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2.1 : Mitose - Biologie

2.1 : Mitose - Biologie



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La croissance et la division cellulaires sont essentielles à la reproduction asexuée et au développement des organismes multicellulaires. En conséquence, la fonction principale de la mitose est de garantir qu'à la division, chaque cellule fille hérite d'un matériel génétique identique, c'est-à-dire exactement une copie de chaque chromosome. Pour ce faire, les chromosomes répliqués se condensent (prophase), et sont positionnés près du milieu de la cellule de division (métaphase), puis chacune des chromatides sœurs de chaque chromosome migre vers les pôles opposés de la cellule en division (anaphase), jusqu'à ce que les ensembles identiques de chromosomes non répliqués soient complètement séparés les uns des autres dans les deux cellules filles nouvellement formées (télophase) (Figures 2.10 et 2.11). Ceci est suivi par la division du cytoplasme (cytokinèse) pour terminer le processus. Le mouvement des chromosomes se produit à travers des microtubules qui se fixent aux chromosomes au niveau des centromères.


2.1 : Mitose - Biologie

Après avoir terminé le laboratoire sur la mitose, vous devriez être capable de :

  • définir les termes suivants : chromosome, fuseau, centromère, centrosome, gamètes, somatique, cytokinèse, sillon de clivage, homologues (chromosomes homologues),
  • lister les étapes du cycle cellulaire dans l'ordre
  • décrire les événements cellulaires qui se produisent pendant l'interphase (assurez-vous d'inclure les portions spécifiques de l'interphase telles que G1, S et G2)
  • décrire le processus global de la mitose (quel est le but et le résultat de la mitose)
  • décrire les événements de la prophase de la mitose
  • décrire les événements de la métaphase de la mitose
  • décrire les événements de l'anaphase de la mitose
  • décrire les événements de la télophase de la mitose
  • expliquer ce que l'on entend par un nombre de chromosomes diploïdes par rapport à un nombre de chromosomes haploïdes
  • si on vous donne le nombre de chromosomes de la cellule mère, déterminez quel serait le nombre de chromosomes des cellules filles après la mitose

Lab & Échantillon d'application 2 Mitose & Méiose

introduction
Les cellules proviennent de cellules préexistantes. De nouvelles cellules se forment au cours de la division cellulaire qui implique à la fois la réplication du noyau de la cellule, la caryocinèse, et la division du cytoplasme, la cytokinèse. Les deux types de division cellulaire sont la mitose et la méiose. La mitose produit généralement des cellules du corps, des cellules somatiques. La fabrication d'un organisme adulte à partir d'un œuf, la reproduction asexuée, la régénération, ainsi que l'entretien et la réparation des parties du corps sont effectués pendant la division cellulaire mitotique. Ce processus appelé méiose produit des gamètes chez les animaux et des spores chez les plantes. Les cellules de gamètes ou de spores ont la moitié des chromosomes de la cellule mère.

Chez les plantes, la mitose a lieu dans les méristèmes qui se trouvent normalement à l'extrémité des tiges ou des racines. Cependant, dans les cellules animales, la division cellulaire a lieu partout à mesure que de nouvelles cellules se forment et que les anciennes sont remplacées. L'étude de la mitose peut être accomplie en examinant les tissus où se trouvent de nombreuses cellules en processus de méiose. Deux exemples sont une pointe de racine d'oignon, ou des embryons en développement, chez des animaux tels que la blastula de corégone. Une blastula se forme après la fécondation d'un œuf et l'œuf commence à se diviser. Il existe plusieurs phases du cycle cellulaire mitotique. L'interphase est un précurseur de la mitose. Les étapes réelles du cycle cellulaire mitotique sont la prophase, la métaphase, l'anaphase et la télophase. L'interphase est une étape du cycle cellulaire au cours de laquelle la cellule ne se divise pas. Le noyau contient un nucléole et contient également de la chromatine. Pendant l'interphase, la réplication de l'ADN se produit. La première phase de la division cellulaire mitotique est la prophase. Pendant la prophase, la chromatine commence à s'épaissir jusqu'à ce que des chromosomes visibles se forment. Chaque chromosome a deux chromatides qui sont reliées au centromère. Au cours de la dernière partie de la prophase, l'enveloppe nucléaire et le nucléole disparaissent. Des fibres fusiformes mitotiques, composées de microtubules, deviennent également apparentes. La prophase suivante est la métaphase. Au moment où la cellule a atteint la métaphase, les chromosomes se sont déplacés vers le centre du fuseau mitotique. Le centromère du chromosome s'attache au fuseau. Les centromères de chaque chromosome s'alignent sur une zone appelée plaque métaphasique. La métaphase est suivie de l'anaphase. Au début de l'anaphase, les centromères de chaque paire de chromatides se séparent et sont déplacés par les fibres fusiformes vers les extrémités opposées de la cellule. Lorsque les chromosomes filles atteignent les extrémités de la cellule, ils forment un amas à chaque pôle du fuseau. La phase finale de la mitose est la télophase. La télophase est identifiée par une condensation reconnaissable des chromosomes, suivie de la formation d'une nouvelle enveloppe nucléaire. Les chromosomes se déroulent à nouveau lentement en chromatine et les nucléoles et l'enveloppe nucléaire se reforment. Il est alors possible que la cytokinèse, la division du cytoplasme en deux cellules, se produise. Dans une cellule animale, un sillon de clivage se forme et la cellule se pince en deux nouvelles cellules filles.

Le processus de méiose implique deux divisions nucléaires qui entraînent la formation de quatre cellules haploïdes. La méiose I, une division de réduction, est la première division qui réduit le nombre de chromosomes de diploïde à haploïde et sépare les paires homologues. La méiose II sépare les chromatides sœurs, ce qui donne quatre gamètes haploïdes. Contrairement à la mitose, la méiose augmente la variation génétique. Dans la méiose I, chaque paire de chromosomes homologues se rassemble, ce qui est connu sous le nom de synapse. Les chromatides des chromosomes homologues peuvent échanger des parties, ce que l'on appelle le croisement. La distance entre deux gènes sur un chromosome peut être estimée en calculant le pourcentage de croisement qui a lieu entre eux. La méiose I est précédée d'une interphase. Pendant l'interphase, la synthèse de l'ADN se produit et chaque chromosome est constitué de deux chromatides jointes au niveau des centromères. La première étape de la méiose I est la prophase I. Au cours de la prophase I, les chromosomes homologues se rassemblent et se synapsent. Une tétrade composée de quatre chromatides est également formée. La prophase I est suivie de la métaphase I. Dans la métaphase I, les tétrades croisées s'alignent au centre de la cellule. Dans l'anaphase I, les chromosomes homologues se séparent et sont déplacés vers les extrémités opposées de la cellule. La phase finale de la méiose I est la télophase I. Au cours de la télophase I, la duplication des centrioles est terminée. La plupart du temps, la cytokinèse et la formation de l'enveloppe nucléaire se produisent dans l'ordre deux cellules. Méiose II, une deuxième division cellulaire mitotique a alors lieu afin de séparer les chromatides dans les deux cellules filles fabriquées lors de la méiose I. Cela réduit la quantité d'ADN à un brin par chromosome. C'est la seule différence entre la méiose I et II. Avant la méiose II, il y a une période appelée interphase ou interkénèse. La réplication de l'ADN n'a pas lieu dans l'interphase II. L'interphase II est suivie de la prophase II, aucune réplication de l'ADN ne se produit dans la prophase II et les centrioles répliqués se séparent et se déplacent vers les côtés opposés des groupes de chromosomes. Au cours de la métaphase II, les chromosomes sont centrés au milieu de chaque cellule fille. Au cours de l'anaphase II, les régions centromères des chromatides sont séparées. Le dernier stade de la méiose II est la télophase II. Dans la télophase II, les chromosomes se trouvent aux extrémités opposées de la cellule et une enveloppe nucléaire se forme, et parfois le cytoplasme se divise.

Sordaria fimicola est un champignon qui peut être utilisé pour montrer les résultats du croisement pendant la méiose. La sordaria pendant la majeure partie de sa vie est haploïde, mais devient diploïde après la fusion de deux types de noyaux différents, ce qui forme un noyau diploïde. Chez Sordaria, la méiose entraîne la fabrication de huit ascospores haploïdes trouvées dans un sac appelé asque. La plupart des asques se trouvent dans un périthèce. Le cycle de vie de Sordaria fimicola est le suivant : une spore est déchargée à travers un asque. L'ascospore subit alors une mitose, qui forme un filament. Le filament subit alors une mitose, qui forme un mycélium. La fusion mycélienne et la fécondation ont alors lieu. Cela forme un zygote diploïde. Le zygote subit une mitose pour former quatre noyaux haploïdes. Les noyaux subissent également une mitose et forment huit noyaux haploïdes, qui forment alors huit ascospores. Lorsque les mycéliums d'une souche mutante de Sordaria et d'un type sauvage de Sordaria subissent une méiose, quatre ascospores noires et quatre ocres se forment. L'arrangement des ascospores reflète si le croisement a eu lieu ou non. Les gamètes, ovules et spermatozoïdes, sont fabriqués pendant la méiose. Chaque ovule et spermatozoïde contient la moitié des chromosomes totaux qu'une cellule normale de cette espèce aurait. Lorsque l'ovule et le spermatozoïde s'unissent pendant la fécondation, le nombre total de chromosomes est restauré.

Exercice 3A.1 – Hypothèse
En examinant au microscope des lames préparées de cellules d'extrémité de racine d'oignon et de cellules de blastula de corégone, je pourrai identifier et dessiner les étapes de la mitose dans ces cellules.

Matériaux
Les matériaux utilisés dans cette expérience étaient un microscope optique et des lames préparées de cellules de pointe de racine d'oignon et de cellules de blastula de corégone.

Méthodes
À l'aide du microscope, examinez les lames de cellules de pointe de racine d'oignon et de cellules de blastula de corégone. Commencez par localiser la région mérismatique de l'oignon ou de la blastula à l'aide de l'objectif 10 X. Ensuite, utilisez l'objectif 40 X pour étudier des cellules individuelles. Identifiez une cellule qui représente clairement chaque phase. Dessinez et étiquetez la cellule sur une feuille de papier séparée.

Exercice 3A.2 – Hypothèse
Lors de la mitose, la plupart des cellules d'une pointe de racine d'oignon seront en interphase. Plus de cellules seront au stade de la prophase que de la métaphase. Plus de cellules seront en métaphase qu'en anaphase et plus de cellules seront en anaphase qu'en télophase.

Matériaux
Les matériaux utilisés dans cette expérience étaient une lame préparée d'une pointe de racine d'oignon et un microscope optique.

Méthodes
Obtenez une lame préparée d'une pointe de racine d'oignon et observez chaque cellule dans un champ de vision à haute puissance et déterminez dans quelle phase du cycle cellulaire elle se trouve. Assurez-vous de le faire par paires afin qu'une personne puisse observer les cellules et l'autre personne peut enregistrer dans quelle phase se trouve la cellule. Assurez-vous de compter trois champs de vision complets et au moins 200 cellules. Ensuite, enregistrez vos données dans le tableau 3.1. Ensuite, calculez le pourcentage de cellules dans chaque phase en utilisant l'équation pourcentage de cellules à l'étape X 1 440 minutes = _________ minutes de cycle cellulaire passées à l'étape.

Exercice 3B.1 – Hypothèse
En utilisant des billes, il sera possible de montrer les étapes de la méiose I et de la méiose II.

Matériaux
Le matériel utilisé dans cet exercice était des kits de simulation de chromosomes contenant quatre brins de billes. Deux brins seront d'une couleur et les deux autres brins devraient être d'une autre couleur.

Méthodes
Pour montrer le processus d'interphase, placez un brin de chaque couleur près du centre de votre zone de travail. Ensuite, simulez la réplication de l'ADN en mettant la région du centromère magnétique d'un brin en contact avec la région du centromère de l'autre de la même couleur. Faites de même avec son homologue. Ensuite, pour montrer le croisement en prophase, je sépare les perles sur une chromatide au niveau de la cinquième perle. Faites de même avec l'autre chromatide. Reconnectez ensuite les perles à celles de l'autre couleur. Passez par la prophase I de la méiose et notez comment le croisement entraîne la recombinaison de l'information génétique. Ensuite, pour montrer la métaphase, je place les chromosomes près du milieu de la cellule. Au cours de l'anaphase I, les chromosomes homologues se séparent et sont "tirés" aux extrémités opposées de la cellule. Ensuite, pour montrer la télophase I, placez chaque chromosome sur les côtés opposés de la cellule.

Dans la prophase II de la méiose II, les centrioles répliqués se séparent et se déplacent vers les côtés opposés des groupes chromosomiques. Ensuite, pour montrer la métaphase II, arrangez les chromosomes de manière à ce qu'ils soient centrés au milieu de chaque cellule fille. Ensuite, séparez les chromatides des chromosomes et tirez les chromosomes filles vers les côtés opposés de la cellule fille afin de montrer l'anaphase II. Enfin, afin de montrer la télophase II, placez les chromosomes de part et d'autre de la cellule en division.

Exercice 3B.2 – Hypothèse
Il y aura plus d'asques qui maintiennent une relation 4:4 de non-croisement que d'asques qui se croisent.

Matériaux
Le matériel utilisé dans cet exercice était une lame préparée de Sordaria fimicola et un microscope optique.

Méthodes
Commencez par obtenir une lame préparée contenant des asques de Sordaria fimicola. Ensuite, à l'aide de l'objectif 10 X, visualisez la diapositive et localisez un groupe d'asques hybrides. Assurez-vous de compter au moins 50 asques hybrides et entrez vos données dans le tableau 3.3.


Voir la vidéo: Zellzyklus und Zellteilung - verständlich erklärt. Lange Version (Août 2022).