки канальца занимают гаплоидные' сперматиды, образующиеся после второго (эквационного) деле-: ния мейоза. Популяции сперматид, видимые на разных срезах се­менных канальцев, существенно различаются, так как находятся на разных этапах трансформации сперматид в сперматозоиды. Как правило, на одном срезе стенки семенного канальца можно уви­деть сперматиды сразу двух возрастов — ранние и поздние.

Ранние сперматиды — небольшие овальные клетки с хорошо заметными контурами светлых ядер, хроматин в которых диспер­сно распределен и имеет тонкозернистую структуру. Очень часто на периферии ядра видна довольно крупная темная гранула — формирующаяся акросома сперматозоида.

В процессе спермиогенеза сперматида приобретает морфологи­ческие свойства, характерные для спермия: ядро уплотняется и образует основную часть головки, формируется акросома, из ди-стальной центриоли начинает расти жгутик, цитоплазма в основ­ном редуцируется.

Поздние сперматиды имеют темную окраску ядер, их жгути­ки направлены в просвет канальца. Часто сперматиды старших возрастов глубоко имплантируются в глубокие крипты, которые формируются в апикальной части клеток Сертоли и располага­ются в ней пучками (каждый пучок — это один синцитиальный клон).