У дрозофилы хромосомы имеют форму

В теплое время года, в квартиры и дома проникают различного рода насекомые. В том числе и мухи. На первый взгляд может показаться, что от них нет никакой пользы, только вред. На самом деле это не совсем так. Ученые постоянно изучают вредителей, в результате разрабатывают новые технологии в различных сферах длительности. В статье поговорим о хромосомах таких мух, как дрозофила.

Что представляет собою дрозофилы?

Это небольшое насекомое часто называемые плодовой мушкой. Вредитель имеет черно-желтое тело, длиною около 2,5 мм. На голове размещены фасеточные глаза красного цвета. Отличительной чертой самки и самца является размер. Первые значительно больше последних.

Визуально определить половую принадлежность можно если посмотреть на особь через лупу. У самцов конец брюшка черный. При этом щетинки, расположенные рядом с анусом – заостренные. Таким образом они защищают гениталии насекомого.

Важно: в мире насчитывается 1500 видов плодовой мошки, поэтому внешний вид может немного отличаться.

Жизненный цикл

Дрозофила проходит 3 этапа развития:

За свою жизнь дрозофила откладывает 300-400 яиц. Все зависит от продолжительности жизни.

После кладки яиц через сутки на свет появляются личинки. При этом температура воздуха должна равняться +25 °C, иначе период онтогенеза (от яйца до взрослой особи) увеличится в 2 раза. Пол насекомого зависит от хромосом, также, как и у человека.

В состоянии личинки насекомое находится 6 суток. За это время она линяет 2 раза, через:

На 7 сутки начинается процесс окукливания. Данный этап развития продолжается 6-7 дней. На 7-8 сутки появляется молодая особь вредителя, которая готова к спариванию через 14 часов.

Важно: самка способна сохранить сперму самца на протяжении всей своей жизни.

Геном мушки плодовой

Геном плодовой мушки содержит 4 пары хромосом:

Первая, вторая и третья хромосомы – метацентрические. Что касается четвертой хромосомы, то она мелкая, точковидная.

Ученые проводили ряд исследований и доказали, что в состав генома дрозофилы входит 132 миллиона пар оснований и состоит из 14 тыс. генов.

Совокупность признаков полного набора хромосом, которая может быть только у клеток биологического типа (Кариотип) равна 8 хромосомам (2m).

Важно: подобным геномом обладает не только плодовая мушка, но и многие другие двукрылые насекомые.

Сходство плодовой мушки с человеком

Мало кто знает, но 60,99% существующих заболеваний, замеченных у человека, имеют похожее соответствие в генетическом коде обычной плодовой мушки-дрозофилы. При этом 49,79% белковых последовательностей встречаются у млекопитающих.

Благодаря такой схожести, ученые используют дрозофил для генетического моделирования и изучения механизмов серьезных заболеваний, таких как:

  • рак;
  • диабет;
  • болезнь Паркинсона;
  • наркотическая зависимость;
  • болезнь Альцгеймера.

Важно: благодаря подобным наблюдениям и опытам, ученые разрабатывают способы борьбы с недугами.

Определение пола вредителя

Несмотря на некоторое сходство генетического кода, у мушек имеются и отличия от человека. Половая принадлежность у насекомого определяется отношением числа X-хромосом к числу гаплоидных наборов парных хромосом. У людей половая принадлежность определяется через Y-хромосому.

Для удобства рассмотрим таблицу.

X-хромосомы Гаплоидные наборы аутосом Соотношение хромосом (из первых двух столбцов) Половая принадлежность
1 2 0,5 Женская (normal)
1 3 0,(3) Мужская (super)
2 2 1 Женская (normal)
2 3 0,(6) С двумя полами
3 2 1,5 Женская (super)
3 3 1 Женская
4 4 1 Женская
Читайте также:  Гемиграфис фото

Из таблицы видно, что самец получается если соотношение хромосом и аутосом равняется 0,5 или 0,(3).

Что касается главного гена, определяющего половую принадлежность, то это – sex-lethal. Отличительная черта у пола заключается в альтернативном сплайсинге данного гена.

Поведенческая генетика

Молекулярный биолог Сеймур Бензер и его коллега Рон Конопка в 70-х годах прошлого столетия опубликовали совместную работу «Часы мутантов дрозофил». В своем труде ученые описали мутацию в первые часы жизни, которая влияла на поведение насекомого.

В отличие от животных, ритм жизни дрозофил сильно отличался. Они могли активно двигаться или отдыхать в любой интервал времени. Исследования проводились на протяжении 28 лет. За столь продолжительный период биологи доказали, что мутация затрагивает гены, отвечающие за молекулярные и биохимические часы. «Часовые» клетки, влияющие на активность вредителя, расположены в центральном мозге насекомого.

Изучение хромосом и ген: итог

На первый взгляд может показаться, что изучение хромосомных пар и ген насекомого бессмысленно. На самом деле это не так. Благодаря полученным данным, ученые разрабатывают лекарственные препараты, а также узнают, как влияют на организм те или иные факторы. Исследования продолжаются и по сей день.

1) Как вы помните (я надеюсь 🙂 у птиц гетерогаметным полом является женский пол, а гомогаметным — мужской. Так как хохлатые особи с зелёным оперением при скрещивании с ♂aaX b X b в первом поколении дают 4 фенотипические группы (хохлатые зелёные, хохлатые коричневые, без хохолка и зелёные, без хохолка и коричневые), то предположим, что хохлатость обеспечивает доминантный аллель A, а отсутствие хохолка — рецессивный аллель a; зелёную окраску даёт доминантный аллель X B , а коричневую — рецессивный аллель X b

Самцы зелёные, без хохолка — aaX B X B
Самцы коричневые, без хохолка — aaX b X b
Самки зелёные, без хохолка — aaX B Y
Самки коричневые, без хохолка — aaX b Y

3) Между I и II признаком независимое наследование, II признак (окраска) сцеплен с X-хромосомой.

Окончание приложения М

Таблица 1 . Примерная форма журнала работы с дрозофилой

Дата № стаканчика Линия или гиб- ридная комби- нация Результаты анализа
2 февраля Normal (размножение) 14 февраля получено 120 мух, из них 60 самок и 60 самцов
14 февраля F1 Normal х vestigial 1 марта получено F1 146 мух, все с нормальными крыльями, 76 — самок и 70 — самцов

Подготовка мух и постановка опытов

Жизнеспособная сперма может сохраняться в половых путях самки в течение нескольких суток после спаривания. Поэтому каждая оплодотворенная самка в любой данный момент может содержать в семяприемнике некоторое количество спермы от предыдущей копуляции. Отсюда возникает необходимость брать для скрещивания заведомо девственных самок не старше 10 – 12 часов после вылупления.

Для этой цели из тех культур, из которых надлежит взять девственных самок, за несколько часов до начала массового вылета мух следует удалить родительских или вообще недевственных мух. После этого культуру просматривают через 8 – 10 часовые интервалы. Вылупляющихся девственных самок изолируют от самцов и используют для скрещиваний. Получение девственных самок в пределах указанных сроков в особенности рекомендуется начинающим, так как большая часть неудач в их опытах связана с несоблюдением именно этого условия.

Читайте также:  Мультфильм про собак детективов

Неудачи при постановке опытов и их возможные причины

Неудачи генетического характера, т.е. полное несоответствие результатов опыта ожидаемым. Наиболее частые причины их следующие:

1. для скрещивания взяты или недевственные самки, или по ошибке вообще не из той культуры, откуда их надлежало взять;

2. неправильно сделаны надписи или перепутаны этикетки при наклейке их на стаканчики.

Неудачи, относящиеся к условиям содержания мух, вследствие чего те или иные культуры развились плохо или не развились вовсе. Возможные причины:

1. среда не была засеяна дрожжами (в культуре обильно развивалась плесень);

2. среда изготовлена слишком твердой (агар-агар взят в избытке): молодые личинки не могли проникнуть в глубь среды и погибли;

3. среда изготовлена слишком жидкой (взято недостаточно агар-агара); в культуре избыток влаги, и отложенные яйца погибли (утонули!);

4. в культуре избыток дрожжей (толстый беловатый пласт дрожжей на поверхности питательной среды). Возможные причины – стерильность самок или культура поставлена на несвежую среду;

5. мухи лежат мертвыми в стаканчике. Очевидная причина – мухи не проснулись от слишком большой дозы наркоза.

Во всех таких случаях мух следует пересадить на свежую среду, или скрещивание поставить заново.

Хромосомы дрозофилы

Задание. 1. Познакомиться с кариотипом самца и самки дро­зофилы. 2. Приготовить цитологический препарат политенных хро­мосом из слюнных желёз. 3. Внимательно рассмотреть и зарисовать политенные хромосомы дрозофилы.

Материал и оборудование. 1. Постоянные препараты кариотипов самцов и самок дрозофилы. 2. 4-5 дневные личинки дрозофилы перед окук­ливанием. 3. 0,73%-ный NaCI. 4. Ацетоорсеин. 5. Предметные и покровные стекла. 6. Часовые стекла. 7. Препаровальные иглы, пинцет, фильтровальная бумага. 8. 45%-ная уксусная кислота, сахарный сироп. 9. Бинокулярная лупа или микроскоп МБС-10. 10. Микроскоп МБР-3 или МБР-1.

Пояснения к заданию

В соматических клетках дрозофилы содержится 4 пары хромосом (рис.2). Пер­вая пара — половые хромосомы. У самки они представ­лены одинаковыми палочковидными хромосомами (XX). Половые хромосомы самцов имеют различное строение.

Одна половая хромо­сома гомологична Х-хромосоме, другая — заметно отличает­ся от нее (Y-хромосома). Остальные 3 пары хромосом назы­ваются аутосомами.

Удобный объект для изучения функ­циональной морфоло­гии хромосом — по­литенные хромосомы слюнных желёз.

Политенная хромосома – гигантская «канатоподобная» хромосома, состоящая из параллельно расположенных идентичных хроматид.

Политения, как частный случай эндомитоза – это репликация каждой хромосомы в интерфазе, без увеличения их числа, за счет того, что реплицированные хроматиды остаются лежать, плотно прилегая, друг к другу.

Если хромосома, состоящая из двух нитей (хроматид), будет девять раз последовательно удваиваться, то число нитей (хромонем) в политенной хромосоме составит 1024. Так и возникает гигантская хромосома. За счет частичной деспирализации хромонем длина гигантской хромосомы увеличивается в 100 – 200 раз по сравнению с метафазной. Политенные хромосомы обнаружены у небольшого числа организмов. Они присутствуют в макроядре водорослей р. Ciliatа, в синергидах и антиподах семяпочек некоторых покрытосеменных растений, в слюнных железах, клетках кишечника, мальпигиевых сосудов у двукрылых насекомых (личинки мотыля из семейства Chironomidae, личинки дрозофилы из семейства Drosophilidae). При рассмотрении гигантских хромосом, прежде всего, видна их поперечная исчерченность (рис.3). Исчерченность создается чередованием более свежих и более темных полос – дисков, которые представляют собой сильно спирализованные участки хромонем – хромомеры, плотно прилегающие друг другу (интенсивно прокрашиваются красителями, специфичными по отношению к ДНК). Размер и морфология дисков сильно варьируют, но для каждой хромосомы они постоянны и могут служить маркерами для ее идентификации.

Читайте также:  Птица какарик

1. Извлечь из стаканчика личинки, ползающие перед окукливанием по его стенкам.

2. Поместить личинку на предметное стекло в каплю физиологического раствора или раствора 0,73%-ной NaCl.

3. Извлечь из личинки слюнные железы. Для этой цели стекло с личинками установить на столик бинокулярной лупы или микроскопа МБС-10. В обе руки взять по препаро­вальной игле. Иглой, находящейся в левой руке, сильно прижать к стеклу ротовую часть личинки (она имеет чер­ное хитиновое образова­ние). Второй иглой, на­ходящейся в правой ру­ке, надавить на середину тела и отделить голову. Как только она отделится, можно увидеть 2 слюнные железы (отделяющиеся вместе с головой), состоящие из прозрачных клеток, внутри которых находятся политенные хромосомы.

4. Слюнные железы отделить от лишних тканей, убрать фильтровальной бумагой раствор NaCI и нанести 1. 2 капли ацетоорсеина на 10. 15 мин.

5. Избыток краски удалить фильтровальной бумагой, нанести каплю сахарного сиропа, накрыть покровным стеклом и осторожно раздавить, для чего поверх покровного стекла положить фильтровальную бумагу и слегка надавить пальцем. Затем очень осторожными круговыми движениями тупого конца препаровальной иглы раздавить железы. Следить за тем, чтобы покровное стекло не сдвигалось, иначе раздавленные клетки могут сместиться.

6. Препарат просмотреть под микроскопом при малом увеличении 10 х 9, 7 х 8 и зарисовать политенные хромосомы. Обратить внимание на хро­моцентр и расположение хромосом. В центре клетки должен лежать ярко окрашенный узел – хромоцентр. В нем соединяются хромомеры всех хромосом. Их всего шесть, хотя число хромосом в соматических клетках дрозофилы – восемь. Такая картина объясняется тем, что пары гомологичных хромосом в слюнных железах дрозофилы конъюгируют (соматическая конъюгация). Следовательно, вместо восьми можно ожидать только четыре гигантские хромосомы, но так как вторая и третья хромосомы у дрозофилы очень длинные – метацентрические, то от хромоцентра, в котором слиты все центромеры, отходят по два плеча второй и третьей хромосом. Четвертая хромосома очень маленькая, она образует малую, едва выступающую из хромоцентра ленту; первая хромосома – акроцентрическая – также образует одну ленту. Итак, получается всего шесть лент: пять длинных и одна короткая. Хорошо приготов­ленный препарат следует окантовать маникюрным лаком и соответствующим образом оформить.

7. При увеличении 15 х 40 зарисовать участок от­дельной хромосомы, тщательно соблюдая последователь­ность расположения и особенности строения отдельных дисков.

Дата публикования: 2014-11-19 ; Прочитано: 1901 | Нарушение авторского права страницы

studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2020 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.003 с) .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *