Dans l'anaphase de la méiose II se produit. §23
En dessous de Le cycle cellulaire est compris comme l'ensemble des événements survenant depuis la formation d'une cellule (y compris la division elle-même) jusqu'à sa division ou sa mort. L'intervalle de temps d'une division à l'autre s'appelle interphase, qui à son tour est divisé en trois périodes - G1 (présynthétique), S (synthétique) et G2 (postsynthétique). G1 est la période de croissance, la plus longue dans le temps et comprend la période G0, lorsque la cellule cultivée est au repos ou se différencie, se transforme, par exemple, en une cellule hépatique et fonctionne comme une cellule hépatique, puis meurt. L'ensemble de chromosomes et d'ADN d'une cellule diploïde pendant cette période est 2n2c, où n est le nombre de chromosomes, c est le nombre de molécules d'ADN. Dans la période S, l'événement principal de l'interphase se produit - la réplication de l'ADN et l'ensemble des chromosomes et de l'ADN devient 2n4c, de sorte que le nombre de molécules d'ADN a doublé. En G2, la cellule synthétise activement les enzymes nécessaires, le nombre d'organites augmente, l'ensemble des chromosomes et l'ADN ne change pas - 2n4c. La possibilité d'une sortie de cellule de la période G2 vers la période G0 est actuellement niée par la plupart des auteurs.
Le cycle mitotique est observé dans les cellules qui se divisent constamment, elles n'ont pas de période G 0 . Un exemple de telles cellules sont de nombreuses cellules de la couche basale de l'épithélium, les cellules souches hématopoïétiques. Le cycle mitotique dure environ 24 heures, la durée approximative des étapes pour les cellules humaines à division rapide est la suivante : période G 1 9 heures, période S - 10 heures, période G 2 - 4,5 heures, mitose - 0,5 heure.
Mitose- la principale méthode de division des cellules eucaryotes, dans laquelle les cellules filles conservent l'ensemble chromosomique de la cellule mère d'origine.La mitose est un processus continu qui comporte quatre phases : la prophase, la métaphase, l'anaphase et la télophase.
Prophase (2n4c) - il y a une destruction de la membrane nucléaire en fragments, une divergence des centrioles vers différents pôles de la cellule, la formation de fils de fuseau de fission, la "disparition" des nucléoles et la condensation des chromosomes à deux chromatides. C'est la phase la plus longue de la mitose.
métaphase (2n4c) - alignement des chromosomes à deux chromatides les plus condensés dans le plan équatorial de la cellule (une plaque de métaphase se forme), fixation des fils de fuseau de fission à une extrémité aux centrioles, l'autre aux centromères des chromosomes.
Anaphase (4n4c) - la division des chromosomes à deux chromatides en chromatides et la divergence de ces chromatides soeurs aux pôles opposés de la cellule (dans ce cas, les chromatides deviennent des chromosomes monochromatides indépendants).
Télophase (2n2c dans chaque cellule fille) - décondensation des chromosomes, formation de membranes nucléaires autour de chaque groupe de chromosomes, désintégration des fils du fuseau de fission, apparition du nucléole, division du cytoplasme (cytotomie). La cytotomie dans les cellules animales est due au sillon de fission, dans les cellules végétales - à cause de la plaque cellulaire.
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La signification biologique de la mitose. Les cellules filles formées à la suite de cette méthode de division sont génétiquement identiques à la mère. La mitose assure la constance de l'ensemble chromosomique dans un certain nombre de générations cellulaires. Sous-tend des processus tels que la croissance, la régénération, la reproduction asexuée, etc.
La seconde division méiotique (méiose 2) est dite équationnelle.
Prophase 2 (1n2c). En bref, prophase 1, la chromatine est condensée, il n'y a pas de conjugaison et de croisement, des processus communs à la prophase se produisent - la désintégration des membranes nucléaires en fragments, la divergence des centrioles vers différents pôles de la cellule, la formation d'un fuseau de fission filaments.
Métaphase 2 (1n2c). Les chromosomes à deux chromatides s'alignent dans le plan équatorial de la cellule, formant une plaque métaphasique.
Des conditions préalables sont créées pour la troisième recombinaison du matériel génétique - de nombreuses chromatides sont en mosaïque et cela dépend de leur emplacement sur l'équateur vers quel pôle elles se déplaceront à l'avenir. Les fibres du fuseau sont attachées aux centromères des chromatides.
Anaphase 2 (2n2c). Il y a une division des chromosomes à deux chromatides en chromatides et une divergence de ces chromatides soeurs aux pôles opposés de la cellule (dans ce cas, les chromatides deviennent des chromosomes monochromatides indépendants), la troisième recombinaison du matériel génétique se produit.
Télophase 2 (1n1c dans chaque cellule). Les chromosomes se décondensent, les enveloppes nucléaires se forment, les fibres du fuseau sont détruites, les nucléoles apparaissent, la division du cytoplasme (cytotomie) se produit, entraînant la formation de quatre cellules haploïdes.
La signification biologique de la méiose.
La méiose est l'événement central de la gamétogenèse chez les animaux et de la sporogenèse chez les plantes. Avec son aide, la constance de l'ensemble chromosomique est maintenue - après la fusion des gamètes, son doublement ne se produit pas. Grâce à la méiose, des cellules génétiquement différentes se forment, car dans le processus de méiose, la recombinaison du matériel génétique se produit trois fois : en raison du croisement (prophase 1), en raison de la ségrégation aléatoire et indépendante des chromosomes homologues (anaphase 1) et en raison de la ségrégation aléatoire des chromatides (anaphase 2).
Amitose- division directe du noyau d'interphase par constriction sans spiralisation des chromosomes, sans formation de fuseau de fission. Les cellules filles ont un matériel génétique différent. Elle ne peut être limitée que par la division nucléaire, qui conduit à la formation de cellules binucléaires et multinucléaires. Décrit pour le vieillissement, les cellules pathologiquement altérées et vouées à la mort. Après l'amitose, la cellule est incapable de revenir au cycle mitotique normal. Normalement, on l'observe dans des tissus hautement spécialisés, dans des cellules qui n'ont plus à se diviser - dans l'épithélium, le foie.
Gamétogenèse. Les gamètes se forment dans les gonades gonades. Le développement des gamètes s'appelle gamétogenèse. Le processus de formation des spermatozoïdes s'appelle spermatogenèse et la formation des ovocytes ovogenèse (ovogenèse). Précurseurs de gamètes gamétocytes formé sur étapes préliminaires développement de l'embryon en dehors des gonades, puis y migrer. Trois zones (ou zones) différentes se distinguent dans les gonades - la zone de reproduction, la zone de croissance, la zone de maturation des cellules germinales. Dans ces zones se déroulent les phases de reproduction, de croissance et de maturation des gamétocytes. Dans la spermatogenèse, il y a une autre phase - la phase de formation.
phase de reproduction. Les cellules diploïdes de cette zone des glandes sexuelles (gonades) se divisent plusieurs fois par mitose. Le nombre de cellules dans les gonades augmente. Elles sont appelées ovogonie et spermatogonies.
phase de croissance. Dans cette phase, la croissance des spermatogonies et des ovogonies, la réplication de l'ADN se produit. Les cellules résultantes sont appelées ovocytes du 1er ordre et spermatocytes du 1er ordre avec un ensemble de chromosomes et d'ADN 2n4s.
phase de maturation. L'essence de cette phase est la méiose. Les gamétocytes du 1er ordre entrent dans la première division méiotique. En conséquence, des gamétocytes du 2e ordre (n2c) se forment, qui entrent dans la deuxième division méiotique, et des cellules avec un ensemble haploïde de chromosomes (nc) se forment - des œufs et des spermatides arrondis. La spermatogenèse comprend également phase de constitution au cours de laquelle les spermatides se transforment en spermatozoïdes.
spermatogenèse. Pendant la puberté, les cellules diploïdes des tubules séminifères des testicules se divisent de manière mitotique, ce qui donne de nombreuses cellules plus petites appelées spermatogonies. Certaines des cellules résultantes peuvent subir des divisions mitotiques répétées, entraînant la formation des mêmes cellules spermatogoniales. L'autre partie cesse de se diviser et augmente de taille, entrant dans la phase suivante de la spermatogenèse - la phase de croissance.
Les cellules de Sertoli fournissent une protection mécanique, un soutien et une nutrition pour le développement des gamètes. Les spermatogonies élargies sont appelées spermatocytes du 1er ordre. La phase de croissance correspond à l'interphase 1 de la méiose, c'est-à-dire pendant ce temps, les cellules se préparent à la méiose. Les principaux événements de la phase de croissance sont la réplication de l'ADN et le stockage des nutriments.
Spermatocytes du 1er ordre ( 2n4s) entrent dans la première division (de réduction) de la méiose, après quoi les spermatocytes du 2e ordre se forment ( n2c). Les spermatocytes du 2e ordre entrent dans la deuxième division (équationnelle) de la méiose et des spermatides arrondies se forment ( NC). A partir d'un spermatocyte du 1er ordre, quatre spermatides haploïdes apparaissent. La phase de formation est caractérisée par le fait que les spermatides initialement sphériques subissent une série de transformations complexes, à la suite desquelles des spermatozoïdes se forment.
Chez l'homme, la spermatogenèse commence à la puberté, la période de formation des spermatozoïdes est de trois mois, c'est-à-dire tous les trois mois, les spermatozoïdes sont renouvelés. La spermatogenèse se produit de manière continue et synchrone dans des millions de cellules.La structure du sperme. Le sperme de mammifère a la forme d'un long filament.
La longueur d'un spermatozoïde humain est de 50 à 60 microns. Dans la structure du spermatozoïde, on distingue la « tête », le « cou », la section intermédiaire et la queue. La tête contient le noyau et acrosome. Le noyau contient un ensemble haploïde de chromosomes. L'acrosome (un complexe de Golgi modifié) est un organoïde contenant des enzymes utilisées pour dissoudre les membranes de l'œuf. Il y a deux centrioles dans le cou et des mitochondries dans la section intermédiaire. La queue est représentée par un, chez certaines espèces deux flagelles ou plus. Le flagelle est un organite de mouvement et sa structure est similaire aux flagelles et aux cils des protozoaires. Pour le mouvement des flagelles, l'énergie des liaisons macroergiques de l'ATP est utilisée, la synthèse de l'ATP se produit dans les mitochondries. Le spermatozoïde a été découvert en 1677 par A. Leeuwenhoek.
Ovogenèse.
Contrairement à la formation de spermatozoïdes, qui ne se produit qu'après avoir atteint la puberté, le processus de formation d'ovules chez l'homme commence même dans la période embryonnaire et s'écoule par intermittence. Dans l'embryon, les phases de reproduction et de croissance sont pleinement réalisées et la phase de maturation commence. Au moment de la naissance d'une fille, des centaines de milliers d'ovocytes du 1er ordre sont dans ses ovaires, bouchés, « congelés » au stade diplotène de la prophase 1 de la méiose.
A la puberté, la méiose reprendra : environ tous les mois, sous l'influence des hormones sexuelles, un des ovocytes de 1er ordre (rarement deux) atteindra métaphase 2 méiose et ovuler à ce stade. La méiose ne peut aller jusqu'au bout que sous condition de fécondation, pénétration du sperme, si la fécondation ne se produit pas, l'ovocyte de 2e ordre meurt et est excrété par le corps.
L'ovogenèse est réalisée dans les ovaires, est divisée en trois phases - reproduction, croissance et maturation. Pendant la phase de reproduction, les ovogonies diploïdes se divisent à plusieurs reprises par mitose. La phase de croissance correspond à l'interphase 1 de la méiose, c'est-à-dire au cours de celle-ci, la préparation des cellules pour la méiose se produit, la taille des cellules augmente considérablement en raison de l'accumulation de nutriments. L'événement principal de la phase de croissance est la réplication de l'ADN. Pendant la phase de maturation, les cellules se divisent par méiose. Lors de la première division de la méiose, ils sont appelés ovocytes de 1er ordre. À la suite de la première division méiotique, deux cellules filles apparaissent : une petite, appelée premier corps polaire, et le plus grand ovocyte 2ème ordre.
La deuxième division de la méiose atteint le stade de la métaphase 2, à ce stade l'ovulation se produit - l'ovocyte quitte l'ovaire et pénètre dans les trompes de Fallope.
Si un spermatozoïde pénètre dans l'ovocyte, la deuxième division méiotique se poursuit jusqu'à la fin avec la formation de l'œuf et du deuxième globule polaire, et le premier globule polaire avec la formation des troisième et quatrième globules polaires. Ainsi, à la suite de la méiose, un œuf et trois corps polaires sont formés à partir d'un ovocyte du 1er ordre.
La structure de l'œuf. La forme des œufs est généralement ronde. La taille des œufs varie considérablement - de plusieurs dizaines de micromètres à plusieurs centimètres (un œuf humain mesure environ 120 microns). Les caractéristiques structurelles des ovules comprennent : la présence de membranes situées au-dessus de la membrane plasmique ; et la présence dans le cytoplasme de plus
ou moins qu'une grande quantité de nutriments de réserve. Chez la plupart des animaux, les œufs ont des membranes supplémentaires situées au-dessus de la membrane cytoplasmique. Selon l'origine, il y a : coques primaires, secondaires et tertiaires. Les membranes primaires sont formées de substances sécrétées par l'ovocyte et éventuellement les cellules folliculaires. Une couche se forme au contact de la membrane cytoplasmique de l'œuf. Il remplit une fonction protectrice, assure une pénétration spécifique à l'espèce du spermatozoïde, c'est-à-dire qu'il ne permet pas aux spermatozoïdes d'autres espèces de pénétrer dans l'ovule. Chez les mammifères, cette membrane est appelée génial. Les membranes secondaires sont formées par les sécrétions des cellules folliculaires ovariennes. Tous les œufs n'en ont pas. La membrane secondaire des œufs d'insectes contient un canal - un micropyle, à travers lequel le sperme pénètre dans l'œuf. Les membranes tertiaires se forment en raison de l'activité de glandes spéciales des oviductes. Par exemple, à partir des secrets de glandes spéciales, des membranes de protéines, de parchemin sous-coquille, de coquille et de supracoque se forment chez les oiseaux et les reptiles.
En règle générale, les membranes secondaires et tertiaires se forment dans les œufs d'animaux dont les embryons se développent dans environnement externe. Comme les mammifères ont un développement intra-utérin, leurs œufs n'ont qu'un développement primaire, génial coquille au-dessus de laquelle couronne rayonnante- une couche de cellules folliculaires qui apportent des nutriments à l'œuf.
Dans les œufs, il y a une accumulation d'un apport de nutriments, qui s'appelle le jaune. Il contient des graisses, des glucides, de l'ARN, des minéraux, des protéines et sa masse est constituée de lipoprotéines et de glycoprotéines. Le jaune est contenu dans le cytoplasme, généralement sous forme de granules de jaune. La quantité de nutriments accumulés dans l'ovule dépend des conditions dans lesquelles l'embryon se développe. Ainsi, si le développement de l'œuf se produit en dehors du corps de la mère et conduit à la formation de gros animaux, le jaune peut représenter plus de 95% du volume de l'œuf. Les œufs de mammifères qui se développent à l'intérieur du corps de la mère contiennent une petite quantité de jaune - moins de 5%, car les embryons reçoivent de la mère les nutriments nécessaires au développement.
Selon la quantité de jaune contenue, on distingue les types d'œufs suivants: alecithal(ne contiennent pas de jaune ou ont une petite quantité d'inclusions de jaune - mammifères, vers plats); isolecithal(avec jaune uniformément réparti - lancelette, oursin); modérément télolécithal(avec un jaune inégalement réparti - poissons, amphibiens); fortement télolécithal(le jaune occupe plus, et seule une petite zone du cytoplasme sur le pôle animal en est exempte - les oiseaux).
En raison de l'accumulation de nutriments, une polarité apparaît dans les œufs. Les pôles opposés sont appelés végétatif et animal. La polarisation se manifeste par le fait qu'il y a un changement dans l'emplacement du noyau dans la cellule (il se déplace vers le pôle animal), ainsi que dans la distribution des inclusions cytoplasmiques (dans de nombreux œufs, la quantité de jaune augmente à partir du animal au pôle végétatif).
L'œuf humain a été découvert en 1827 par K. M. Baer.
Fertilisation. La fécondation est le processus de fusion des cellules germinales, conduisant à la formation d'un zygote. Le véritable processus de fécondation commence au moment du contact entre le spermatozoïde et l'ovule. Au moment d'un tel contact, la membrane plasmique de l'excroissance acrosomique et la partie de la membrane de la vésicule acrosomique qui lui est adjacente se dissolvent, l'enzyme hyaluronidase et d'autres biologiquement substances actives contenus dans l'acrosome sont libérés à l'extérieur et dissolvent la portion de membrane de l'œuf. Le plus souvent, le spermatozoïde est complètement aspiré dans l'ovule, parfois le flagelle reste à l'extérieur et est jeté. À partir du moment où le sperme pénètre dans l'ovule, les gamètes cessent d'exister, car ils forment une seule cellule - le zygote. Le noyau du spermatozoïde gonfle, sa chromatine se relâche, la membrane nucléaire se dissout et il se transforme en pronucléus mâle. Cela se produit simultanément avec l'achèvement de la deuxième division de la méiose du noyau de l'œuf, qui a repris en raison de la fécondation. Peu à peu, le noyau de l'œuf se transforme en un pronucléus femelle. Les pronucléi se déplacent vers le centre de l'œuf, la réplication de l'ADN se produit et après leur fusion, l'ensemble des chromosomes et l'ADN du zygote deviennent 2n4c. L'union des pronucléi est en fait la fécondation. Ainsi, la fécondation se termine par la formation d'un zygote avec un noyau diploïde.
Selon le nombre d'individus participant à la reproduction sexuée, il existe: la fertilisation croisée - la fertilisation, à laquelle participent des gamètes formés par différents organismes; autofécondation - fécondation dans laquelle les gamètes formés par le même organisme fusionnent (ténias).
Parthénogenèse- la reproduction vierge, l'une des formes de reproduction sexuée, dans laquelle la fécondation ne se produit pas, un nouvel organisme se développe à partir d'un œuf non fécondé. Il se produit dans un certain nombre d'espèces végétales, d'invertébrés et de vertébrés, à l'exception des mammifères, chez lesquels les embryons parthénogénétiques meurent aux premiers stades de l'embryogenèse. La parthénogenèse peut être artificielle et naturelle.
La parthénogenèse artificielle est causée par une personne en activant l'œuf en l'exposant à diverses substances, irritation mécanique, fièvre, etc.
Au cours de la parthénogenèse naturelle, l'œuf commence à se briser et à se développer en embryon sans la participation d'un spermatozoïde, uniquement sous l'influence de facteurs internes ou causes externes. À permanent (obliger) dans la parthénogenèse, les œufs ne se développent que parthénogénétiquement, par exemple chez les lézards des rochers du Caucase. Tous les animaux de cette espèce ne sont que des femelles. optionnel Dans la parthénogenèse, les embryons se développent à la fois parthénogénétiquement et sexuellement. Un exemple classique est que chez les abeilles, le réceptacle séminal de l'utérus est conçu de manière à pouvoir pondre des œufs fécondés et non fécondés, et les drones se développent à partir de ceux non fécondés. Les œufs fécondés se transforment en larves d'abeilles ouvrières - femelles sous-développées ou reines - selon la nature de la nutrition des larves. À cyclique
Méiose (méiose grecque - diminution, diminution) ou division de réduction. À la suite de la méiose, une diminution du nombre de chromosomes se produit, c'est-à-dire à partir d'un ensemble diploïde de chromosomes (2n), un ensemble haploïde (n) est formé.
La méiose se compose de 2 divisions consécutives :
La division I est appelée réduction ou diminutif.
La division II est appelée équationnelle ou égalisante, c'est-à-dire dépend du type de mitose (ce qui signifie que le nombre de chromosomes dans les cellules mère et fille reste le même).
La signification biologique de la méiose est que quatre cellules haploïdes sont formées à partir d'une cellule mère avec un ensemble diploïde de chromosomes, ainsi le nombre de chromosomes est divisé par deux et la quantité d'ADN est quatre fois supérieure. À la suite de cette division, des cellules germinales (gamètes) se forment chez les animaux et des spores chez les plantes.
Les phases sont appelées de la même manière que dans la mitose, et avant le début de la méiose, la cellule passe également par une interphase.
Prophase I- la phase la plus longue et elle est conditionnellement divisée en 5 étapes :
1) Leptonema (leptothène) - ou stade de fils fins. Il y a une spiralisation des chromosomes, le chromosome est constitué de 2 chromatides, des épaississements ou amas de chromatine, appelés chromomères, sont visibles sur les fils encore minces de chromatides.
2) Zygonema (zygotena, fils de fusion grecs) - le stade des fils appariés. A ce stade, les chromosomes homologues se rapprochent par paires (ils sont de forme et de taille identiques), ils s'attirent et s'appliquent sur toute la longueur, c'est-à-dire conjugué dans la région des chromomères. Il ressemble à une fermeture éclair. Une paire de chromosomes homologues est appelée un bivalent. Le nombre de bivalents est égal à l'ensemble haploïde de chromosomes.
3) Pachinema (pachytene, grec épais) - le stade des fils épais. Il y a davantage de spiralisation des chromosomes. Ensuite, chaque chromosome homologue se divise dans le sens longitudinal et il devient clairement visible que chaque chromosome est constitué de deux chromatides ; ces structures sont appelées tétrades, c'est-à-dire 4 chromatides. À ce moment, il y a un croisement, c'est-à-dire échange de régions homologues de chromatides.
4) Diplonema (diploten) - le stade des doubles fils. Les chromosomes homologues commencent à se repousser, à s'éloigner les uns des autres, mais restent interconnectés à l'aide de ponts - le chiasme, ce sont les endroits où se produiront les croisements. À chaque jonction de chromatides (c'est-à-dire le chiasme), des segments de chromatides sont échangés. Les chromosomes s'enroulent et se raccourcissent.
5) Diacinèse - le stade des doubles fils isolés. A ce stade, les chromosomes sont entièrement compactés et intensément colorés. L'enveloppe nucléaire et les nucléoles sont détruits. Les centrioles se déplacent vers les pôles de la cellule et forment des fibres fusiformes.
L'ensemble chromosomique de la prophase I est - 2n4c.
Ainsi, en prophase I, il se produit :
1. conjugaison de chromosomes homologues ;
2. formation de bivalents ou de tétrades ;
3. traverser.
Selon la conjugaison des chromatides, il peut y avoir différentes sortes croisement : 1 - correct ou incorrect ; 2 - égal ou inégal; 3 - cytologique ou efficace ; 4 - simple ou multiple.
Métaphase I- la spiralisation des chromosomes atteint un maximum. Les bivalents s'alignent le long de l'équateur de la cellule, formant une plaque métaphasique. Les fils de fuseau sont attachés aux centromères des chromosomes homologues. Les bivalents sont connectés à différents pôles de la cellule.
L'ensemble chromosomique de la métaphase I est - 2n4c.
Anaphase I- les centromères des chromosomes ne se divisent pas, la phase commence par la division des chiasmas. Les chromosomes entiers, et non les chromatides, divergent vers les pôles de la cellule. Un seul d'une paire de chromosomes homologues pénètre dans les cellules filles, c'est-à-dire sont redistribués au hasard. Il s'avère qu'à chaque pôle, il y a un ensemble de chromosomes - 1p2s, et en général, l'ensemble de chromosomes de l'anaphase I est - 2n4s.
Télophase I- aux pôles de la cellule, il y a des chromosomes entiers, composés de 2 chromatides, mais leur nombre est devenu 2 fois moindre.
Chez les animaux et certaines plantes, les chromatides sont déspiralisées. Une membrane nucléaire se forme autour d'eux à chaque pôle.
Vient ensuite la cytocinèse.
L'ensemble chromosomique de cellules formé après la première division est - n2c.
Il n'y a pas de période S entre les divisions I et II et la réplication de l'ADN n'a pas lieu, car les chromosomes sont déjà doublés et se composent de chromatides soeurs, par conséquent, l'interphase II est appelée interkinésie - c'est-à-dire se déplaçant entre deux divisions.
Prophase II- très court et sans modifications particulières, si la membrane nucléaire ne se forme pas en télophase I, des fibres fusiformes se forment immédiatement.
Métaphase II Les chromosomes s'alignent le long de l'équateur. Les fibres du fuseau sont attachées aux centromères des chromosomes.
L'ensemble chromosomique de la métaphase II est - n2c.
Anaphase II Les centromères se divisent et les fibres du fuseau séparent les chromatides en différents pôles. Les chromatides soeurs sont appelées chromosomes filles (ou les chromatides mères seront des chromosomes filles).
L'ensemble chromosomique de l'anaphase II est - 2n2s.
Télophase II- Les chromosomes se déspiralisent, s'étirent, puis se distinguent mal. Des membranes nucléaires, des nucléoles se forment. La télophase II se termine par une cytokinèse.
Le jeu de chromosomes après la télophase II est - nc.
La signification de la méiose
1. Un nombre constant de chromosomes est maintenu chez les espèces qui se reproduisent sexuellement, tk. lorsque les cellules haploïdes fusionnent, un ensemble diploïde de chromosomes est restauré.
2. Formé un grand nombre de différentes combinaisons de chromosomes paternels et maternels, en raison de la divergence indépendante des chromosomes homologues dans l'anaphase I. Le nombre de combinaisons de paires de chromosomes est défini comme 2n, où n est l'ensemble haploïde de chromosomes. Chez l'homme, le nombre de combinaisons est de 223 = 8388608.
3. Il y a une recombinaison du matériel génétique due au croisement, qui passe en prophase I, au stade de pachinema.
Considérez des exemples de résolution de problèmes pour la méiose
Tache 1
La cellule somatique de Drosophila a 2n = 8 chromosomes. Combien de chromosomes, de chromatides et d'ADN les cellules formées à la suite de la spermatogenèse auront-elles ? Nommez les périodes de spermatogenèse et les cellules formées. Montrer schématiquement.
La solution:
Tâche 2
Sous l'influence des radiations chez une femme pendant la période de maturation, le stade de l'anaphase II n'est pas passé. Combien d'œufs et avec quel ensemble de chromosomes se sont formés ? Quelles conséquences peut-on attendre ? Dessinez schématiquement.
La solution:
Dans l'anaphase II, les centromères se divisent et les filaments du fuseau séparent les chromatides aux pôles. Si cette anaphase n'est pas passée, les chromosomes ne peuvent pas diverger vers les pôles, par conséquent, un noyau est formé avec un double ensemble de chromosomes, c'est-à-dire, à la suite de la division méiotique II, un ovocyte avec un ensemble de 46 chromosomes (46 xp-m, 92 xp-dy, 4c) et un corps de réduction avec le même ensemble de chromosomes. Lorsqu'un ovule (n = 46 chromosomes, 2c) est fécondé avec un spermatozoïde normal (n = 23 chromosomes, 1c), un triploïde se forme ; un tel organisme n'est pas viable dans les premiers stades du développement embryonnaire.
La méiose est un type de division cellulaire dans lequel le nombre de chromosomes est divisé par deux et les cellules passent d'un état diploïde à un état haploïde.
La méiose est une séquence de deux divisions.
étapes de la méiose
La première division de la méiose (réduction) conduit à la formation de cellules haploïdes à partir de cellules diploïdes. En prophase I, comme en mitose, les chromosomes se spiralisent. Dans le même temps, les chromosomes homologues se rapprochent avec leurs sections identiques (conjugués), formant des bivalents. Avant d'entrer dans la méiose, chaque chromosome a un matériel génétique doublé et se compose de deux chromatides, de sorte que le bivalent contient 4 brins d'ADN. Au cours du processus de spiralisation supplémentaire, un croisement peut se produire - le croisement de chromosomes homologues, accompagné de l'échange des sections correspondantes entre leurs chromatides. En métaphase I, la formation du fuseau de division est terminée, dont les fils sont attachés aux centromères des chromosomes combinés en bivalents de telle sorte qu'un seul fil va de chaque centromère à l'un des pôles de la cellule. Dans l'anaphase I, les chromosomes se déplacent vers les pôles de la cellule, chaque pôle ayant un ensemble haploïde de chromosomes composé de deux chromatides. Dans la télophase I, l'enveloppe nucléaire est restaurée, après quoi la cellule mère se divise en deux cellules filles.
La deuxième division de la méiose commence immédiatement après la première et ressemble à la mitose, mais les cellules qui y pénètrent portent un ensemble haploïde de chromosomes. La prophase II est très courte dans le temps. Elle est suivie de la métaphase II, alors que les chromosomes sont situés dans le plan équatorial, un fuseau de division se forme. Dans l'anaphase II, les centromères se séparent et chaque chromatide devient un chromosome indépendant. Les chromosomes filles séparés les uns des autres sont envoyés aux pôles de division. Dans la phase II du corps, la division cellulaire se produit, dans laquelle 4 cellules filles haploïdes sont formées à partir de deux cellules haploïdes.
Ainsi, à la suite de la méiose, quatre cellules avec un ensemble haploïde de chromosomes sont formées à partir d'une cellule diploïde.
Au cours de la méiose, deux mécanismes de recombinaison du matériel génétique sont mis en œuvre.
1. Intermittent (crossing over) est un échange de régions homologues entre les chromosomes. Se produit en prophase I au stade de pachytène. Le résultat est la recombinaison de gènes alléliques.
2. Constante - divergence aléatoire et indépendante des chromosomes homologues dans l'anaphase I de la méiose. En conséquence, les gamètes reçoivent un nombre différent de chromosomes d'origine paternelle et maternelle.
La signification biologique de la méiose
1) est l'étape principale de la gamétogenèse ;
2) assure le transfert de l'information génétique d'organisme à organisme lors de la reproduction sexuée ;
3) les cellules filles ne sont pas génétiquement identiques au parent et entre elles.
1. Combien de cellules filles et avec quel ensemble de chromosomes sont formés à partir d'une cellule diploïde à la suite de : a) la mitose ; b) la méiose ?
Deux haploïdes, deux diploïdes, quatre haploïdes, quatre diploïdes.
a) À la suite de la mitose, deux cellules diploïdes.
b) À la suite de la méiose - quatre cellules haploïdes.
2. Qu'est-ce que la conjugaison des chromosomes ? À quelle phase de la méiose se produit le crossing-over ? Quelle est la signification de ce processus ?
La conjugaison des chromosomes est observée dans la prophase I de la méiose, c'est le processus de convergence des chromosomes homologues. Lors de la conjugaison, les chromatides des chromosomes homologues se croisent à certains endroits. Le croisement se produit également dans la prophase I de la méiose et est un échange de régions entre chromosomes homologues. Le croisement conduit à la recombinaison du matériel héréditaire et est l'une des sources de variabilité combinatoire, en raison de laquelle les descendants ne sont pas des copies exactes de leurs parents et diffèrent les uns des autres.
3. Quels événements se produisant lors de la méiose permettent de diviser par deux le nombre de chromosomes dans les cellules filles ?
Une diminution de l'ensemble de chromosomes se produit dans l'anaphase I de la méiose en raison du fait que les chromatides sœurs ne divergent pas vers différents pôles d'une cellule en division (comme dans l'anaphase de la mitose et l'anaphase II de la méiose), mais les chromosomes homologues à deux chromatides. Par conséquent, de chaque paire de chromosomes homologues, un seul entrera dans la cellule fille. A la fin de l'anaphase I, l'ensemble des chromosomes à chaque pôle de la cellule est déjà haploïde (1n2c).
4. Quelle est la signification biologique de la méiose ?
Chez les animaux et les humains, la méiose conduit à la formation de cellules germinales haploïdes - les gamètes. Au cours du processus ultérieur de fécondation (fusion de gamètes), l'organisme d'une nouvelle génération reçoit un ensemble diploïde de chromosomes, ce qui signifie qu'il conserve le caryotype inhérent à ce type d'organisme. Par conséquent, la méiose empêche l'augmentation du nombre de chromosomes lors de la reproduction sexuée. Sans un tel mécanisme de division, les ensembles de chromosomes doubleraient à chaque génération successive.
Chez les plantes, les champignons et certains protistes, les spores sont produites par la méiose.
Les processus intervenant lors de la méiose (crossing over, ségrégation indépendante des chromosomes et des chromatides) servent de base à la variabilité combinatoire des organismes.
5. Comparer la mitose et la méiose, identifier les similitudes et les différences. Quelle est la principale différence entre la méiose et la mitose ?
La principale différence est qu'à la suite de la méiose, il y a une diminution de 2 fois du nombre de chromosomes des cellules filles par rapport à la mère.
Similarité:
● Ce sont des moyens de diviser les cellules eucaryotes qui ont besoin d'énergie.
● Accompagné d'une distribution précise et uniforme du matériel héréditaire entre les cellules filles.
● Processus similaires de préparation cellulaire pour la division (réplication, doublement des centrioles, etc.).
● Processus similaires se produisant dans les phases de division correspondantes (spiralisation chromosomique, désintégration de la membrane nucléaire, formation du fuseau de fission, etc.) et, par conséquent, les mêmes noms de phase (prophase, métaphase, anaphase, télophase). La deuxième division de la méiose se déroule selon le même mécanisme que la mitose d'une cellule haploïde.
Différences:
● À la suite de la mitose, les cellules filles conservent l'ensemble de chromosomes inhérent à la cellule mère. À la suite de la méiose, le nombre de chromosomes des cellules filles diminue de 2 fois.
● La mitose est une division cellulaire et la méiose est deux divisions consécutives (méiose I et méiose II). Par conséquent, à la suite de la mitose, deux cellules filles sont formées à partir d'une cellule mère et, à la suite de la méiose, quatre.
● Contrairement à la mitose, la conjugaison des chromosomes homologues et le croisement se produisent lors de la méiose. Remarque : en fait, il existe aussi un croisement mitotique (découvert par K. Stern en 1936), mais son étude n'est pas prévue par le programme scolaire.
● Dans l'anaphase de la mitose, les chromatides sœurs divergent vers différents pôles de la cellule, et dans l'anaphase I de la méiose, les chromosomes homologues.
Et (ou) d'autres caractéristiques importantes.
6. Une cellule de racine de bouleau contient 18 chromosomes.
1) Une cellule diploïde d'anthère de bouleau a subi une méiose. Les microspores résultantes ont partagé la mitose. Combien de cellules se sont formées ? Combien y a-t-il de chromosomes dans chacun d'eux ?
2) Déterminer le nombre de chromosomes et le nombre total de chromatides dans les cellules de bouleau lors de la division méiotique :
a) dans le plan équatorial de la cellule en métaphase I ;
b) en métaphase II ;
c) à chaque pôle cellulaire à la fin de l'anaphase I ;
d) à chaque pôle de la cellule à la fin de l'anaphase II.
1) La cellule racinaire du bouleau est somatique, ce qui signifie que le bouleau a 2n = 18. À la suite de la méiose, 4 cellules sont formées à partir d'une cellule mère avec un ensemble de chromosomes divisé en deux. Par conséquent, 4 microspores haploïdes se sont formées à partir d'une cellule d'anthère diploïde (n = 9).
Chaque microspore partageait alors une mitose. À la suite de la mitose, deux cellules filles avec le même ensemble de chromosomes ont été formées à partir de chaque microspore. Ainsi, un total de 8 cellules haploïdes ont été formées.
Réponse : 8 cellules se sont formées, chacune contenant 9 chromosomes.
2) La formule du matériel héréditaire situé dans le plan équatorial de la cellule en métaphase I - 2n4c, qui pour un bouleau est de 18 chromosomes, 36 chromatides. Une cellule en métaphase II a un ensemble 1n2c - 9 chromosomes, 18 chromatides. À la fin de l'anaphase I, chaque pôle de la cellule possède un ensemble de 1n2c - 9 chromosomes, 18 chromatides, et à la fin de l'anaphase II - 1n1c - 9 chromosomes, 9 chromatides.
Réponse : a) 18 chromosomes, 36 chromatides ; b) 9 chromosomes, 18 chromatides ; c) 9 chromosomes, 18 chromatides ; d) 9 chromosomes, 9 chromatides.
7. Pourquoi la méiose n'est-elle pas observée chez les organismes qui n'ont pas de reproduction sexuée ?
Dans le cycle de développement de tous les organismes caractérisés par la reproduction sexuée, le processus de fécondation a lieu - la fusion de deux cellules (gamètes) en une seule (zygote). En fait, la fécondation augmente de 2 fois l'ensemble chromosomique. Par conséquent, il doit également exister un mécanisme qui réduit de 2 fois le nombre de chromosomes, et ce mécanisme est la méiose. Sans méiose, les ensembles de chromosomes doubleraient à chaque génération successive.
Dans les organismes qui ne sont pas caractérisés par la reproduction sexuée, il n'y a pas de processus de fécondation. Par conséquent, ils n'ont pas de méiose, ils n'en ont pas besoin.
8. Pourquoi la deuxième division de la méiose est-elle nécessaire, car une diminution du nombre de chromosomes de 2 fois s'est déjà produite à la suite de la première division ?
Les cellules filles formées à la suite de la première division de la méiose ont un ensemble de 1n2c, c'est-à-dire sont déjà haploïdes. Cependant, chaque chromosome d'une telle cellule n'est pas constitué d'une chromatide, comme il devrait l'être dans une cellule jeune entrant dans un nouveau cycle cellulaire, mais de deux, comme dans une cellule mature prête à se diviser. Par conséquent, les cellules avec un ensemble de 1n2c ne pourront pas parcourir le cycle cellulaire (et, surtout, la réplication dans la période S) normalement. Par conséquent, presque immédiatement après la première division de la méiose, la deuxième division commence, au cours de laquelle les chromatides soeurs se séparent avec la formation de chromosomes monochromatides "normaux", caractéristiques des jeunes cellules filles.
De plus, à la suite de la méiose, des gamètes se forment chez les animaux et les humains, et des spores chez les plantes. Du fait que la méiose n'est pas une, mais deux divisions successives, le nombre de gamètes (ou spores) formés augmente de 2 fois.
La question déroutante posée par Elena sur l'anaphase de la méiose II, ma tentative d'y répondre, pourra être utile à d'autres lecteurs « perspicaces » de mon site. Surtout pour les étudiants qui préparent l'examen en biologie. Et professeurs d'école biologie ce dialogue peut être utile : soudain, dans leur classe, il y aura des élèves aussi perspicaces qu'Elena.
L'article traite d'un tel moment : pourquoi l'ensemble de chromosomes d'une cellule en anaphase II de la méiose, désigné par 2n2c, ne peut pas être considéré comme diploïde.
Lors de la rédaction de cet article, j'ai cherché sur Internet, pour choisir l'image la plus réussie pour la méiose. Il s'est avéré que plus de la moitié des différentes présentations faites par les enseignants des écoles ont une interprétation complètement erronée de l'essence de la méiose. Par conséquent, il n'est pas surprenant que les étudiants puissent avoir des questions apparemment complètement inattendues sur cette question.
Hélène : Boris Fagimovitch, bonjour ! Ce qui m'intrigue, c'est qu'il est écrit partout qu'après la première division de la méiose, les cellules sont déjà haploïdes. Et c'est vrai, parce que Les chromosomes n'ont pas d'homologues. Et lors de la deuxième division, en anaphase II, "les chromatides divergent vers les pôles, qui deviennent des chromosomes indépendants".
Et maintenant, voila !, d'une cellule haploïde, la cellule est redevenue diploïde (2n2c), parce que ces chromatides très divergentes seront homologues... Mais cela n'est dit dans aucun manuel. De plus, il y a différentes informations. Le même Kolesnikov S.I. dans le livre de référence il est écrit qu'en anaphase II l'ensemble est 1n1c ??? C'est pourquoi, c'est complètement incompréhensible... Ai-je mal compris quelque chose ? S'il vous plaît, expliquez!
B.F. : Salut elena! Vous écrivez : « Et, voilà !, d'une cellule haploïde, elle est redevenue diploïde (2n2c), parce que ces chromatides très divergentes seront homologues… » Mais, Elena, excusez-moi, je ne comprends absolument pas d'où vient votre incompréhension ?
Pourquoi soudainement des "chromatides divergentes", comme vous écrivez, acquièrent des homologues ? Il n'y a pas d'homologues après la méiose I et les cellules haploïdes ne peuvent plus redevenir diploïdes (les cellules deviendront diploïdes - zygotes, après fécondation d'un ovule avec un sperme). Pourquoi avez-vous soudainement 2n2c à nouveau. Vous écrivez vous-même que cela ne figure dans aucun manuel. Oui, non, ce n'est pas possible ! Et il n'y a que toi, dans ton texte. Non seulement dans le manuel de Kolesnikov, mais dans le texte, les schémas les plus simples de mitose et de méiose sont donnés. La méiose entraîne la formation de cellules 1n1c.
Hélène : Boris Fagimovich, le problème avec l'anaphase (à la fois dans la mitose et la méiose) est né du fait que dans différentes sources, l'ensemble de chromosomes est donné différemment. Te voilà en anaphase mitoseécrit 4n4s. En métaphase c'était 2n4c, et en anaphase c'est devenu 4n. Ma compréhension est que les chromatides divergentes sont maintenant devenues des chromosomes indépendants. Et, puisque les noyaux ne se sont pas encore formés, tous ces chromosomes-chromatides se trouvent dans une seule cellule.
En deuxième division méiose, en métaphase II le long de l'équateur il y a des chromosomes de deux chromatides et ces chromosomes n'ont pas de paires et donc (1n2c). Mais alors les chromatides divergent vers les pôles et sont considérées comme des chromosomes indépendants. Et il s'avère qu'il y a deux fois plus de chromosomes qu'en métaphase, mais ils sont constitués d'une seule chromatide. Et écrivez 2n2c.
B.F. : Hélène ! Tout ce que vous avez décrit est CORRECT, mais pas complètement ! Après la métaphase II, lorsque les chromosomes à deux chromatides se séparent en anaphase II, il y aura vraiment deux fois plus de chromosomes (mais cela ne signifie pas du tout que des chromosomes appariés et homologues sont apparus dans la cellule - c'est votre idée fausse. Il n'y a pas plus d'homologues après la méiose I. J'écris "tout a été décrit correctement, mais pas complètement" car 2n2c n'est pas la fin de la méiose II, mais la fin de l'anaphase II. Après la télophase II, chacune des quatre cellules aura 1n1c.
Je pense que votre confusion est la suivante : lorsque nous décrivons le contenu du noyau d'une cellule diploïde somatique avec la formule 2n2c, les deux devant n nous indiquent que l'ensemble de chromosomes est double, c'est-à-dire que chaque chromosome a une paire, homologue (les homologues ne sont similaires que dans l'ensemble même des caractéristiques codées. Si dans un chromosome il y a des gènes codant 561 traits, alors son homologue a aussi des gènes codant exactement le même trait 561. Mais les allèles des gènes responsables du même trait peuvent être identiques chez les homologues (AA ou aa), et peuvent être différents Aa. Mais dans les chromosomes formés à partir de chromatides soeurs en anaphase II, les allèles ne peuvent être que identiques).
Prenons l'exemple du génome humain. Nous avons n = 23 chromosomes : 2n = 46 morceaux (dont 23 sont de la mère, 23 du père, c'est-à-dire que chaque chromosome a une paire ou un homologue. Nous écrivons 2n2c, ce qui implique que chaque chromosome a une paire pour lui-même et que les chromosomes sont corrects - monochromatide. ( Puisque, si les deux sont sortis du support, il restera nc) Après la méiose I dans les noyaux de chaque deux les cellules formées seront constituées de 23 morceaux de "mauvais" chromosomes à deux chromatides. Comme il y en a deux fois moins, on note 1n, et comme ils sont toujours bichromatides, on note 1n2c. C'est-à-dire que chaque chromosome est constitué à ce moment de deux chromatides sœurs absolument identiques (et non homologues). Comme nous devons le comprendre, chacun des 23 morceaux de chromosomes n'a pas de paire, ils divers.
Dans la méiose II, chacune des deux cellules avec les "mauvais" chromosomes à deux chromatides, dont il y avait 23 morceaux, se divise à nouveau. En anaphase II, lorsque les chromosomes deviennent "corrects" constitués d'une chromatide, ils deviendront dans la cellule (jusqu'à ce que la cellule se soit divisée en deux cellules) 46 pièces : 23 morceaux à un pôle de la cellule et 23 morceaux à l'autre pôle (mais ce ne sont en aucun cas des chromosomes homologues, mais d'anciennes chromatides soeurs, c'est-à-dire qu'elles sont absolument identiques, s'il n'y a pas eu de croisement, selon l'ensemble des gènes chromosomiques alléliques.
La télophase II est arrivée, la 46e cellule chromosomique se divisera en deux cellules de 23 morceaux de chromosomes à une seule chromatide chacune. La formule finale prendra la forme 1n1c (et non 2n2c, comme vous l'avez écrit). Ouf, peut-être que maintenant quelque chose est devenu plus clair ?
Hélène : Boris Fagimovich, merci beaucoup pour cette explication détaillée ! Maintenant, je comprends ce qu'il faut écrire pour résoudre de tels problèmes! J'ai réalisé que j'avais été induit en erreur par l'orthographe du nombre de chromosomes 2n en anaphase, parce que. généralement, cette désignation désigne un ensemble diploïde. Par conséquent, j'ai eu une stupeur, car il est clair que la cellule après la première division est déjà haploïde.
Puis-je avoir un exemple précis? Corrige moi si je me trompe. Une personne a un ensemble de chromosomes dans les cellules somatiques de 46 chromosomes (2n2c). Avant la méiose, la duplication de l'ADN se produit (sans augmentation du nombre de chromosomes) et les chromosomes deviennent deux chromatides 2n4c. Ce sont 46 chromosomes et 92 molécules d'ADN.
En prophase I, métaphase I et anaphase I identiques - 46 chromosomes et 92 ADN. Dans la télophase I, les noyaux filles ont déjà 23 chromosomes de deux chromatides chacun - 46 ADN (1n2c). Les noyaux sont haploïdes. Puis la cytocinèse.
Dans la deuxième division en prophase II, métaphase II, tout de même 23 chromosomes à deux chromatides (46DNA). En anaphase, les chromatides divergent et il y a déjà 46 chromosomes monochromatides (sur 46 ADN (2n2c)), mais tous sont encore dans une cellule. Dans la télophase II, les enveloppes nucléaires sont formées et chaque noyau aura 23 chromosomes avec 23 ADN et l'ensemble de chromosomes sera écrit 1n1c.
B.F. : Elena, comme je suis contente que tu aies pu le comprendre assez rapidement. Tout est décrit en détail, cela peut être utile à ceux qui doutaient aussi de quelque chose. C'est bien que nous ayons vu que seule l'anaphase II de la méiose est "similaire" à l'anaphase de la mitose en termes de rapport de la quantité et de la qualité des chromosomes 2 (nc) et 4 (nc), et l'anaphase I a une caractéristique associée au fait que les chromosomes sont toujours à deux chromatides 2 (n2c).
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