Pourquoi la première division de la méiose est-elle appelée réduction ? Méiose et ses phases

Cet article vous aidera à en savoir plus sur le type de division cellulaire. Nous parlerons brièvement et clairement de la méiose, des phases qui accompagnent ce processus, présenterons leurs principales caractéristiques et découvrirons quelles caractéristiques caractérisent la méiose.

Qu’est-ce que la méiose ?

La division cellulaire de réduction, autrement dit la méiose, est un type de division nucléaire dans laquelle le nombre de chromosomes est réduit de moitié.

Traduit du grec ancien, méiose signifie réduction.

Ce processus se déroule en deux étapes :

• Réduire ;

À ce stade du processus de méiose, le nombre de chromosomes dans la cellule est réduit de moitié.

• Équatif ;

Lors de la deuxième division, l'haploïdie cellulaire est maintenue.

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La particularité de ce processus est qu'il ne se produit que dans les cellules diploïdes, voire polyploïdes. Et tout cela parce qu'en raison de la première division en prophase 1 dans les polyploïdes impairs, il n'est pas possible d'assurer la fusion par paires des chromosomes.

Phases de la méiose

En biologie, la division se déroule en quatre phases : prophase, métaphase, anaphase et télophase . La méiose ne fait pas exception ; la particularité de ce processus est qu'il se déroule en deux étapes, entre lesquelles il y a un court interphase .

Première division:

Prophase 1 est une étape assez complexe de l'ensemble du processus ; elle se compose de cinq étapes, qui sont répertoriées dans le tableau suivant :

La prophase se termine par la formation d'un fuseau de fission, la destruction des membranes nucléaires et du nucléole lui-même.

Métaphase La première division est significative dans la mesure où les chromosomes s'alignent le long de la partie équatoriale du fuseau.

Pendant anaphase 1 Les microtubules se contractent, les bivalents se séparent et les chromosomes se déplacent vers des pôles différents.

Contrairement à la mitose, au stade anaphase, des chromosomes entiers, constitués de deux chromatides, se déplacent vers les pôles.

À l'étape télophases Les chromosomes déspirent et une nouvelle membrane nucléaire se forme.

Riz. 1. Schéma de méiose du premier stade de division

Deuxième division présente les signes suivants :

• Pour prophase 2 caractérisé par la condensation des chromosomes et la division du centre cellulaire, dont les produits de division divergent vers les pôles opposés du noyau. L'enveloppe nucléaire est détruite et un nouveau fuseau de fission se forme, situé perpendiculairement au premier fuseau.
• Pendant métaphases Les chromosomes sont à nouveau situés à l'équateur du fuseau.
• Pendant anaphase les chromosomes se divisent et les chromatides sont situées à des pôles différents.
• Télophase indiqué par une déspiralisation des chromosomes et l'apparition d'une nouvelle membrane nucléaire.

Riz. 2. Schéma de méiose de la deuxième étape de division

En conséquence, à partir d’une cellule diploïde et grâce à cette division, nous obtenons quatre cellules haploïdes. Sur cette base, nous concluons que la méiose est une forme de mitose, à la suite de laquelle les gamètes sont formés à partir de cellules diploïdes des gonades.

La signification de la méiose

Pendant la méiose, à la prophase 1, le processus se produit traverser - recombinaison du matériel génétique. De plus, pendant l'anaphase, la première et la deuxième division, les chromosomes et les chromatides se déplacent vers différents pôles dans un ordre aléatoire. Ceci explique la variabilité combinatoire des cellules d'origine.

Dans la nature, la méiose est d'une grande importance, à savoir :

• C'est l'une des principales étapes de la gamétogenèse ;

Riz. 3. Schéma de gamétogenèse

• Effectue le transfert du code génétique lors de la reproduction ;
• Les cellules filles résultantes ne sont pas similaires à la cellule mère et diffèrent également les unes des autres.

La méiose est très importante pour la formation des cellules germinales, car à la suite de la fécondation des gamètes, les noyaux fusionnent. Sinon, le zygote aurait deux fois plus de chromosomes. Grâce à cette division, les cellules sexuelles sont haploïdes, et lors de la fécondation la diploïdité des chromosomes est restaurée.

Qu'avons-nous appris ?

La méiose est un type de division d'une cellule eucaryote dans laquelle quatre cellules haploïdes sont formées à partir d'une cellule diploïde en réduisant le nombre de chromosomes. L'ensemble du processus se déroule en deux étapes - réduction et équation, chacune composée de quatre phases - prophase, métaphase, anaphase et télophase. La méiose est très importante pour la formation des gamètes, pour la transmission de l'information génétique aux générations futures, et réalise également la recombinaison du matériel génétique.

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Méiose(grec méiose - diminution, diminution) ou division de réduction. À la suite de la méiose, le nombre de chromosomes diminue, c'est-à-dire à partir d'un ensemble diploïde de chromosomes (2n), un ensemble haploïde (n) est formé.

Méiose se compose de 2 divisions consécutives :
La première division est appelée réduction ou diminutif.
La division II est appelée équationnelle ou égalisatrice, c'est-à-dire se déroule selon le 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 qu'à partir d'une cellule mère dotée d'un ensemble diploïde de chromosomes, quatre cellules haploïdes se forment, ainsi le nombre de chromosomes est réduit de moitié et la quantité d'ADN est réduite de quatre fois. À la suite de cette division, des cellules sexuelles (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.

La prophase I est la phase la plus longue et est classiquement divisée en 5 étapes :
1) Leptonème (leptotène)– ou le stade des fils fins. Les chromosomes sont en spirale, un chromosome est constitué de 2 chromatides et sur les brins encore minces de chromatides, des épaississements ou des amas de chromatine sont visibles, appelés chromomères.
2) Zygonema (zygotène, grec fusion de threads) - étape de threads appariés. A ce stade, les chromosomes homologues (de forme et de taille identiques) se réunissent par paires, ils s'attirent et adhèrent les uns aux autres sur toute la longueur, c'est-à-dire conjugué dans la région des chromomères. C'est similaire à une fermeture à glissière. Une paire de chromosomes homologues est appelée bivalents. Le nombre de bivalents est égal à l’ensemble haploïde des chromosomes.
3) Pachynéma (pachytène, Grec épais) – stade de filaments épais. Une spirale supplémentaire des chromosomes se produit. Ensuite, chaque chromosome homologue est divisé 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. A ce moment, un croisement se produit, c'est-à-dire échange de régions homologues de chromatides.
4) Diplonème (diplotène)– étape de doubles fils. Les chromosomes homologues commencent à se repousser, à s'éloigner les uns des autres, mais maintiennent leur relation à l'aide de ponts - les chiasmes, ce sont les endroits où se produiront les croisements. À chaque jonction des chromatides (c'est-à-dire le chiasma), des sections de chromatides sont échangées. Les chromosomes s'enroulent et se raccourcissent.
5) Diakinésie– étape de doubles fils isolés. A ce stade, les chromosomes sont complètement condensés et intensément colorés. La membrane nucléaire et les nucléoles sont détruits. Les centrioles se déplacent vers les pôles cellulaires et forment des filaments fusiformes. L'ensemble chromosomique de la prophase I est 2n4c.
Ainsi, dans la prophase I :
1. conjugaison de chromosomes homologues ;
2. formation de bivalents ou tétrades ;
3. traverser.

Selon la conjugaison des chromatides, il peut y avoir différents types de croisements : 1 – correct ou incorrect ; 2 – égal ou inégal ; 3 – cytologique ou efficace ; 4 – simple ou multiple.

Métaphase I – la spiralisation des chromosomes atteint son maximum. Les bivalents s’alignent le long de l’équateur de la cellule, formant une plaque métaphasique. Les brins du fuseau sont attachés aux centromères des chromosomes homologues. Les bivalents se retrouvent 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 chiasmes. Des chromosomes entiers, et non des chromatides, se dispersent vers les pôles de la cellule. Un seul chromosome homologue sur une paire pénètre dans les cellules filles, c'est-à-dire ils sont redistribués aléatoirement. Il s'avère qu'à chaque pôle se trouve un ensemble de chromosomes - 1n2c, et en général l'ensemble de chromosomes de l'anaphase I est - 2n4c.

Télophase I – aux pôles de la cellule se trouvent des chromosomes entiers, constitués de 2 chromatides, mais leur nombre est devenu 2 fois moindre. Chez les animaux et certaines plantes, les chromatides déspirent. Une membrane nucléaire se forme autour d'eux à chaque pôle.
Vient ensuite la cytokinèse
. 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 ne se produit pas, car les chromosomes sont déjà dupliqués et sont constitués de chromatides sœurs, c'est pourquoi l'interphase II est appelée interkinésie - c'est-à-dire il y a un mouvement entre deux divisions.

La prophase II est très courte et se déroule sans aucun changement particulier ; si l'enveloppe nucléaire n'est pas formée dans la télophase I, des filaments fusiformes se forment immédiatement.

Métaphase II - les chromosomes s'alignent le long de l'équateur. Les filaments du fuseau sont attachés aux centromères des chromosomes.
L'ensemble chromosomique de la métaphase II est - n2c.

Anaphase II - les centromères se divisent et les filaments du fuseau déplacent les chromatides vers différents pôles. Les chromatides sœurs sont appelées chromosomes filles (ou les chromatides mères seront des chromosomes filles).
L'ensemble chromosomique de l'anaphase II est - 2n2c.

Télophase II - les chromosomes déspirent, s'étirent et sont alors difficilement distinguables. Des membranes nucléaires et des nucléoles se forment. La télophase II se termine par la cytokinèse.
Le chromosome défini après la télophase II est – nc.

Schéma de division méiotique

Méiose est une méthode spéciale de division des cellules eucaryotes, dans laquelle le nombre initial de chromosomes est réduit de moitié (du grec ancien « meion » - moins - et de « méiose » - diminution).

La principale caractéristique de la méiose est la conjugaison (appariement) de chromosomes homologues avec leur séparation ultérieure en différentes cellules. Par conséquent, lors de la première division de la méiose, en raison de la formation de bivalents, les chromosomes non pas à une chromatide, mais à deux chromatides divergent vers les pôles de la cellule. En conséquence, le nombre de chromosomes est réduit de moitié et des cellules haploïdes se forment à partir d'une cellule diploïde.

Le nombre initial de chromosomes dans une cellule qui entre en méiose est appelé diploïde (2n). Le nombre de chromosomes dans les cellules formées pendant la méiose est appelé haploïde (n).

La méiose est constituée de deux divisions cellulaires successives, appelées respectivement méiose I et méiose II. Lors de la première division, le nombre de chromosomes diminue de moitié, c'est pourquoi on parle de réduction. Lors de la deuxième division, le nombre de chromosomes ne change pas ; c'est pourquoi on l'appelle équationnel (égalisation).

L'interphase préméiotique diffère de l'interphase normale dans la mesure où le processus de réplication de l'ADN n'est pas terminé : environ 0,2 à 0,4 % de l'ADN reste non dupliqué. Cependant, en général, on peut supposer que dans une cellule diploïde (2n), la teneur en ADN est de 4c. Si les centrioles sont présents, ils doublent. Ainsi, la cellule possède deux diplosomes, chacun contenant une paire de centrioles.

La première division de la méiose (réduction ou méiose I)

L'essence de la division par réduction est de réduire de moitié le nombre de chromosomes : à partir de la cellule diploïde d'origine, deux cellules haploïdes avec des chromosomes bichromatides sont formées (chaque chromosome comprend 2 chromatides).

Prophase I (prophase de la première division) comprend un certain nombre d'étapes.

Leptotène (stade de filament fin). Les chromosomes sont visibles au microscope optique sous la forme d'une boule de fils fins.

Zygotène (étape de fusion des fils). Il y a une conjugaison de chromosomes homologues (du latin conjugatio - connexion, appariement, fusion temporaire). Les chromosomes homologues (ou homologues) sont des chromosomes appariés qui sont morphologiquement et génétiquement similaires les uns aux autres. À la suite de la conjugaison, des bivalents se forment. Un bivalent est un complexe relativement stable de deux chromosomes homologues. Les homologues sont maintenus les uns à côté des autres par des complexes protéiques synaptonémiques. Le nombre de bivalents est égal au nombre haploïde de chromosomes. Sinon, les bivalents sont appelés tétrades, puisque chaque bivalent comprend 4 chromatides.

Pachytène (stade filament épais). Les chromosomes sont spiralés et leur hétérogénéité longitudinale est clairement visible. La réplication de l'ADN est terminée. Le croisement est terminé - le croisement des chromosomes, à la suite duquel ils échangent des sections de chromatides.

Diplotène (étage double filament). Les chromosomes homologues des bivalents se repoussent. Ils sont connectés en des points séparés, appelés chiasmas (de la lettre grecque ancienne χ - « chi »).

Diakinésie (stade de divergence des bivalents). Les chiasmates se déplacent vers les régions télomériques des chromosomes. Les bivalents sont situés à la périphérie du noyau. A la fin de la prophase I, l'enveloppe nucléaire est détruite et les bivalents sont libérés dans le cytoplasme.

Métaphase I (métaphase de première division). Le fuseau de fission est formé. Les bivalents se déplacent vers le plan équatorial de la cellule. Une plaque métaphasique de bivalents se forme.

Anaphase I (anaphase de première division). Les chromosomes homologues qui composent chaque bivalent sont séparés et chaque chromosome se déplace vers le pôle le plus proche de la cellule. La séparation des chromosomes en chromatides ne se produit pas.

Télophase I (télophase de première division). Les chromosomes bichromatides homologues divergent complètement vers les pôles cellulaires. Normalement, chaque cellule fille reçoit un chromosome homologue de chaque paire d'homologues. Deux noyaux haploïdes se forment, qui contiennent deux fois moins de chromosomes que le noyau de la cellule diploïde d'origine. Chaque noyau haploïde ne contient qu'un seul ensemble de chromosomes, c'est-à-dire que chaque chromosome est représenté par un seul homologue. La teneur en ADN des cellules filles est de 2c.

Dans la plupart des cas (mais pas toujours), la télophase I s'accompagne d'une cytokinèse.

Après la première division méiotique, une interkinésie se produit - un court intervalle entre deux divisions méiotiques. L'interkinésie diffère de l'interphase en ce sens que la réplication de l'ADN, la duplication des chromosomes et la duplication centriole ne se produisent pas : ces processus se sont produits dans l'interphase pré-méiotique et, partiellement, dans la prophase I.

Deuxième division de la méiose (équationnelle ou méiose II)

Lors de la deuxième division de la méiose, le nombre de chromosomes ne diminue pas. L'essence de la division équationnelle est la formation de quatre cellules haploïdes avec des chromosomes à une seule chromatide (chaque chromosome contient une chromatide).

Prophase II (prophase de la deuxième division). Ne diffère pas significativement de la prophase de la mitose. Les chromosomes sont visibles au microscope optique sous forme de fins fils. Un fuseau de division se forme dans chacune des cellules filles.

Métaphase II (métaphase de deuxième division). Les chromosomes sont situés dans les plans équatoriaux des cellules haploïdes indépendamment les uns des autres. Ces plans équatoriaux peuvent être parallèles entre eux ou perpendiculaires entre eux.

Anaphase II (anaphase de deuxième division). Les chromosomes sont séparés en chromatides (comme lors de la mitose). Les chromosomes monochromatides résultants, faisant partie des groupes anaphases, se déplacent vers les pôles des cellules.

Télophase II (télophase de deuxième division). Les chromosomes monochromatides se sont complètement déplacés vers les pôles de la cellule et des noyaux se forment. La teneur en ADN dans chaque cellule devient minime et s'élève à 1c.

Ainsi, à la suite du schéma de méiose décrit, quatre cellules haploïdes sont formées à partir d'une cellule diploïde. Le sort ultérieur de ces cellules dépend de l'affiliation taxonomique des organismes, du sexe de l'individu et d'un certain nombre d'autres facteurs.

Types de méiose. Au cours de la méiose zygotique et des spores, les cellules haploïdes résultantes donnent naissance à des spores (zoospores). Ces types de méiose sont caractéristiques des eucaryotes inférieurs, des champignons et des plantes. La méiose zygotique et des spores est étroitement liée à la sporogenèse. Au cours de la méiose gamétique, les gamètes se forment à partir des cellules haploïdes résultantes. Ce type de méiose est caractéristique des animaux. La méiose gamétique est étroitement liée à la gamétogenèse et à la fécondation. Ainsi, la méiose est la base cytologique de la reproduction sexuée et asexuée (spores).

Signification biologique de la méiose. Le biologiste allemand August Weissmann (1887) a théoriquement justifié la nécessité de la méiose comme mécanisme permettant de maintenir un nombre constant de chromosomes. Étant donné que lors de la fécondation, les noyaux des cellules germinales fusionnent (et que les chromosomes de ces noyaux sont donc réunis en un seul noyau) et que le nombre de chromosomes dans les cellules somatiques reste constant, il faut contrecarrer le doublement constant du nombre de chromosomes lors des fécondations successives. par un processus conduisant à une réduction de leur nombre en gamètes exactement deux fois. Ainsi, la signification biologique de la méiose est de maintenir un nombre constant de chromosomes en présence du processus sexuel. La méiose fournit également une variabilité combinatoire - l'émergence de nouvelles combinaisons d'inclinations héréditaires au cours d'une fécondation ultérieure.

La deuxième division de la méiose selon le mécanisme est la mitose typique. Cela arrive vite :

Prophase II dans tous les organismes, il est court.

Si une télophase I et une interphase II se produisent, les nucléoles et les membranes nucléaires sont détruites et les chromatides sont raccourcies et épaissies. Les centrioles, s'ils sont présents, se déplacent vers les pôles opposés de la cellule. Dans tous les cas, à la fin de la prophase II, de nouveaux filaments fusiformes apparaissent. Ils sont situés perpendiculairement au fuseau méiotique I.

Métaphase II. Comme lors de la mitose, les chromosomes s'alignent individuellement à l'équateur du fuseau.

Anaphase II. Semblable à la mitotique : les centromères se divisent (destruction des cohésines) et les fils du fuseau tirent les chromatides vers des pôles opposés.

Télophase II. Cela se produit de la même manière que la télophase de la mitose, la seule différence étant que quatre cellules filles haploïdes se forment. Les chromosomes se déroulent, s'allongent et deviennent difficiles à distinguer. Les fils de broche disparaissent. Une enveloppe nucléaire se forme à nouveau autour de chaque noyau, mais le noyau contient désormais la moitié du nombre de chromosomes de la cellule mère d'origine. Au cours de la cytokinèse ultérieure, une seule cellule parente produit quatre cellules filles.

Résultats préliminaires:

Au cours de la méiose, à la suite de deux divisions cellulaires successives après un cycle de réplication de l'ADN, quatre cellules haploïdes se forment à partir d'une cellule diploïde.

La méiose est dominée par la prophase I, qui peut occuper 90 % du temps total. Pendant cette période, chaque chromosome est constitué de deux chromatides sœurs étroitement adjacentes.

Le croisement (crossover) entre chromosomes se produit au stade pachytène en prophase I, avec une conjugaison étroite de chaque paire de chromosomes homologues, ce qui conduit à la formation de chiasmas qui maintiennent l'unité des bivalents jusqu'à l'anaphase I.

À la suite de la première division de la méiose, chaque cellule fille reçoit un chromosome de chaque paire d'homologues, qui sont actuellement constitués de chromatides sœurs connectées.

Puis, sans réplication de l’ADN, une seconde division se produit rapidement, dans laquelle chaque chromatide sœur se retrouve dans une cellule haploïde distincte.

Comparaison de la mitose et de la méiose I(la méiose II est presque identique à la mitose)

Signification de la méiose :

1. Reproduction sexuée. La méiose se produit dans tous les organismes qui se reproduisent sexuellement. Lors de la fécondation, les noyaux des deux gamètes fusionnent. Chaque gamète contient un ensemble haploïde (n) de chromosomes. À la suite de la fusion des gamètes, un zygote se forme contenant un ensemble de chromosomes diploïdes (2n). En l’absence de méiose, la fusion des gamètes entraînerait un doublement du nombre de chromosomes à chaque génération successive issue de la reproduction sexuée. Dans tous les organismes à reproduction sexuée, cela ne se produit pas en raison de l'existence d'une division cellulaire spéciale dans laquelle le nombre diploïde de chromosomes (2n) est réduit au nombre haploïde (n).

2. Variabilité génétique. La méiose crée également la possibilité de nouvelles combinaisons de gènes dans les gamètes, ce qui entraîne des changements génétiques dans la progéniture résultant de la fusion des gamètes. Au cours du processus de méiose, ceci est réalisé de deux manières, à savoir la distribution indépendante des chromosomes lors de la première division méiotique et du croisement.

A) Distribution indépendante des chromosomes.

La distribution indépendante signifie qu'en anaphase I, les chromosomes qui composent un bivalent donné sont distribués indépendamment des chromosomes des autres bivalents. Ce processus est mieux expliqué par le diagramme présenté à droite (les rayures noires et blanches correspondent aux chromosomes maternels et paternels).

En métaphase I, les bivalents sont localisés aléatoirement à l’équateur du fuseau. Le diagramme montre une situation simple dans laquelle seuls deux bivalents sont impliqués, et donc l'arrangement n'est possible que de deux manières (dans l'une d'elles, les chromosomes blancs sont orientés dans une direction et dans l'autre, dans des directions différentes). Plus le nombre de bivalents est grand, plus le nombre de combinaisons possibles est grand et, par conséquent, plus la variabilité est grande. Le nombre de variantes des cellules haploïdes résultantes est de 2 x. La distribution indépendante est à la base de l'une des lois de la génétique classique : la deuxième loi de Mendel.

B) Traversée.

À la suite de la formation de chiasmes entre les chromatides des chromosomes homologues en prophase I, un croisement se produit, conduisant à la formation de nouvelles combinaisons de gènes dans les chromosomes des gamètes.

Ceci est montré dans le diagramme de croisement

Alors, brièvement sur l'essentiel :

Mitose- il s'agit d'une division du noyau cellulaire dans laquelle se forment deux noyaux filles contenant des ensembles de chromosomes identiques à ceux de la cellule mère. Généralement, immédiatement après la division nucléaire, la cellule entière se divise pour former deux cellules filles. La mitose suivie de la division cellulaire entraîne une augmentation du nombre de cellules, assurant les processus de croissance, de régénération et de remplacement cellulaire chez les eucaryotes. Chez les eucaryotes unicellulaires, la mitose sert de mécanisme de reproduction asexuée, entraînant une augmentation de la taille de la population.

Méiose est le processus de division du noyau cellulaire pour former des noyaux filles, dont chacun contient la moitié de moins de chromosomes que le noyau d'origine. La méiose est également appelée division de réduction, car dans ce cas, le nombre de chromosomes dans la cellule diminue de diploïde (2n) à haploïde (n). L'importance de la méiose est que chez les espèces à reproduction sexuée, elle assure la préservation d'un nombre constant de chromosomes sur plusieurs générations. La méiose se produit lors de la formation des gamètes chez les animaux et des spores chez les plantes. Grâce à la fusion des gamètes haploïdes lors de la fécondation, le nombre diploïde de chromosomes est restauré.

Autres variantes de division cellulaire.

Division cellulaire procaryote.

Considérant les mécanismes de la mitose et de la méiose comme les principaux mécanismes de la division cellulaire, il ne faut pas oublier qu'ils ne sont possibles que chez les représentants de l'empire eucaryote, sinon l'immense empire procaryote restera en dehors de notre attention.

L'absence de noyau formé et d'organites tubulaires (et donc de fuseau) montre clairement que les mécanismes de division procaryote doivent être fondamentalement différents de ceux des eucaryotes.

Dans les cellules procaryotes, une molécule d'ADN circulaire est attachée au plasmalemme dans la région de l'un des mésosomes (plis de la membrane plasmique). Il est attaché par la région où commence la réplication bidirectionnelle (appelée origine de la réplication de l'ADN). Immédiatement après le début de la réplication, la croissance active de la membrane plasmique commence et l'incorporation d'un nouveau matériau membranaire se produit dans l'espace limité de la membrane plasmique - entre les points de fixation de deux molécules d'ADN partiellement répliquées.

Au fur et à mesure que la membrane se développe, les molécules d'ADN répliquées s'éloignent progressivement les unes des autres, le mésosome s'approfondit et, en face de lui, un autre mésosome se forme. Lorsque les molécules d’ADN répliquées s’éloignent finalement les unes des autres, les mésosomes se rejoignent et la cellule mère se divise en deux cellules filles.

Les procaryotes n'ont pas de reproduction sexuée, il n'existe donc pas de variantes de division avec réduction de la ploïdie, et toute la variété des méthodes de division se résume aux particularités de la cytokinèse :

À division égale, la cytokinèse est uniforme et les cellules filles résultantes ont des tailles similaires ; c'est le mode de cytokinèse le plus courant chez les procaryotes ;

Lors du bourgeonnement, l'une des cellules hérite de b Ô la majeure partie du cytoplasme de la cellule mère, et la seconde ressemble à un petit bourgeon à la surface d'un grand (jusqu'à ce qu'il se sépare). Cette cytokinèse a donné le nom à toute la famille des procaryotes - Bactéries bourgeonnantes, même s'ils ne sont pas les seuls capables de bourgeonner.

Variantes spéciales de division cellulaire eucaryote.

Prophase 2 (1n2c). En bref, prophase 1, la chromatine est condensée, il n'y a pas de conjugaison ni de croisement, des processus normaux pour la prophase se produisent - désintégration des membranes nucléaires en fragments, divergence des centrioles vers différents pôles de la cellule, formation de filaments fusiformes.

Métaphase 2 (1n2c). Les chromosomes bichromatides s'alignent dans le plan équatorial de la cellule et la plaque métaphasique est formée.
Les conditions préalables sont en train d'être créées pour la troisième recombinaison du matériel génétique - de nombreuses chromatides sont en mosaïque et leur emplacement sur l'équateur détermine vers quel pôle elles se déplaceront à l'avenir. Les filaments du fuseau sont attachés aux centromères des chromatides.

Anaphase2 (2n2с). La division des chromosomes à deux chromatides en chromatides se produit et la divergence de ces chromatides sœurs vers les pôles opposés de la cellule (dans ce cas, les chromatides deviennent des chromosomes monochromatides indépendants), une troisième recombinaison du matériel génétique se produit.

Télophase 2 (1n1c dans chaque cellule). Les chromosomes se décondensent, les membranes nucléaires se forment, les filaments du fuseau sont détruits, les nucléoles apparaissent et le cytoplasme se divise (cytotomie). aboutissant à la formation de quatre cellules haploïdes.

5. Différence entre la méiose I et la méiose II

1. La première division est précédée d'une interphase avec reduplication des chromosomes ; lors de la deuxième division, il n'y a pas de réplication du matériel génétique, c'est-à-dire qu'il n'y a pas d'étape de synthèse.

2. La prophase de la première division est longue.

3. Lors de la première division, la conjugaison des chromosomes se produit et
traverser.

4. Dans la première division, les chromosomes homologues (bivalents constitués d'une paire de chromatides) divergent vers les pôles, et dans la deuxième division, les chromatides divergent.

Méiose: 1 - leptotène ; 2 - zygotène ; 3 - pachytène ; 4 - diplotène; 5 - diacinèse ; 6 - métaphase 1 ; 7 - anaphase 1 ; 8 - télophase 1 ; 9 - prophase 2 ; 10 - métaphase 2 ; 11 - anaphase 2 ; 12 - télophase 2.

6. Différences entre la méiose et la mitose

1. Dans la mitose, il y a une division et dans la méiose, il y en a deux (de ce fait, 4 cellules sont obtenues).

2. Dans la prophase de la première division de la méiose, une conjugaison (proximité étroite des chromosomes homologues) et un croisement (échange de sections de chromosomes homologues) se produisent, ce qui conduit à la recombinaison (recombinaison) d'informations héréditaires.

3. Dans l'anaphase de la première division de la méiose, une divergence indépendante des chromosomes homologues se produit (les chromosomes bichromatides divergent vers les pôles de la cellule). Cela conduit à une recombinaison et à une réduction.

4. Dans l'interphase entre deux divisions de la méiose, le doublement des chromosomes ne se produit pas, puisqu'ils sont déjà doubles.

5. Après la mitose, deux cellules sont obtenues et après la méiose, quatre cellules sont obtenues.

6. Après la mitose, des cellules somatiques (cellules du corps) sont obtenues et après la méiose, des cellules germinales sont obtenues (gamètes - spermatozoïdes et ovules ; chez les plantes, après la méiose, des spores sont obtenues).

7. Après la mitose, des cellules identiques (copies) sont obtenues et après la méiose, des cellules différentes sont obtenues (une recombinaison des informations héréditaires se produit).

8. Après la mitose, le nombre de chromosomes dans les cellules filles reste le même que chez la mère, et après la méiose, il diminue de 2 fois (le nombre de chromosomes est réduit ; s'il n'y était pas, alors après chaque fécondation, le le nombre de chromosomes doublerait ; la réduction de l'alternance et la fécondation assurent la constance du nombre de chromosomes).

7. Signification biologique de la méiose

La méiose est l'événement central de la gamétogenèse chez les animaux et de la sporogénèse 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 Au cours du processus de méiose, la recombinaison du matériel génétique se produit trois fois : en raison du croisement (prophase 1), en raison de la divergence aléatoire et indépendante des chromosomes homologues (anaphase 1) et en raison de la divergence aléatoire des chromatides (anaphase 2).

8. Méthodes de reproduction des organismes

9. La différence entre la reproduction sexuée et asexuée

10. Les principales formes de reproduction asexuée : division en deux (mitose), division multiple (schizogonie), bourgeonnement, fragmentation, sporulation, reproduction végétative, polyembryonie).

La reproduction asexuée est le processus d’émergence d’individus filles à partir d’une ou d’un groupe de cellules somatiques du corps de la mère. Cette méthode de reproduction est plus ancienne. Elle est basée sur la division cellulaire mitotique. L'importance de la reproduction asexuée réside dans l'augmentation rapide du nombre d'individus, presque impossibles à distinguer les uns des autres. On distingue les formes suivantes de reproduction asexuée :

1. Division en deux– conduit à l’émergence de deux organismes filles à partir d’un organisme parent. C'est la forme de division prédominante chez les procaryotes et les protozoaires. Différents animaux unicellulaires se divisent de différentes manières. Ainsi, les flagellés sont divisés longitudinalement et les ciliés sont divisés transversalement. Cette division se retrouve également chez les animaux multicellulaires - les coelentérés (division longitudinale chez les méduses) et les vers (division transversale chez les annélides).

3.En herbe– un amas de cellules apparaît sur le corps de la mère, qui grandit et acquiert progressivement une ressemblance avec l'individu de la mère. Ensuite, la fille se sépare et commence à mener une existence indépendante. Une telle reproduction est courante chez les organismes multicellulaires inférieurs (éponges, coelentérés, bryozoaires, certains vers et tuniciers). Parfois, les filles ne se séparent pas complètement du parent, ce qui conduit à la formation de colonies.

4.Fragmentation– le corps d'un organisme multicellulaire se désintègre en parties, qui se transforment ensuite en individus indépendants (vers plats, échinodermes).

5. Litiges– l'organisme fille se développe à partir d'une cellule de spore spécialisée.

Il existe deux principales formes de reproduction asexuée des plantes : multiplication végétative et sporulation. La multiplication végétative des plantes unicellulaires s'effectue simplement en divisant une cellule en deux. Chez les champignons, ses formes sont plus diverses - sporulation (moisissures, champignons de tête) et bourgeonnement (levure). Chez les angiospermes, la reproduction végétative se produit grâce aux organes végétatifs (non sexuels) - racines, tiges, feuilles.

Chez certaines espèces animales, il existe polyembryonie- la reproduction asexuée d'un embryon formé par reproduction sexuée. Par exemple, chez les tatous au stade blastula, le matériel cellulaire d'un embryon initial est divisé en 4 à 8 embryons, à partir desquels se développent ensuite des individus à part entière. En raison de la polyembryonie, des jumeaux identiques naissent chez l'homme.

11. Les principales formes de reproduction sexuée chez les organismes unicellulaires (conjugaison, copulation) et chez les organismes multicellulaires (sans fécondation (parthénogenèse) et avec fécondation).

La reproduction sexuée est observée dans les cycles de vie de tous les principaux groupes d'organismes. La prévalence de la reproduction sexuée s'explique par le fait qu'elle offre une diversité génétique importante et, par conséquent, une variabilité phénotypique de la progéniture.

La base de la reproduction sexuée est le processus sexuel, dont l'essence se résume à la combinaison dans le matériel héréditaire pour le développement du descendant d'informations génétiques provenant de deux sources différentes - les parents.

L'une des formes du processus sexuel est conjugaison. Dans ce cas, une connexion temporaire de deux individus se produit dans le but d'échanger (recombinaison) de matériel héréditaire, par exemple chez les ciliés. En conséquence, les individus apparaissent génétiquement différents des organismes parents, qui effectuent ensuite une reproduction asexuée. Le nombre de ciliés ne change pas après la conjugaison, il est donc impossible de parler littéralement de reproduction dans ce cas.

Chez les protozoaires, le processus sexuel peut également se dérouler sous la forme copulation – fusion de deux individus en un seul, association et recombinaison de matériel héréditaire. Cet individu se reproduit ensuite par division.

Pour participer à la reproduction sexuée, les gamètes sont produits dans les organismes parents – des cellules spécialisées pour assurer la fonction générative. La fusion des gamètes maternels et paternels conduit à l'émergence d'un zygote - une cellule qui est une fille au tout premier stade du développement individuel.

Dans certains organismes, un zygote se forme à la suite de l'union de gamètes dont la structure ne diffère pas - un phénomène isogamie. Chez la plupart des espèces, les cellules reproductrices sont divisées selon leurs caractéristiques structurelles et fonctionnelles en maternelles (œufs) et paternelles (spermatozoïdes).

Parfois, le développement d'un organisme fille se produit à partir d'un œuf non fécondé. Ce phénomène est appelé développement vierge ou parthénogenèse. Dans ce cas, la source du matériel héréditaire pour le développement du descendant est généralement l'ADN de l'œuf - un phénomène gynogenèse. Moins fréquemment observé androgenèse– développement d'une descendance à partir d'une cellule possédant le cytoplasme de l'ovocyte et le noyau du spermatozoïde. Dans le cas de l'androgenèse, le noyau du gamète femelle meurt.

12. Signification biologique de la reproduction sexuée

À un certain stade de l'évolution des organismes multicellulaires, le processus sexuel, en tant que moyen d'échange d'informations génétiques entre individus au sein d'une espèce, s'est avéré être associé à la reproduction. Au cours de la reproduction sexuée, les nouveaux individus qui en résultent diffèrent généralement de leurs parents et les uns des autres par une combinaison d'allèles génétiques. De nouvelles combinaisons de chromosomes et de gènes apparaissent chez les descendants avec une nouvelle combinaison de caractéristiques. Le résultat est une grande variété d’individus au sein d’une même espèce. Ainsi, la signification biologique de la reproduction sexuée réside non seulement dans l'auto-reproduction, mais aussi dans la garantie du développement historique des espèces, c'est-à-dire de la vie en tant que telle. Cela nous permet de considérer la reproduction sexuée biologiquement plus progressive que la reproduction asexuée.

13. Spermatogenèse

Le processus de formation des cellules germinales mâles est la spermatogenèse. En conséquence, des spermatozoïdes se forment.

Il existe 4 périodes dans la spermatogenèse : la reproduction, la croissance, la maturation (méiose) et la formation (Fig. 3).

Pendant la saison de reproduction cellules germinales indifférenciées originales spermatogonie , ou gonia se divisent par mitose normale. Après avoir fait plusieurs de ces divisions, ils entrent pendant la période de croissance. A ce stade, ils sont appelés spermatocytes du premier ordre (ou cytes du premier). Ils assimilent intensément les nutriments, grossissent, subissent une profonde restructuration physique et chimique, à la suite de laquelle ils se préparent au troisième période - maturation, ou méiose .

Lors de la méiose, les spermatocytes subissent deux processus de division cellulaire. Lors de la première division (réduction), le nombre de chromosomes diminue (réduction). En conséquence, deux cellules de taille égale naissent d'une cellule I - spermatocytes du second ordre, ou cytes II. Vient ensuite la deuxième division de maturation. Elle se déroule comme une mitose somatique ordinaire, mais avec un nombre haploïde de chromosomes. Une telle division est dite équationnelle (« equatio » - égalité), puisque deux divisions identiques sont formées, c'est-à-dire cellules complètement équivalentes, appelées spermatides.

En quatrième période - formation – une spermatide ronde prend la forme d’une cellule reproductrice mâle mature : un flagelle se développe, le noyau se densifie et une coquille se forme. À la suite de l'ensemble du processus de spermatogenèse, à partir de chaque spermatogonie indifférenciée initiale, 4 cellules germinales matures sont obtenues, chacune contenant un ensemble haploïde de chromosomes.

En figue. La figure 4 montre un diagramme des processus de spermatogenèse et de spermiogenèse chez l'homme. La spermatogenèse se produit dans les tubules séminifères contournés des testicules. Le développement des spermatozoïdes commence pendant la période de développement prénatal lors de la ponte des tissus génitaux, puis reprend au début de la puberté et se poursuit jusqu'à un âge avancé.

Les cellules germinales mâles ne se développent pas seules ; elles se développent en clones et sont interconnectées par des ponts cytoplasmiques. Des ponts cytoplasmiques existent entre les spermatogonies, les spermatocytes et les spermatides. A la fin de la phase de formation, les spermatozoïdes sont libérés des ponts cytoplasmiques. Chez l'homme, la productivité quotidienne maximale des spermatozoïdes est de 108, la durée d'existence des spermatozoïdes dans le vagin peut aller jusqu'à 2,5 heures et dans le col de l'utérus jusqu'à 48 heures.

14. Oogenèse. Concept du cycle menstruel

Le processus de développement des cellules germinales femelles est appelé ovogenèse (ovogenèse).

Il y a 3 périodes dans l'ovogenèse : la reproduction, la croissance et la maturation.

Cellules germinales femelles indifférenciées - Oogonie - se reproduisent de la même manière que les spermatogonies, par mitose normale.

Après division, ils deviennent ovocytes de premier ordre et entre dans une période de croissance. La croissance des ovocytes dure très longtemps – des semaines, des mois et même des années.

Ensuite, l’ovocyte de premier ordre entre dans la période de maturation, ou méiose. Ici aussi, des réductions et des divisions équationnelles ont lieu. Les processus de division dans le noyau se déroulent de la même manière que lors de la méiose des spermatocytes, mais le sort du cytoplasme est complètement différent. Lors de la division par réduction, un noyau transporte avec lui la majeure partie du cytoplasme, et il n'en reste qu'une petite partie pour la part de l'autre. Par conséquent, une seule cellule à part entière est formée - un ovocyte du deuxième ordre et un deuxième minuscule - un corps directionnel ou de réduction, qui peut être divisé en deux corps de réduction.

Au cours de la deuxième division équationnelle, la distribution asymétrique du cytoplasme se répète et une grande cellule se forme à nouveau - l'ovotide et le troisième globule polaire. L'ovotide, en termes de composition nucléaire et de fonctionnalité, est une cellule germinale complètement mature.

La période de formation, contrairement à la spermatogenèse, est absente dans l'ovogenèse.

Ainsi, lors de l’ovogenèse, un seul œuf mature naît d’une oogonia. Les corps polaires restent sous-développés et meurent rapidement et sont phagocytés par d'autres cellules. Les gamètes femelles matures sont appelés ovules ou œufs, et ceux déposés dans l’eau sont appelés caviar.

Le développement des cellules germinales féminines se produit dans les ovaires. La période de reproduction commence dans l'ovogonie alors qu'elle est encore dans l'embryon et s'arrête au moment de la naissance de la fille.

La période de croissance au cours de l'ovogenèse est plus longue, car En plus de la préparation à la méiose, un apport de nutriments est accumulé, qui sera nécessaire à l'avenir pour les premières divisions du zygote. Au cours de la petite phase de croissance, un grand nombre de types différents d’ARN se forment.

Durant la période de forte croissance, les cellules folliculaires de l'ovaire forment plusieurs couches autour de l'ovocyte de premier ordre, ce qui favorise le transfert des nutriments synthétisés ailleurs dans le cytoplasme de l'ovocyte.

Chez l’homme, la période de croissance des ovocytes peut durer de 12 à 50 ans. Une fois la période de croissance terminée, l’ovocyte de premier ordre entre dans la période de maturation.

En conséquence, au cours de l'ovogenèse, 4 cellules sont obtenues, dont une seule deviendra plus tard un œuf, et les 3 autres (corps polaires) sont réduites. L'importance biologique de cette étape de l'ovogenèse est de préserver toutes les substances accumulées dans le cytoplasme autour d'un noyau haploïde pour assurer une nutrition et un développement normaux de l'œuf fécondé.

Au cours de l'ovogenèse chez la femme, au stade de la deuxième métaphase, un bloc se forme, qui est éliminé lors de la fécondation, et la phase de maturation ne se termine qu'après la pénétration des spermatozoïdes dans l'ovule.

Le processus d'ovogenèse chez la femme est un processus cyclique qui se répète environ tous les 28 jours. (à partir de la période de croissance et se terminant seulement après la fécondation). Ce cycle est appelé menstruel.

Les caractéristiques distinctives de la spermatogenèse et de l'ovogenèse chez l'homme sont présentées dans le tableau 3.