Практикум ( оқу құралы) (электронды оқулық)

Оқу лабораториясында өсімдіктер клеткасының құрылысын оқып- үйренуде жарық микроскопы қолданылады. Микроскоппен жұмыс істеу студенттердің теориялық терең білімімен қатар, дағдыларын, икемділігін және препараттарды дұрыс даярлай білуді қажет етеді. Сондықтан ботаника пәнінен лабоаториялық – практикалық жұмыстар микроскоп құрылысын оқып- үйренуден басталады.

1. 
   Жұмыс. МИКРОСКОП ҚҰРЫЛЫСЫ. УАҚЫТША ПРЕПАРАТТАР ДАЯРЛАУ ЖӘНЕ ОНЫ МИКРОСКОППЕН КӨРІП ЖАТТЫҒУ.
   

Оқу лабораториясында биологиялық микроскоптар М-9, МБИ – 1 жиі қолданылады. Мккроскоптың негізгі бөлімі болып оптикалық жүйесі, қосымша болып жарық беру және механикалық құрылымы табылады.

Оптикалық бөлімге обьектив және окуляр жатады. Обьектив ұлғайтылуы 8, 20, 40 және 90. Бұл сандар обьектив цилиндрінде көрсетілген. “90” обьективті қолдану кезінде линза мен зерттелетін обьект арасына иммерсионды сұйықтық қажет (кедр майы, синтетикалық алмастырушылар және т.б.).

Окуляр цилиндрге орналастырылған екі линзадан тұрады, онда 7х, 10х, 15х және т.б. ұлғайтулар көрсетілген.

Окуляр арқылы обьектив көмегімен бірге ұлғайтылған зат бейнесін көреміз. Жалпы ұлғайтылуды анықтау үшін окуляр көрсеткішін обьектив көрсеткішіне көбейтіледі.

Жарық бергіш құрылым жарықтың обьектіге бағытталуы үшін және жарық күшін реттеу үшін қажет. Оған айна, иристі диафрагма және конденсор жатады.

Айна қозғалмалы орналасқан және ойыс және дөңес беткейі бар. Жарықтың әлсіз көзінде айнаның дөңес, ашық жарықта ойыс беткейін қолдану қажет. Жасанды жарық кезінде жарық фильтрі қолданылады.

Иристі диафрагма қозғалмалы металл пластинкасынан тұрады және жарық интенсивтілігін реттеу үшін қажет. Конденсор көмегімен арнайы бұранда арқылы айнадан өтетін жарық сәулелері концентрленеді. Конденсор 2-3 линзадан тұрады. Жарық құрылымын дұрыс пайдалану зерттелетін обьектінің нақты және жақсы жарықталған кескінін береді.

Механикалық бөлім штатив, заттық үстелше және препаратты бекітушіден тұрады.

Штатив негізден және тубус ұстағыштан тұрады. Негіз микроскопқа беріктік қасиет береді. Тубус ұстағышқа окуляр бекітілген. Микроскопты тасымалдағанда тубус ұстағыш ручка ретінде қолданылады. Окулярға қарама- қарсы тубус бөлімінде обьектив цилиндрі бекітілетін ұяшықтары бар айналмалы револьвер орналасады. Егер микроскопта тубус вертикальды орналасса, жұмыс істеу ыңғайлы болуы үшін студент өзіне қарай бұра алады.

Револьвер астындағы үстелшеге препарат қойылатындықтан, ол заттық үстелше деп аталады. Оның ортасында жарық сәулелері өтетін саңылау болады. Заттық шыны заттық үстелшеге қойылып, арнайы бекіткіш- клемм арқылы бекітіледі. Үстелшені айналмалы қозғау оның бүйір жанында орналасқан екі бұранда арқылы жүзеге асады.

Микроскопты дұрыс қоюда макробұранда- кремальера және микробұранда- қолданылады.

Микроскоп дұрыс және қарауды талап ететін құрал. Оны құрғақ, таза ұстау қажет және оған реактив тамуына жол бермеу керек. Үстелге қою кезінде және тасымалдауда абай болуы керек. Микроскопты арнайы жәшікте немесе тығыз матамен немесе полиэтиленді пленкамен жауып қою қажет.

Жұмыс істеу тәртібі:

1. 
   Микроскоп құрылымын сипаттауды көңіл қойып оқып, бөлімдеріне назар аудару қажет.
   
2. 
   Микроскопты үстелге оның шетінен 7-10 см қашықтықта қойылуы тиіс. Студенттің сол жақ иық бөліміне микроскоп қарама- қарсы қойылып, оның оң жағына альбом, түрлі- түсті қарындаштар, өшіргіш орналасады.
   
3. 
   Көру алаңына жарықты дұрыс бағыттау.
   

Заттық шыныға пипеткамен бір тамшы су тамызады. Өсімдік мүшесінен жұқа көлденең немесе ұзынынан кесінді даярлап, тамшы суға орналастырылады да, сапты инемен түзейді. Жабын әйнекпен ауа қалмайтындай , ақырындап жабады. Жабу үшін сапты инені сол қолымен ұстап, оның ұшын тамшы судың сол жақ жиегіне қарай қисайта тіреу қажет. Онан соң оң қолмен жабын әйнектің бір жиегін суға тіреулі тұрған инеге тақап барып, жабу керек. Мұқият жабу арқылы зерттелетін зат пен судың арасында ауа көпіршіктері қалмайды.

1. 
   Микроскоп қандай құрал, оның көрсету мүмкіндігі қандай ?
   
2. 
   Микроскоп қандай бөліктерден тұрады?
   
3. 
   Микроскоптың оптикалық бөлігінің құрылысы мен қызметін түсіндіріңіз?
   
4. 
   Механикалық бөлігінің құрамы мен қызметін атаңыз?
   
5. 
   Микроскопты жұмысқа қосу үшін қандай дайындық жұмыстарын атқару қажет?
   
6. 
   Окулярға дұрыс қарау дегенді қалай түсінесіз, оның мәні неде?
   
7. 
   Окулярмен қарап, макрометрендік бұранда арқылы (сағат тілінің бағына бұрап) тубусты неге төмен түсіруге болмайды?
   
8. 
   Препараттағы объектіні кіші объективпен қарауды қалай жүзеге асырасыз?
   
9. 
   Кіші объективтегі препаратты үлкен объективпен қарау үшін оны қалай ауыстыруға болады?
   
10. 
    Микрометрендік бұранданы қай уақытта, қандай тәртіппен пайдалану қажет?
    
11. 
    Зат үстелшесінің жиегіндегі бұрандалар не үшін керек?
    
12. 
    Жұмыс аяқталғаннан кейін микроскопты қандай қалыпта қою қажет?
    
13. 
    Уақытша препараттың тұрақты препараттан айырмашылығы қандай?
    
14. 
    Жабын және зат әйнектері және т.б. микроскоппен жұмыс жасауға қажетті жабдықтардың әрқайсысы не үшін керек?
    

Басты пияз (Allium cepa) клеткасының цитоплазма, ядро, пластидтер, вакуоль және клетка қабықшасын қарау.

Клетка өсімдіктер мен жануарлар денесінің негізгі құрылымдық және функциональды бірлігі. Клетка жалпы құрылысы бойынша ұқсас: химиялық құрамы, құрылымы және клетка элементтерінің функциясы. Биологиялық табиғаты бойынша жаңа клетка түзілу қабілеттілігі – барлық клеткалы организмдерде бөліну арқылы аналық клеткадан пайда болады.

Өсімдіктер клеткасы бөлінуі тура, ядрода хромосома түзілмейді (амитоз), тура емес, ядроның кариокинезді (митоз) немесе редукциялық (мейоз) бөлінуі арқылы жүреді.

Өсімдіктер клеткасы клетка қабықшасы, протопласт және вакуольден тұрады. Клеткалар формасы әртүрлі. Олар шар тәріздес, көпқырлы, жұлдызша тәріздес, тікбұрышты және т.б. болуы мүмкін. Кең тараған екі формасы: 1) паренхималық клеткалар, барлық бағытта ұзындығы мен ені шамамен бірдей- шартәріздес, кубтәріздес, көпқырлы. 2) прозенхималық клеткалар, ұзындығы енінен бірнеше есе артық.

Клетка қабықшасының атқаратын қызметі клеткаға су, газ және еріген заттардың таңдамалы келіп түсуін және олардың өсімдік бойында жылжуын, қор ретінде жиналуын анықтайды және өсімдіктер мүшелеріне беріктік және мықтылық қасиет береді.

Протопластың негізгі құрылым түзуші материал болып белокты –липидті мембрана саналады. Мембрана беріктік, созылмалы және таңдамалы өткізгіштік қасиеттерімен ерекшеленеді.

Пластидтерді зерттеумен А.Шимпер (1882) айналысып, оны 3 типке бөлді:1) түссіз (мөлдір) лейкопластар, 2) реңі жасыл хлоропластар және 3) реңі қызыл-сары, сары хромопластар. Бұл жүйелеу осы уақытқа дейін пайдаланылып келеді.

Пластидтерді зерттеуде К.А.Тимирязев, В.В.Сапожников, М.С Цвет, В.Н Любименко, Т.Н Годнев т.б.ғалымдар зор үлес қосты. Пластидтерді зерттеуші ғалымдардың пікірі бойынша олар ұрық пен түзуші ұлпалардың клеткаларында болатын түссіз пропластидтерден пайда болды.

Пропластидтер пішіні жағынан митохондрияға ұқсас, бірақ көлемі одан ірі. Бір қарағанда пропластидтер сырты қос мембранамен жабылған, іш жағында тығыз матриксі орналасқан сияқты көрінеді. Матриксте алғашқы кезде ретсіз орналасқан бірнеше ғана көпіршіктер санының артуына қарай пропластидтің көлемі де ұлғаяды. Қос мембрананың ішкі қабаты жиыры- лып, қабаттар түзіп, сыртқысынан біртіндеп алыстай бастайды. Матрикстегі қөпіршіктер бір-бірімен қосылып ламеллалар, ал олардың белгілі бір рет-ретпен орналасуынан грандар түзіледі.

Сол сияқты пластидтердің бір түрі екінші түріне айналып отырады. Мысалы, хлоропластар уақыт өте келе олардың пигменттерінің бұзылуынан хромопластар пайда болды. Оны күзде ағаш жапырақтарының реңінің қызыл-күрең, сары, қызғылт, сарғыш болып өзгеруінен байқаймыз.

Хлоропластар. Балдырлардың талломдары, жоғарысатыдағы өсімдіктердің жапырағы, жас сабағы, піспеген (шикі) жемістерінің клеткаларында болатын жасыл түсті пластидтер.

Жоғары сатыдағы өсімдіктерде хлоропласт пішіні дөңгелек немесе сопақша, линза тәрізді көбінсе дәнге ұқсас болып келеді. Сондықтан олар- дың клеткаларындағы хлоропласты хлорофилл дәндері деп, ал балдырлар клеткасында хроматофор деп атайды. Жоғары сатыдағы өсімдіктердің бір клеткасында хлоропластың саны 1-2-ден 50-ге дейін жетеді. Мысалы, алма жапырағының клеткасында орта есеппен 50 шамасында. Хлоропластың көлемі жоғары сатыдағы өсімдіктерде 2-7 мкм, қалындығы 1-2 мкм. Тірі хлоропласт құрамында белок –50%, липидтер- 33%, хлорофиллдер 5-10%, каротиниодтар-1-2% және аз мөлшерде РНК мен ДНК бар.

Хроматографиялық әдіс бойынша М.Цвет хлорофиллдің 2 түрін тапты. Оның бірі хлорофилл “а” С/55 Н/72 О/5 N/4 Mg көкшіл-жасыл пигмент, екіншісі хлорофилл “в” С/55 Н/70 О/6 N/4 Mg сарғыш жасыл пигмент.

Хлоропласт құрамында тағы да қызғылт пигмент каротин –С/40 Н/56 және сары түсті пигмент ксантофилл- С/40 Н/56 О/2 бар. Қазіргі кезде хлорофиллде “с” және “d” пигменттерінің барлығы белгілі.

Хлорофилл – көміртегі, сутегі, оттегі және азот атомдары мен Mg атомдарынан тұратын күрделі органикалық қосылыс.

Хлоропластың пигменттік құрамы өсімдіктердің жүйелілік топтарына байланысты өзгеріп отырады. Мысалы, көк жасыл, жасыл, қызыл қоңыр

балдырлар мен жоғарғы сатыдағы өсімдіктердің хлоропластарында хлоро- филл “В”, диатомды, қоңыр балдырлар хлоропластарында хлорофилл “С” басым.

Хлоропластың құрғақ затының орта есеппен 35-55 проценті белоктан, 20-30 проценті липидтерден, 9-10 процент хлорофиллден, 5-4 проценті каротиноидтардан тұрады. Бұл химиялық құрам өсімдіктердің түріне, жасына, клетканың атқаратын қызметіне және орта жағдайларының әсеріне байланысты өзгеріп отырады. Сонымен қатар, хлоропласта дезок-сирибонуклеин (ДНК), рибонуклеин (РНК) қышқылдарының, Е.К витамин-дері мен А, Д провитаминдерінің барлығы белгілі болды.

Хлоропластың құрылымы электрондық микроскоптың шығуымен анықталған. Хлоропласты қосқабатты мембрана қаптап тұрады. Бұл мембрананың жартылай өткізгіштік, сұрыптаушылық қасиеті бар. Мембрана арқылы хлоропласт цитоплазмадан бөлінеді. Ал ондағы саңылаулар арқылы цитоплазма мен хлоропласт арасында үнемі зат алмасу процесі жүреді. Хлоропластың сыртқы және ішкі мембрана аралығындағы қуысының ені 10-20 нм.

Хлоропластың строма (грекше строма –дене) немесе матрикс деп аталатын денесі гидрофильді белокты-липоидты қосылыстан тұрады. Хлоропластың стромасында оған кесе көлденең орналасқан ламеллалар немесе тилакоидтар деп аталатын қос мембраналы тақталы құрылымдар бар. Ламеллалар бір-біріне параллель жанаса келіп, топтасып аса ұсақ денелер – грандар түзеді. Грандардағы ламеллалардың ұштары бір-бірімен жалғасып, тұйықталуынан диск пайда болады. Стромадағы грандар гранаралық тилокоидтар арқылы байланысады. Хлоропластың пигменттері стромада шашырамай ламеллаларда жинақталған, сондықтан олардың топтасуынан пайда болған грандардың жасыл реңі түссіз стромада айқын байқалады. Хлоропласың стромасындағы тилакоидтар жүйесінен басқа рибосомалар, крахмал дәндері, ДНК жіпшелері және пластоглобулдар (липид құрылым) бар.

Хлоропластар жай бөліну арқылы көбейеді. Оның басты қызметі-фотосинтез, яғни күн сәулесінің жарық қуатын пайдаланып, органикалық емес заттардан органикалық қосылыстар түзуі. Фотосинтез кезінде алғашқы түзілетін қарапайым моносахаридтер (қанттар) полимерленіп, крахмалға тағы басқа да полисахаридтерге айналады. Сөйтіп хлоропластарда алғашқы крахмал ұсақ дәндер түрінде, ал қор заттары жиналатын мүшелердің лейкопласталарында (амилопластарда) соңғы крахмал түрінде жиналады. Фотосинтездің нәтижесінде органикалық заттардың қоры түзіледі, атмосфера үнемі оттегімен толықтырылып, көмір қышқыл газынан тазартылады. Демек, хлорофилл жер бетіндегі тіршіліктің қайнар көзі болып саналады.

Хромопластар. Хромопластардың пішіні дөңгелек, таяқша, ұршық, үшбұрыш тәріздес. Мұндай сан түрлі пішінді болуы каротин және ксантофилл пигментерінің кристалданып, пластид стромасында жинақталуына байланысты. Хромопластардың стромасында мембраналы жүйе болмайды нәмесе нашар жетіледі.

Хромопластардың қызметі әлі де толық анықтала қойған жоқ. Олардың пигментік құрамында хлорофилл болмайтындықтан фотосинтезге қа-тыспайды.

Лейкопластардың негізгі физиологиялық міндеті-органикалық заттардың қорын жиынақтау. Крахмал қоры жиналатын лейкопластар аминопластар деп аталады. Мұндай лейкопластарда фотосинтез кезінде пайда болатын қанттардың полимерленуінен соңғы крахмал жиналады. Кристалдар немесе аморфты туынды зат ретінде белок қорға жиналатын лейкопластар протеинпластар деп, ал май тамшылары жиналатын лейкопластар алоепластар (элайопластар) деп аталады.

1. 
   Әрбір клеткада өзіндік сыртқы қаңқа- клетка қабықшасының болуы;
   
2. 
   тұрақты вакуольді жүйенің болуы;
   
3. 
   өсімдіктердің жоғары синтездік қабілеттілігіне байланысты протопласта арнайы органелла – пластидтердің болуы;
   
4. 
   эргастикалық қосындылардың жиналуы: әртүрлі қоректік қор заттары (клетканың барлық бөлімдерінде) және зат алмасудың зиянды өнімдері (вакуольде);
   
5. 
   кариокинезде центриольдің болмауы және фрагмопластың цитокинезде пайда болуы.
   

Ядро сыртынан ядро қабықшасымен қапталған, іші ядро шырынынан тұрады. Онда хромосомалы- ядрошықты комплекс орналасқан. Алайда бөлінбеген клеткада хромосомалар көрінбейді. Оларды клетканың бөлінуі кезінде, яғни қысқарып, жуандағанда байқалады ( ядроның бөлінуі 2 тақырыпта оқытылады). Ядрошықтар (саны 2) бөлінбеген клеткада анық көрінеді.

• 
  Басты пиязды екіге бөліп, оның сыртқы жағынан шырынды қабыршақтың эпидермасын пинцетпен алады.
  
• 
  Заттық шынының ортасына тамшы су тамызып, оған эпидерманы салады және обьектіні жабындық әйнекпен жабады.
  
• 
  Эпидерма клеткаларын алдымен микроскоптың кіші, одан соң үлкен ұлғайтқышы арқылы қарайды. Клеткалар созылыңқы формада және бір- біріне тығыз орналасқан, клетка қабықшасында поралар көрінеді. Ядро цитоплазмамен қоршалған. Онда ядрошықтар анық көрінеді. Бір клеткада бір немесе бірнеше ядрошықтар бар. Клеткада бір немесе бірнеше клетка вакуолі бар. Егер қызыл түсті пияз қолданылса, онда клетка шырыны қызғылт түсті, ол еріген антоциан пигментіне байланысты. Цитоплазма және ядрошықты анық көру үшін конденсорды төмен түсіріп, диафрагма саңылауын азайту керек.
  
• 
  Эпидерма клеткаларын калий иодидіндегі иод ерітіндісінде бояу реакциясын жүргізу. Ерітінді тамшысын таяқша арқылы жабындық әйнек шетіне әкеліп, ал екінші жағынан фильтр қағазымен суды сорып алу керек. Жабындық әйнек арқылы енген ерітінді цитоплазманы сары, ядроны ашық- қоңыр түске бояйды. Осы реакция ядрода және цитоплазмада белокты заттардың болуын дәлелдейді.
  
• 
  Эпидерманың бір немесе екі клеткасының суретін салу және белгілеу жасау.
  

1. 
   Өсімдіктер клеткасы қандай екі бөлікке (протопласт және қалған бөлігі) бөліп қарастырамыз? Бұлардың бір-бірінен негізгі айырмасы неде?
   
2. 
   Қандай органеллалар цитоплазманың субмикроскопиялық құрылымын құрайды?
   
3. 
   Ядроны құрылымдық элементтері, химиялық құрамы және атқаратын қызметі қандай?
   
4. 
   Мацерацияланған клеткалар деп қандай клеткаларды атаймыз? Оның себебі неде?
   
5. 
   Жарық микроскопымен қарағанда клетка құрылысының қандай бөліктерін көреміз?
   

1. 
   Тапсырма. Сужапырақ өсімдігі жапырағындағы хлоропластар ды анықтау.
   
2. 
   Тапсырма. Сужапырақ өсімдігі жапырағындағы цитоплазма қозғалысын бақылау.
   
3. 
   Тапсырма. Тургор және плазмолиз, деплазмолиз құбылысымен танысу.
   
4. 
   Тапсырма. Алынған өсімдік клеткасының суреін салу, хлорпластар, крахмал дәндері, клетка қабықшасы, вакуоль, ядро, цитоплазма және плазмолиздің түрлерін белгілеу.
   
5. 
   Қайталау сұрақтарына жауап беру.
   

• 
  Сужапырақ өсімдігі жас өркенінің ұшынан 1-2 см төмен орналасқан жапырақтың біреуін пинцет арқылы алып, заттық шыныдағы тамшы суға салу, абайлап жабын әйнекпен жабу;
  
• 
  Препаратты микроскоп үстелшесіне, жапырақтың шеті көрінетіндей қою. Алдымен кіші, одан кейін үлкен ұлғайтқыш арқылы қарау;
  
• 
  Жапырақ шетінде сопақша, жіңішке, ашық жасыл түсті клеткалар, ал ортасында паренхималық клеткалар және қара жолақтар ретінде клетка аралықтар бар. Жапырақ шетінде клеткалар бір қатар орналасқан, сондықтан оларды оқып- үйренуде жұқа кесінділер жасау қажет емес. Бүйір жағында орналасқан хлоропластар пішіні линза тәріздес;
  
• 
  Алынған өсімдік клеткасының суреін салу, хлорпластар, крахмал дәндері, клетка қабықшасы, вакуоль, ядро, цитоплазманы белгілеу.
  

1. 
   тапсырма. Цитоплазма қозғалысы.
   

Өсімдіктер клеткасына тірі организмнің барлық функциялары тән: қоректену, тыныс алу, қозғалу, көбею және т.б.. Тіршілік процестерін толық теориялық курста қарастырады. Студенттер лабораториялық-практикалық сабақтарда цитоплазма қозғалысы, тургор, плазмолиз және деплазмолизді қарастырады.

Клеткада цитоплазманың екі түрлі қозғалысы бар: ротациялық (айналмалы) және циркуляциялық. Цитоплазманың ротациялық қозғалысы клетка ортасында ірі орталық вакуольдің болуы кезінде, ал циркуляциялық қозғалыс клеткада бірнеше вакуоль болғанда байқалады.

Жұмыстың орындалу барысы.

• 
  жұмыста жасалған препараттан кіші ұлғайтқыш арқылы цитоплазма қозғалысын бақылау;
  
• 
  Ол үшін орталық ұзарған клеткалар жақсы көріну үшін, препаратты қозғайды;
  
• 
  Назарды бір хлоропластқа аударып, цитоплазмада оның қозғалысын бақылайды;
  
• 
  Егер клеткада орталық, бір вакуоль болса цитоплазма клетка қабықшасын жағалай қозғалады. Бұл цитоплазманың ротациялық қозғалысы;
  
• 
  Егер клеткада бірнеше вакуоль болса, цитоплазма қанша жерге бөлінсе, олардың әрбір бөлігінде цитоплазма ретсіз, әртүрлі бағытта қозғалады. Бұл цитоплазманың циркуляциялық қозғалысы.
  
• 
  Бір клетканың суретін салу, стрелка арқылы цитоплазма бағыттарын (ротациялық, циркуляциялық) көрсету.
  

Тургорға қарама- қарсы құбылыс, протопласт клетка қабықшасынан алшақтап, суды жоғалтуы плазмолиз құбылысы деп аталады. Осы құбылысты жасанды түрде туғызуға болады. Клеткаға гипертониялық ерітіндімен (осмос қысымы клетка ішіндегі осмос қысымынан жоғары, мысалы: сахароза, калий, натрий селитрасы, глицерин) әсер ету қажет.

Ал, клетканы гипотоникалық ерітіндіге салғанда, яғни таза суға батырса су цитоплазмаға еніп, вакуоль көлемі ұлғаяды, клетка тургорлық күйге келеді. Осы құбылыс деплазмолиз деп аталады.

Сужапырақ өсімдігінің жапырағы плазмолиз, деплазмолиз құбылыстарын оқып үйренуде жақсы обьект борлып саналады. Сондықтан 2- жұмыста даярланған препаратты пайдалануға болады.