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La division cellulaire peut-elle être arrêtée pendant la prophase ?

La division cellulaire peut-elle être arrêtée pendant la prophase ?



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Il existe trois points de contrôle connus qui assurent une division correcte de la cellule.

Ce sont : le point de contrôle G1, également connu sous le nom de point de contrôle de restriction ou de départ ou (point de contrôle majeur) ; le point de contrôle G2/M ; et le point de contrôle de la métaphase, également connu sous le nom de point de contrôle de la broche.

Je voulais savoir s'il y avait un moyen d'arrêter la division cellulaire pendant la prophase (une fois qu'elle a commencé).


J'ignore qu'un tel arrêt se produit lors d'une prophase mitotique, mais si votre définition de "division cellulaire" inclut la méiose, la réponse est oui : chez plusieurs espèces, l'ovocyte s'arrête à la première prophase (prophase I), en phase de repos appelé "dictyotene": https://en.m.wikipedia.org/wiki/Dictyate


Différence entre l'interphase et la prophase

L'interphase et la prophase sont deux termes utilisés pour décrire différentes périodes du cycle cellulaire. L'interphase est considérée comme la phase de croissance de la cellule, qui se produit entre deux divisions mitotiques. Pendant la phase de croissance, la cellule collecte les nutriments nécessaires à la synthèse des protéines et à la réplication de l'ADN. La prophase est la première phase de la division cellulaire. Les chromosomes sont connectés à l'appareil à fuseau pendant la prophase. Les différence principale entre l'interphase et la prophase est que pendant l'interphase, la cellule se développe en augmentant la taille et en dupliquant le matériel génétique alors que, pendant la prophase, la division cellulaire réelle commence par la condensation des chromosomes.


Mitose et méiose de la division cellulaire

Les deux types de division cellulaire bien documentés sont :

Mitose

C'est le type de division cellulaire où une cellule se divise pour produire deux cellules filles génétiquement identiques. Une grande majorité des divisions cellulaires qui ont lieu dans notre corps est la mitose. Le processus fait partie intégrante de la croissance et du développement du corps d'un organisme et se déroule tout au long de la vie de l'organisme. Pour certains organismes unicellulaires tels que la levure, la division cellulaire mitotique est la seule façon dont ils peuvent se reproduire. Dans ce qui suit, nous allons en apprendre davantage sur le processus mitotique de la division cellulaire.

Les phases de division cellulaire de la mitose sont :

Avant le début de la mitose, la cellule est dans un état appelé interphase et elle copie son ADN. Les chromosomes du noyau sont donc constitués de deux copies appelées chromatides sœurs. Chez les animaux, le centrosome est également copié. Les centrosomes contrôlent la mitose dans les cellules animales. Il convient de mentionner ici que, comme les cellules végétales n'ont pas de centrioles et de centrosomes, le centre organisateur des microtubules régule la mitose.

Prophase précoce et tardive

Au début de la prophase, la cellule initie la division cellulaire en décomposant certains composants cellulaires et en construisant d'autres composants, puis la division chromosomique commence.

À ce stade, les chromosomes commencent à se condenser, ce qui les aide à se séparer facilement dans les stades ultérieurs

Ensuite, le fuseau mitotique commence à se former, une structure constituée de microtubules. Il organise les chromosomes et les déplace pendant la mitose. Le fuseau mitotique se développe entre les centrosomes de la cellule lorsqu'ils se déplacent vers différents pôles.

Le nucléole disparaît alors, signe que le noyau s'apprête à se décomposer.

À la fin de la prophase, également appelée prométaphase, le fuseau mitotique commence à organiser les chromosomes.

Une fois que les chromosomes ont fini de se condenser, ils forment une structure compacte.

Ensuite, l'enveloppe nucléaire se décompose et les chromosomes sont libérés.

À la fin de la prophase, le fuseau mitotique se développe et certains microtubules commencent à capturer et à organiser les chromosomes.

Métaphase

La métaphase commence lorsque le fuseau mitotique organise tous les chromosomes et les aligne au milieu de la cellule pour se diviser.

Tous les chromosomes s'alignent sur la plaque métaphasique

À ce stade de la métaphase, les deux kinétochores de chaque chromosome doivent être attachés aux microtubules des pôles opposés du fuseau. Avant de passer à l'anaphase, la cellule vérifiera si tous les kinétochores sont correctement attachés aux microtubules et cela s'appelle le point de contrôle du fuseau.

Le point de contrôle de la broche garantit que les chromatides sœurs sont divisées également en deux cellules filles.

Anaphase

À ce stade, les chromatides sœurs se séparent et se déplacent vers les pôles opposés de la cellule. La colle protéique qui les retient se brise et leur permet de se séparer.

Les microtubules qui ne sont pas attachés aux chromosomes s'allongent et s'écartent. Ce faisant, ils séparent les pôles et allongent la cellule. Ces processus sont contrôlés par des protéines motrices et ces protéines transportent les chromosomes et les microtubules lorsqu'ils se déplacent.

Télophase

À ce stade, la cellule est presque divisée et commence à rétablir ses structures cellulaires normales au fur et à mesure que la cytokinèse a lieu.

Le fuseau mitotique se décompose en ses éléments constitutifs et deux nouveaux noyaux sont formés, un pour chaque ensemble de chromosomes.

La membrane nucléaire et les nucléoles réapparaissent alors et les chromosomes commencent à se décondenser pour revenir à leur forme normale.

Cytokinèse

Dans les cellules animales, la cytokinèse est contractile. Il y a une formation semblable à un pincement à l'intérieur de la cellule qui la divise en deux comme un porte-monnaie avec un « cordon de serrage ». Le « cordon de serrage » est une bande de filaments de protéine d'actine. Le pli de pincement est appelé sillon de clivage.

Les cellules végétales ne peuvent pas être divisées ainsi car elles ont une paroi cellulaire rigide et sont trop rigides. Une plaque cellulaire se forme au milieu de la cellule qui divise les cellules filles.

[L'image sera bientôt téléchargée]

Méiose

Dans la méiose, une seule cellule se divise deux fois pour produire quatre cellules qui contiennent la moitié de la quantité originale de matériel génétique. Il peut être observé dans les spermatozoïdes chez les mâles et les ovules chez les femelles.

Il existe 9 phases de division cellulaire méiotique. Ceux-ci sont discutés ci-dessous:

Interphase

Semblable à la mitose, le matériel génétique de la cellule est copié et deux ensembles identiques de chromosomes sont formés.

Les centrosomes et les centrioles sont également copiés et dans cette phase, les microtubules s'étendent à partir des centrosomes.

Prophase I

Les deux ensembles de chromosomes se condensent en une formation en forme de X

Chaque chromosome est constitué de deux chromatides sœurs qui contiennent des informations génétiques identiques.

Tous les chromosomes s'apparient. Par exemple, les deux copies du chromosome 1 et les deux copies du chromosome 2 sont ensemble.

Les paires de chromosomes peuvent alors échanger des parties d'ADN par croisement ou recombinaison.

Au final, à ce stade, la membrane nucléaire se dissout et libère les chromosomes.

Le fuseau méiotique qui se compose de microtubules et d'autres protéines s'étend à travers la cellule.

Métaphase I

Les paires de chromosomes s'alignent les unes à côté des autres le long du centre de la cellule.

Les centrioles se déplacent aux pôles opposés de la cellule et les fuseaux méiotiques s'étendent à partir d'eux. Leurs fibres s'attachent à un chromosome de chaque paire.

Anaphase I

Les paires de chromosomes sont ensuite séparées par le fuseau méiotique et déplacent un chromosome de chaque vers les pôles opposés de la cellule.

Dans la méiose I, les chromatides sœurs de la cellule restent ensemble.

Télophase I et cytokinèse

Les chromosomes se déplacent vers les pôles opposés d'une cellule et chaque pôle a un ensemble complet de chromosomes.

Une membrane nucléaire commence à se former autour de chaque ensemble de chromosomes pour former deux nouveaux noyaux.


Contrôle du cycle cellulaire

Un système de régulation très élaboré et précis oriente la manière dont les cellules passent d'une phase à l'autre du cycle cellulaire et commencent la mitose. Le système de contrôle implique des molécules à l'intérieur de la cellule ainsi que des déclencheurs externes. Ces déclencheurs de contrôle internes et externes fournissent des signaux « d'arrêt » et « d'avance » pour la cellule. Une régulation précise du cycle cellulaire est essentielle pour maintenir la santé d'un organisme, et la perte du contrôle du cycle cellulaire peut conduire au cancer.

Mécanismes de contrôle du cycle cellulaire

Au fur et à mesure que la cellule avance dans son cycle, chaque phase implique certains processus qui doivent être terminés avant que la cellule ne passe à la phase suivante. UNE point de contrôle est un point du cycle cellulaire auquel le cycle peut être signalé pour avancer ou s'arrêter. À chacun de ces points de contrôle, différentes variétés de molécules fournissent les signaux d'arrêt ou de départ, en fonction de certaines conditions au sein de la cellule. UNE cycline est l'une des principales classes de molécules de contrôle du cycle cellulaire (Figure 3). UNE kinase dépendante de la cycline (CDK) fait partie d'un groupe de molécules qui travaillent avec les cyclines pour déterminer la progression au-delà des points de contrôle cellulaires. En interagissant avec de nombreuses molécules supplémentaires, ces déclencheurs poussent le cycle cellulaire vers l'avant à moins qu'ils ne soient empêchés de le faire par des signaux « d'arrêt », si pour une raison quelconque la cellule n'est pas prête. Au G1 point de contrôle, la cellule doit être prête pour que la synthèse de l'ADN se produise. Au G2 point de contrôle, la cellule doit être entièrement préparée pour la mitose. Même pendant la mitose, un point de contrôle crucial d'arrêt et de départ en métaphase garantit que la cellule est entièrement préparée pour terminer la division cellulaire. Le point de contrôle de la métaphase garantit que toutes les chromatides sœurs sont correctement attachées à leurs microtubules respectifs et alignées sur la plaque de métaphase avant que le signal ne soit donné pour les séparer pendant l'anaphase.

Figure 3. Contrôle du cycle cellulaire. Les cellules traversent le cycle cellulaire sous le contrôle d'une variété de molécules, telles que les cyclines et les kinases dépendantes des cyclines. Ces molécules de contrôle déterminent si la cellule est prête ou non à passer à l'étape suivante.

Le cycle cellulaire hors de contrôle : implications

La plupart des gens comprennent que le cancer ou les tumeurs sont causés par des cellules anormales qui se multiplient continuellement. Si les cellules anormales continuent à se diviser sans arrêt, elles peuvent endommager les tissus qui les entourent, se propager à d'autres parties du corps et éventuellement entraîner la mort. Dans les cellules saines, les mécanismes de régulation stricts du cycle cellulaire empêchent que cela se produise, tandis que les défaillances du contrôle du cycle cellulaire peuvent provoquer une division cellulaire indésirable et excessive. Les échecs de contrôle peuvent être causés par des anomalies génétiques héréditaires qui compromettent la fonction de certains signaux « stop » et « go ». L'insulte environnementale qui endommage l'ADN peut également provoquer un dysfonctionnement de ces signaux. Souvent, une combinaison de prédisposition génétique et de facteurs environnementaux conduit au cancer. Le processus par lequel une cellule échappe à son système de contrôle normal et devient cancéreuse peut en fait se produire assez fréquemment dans tout le corps. Heureusement, certaines cellules du système immunitaire sont capables de reconnaître les cellules devenues cancéreuses et de les détruire. Cependant, dans certains cas, les cellules cancéreuses ne sont pas détectées et continuent de proliférer. Si la tumeur qui en résulte ne constitue pas une menace pour les tissus environnants, elle est dite bénigne et peut généralement être facilement retirée. Si elle est susceptible d'être endommagée, la tumeur est considérée comme maligne et le patient reçoit un diagnostic de cancer.

Déséquilibres homéostatiques : le cancer découle de déséquilibres homéostatiques

Le cancer est une maladie extrêmement complexe, susceptible de résulter d'une grande variété de causes génétiques et environnementales. En règle générale, des mutations ou des aberrations dans l'ADN d'une cellule qui compromettent les systèmes normaux de contrôle du cycle cellulaire conduisent à des tumeurs cancéreuses. Le contrôle du cycle cellulaire est un exemple de mécanisme homéostatique qui maintient le bon fonctionnement et la santé des cellules. Tout en progressant à travers les phases du cycle cellulaire, une grande variété de molécules intracellulaires fournissent des signaux d'arrêt et de départ pour réguler le mouvement vers la phase suivante. Ces signaux sont maintenus dans un équilibre complexe de sorte que la cellule ne passe à la phase suivante que lorsqu'elle est prête.

Le contrôle homéostatique du cycle cellulaire peut être considéré comme le régulateur de vitesse d'une voiture. Le régulateur de vitesse appliquera continuellement la bonne quantité d'accélération pour maintenir la vitesse souhaitée, à moins que le conducteur n'appuie sur les freins, auquel cas la voiture ralentira. De même, la cellule comprend des messagers moléculaires, tels que les cyclines, qui font avancer la cellule dans son cycle. En plus des cyclines, une classe de protéines codées par des gènes appelés proto-oncogènes fournit des signaux importants qui régulent le cycle cellulaire et le font avancer. Des exemples de produits proto-oncogènes comprennent les récepteurs de surface cellulaire pour les facteurs de croissance, ou les molécules de signalisation cellulaire, deux classes de molécules qui peuvent favoriser la réplication de l'ADN et la division cellulaire.

En revanche, une deuxième classe de gènes appelés gènes suppresseurs de tumeurs envoie des signaux d'arrêt au cours d'un cycle cellulaire. Par exemple, certains produits protéiques de gènes suppresseurs de tumeurs signalent des problèmes potentiels avec l'ADN et empêchent ainsi la cellule de se diviser, tandis que d'autres protéines signalent à la cellule de mourir si elle est endommagée de manière irréparable. Certaines protéines suppresseurs de tumeurs signalent également une densité cellulaire environnante suffisante, ce qui indique que la cellule n'a pas besoin de se diviser actuellement. Cette dernière fonction est particulièrement importante dans la prévention de la croissance tumorale : les cellules normales présentent un phénomène appelé « inhibition du contact », ainsi, un contact cellulaire étendu avec les cellules voisines provoque un signal qui arrête la division cellulaire.

Ces deux classes de gènes contrastées, les proto-oncogènes et les gènes suppresseurs de tumeurs, sont respectivement comme l'accélérateur et la pédale de frein du « système de régulation de vitesse » de la cellule. Dans des conditions normales, ces signaux stop and go sont maintenus dans un équilibre homéostatique. De manière générale, le régulateur de vitesse de la cellule peut perdre le contrôle de deux manières : un accélérateur défectueux (suractif) ou un frein défectueux (sous-actif). Lorsqu'ils sont compromis par une mutation ou altérés, les proto-oncogènes peuvent être convertis en oncogènes, qui produisent des oncoprotéines qui font avancer une cellule dans son cycle et stimulent la division cellulaire même lorsque cela n'est pas souhaitable.

Par exemple, une cellule qui devrait être programmée pour s'autodétruire (un processus appelé apoptose) en raison de dommages importants à l'ADN pourrait plutôt être déclenchée pour proliférer par une oncoprotéine. D'un autre côté, un gène suppresseur de tumeur dysfonctionnel peut ne pas fournir à la cellule un signal d'arrêt nécessaire, entraînant également une division et une prolifération cellulaires indésirables. Un équilibre homéostatique délicat entre les nombreux proto-oncogènes et gènes suppresseurs de tumeurs contrôle délicatement le cycle cellulaire et garantit que seules les cellules saines se répliquent. Par conséquent, une perturbation de cet équilibre homéostatique peut provoquer une division cellulaire aberrante et des croissances cancéreuses.


Que se passe-t-il pendant la prophase ?

La prophase est l'une des premières phases de la mitose et elle se concentre sur la préparation des fuseaux, de la plaque métaphasique et des chromosomes pour travailler dans les phases ultérieures du processus. La prophase existe à la fois dans la mitose et la méiose.

Au cours de la mitose et de la méiose, la prophase est la première phase du cycle de division après la réplication de l'ADN en phases G et S. La principale valeur de la prophase est que la chromatine se condense pour devenir des chromosomes, qui seront ensuite séparés de diverses manières au cours des étapes finales de la mitose et de la méiose. Le nucléole dans le noyau disparaît également et la membrane cellulaire disparaît, ce qui permet à la cellule de commencer facilement à se diviser en deux. Les fuseaux miotiques des deux côtés de la cellule, constitués de microtubules, se forment pendant la prophase et se préparent à se déplacer. C'est une partie importante de la division, car elle sépare les chromosomes de leur côté respectif.

Dans la méiose et la mitose, la prophase joue le même rôle, il n'y a pas de différences entre les trois cas, à l'exception du fait que la méiose concerne uniquement les cellules sexuelles (gamètes) et la mitose concerne les cellules somatiques régulières. Dans la méiose, la prophase se produit deux fois car il y a deux divisions qui donnent quatre cellules au total.


La division cellulaire peut-elle être arrêtée pendant la prophase ? - La biologie

Bien que la mitose soit un processus continu, elle peut être divisée en quatre étapes pour faciliter la description :

Une cellule entre les périodes de mitose est dite interphase, c'est une période pendant laquelle la cellule se développe et exécute ses fonctions requises.

Un bon mnémonique pour se souvenir de ces étapes est :

je suis je interphase
P jolie P rophase
M ean M étaphase
UNE sd UNE naphase
T ouais T élophase

L'animation ci-dessous montre les étapes de la mitose :

Interphase :

Une cellule entre les périodes de mitose est dite en interphase, c'est une période où la cellule se développe et exécute ses fonctions requises. Pendant l'interphase, le matériel chromosomique se présente sous la forme de fils fins enroulés lâchement appelés chromatine. Ceux-ci sont nommés d'après les granules de chromatine qui contiennent la structure de l'ADN située le long de la longueur comme des perles sur une ficelle.

Juste avant la division nucléaire, le centriole de la cellule se duplique. Le centriole est un ensemble de cylindres protéiques situés près du noyau de la cellule. La mitose implique le déplacement de nombreux composants dans le noyau et cela est régulé par les centrosomes. Des répliques parfaites de chaque molécule d'ADN dans chaque chromosome sont également créées. A ce stade, la cellule possède 4 copies de chaque molécule d'ADN (2 dans chaque chromosome). Lorsque la copie est terminée, la cellule est prête à commencer la mitose.

Prophase :

Au premier stade de la mitose, les chromosomes deviennent plus courts et plus épais par l'action de l'enroulement et de l'emballage serré de leurs composants. Chaque chromosome existe désormais sous la forme d'une paire de chromatides réunies par un centromère. Ainsi, le noyau de prophase contient deux fois plus de chromosomes que d'habitude. L'enveloppe nucléaire se désintègre et les centrioles se déplacent chacun vers l'extrémité opposée de la cellule, laissant derrière eux une large traînée de fibres fusiformes protéiques, appelées microtubules, allant d'un centriole à l'autre.

Métaphase :

Au cours de la métaphase, chaque paire de chromatides s'attache par leurs centromères aux fibres du fuseau. L'étape est terminée lorsque toutes les paires de chromatides sont alignées au milieu de la cellule.

Anaphase :

Les centromères se séparent et les deux chromatides de chaque double chromosome se séparent. Les chromatides de chaque paire sont ensuite traînées vers les extrémités opposées de la cellule.

Télophase

Le groupe de chromatides s'assemble aux extrémités opposées de la cellule. Les fibres fusiformes se désintègrent et une enveloppe nucléaire se forme autour des chromosomes à chaque extrémité. Les chromosomes se déroulent et s'allongent jusqu'à la chromatine. Un pli appelé clivage se forme au milieu de la cellule et la cellule se sépare par un processus appelé cytokinèse.

Cellules filles

Deux nouvelles cellules identiques appelées cellules filles sont formées.


La division cellulaire peut-elle être arrêtée pendant la prophase ? - La biologie

DANS CE CHAPITRE

Sommaire: Ce chapitre vous apprend ce que vous devez savoir sur la division cellulaire chez les procaryotes (fission binaire), le cycle cellulaire et la division cellulaire chez les eucaryotes (mitose et méiose). En outre, il traite des cycles de vie de divers organismes.

Il y a quatre étapes principales dans le cycle cellulaire&mdashG1 , S, G2 , et M.

Les stades de la mitose sont : la prophase, la métaphase, l'anaphase, la télophase et la cytokinèse.

Le croisement se produit pendant la prophase I de la méiose.

Exemples de mécanismes de contrôle de la division cellulaire : facteurs de croissance, points de contrôle, inhibition dépendante de la densité et cyclines/protéines kinases.

Sources de variation cellulaire : crossover, 2 m gamètes possibles et appariement aléatoire de gamètes.

introduction

La division cellulaire, le processus par lequel les cellules produisent plus de leur espèce, peut se produire de plusieurs manières. Dans ce chapitre, nous discutons de la division cellulaire chez les procaryotes (fission binaire), du cycle cellulaire et de la division cellulaire chez les eucaryotes (mitose et méiose). Après avoir comparé mitose et méiose, nous aborderons les cycles de vie de divers organismes.

Division cellulaire chez les procaryotes

Les procaryotes sont des organismes unicellulaires simples sans noyau. Leur matériel génétique est organisé en un seul chromosome circulaire d'ADN, qui est ancré à la membrane cellulaire. Comme chez les eucaryotes, le matériel génétique des procaryotes est dupliqué avant la division. Cependant, au lieu d'entrer dans un cycle complexe de division cellulaire, les procaryotes s'allongent simplement jusqu'à ce qu'ils doublent leur taille d'origine. À ce stade, la cellule se pince et se sépare en deux cellules filles identiques dans un processus connu sous le nom de fission binaire (Graphique 9.1 ).

Figure 9.1 Fission binaire.

Le cycle cellulaire

La reproduction des cellules eucaryotes est un peu plus compliquée. Le cycle cellulaire fonctionne comme le planificateur quotidien de la croissance et du développement de la cellule eucaryote. Il indique à la cellule quand et dans quel ordre elle va faire les choses et comprend toutes les étapes nécessaires à la reproduction d'une cellule. Il commence après la création de la cellule et se termine par la formation de deux cellules filles par division cellulaire. Elle recommence ensuite pour les deux cellules filles qui viennent de se former. Il y a quatre étapes principales dans le cycle cellulaire, et elles se déroulent dans l'ordre suivant : phase G1, S , g2, et M (Graphique 9.2 ). Phase G1 et G2 sont des stades de croissance S est la partie du cycle cellulaire au cours de laquelle l'ADN est dupliqué et la phase M représente la mitose, la phase de division cellulaire.

Figure 9.2 Diagramme circulaire montrant les quatre étapes principales du cycle cellulaire.

GRANDE IDÉE 3.A.2

Chez les eucaryotes, l'information est transmise à la génération suivante via le cycle cellulaire .

Étapes du cycle cellulaire

g1 phase . Lors de la première phase de croissance du cycle cellulaire, la cellule se prépare à l'étape de synthèse du cycle, en s'assurant qu'elle dispose de toutes les matières premières nécessaires à la synthèse de l'ADN.

phase S . L'ADN est copié de sorte que chaque cellule fille possède un ensemble complet de chromosomes à la fin du cycle cellulaire.

g2 phase . Au cours de la deuxième phase de croissance du cycle, la cellule se prépare à la mitose (pour produire les cellules du corps) et/ou à la méiose (pour produire les gamètes), en s'assurant qu'elle dispose des matières premières nécessaires à la séparation physique et à la formation des cellules filles.

Phase M . La mitose est l'étape au cours de laquelle la cellule se sépare en deux nouvelles cellules.

Les trois premières étapes du cycle (G1 , S et G2 ) constituent la partie du cycle cellulaire appelée interphase. Une cellule passe environ 90 pour cent de son cycle dans cette phase. Les 10 pour cent restants sont dépensés dans la phase finale, la mitose.

Le temps nécessaire à une cellule pour terminer un cycle varie selon le type de cellule. Certaines cellules complètent un cycle complet en quelques heures, tandis que d'autres peuvent prendre des jours. La rapidité avec laquelle les cellules se répliquent varie également. Les cellules de la peau parcourent continuellement le cycle cellulaire, alors que les cellules nerveuses ne se répliquent pas et une fois endommagées, elles sont définitivement perdues. C'est l'une des raisons pour lesquelles la mort des cellules nerveuses est un tel problème et ces cellules ne peuvent pas être réparées ou régénérées par réplication mitotique.

Pendant la mitose, la quatrième étape du cycle cellulaire, la cellule prend en fait la deuxième copie d'ADN faite pendant la phase S et la divise également entre deux cellules. Les eucaryotes unicellulaires subissent une mitose à des fins de reproduction asexuée. Des eucaryotes multicellulaires plus complexes utilisent également la mitose pour d'autres processus, tels que la croissance et la réparation.

La mitose comprend quatre étapes principales : la prophase, la métaphase, l'anaphase et la télophase. Ces étapes sont immédiatement suivies de cytokinèse &mdashla séparation physique des cellules filles nouvellement formées. Pendant l'interphase, les chromosomes sont invisibles. Les chromatine &mdashla matière première qui donne naissance aux chromosomes&mdash est longue et fine pendant cette phase. Lorsque la chromatine se condense au point où le chromosome devient visible au microscope, on dit que la cellule a commencé la mitose. L'examen de biologie AP ne vous posera pas de questions détaillées sur les différents stades de la mitose. général comprendre ce qui se passe à chaque étape.

Prophase . Le noyau et le nucléole disparaissent Les chromosomes apparaissent sous la forme de deux chromatides sœurs identiques et connectées. Le fuseau mitotique (constitué de microtubules) commence à former des centrioles se déplacent vers les pôles opposés de la cellule (les cellules végétales n'ont pas de centrioles).

Métaphase . Pour la métaphase, pensez au milieu. Les chromatides sœurs s'alignent au milieu de la cellule, prêtes à se séparer.

Anaphase . Pour l'anaphase, pensez à part. Les chromatides sœurs divisées se déplacent via les microtubules vers les pôles opposés de la cellule et les chromosomes sont attirés vers les pôles opposés par l'appareil à fuseau. Après l'anaphase, chaque pôle de la cellule possède un ensemble complet de chromosomes.

Télophase . Les noyaux des cellules nouvellement divisées forment les nucléoles réapparaissent et la chromatine se déroule.

Cytokinèse . Les cellules filles nouvellement formées se séparent. Les cellules animales sont scindées par la formation d'un sillon de clivage, les cellules végétales par la formation d'une plaque cellulaire.

Graphique 9.3 est une représentation imagée des étapes de la mitose.

Figure 9.3 Les étapes de la mitose.

Voici les définitions des mots que vous pourriez avoir besoin de connaître :

Plaque de cellule: structure cellulaire végétale, construite dans l'appareil de Golgi, composée de vésicules qui fusionnent au milieu de la cellule, complétant le processus de séparation.

Sillon de clivage : rainure formée (dans les cellules animales) entre les deux cellules filles qui se pince pour compléter la séparation des deux cellules après la mitose.

Cytokinèse : la division réelle des cellules filles nouvellement formées qui complète chaque voyage autour du cycle cellulaire et certains le considèrent comme faisant partie de la mitose, d'autres le considèrent comme l'étape suivant immédiatement la mitose.

Fuseau mitotique : appareil construit à partir de microtubules qui assiste la cellule dans la séparation physique des chromosomes pendant la mitose.

Contrôle de la division cellulaire

Le contrôle du cycle cellulaire est important pour une croissance cellulaire normale. La cellule contrôle le processus de division cellulaire de différentes manières :

1. Points de contrôle . Il y a des points de contrôle tout au long du cycle cellulaire où la cellule vérifie qu'il y a suffisamment de nutriments et de matières premières pour passer à l'étape suivante du cycle. Le G1 Le point de contrôle, par exemple, s'assure que la cellule dispose de suffisamment de matières premières pour progresser et terminer avec succès la phase S.

2. Inhibition dépendante de la densité . Lorsqu'une certaine densité de cellules est atteinte, la croissance des cellules va ralentir ou s'arrêter car il n'y a pas assez de matières premières pour la croissance et la survie d'un plus grand nombre de cellules. Les cellules qui sont arrêtées par cette inhibition entrent dans une phase de repos du cycle cellulaire connue sous le nom de G0 . Les cellules cancéreuses peuvent perdre cette inhibition et se développer de manière incontrôlée.

3. Facteurs de croissance . Certaines cellules ne se diviseront pas si certains facteurs sont absents. Les facteurs de croissance, comme leur nom l'indique, aident à la croissance des structures.

4. Cyclines et protéines kinases . cycline est une protéine qui s'accumule pendant G1 , S et G2 du cycle cellulaire. UNE protéine kinase est une protéine qui contrôle d'autres protéines par l'ajout de groupes phosphate. La kinase dépendante de la cycline (CDK) est présente à tout moment tout au long du cycle cellulaire et se lie à la cycline pour former un complexe appelé MPF (facteur favorisant la maturation ou la mitose). Au début du cycle cellulaire, parce que la concentration de cycline est faible, la concentration de MPF est également faible. Lorsque la concentration de cycline atteint un certain seuil, suffisamment de MPF se forme pour pousser la cellule en mitose. Au fur et à mesure que la mitose progresse, le niveau de cycline diminue, diminuant la quantité de MPF présente et tirant la cellule de la mitose.

Sam (12e année) : « Les mécanismes de contrôle sont un thème important pour ce test. Être capable d'écrire à leur sujet.

Organismes haploïdes versus organismes diploïdes

Une chose qui est souvent une source majeure de confusion pour certains de mes étudiants est la distinction entre être haploïde et être diploïde. Commençons par une définition des termes :

UNE haploïde (m ) est un organisme qui n'a qu'une seule copie de chaque type de chromosome. Chez l'homme, il s'agit d'une cellule qui possède une copie de chaque type de chromosome homologue.

UNE diploïde (2m ) organisme est celui qui a deux copies de chaque type de chromosome. Chez l'homme, il s'agit des paires de chromosomes homologues.

Au cours de la discussion sur la méiose ci-dessous, les termes haploïde et diploïde sera souvent utilisé. Chaque fois que nous disons « 2m ” ou diploïde, nous nous référons à un organisme qui contient deux pleins ensembles de chromosomes. La lettre m est utilisé pour représenter le nombre d'ensembles de chromosomes. Donc, si un organisme est dit avoir 4m chromosomes, cela signifie qu'il a quatre ensembles complets de chromosomes. Les humains sont diploïdes et se composent de 2m chromosomes en tout temps, sauf en tant que gamètes, lorsqu'ils sont m . Les humains ont 23 différent chromosomes il y a deux pleins ensembles de ces 23 chromosomes, un de chaque parent, pour un total de 46 chromosomes. Les cellules sexuelles humaines ont chacune 23 chromosomes.

Maintenant que nous vous avons armé de la connaissance de la distinction entre haploïde et diploïde, il est temps de plonger dans le thème de la méiose, qui survient au cours du processus de reproduction sexuée. Une cellule destinée à subir la méiose traverse le cycle cellulaire, synthétisant une deuxième copie d'ADN tout comme les cellules mitotiques. Mais après G2 , la cellule entre à la place en méiose, qui consiste en deux divisions cellulaires, pas une. La deuxième division cellulaire existe car les gamètes à former à partir de la méiose doivent être haploïdes. En effet, ils vont se joindre à un autre gamète haploïde à la conception pour produire le zygote diploïde. Meiosis est comme une mini-série en deux parties conçue pour la télévision. Il a deux actes : la méiose I et la méiose II. Chacun de ces deux actes est divisé en quatre étapes, rappelant la mitose : prophase, métaphase, anaphase et télophase.

Chromosomes homologués se ressemblent par la forme, la taille, la fonction et l'information génétique qu'ils contiennent. Chez l'homme, les 46 chromosomes sont divisés en 23 paires homologues. Un membre de chaque paire vient de la mère d'un individu, et l'autre membre vient du père. La méiose I est la séparation des paires homologues en deux cellules distinctes. La méiose II est la séparation des chromatides sœurs dupliquées en chromosomes. En conséquence, un seul cycle méiotique produit quatre cellules d'une seule cellule. Les cellules produites pendant la méiose dans le cycle de vie humain sont appelées gamètes.

Encore une fois, l'examen de biologie AP ne testera pas votre maîtrise des moindres détails du processus méiotique. Cependant, une compréhension générale des différentes étapes est importante :

Prophase I . Chaque chromosome s'apparie avec son homologue. Le croisement (synapsis) se produit dans cette phase. L'enveloppe nucléaire se brise et l'appareil à fuseau commence à se former.

Métaphase I . Les chromosomes s'alignent le long de la plaque de métaphase correspondant à leur partenaire homologue. Cette étape se termine par la séparation des paires homologues.

Anaphase I . Les paires homologues séparées se déplacent vers les pôles opposés de la cellule.

Télophase I . La membrane nucléaire se reforme et le processus de division cytoplasmique commence.

Cytokinèse . Après la division des cellules filles, les deux cellules nouvellement formées sont haploïdes (m ).

Comme indiqué précédemment, la méiose consiste en une seule période de synthèse au cours de laquelle l'ADN est répliqué, suivie de deux actes de division cellulaire. Avec l'achèvement de la première division cellulaire, la méiose I, les cellules sont haploïdes car elles ne sont plus constituées de deux ensembles de chromosomes. Chaque cellule a l'une des paires de chromatides dupliquées de chaque paire homologue. La cellule entre alors en méiose II.

Prophase II . L'enveloppe nucléaire se brise et l'appareil à fuseau commence à se former.

Métaphase II . Les chromatides sœurs s'alignent le long de l'équateur de la cellule.

Anaphase II . Les chromatides sœurs se séparent et sont appelées chromosomes comme ils sont tirés vers les pôles.

Télophase II . Les noyaux et les nucléoles des cellules nouvellement divisées reviennent.

Cytokinèse . Les cellules filles nouvellement formées se divisent physiquement.

Graphique 9.4 est une représentation picturale des stades de la méiose I et II.

Figure 9.4 Les étapes de la méiose.

Chez l'homme, le processus de formation des gamètes est différent chez les femmes et les hommes. Chez les hommes, spermatogenèse conduit à la production de quatre spermatozoïdes haploïdes au cours de chaque cycle méiotique. Chez les femmes, le processus est appelé oogenèse. C'est un processus plus délicat que la spermatogenèse, et chaque cycle méiotique complet conduit à la production d'un seul ovule, ou ovule. Après la méiose I chez les femelles, une cellule reçoit la moitié de l'information génétique et la majorité du cytoplasme de la cellule mère. L'autre cellule, la corps polaire, reçoit simplement la moitié de l'information génétique et est rejeté. Au cours de la méiose II, la cellule restante se divise une deuxième fois et forme un corps polaire qui est rejeté et un seul ovule haploïde qui contient la moitié de l'information génétique et presque tout le cytoplasme de la cellule mère d'origine. L'excès de cytoplasme est nécessaire à la bonne croissance de l'embryon après la fécondation. Ainsi, le processus d'ovogenèse produit deux corps polaires et un seul ovule haploïde.

Pour rappel, pourquoi est-il important de produire des gamètes haploïdes lors de la méiose ? Lors de la fécondation, un spermatozoïde (m ) rencontrera un œuf (m ), pour produire un zygote diploïde (2m ). Si le spermatozoïde ou l'ovule étaient diploïdes, la progéniture produite pendant la reproduction sexuée contiendrait plus de chromosomes que l'organisme parent. La méiose contourne ce problème en produisant des gamètes haploïdes et constitués d'une copie de chaque type de chromosome. Lors de la fécondation entre deux gamètes, chaque copie correspondra à une autre copie de chaque type de chromosome pour former le zygote diploïde.

Avant de poursuivre, il convient de souligner quelques distinctions importantes entre la méiose et la mitose.

Dans la méiose pendant la prophase I, les paires homologues se rejoignent. Cet appariement des chromosomes en paires homologues ne se produit pas dans la mitose. Dans la mitose, les 46 chromosomes s'alignent simplement le long de la plaque métaphasique seule.

Un événement d'importance majeure qui se produit pendant la méiose et qui ne se produit pas pendant la mitose est appelé croisement (aussi connu sous le nom traverser ) (Graphique 9.5 ). Lorsque les paires homologues correspondent au cours de la prophase I de la méiose, des morceaux complémentaires des deux chromosomes homologues s'enroulent l'un autour de l'autre et sont échangés entre les chromosomes. Imaginez que le chromosome A soit le partenaire homologue du chromosome B. Lorsqu'ils s'apparient pendant la prophase I, un morceau de chromosome A contenant un certain tronçon de gènes peut être échangé contre le morceau de chromosome B contenant la même information génétique. C'est l'un des mécanismes qui permet à la progéniture de se différencier de ses parents. Rappelez-vous que le croisement se produit entre les paires de chromosomes homologues, ne pas les chromatides sœurs.

Figure 9.5 Croisement.

Des cycles de vie

L'examen de biologie AP posera typiquement une question ou deux sur les différents types de cycles de vie pour les plantes, les animaux et les champignons. UNE cycle de la vie est la séquence d'événements qui composent le cycle de reproduction d'un organisme. Examinons rapidement les trois principaux cycles de vie.

Le cycle de vie le plus compliqué des trois est celui des plantes, également appelé le alternance des générations (Graphique 9.6 ). Il est désigné par ce terme car au cours du cycle de vie, les plantes existent parfois en tant qu'organisme diploïde et à d'autres moments en tant qu'organisme haploïde. Il alterne entre les deux formes. Semblable aux autres cycles de vie, deux gamètes haploïdes se combinent pour former un zygote diploïde, qui se divise mitotiquement pour produire le stade multicellulaire diploïde : le sporophyte. Le sporophyte subit méiose produire une spore haploïde. Division mitotique conduit à la production d'organismes multicellulaires haploïdes appelés gamétophytes. Le gamétophyte subit mitose produire des gamètes haploïdes, qui se combinent pour former des zygotes diploïdes. . . et autour et autour ils vont.

Figure 9.6 Vie végétale : alternance des générations.

Le cycle de la vie humaine (Graphique 9.7 ) est assez simple. Les seules cellules haploïdes présentes dans ce cycle de vie sont les gamètes formés lors de la méiose. Les deux gamètes haploïdes se combinent pendant la fécondation pour produire un zygote diploïde. La division mitotique conduit alors à la formation de l'organisme multicellulaire diploïde. La division méiotique produit plus tard des gamètes haploïdes, qui continuent le cycle.

Figure 9.7 Cycle de vie humain.

Le cycle de vie des champignons (Graphique 9.8 ) est différent de celui des humains. Les champignons sont des organismes haploïdes, le zygote étant la seule forme diploïde. Comme les humains, les gamètes des champignons sont haploïdes (m ), et la fécondation donne un zygote diploïde. Mais dans ce cycle de vie, au lieu de se diviser par mitose, le zygote se divise par méiose pour former un organisme haploïde. Une autre différence dans ce cycle de vie est que les gamètes sont formés par mitose, pas la méiose&mdashl'organisme est déjà haploïde, avant de former les gamètes.

Figure 9.8 Cycle de vie du champignon.

Voici quelques anecdotes sur les cycles de vie qui pourraient s'avérer utiles lors de l'examen. Le seul stade diploïde d'un champignon est le zygote. Le seul stade haploïde pour un humain est le gamète. Parmi les cycles de vie des plantes, la mousse (bryophyte) est une exception en ce sens que sa génération dominante est le gamétophyte. Pour les fougères, les conifères (plantes produisant des cônes) et les angiospermes (plantes à fleurs), la génération dominante est le sporophyte. La génération dominante de sporophytes est considérée comme plus avancée sur le plan de l'évolution qu'une génération dominante de gamétophytes. Ces différents types de plantes réapparaîtront plus tard dans Chapitre 14 .

Sources de variation cellulaire

Enseignant de NYC : « Connaître les sources de variation est important. »

Qu'est-ce qui nous différencie de nos parents ? Pourquoi certaines personnes ressemblent-elles étonnamment à leurs parents alors que d'autres ne le font pas ? Le processus de division cellulaire offre de nombreuses possibilités de variation. Rappelez-vous que pendant la méiose, les paires de chromosomes homologues s'alignent le long de la plaque métaphasique.Cet alignement est un processus complètement aléatoire, et il y a 50 % de chances que le chromosome de la paire de la mère de l'individu aille d'un côté, et 50 % de chances que le chromosome de la paire du père de l'individu aille dans ce sens. côté. Ceci est vrai pour toutes les paires homologues d'un organisme. Cela signifie que 2 m les gamètes possibles peuvent se former à partir de n'importe quel ensemble de m chromosomiques. Par exemple, dans un organisme à 3 chromosomes, il y a 2 3 = 8 gamètes possibles. Chez l'homme, il existe 23 paires homologues. Cela revient à 2 23 (8 388 608) différentes façons dont les gamètes peuvent se séparer au cours de la gamétogenèse.

GRANDE IDÉE 3.C.2

Le croisement et l'assortiment aléatoire pendant la méiose augmentent la variation .

Une autre source de variation au cours de la reproduction sexuée est la détermination aléatoire de quel spermatozoïde rencontre quel ovule. Chez l'homme, le sperme représente l'une des 2 23 possibilités de l'usine de gamètes mâles l'ovule, l'une des 2 23 possibilités de l'usine de gamètes femelles. Tous ces facteurs se combinent pour expliquer pourquoi les frères et sœurs peuvent ne pas se ressembler.

Une troisième source majeure de variation au cours de la formation des gamètes est la croisement (ou traverser ) qui se produit pendant la prophase I de la méiose. Il est très important que vous vous souveniez que ce processus se produit seul durant cette étape de la division cellulaire. Il ne se produit pas en mitose.

Questions de révision

1 . Lequel des types de plantes suivants a le gamétophyte comme génération dominante ?

2 . Au cours de quelle phase du cycle cellulaire se produit le croisement ?

Pour les questions 3 à 6, veuillez utiliser les choix de réponses suivants :

3 . Au cours de cette phase, les chromatides sœurs séparées, maintenant considérées comme des chromosomes, sont déplacées vers les pôles opposés de la cellule.

4 . Au cours de cette phase, le noyau se détériore et le fuseau mitotique commence à se former.

5 . Au cours de cette phase, les deux cellules filles sont en fait séparées.

6 . Au cours de cette phase, les chromatides sœurs s'alignent le long de l'équateur de la cellule, se préparant à se séparer.

7 . Lequel des organismes suivants est diploïde (2m ) uniquement en tant que zygote et est-il haploïde pour toutes les autres parties de son cycle de vie ?

8 . Laquelle des affirmations suivantes est vraie à propos d'une cellule méiotique humaine après qu'elle ait terminé la méiose I ?

C. Il s'est divisé en quatre cellules filles.

D. Il passe directement à la méiose II sans entracte intermédiaire.

9 . Lequel des éléments suivants est ne pas vrai à propos de la kinase dépendante de la cycline (CDK) ?

A. Il n'est présent que pendant la phase M du cycle cellulaire.

B. Lorsqu'une quantité suffisante est associée à la cycline, le MPF (facteur de promotion de la mitose) formé initie la mitose.

C. C'est une protéine qui contrôle d'autres protéines en utilisant des groupes phosphate.

D. Il est présent à tout moment pendant le cycle cellulaire.

10 . Laquelle des affirmations suivantes concernant la méiose et/ou la mitose est incorrecte ?

A. La mitose donne deux cellules filles diploïdes.

B. La méiose chez l'homme se produit uniquement dans les cellules gonadiques.

C. Les chromosomes homologues s'alignent le long de la plaque métaphasique pendant la mitose.

D. Le croisement se produit pendant la prophase I de la méiose.

E. La méiose consiste en une phase de réplication suivie de deux phases de division.

Réponses et explications

1 . B &mdashLes bryophytes, ou mousses, sont le type de plante dont la génération dominante est le gamétophyte (haploïde). Les autres dans cette question ont le sporophyte (diploïde) comme génération dominante.

2 . C &mdashLe croisement se produit chez l'homme uniquement dans la prophase I. La prophase I est une source majeure de variation dans la production de la progéniture.

7 . C &mdashLe cycle de vie des champignons est différent de celui des humains. Les champignons existent sous forme d'organismes haploïdes, et la seule fois où ils existent sous forme diploïde est sous forme de zygote. Comme les humains, les gamètes des champignons sont haploïdes (m ) et se combinent pour former un zygote diploïde. Contrairement à l'homme, le champignon zygote se divise par méiose pour former un organisme haploïde.

8 . B &mdashLes cellules humaines commencent avec 46 chromosomes disposés en 23 paires de chromosomes homologues. En ce moment ils sont 2m car ils ont deux copies de chaque chromosome. Après la phase S du cycle cellulaire, l'ADN a été doublé en vue de la division cellulaire. La première étape de la méiose sépare les paires de chromosomes homologues. Cela signifie qu'après la méiose I, les cellules sont m , ou haploïdes&mdashils ne sont plus constitués de deux ensembles complets de chromosomes.

9 . UNE &mdashCDK est présent à tout moment pendant le cycle cellulaire. Il se combine avec une protéine appelée cycline, qui s'accumule pendant l'interphase du cycle cellulaire, pour former le MPF. Lorsqu'une quantité suffisante de MPF est formée, la cellule est poussée à commencer la mitose. Au fur et à mesure que la mitose se poursuit, la cycline est dégradée et lorsque la concentration de MPF chute en dessous d'un niveau suffisant pour maintenir la division mitotique, la mitose s'arrête jusqu'à ce que le seuil soit à nouveau atteint la prochaine fois autour du cycle.

10 . C &mdashLes choix de réponse A, B, D et E sont tous corrects. C est incorrect car les paires homologues de chromosomes ne s'apparient que pendant la méiose. Au cours de la mitose, les paires de chromatides sœurs s'alignent le long de la plaque métaphasique, séparées de la contrepartie homologue.

Examen rapide

Vous devez connaître les termes suivants :

Fission binaire: la division cellulaire procaryote double l'ADN, double la taille, puis se sépare.

Interphase : g1 + S + G2 = 90 pour cent du cycle cellulaire.

Cytokinèse : séparation physique des cellules filles nouvellement formées de la division cellulaire.

Mécanismes de contrôle de la division cellulaire :

1. Facteurs de croissance: facteurs qui, lorsqu'ils sont présents, favorisent la croissance et, lorsqu'ils sont absents, entravent la croissance.

2. Points de contrôle : une cellule cesse de croître pour s'assurer qu'elle dispose des nutriments et des matières premières nécessaires pour continuer.

3. Inhibition dépendante de la densité : la cellule cesse de croître lorsqu'une certaine densité est atteinte et manque de nourriture.

4. Cyclines et protéines kinases : la cycline se combine avec CDK pour former une structure connue sous le nom de MPF qui pousse la cellule en mitose lorsqu'il y en a suffisamment.

haploïde (m ) : une copie de chaque chromosome.

Diploïde (2m ) : deux copies de chaque chromosome.

Chromosomes homologués: chromosomes de forme, de taille et de fonction similaires.

Spermatogenèse : le processus de formation des gamètes mâles (quatre spermatozoïdes d'une cellule).

Oogenèse : le processus de formation des gamètes femelles (un ovule de chaque cellule).

Des cycles de vie: Séquence d'événements qui composent le cycle de reproduction d'un organisme.

Humain: zygote (2m ) &rarr organisme multicellulaire (2m ) &rarr gamètes (m ) &rarr zygote (2m )

Champignons : zygote (2m ) &rarr organisme multicellulaire (m ) &rarr les gamètes (m ) &rarr zygote (2m )

Sources de variation : croisement, 2 m gamètes possibles pouvant se former, appariement aléatoire de gamètes.

La division cellulaire

1 . Tous les éléments suivants agissent comme des mécanismes de contrôle de la division cellulaire SAUF

(B) les cyclines et les protéines kinases.

(C) inhibition dépendante de la densité.

(D) alternance des générations.

2 . A quelle étape du cycle cellulaire la plante se prépare-t-elle à la mitose et/ou à la méiose en s'assurant qu'elle dispose des matières premières nécessaires à la séparation physique et à la formation des cellules filles ?

3 . Au cours de quelle étape de la mitose les chromosomes sont-ils attirés vers les pôles opposés de la cellule par l'appareil à fuseau ?

4 . Le sporophyte est la génération prédominante dans le cycle de vie de l'alternance des générations de chacun des éléments suivants SAUF

Réponses et explications

1 . &mdashL'alternance des générations est un cycle de vie végétal, ainsi nommé parce que pendant le cycle, la plante existe parfois comme un organisme diploïde et à d'autres moments comme un organisme haploïde. Ce cycle n'est pas impliqué dans le contrôle de la division cellulaire.

2 . C &mdashSi vous connaissez l'ordre du cycle cellulaire, celui-ci est simple. L'ordre est G1 &rarr S &rarr G2 &rarr M. Il est donc clair que la deuxième phase de croissance prépare à la phase de méiose ou de mitose (M).

3 . C &mdashPour l'anaphase, pensez "à part". Les chromatides sœurs divisées se déplacent via les microtubules vers les pôles opposés de la cellule. Après l'anaphase, chaque pôle de la cellule possède un ensemble complet de chromosomes.

4 . UNE &mdash Les bryophytes (mousses) sont l'exception à la règle générale du cycle de vie des plantes en ce sens qu'elles sont les seules plantes à avoir le gamétophyte comme génération dominante.

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La division cellulaire peut-elle être arrêtée pendant la prophase ? - La biologie

JE. "La vie engendre la vie" ou "toutes les cellules proviennent de cellules préexistantes"
Ces phrases, qui sont une partie essentielle de la théorie cellulaire, mettent en évidence l'importance biologique de la division cellulaire.

II. La mécanique de la division cellulaire
Le mécanisme de la cellule varie selon les espèces, mais il existe quelques caractéristiques communes à tous les organismes :

III. Division cellulaire procaryote (bactérienne)
Les cellules bactériennes se divisent par un processus appelé fission binaire, ce qui signifie littéralement se diviser en deux. Le processus est beaucoup plus simple que dans les cellules eucaryotes, car les procaryotes (1) n'ont pas de noyau et (2) ont beaucoup moins d'informations génétiques (ADN). En fait, les bactéries ont un seul brin circulaire d'ADN. Ce "chromosome", qui est environ 500 fois plus long qu'une cellule individuelle, doit être replié pour s'adapter à l'intérieur de la cellule. Le chromosome est attaché à la membrane cellulaire (le site d'attachement est appelé le mésosome, mais ne le mémorisez pas). Une fois l'ADN dupliqué, le brin nouvellement formé est également attaché à la membrane. Au fur et à mesure que la cellule grossit, elle sépare les deux chromosomes, puis la cellule se pince. Voir schéma dans le texte.

IV. Division des cellules eucaryotes

A. Le cycle cellulaire.
Les cellules progressent à travers une série d'événements ordonnés et prévisibles qui incluent la croissance et la division. Ces phases peuvent être décrites comme suit : interphase → division nucléaire (mitose/méiose) → cytokinèse → interphase (des cellules filles)

Interphase. La phase du cycle au cours de laquelle les cellules se développent et effectuent leurs activités normales est appelée interphase. Trois événements majeurs se produisent pendant l'interphase : (1) G1, qui représente la première phase d'intervalle. Au cours de cette partie du cycle, la cellule grossit, exerce ses activités normales et se prépare à répliquer (faire une copie) l'ADN (2) S, qui signifie "synthèse", est la phase du cycle au cours de laquelle l'ADN est copié (répliqué). Notez qu'il y a maintenant deux fois plus d'ADN qu'il n'y en avait au début de l'interphase et (3) G2, ou la deuxième phase de brèche. Au cours de G2, la cellule se prépare à la division. Ainsi, nous pouvons modifier notre cycle cellulaire : G1 → S → G2 → division nucléaire (mitose/méiose) → cytokinèse → G1 → et ainsi de suite.

    Prophase. Les chromosomes deviennent visibles, c'est-à-dire qu'ils se condensent. Pendant l'interphase, les brins d'ADN sont déroulés (non condensés) dans le noyau. Ce matériel génétique non condensé est appelé chromatine, ainsi un chromosome non condensé peut être appelé chromatine. Le processus de condensation est similaire à la façon dont un élastique sur un avion en bois de balsa grossit lorsque l'hélice est tordue en rond. L'ADN condensé et les protéines associées deviennent les chromosomes.

Structure chromosomique. Les deux moitiés du chromosome sont appelées chromatides. Ils sont attachés à une région resserrée (centromère). Au centromère, il existe des sites spécialisés, appelés kinétochore, où les microtubules se joindront au chromosome.

De plus, pendant la prophase, des microtubules fusiformes commencent à se former près du noyau sur les côtés opposés.

Maintenant, modifions notre cycle cellulaire pour inclure les phases de mitose :

G1 → S → G2 → prophase → (prometaphase) → métaphase → anaphase → télophase → cytokinèse → interphase

V. Contrôle de la division cellulaire.

A. Contrôle du point de départ.
Pour se diviser, la cellule doit passer un certain point "start". Une fois passé, la cellule est engagée ou obligée de terminer le processus de division. Pour la plupart des cellules, ce point de départ est la transition entre les phases G1 et S. Ainsi, les cellules qui ne se divisent pas sont généralement arrêtées dans G1 et peuvent entrer temporairement ou définitivement dans un état non cyclique appelé G0. Les contrôles de point de départ incluent :

Les cellules peuvent compter. Les cellules de mammifères normales en culture ne se diviseront qu'environ 20 à 820950 fois (parfois appelée limite de Hayflick), puis la population de cellules mourra. Ainsi, il doit y avoir un certain type de mécanisme de "comptage". De nombreux types de cellules cancéreuses ne peuvent apparemment pas compter. Les cellules HeLa sont des cellules cancéreuses qui se sont divisées plusieurs fois depuis qu'elles ont été isolées pour la première fois chez Henrietta Lacks en 1951.

Comment les cellules comptent-elles ? La réponse semble se trouver dans le télomère, qui est un capuchon situé à l'extrémité de chaque chromosome. Comme le capuchon en plastique de votre lacet qui empêche le lacet de se défaire, le télomère protège et stabilise le chromosome. La région des télomères est constituée de 1500 à 1600 nucléotides. La région des télomères humains est caractérisée par la séquence répétée de nucléotides, TTAGGG. Il a été démontré que la région des télomères perd 50 à 200 nucléotides à chaque division. Ainsi le raccourcissement du télomère peut être le véritable boulier sur lequel les cellules sont comptées lorsque le télomère devient trop court, la cellule ne se divise plus. Fait intéressant, les cellules cancéreuses ont des télomères plus courts mais de taille stable. Mais, ces cellules possèdent également une enzyme (la télomérase) qui fabrique ou allonge cette région. Dans les cellules malignes qui ont été testées, 90 sur 100 avaient l'enzyme télomérase et dans les cellules immortelles comme les cellules HeLa, 98/100 ont une télomérase active. En revanche, la télomérase ne se trouve que dans les cellules normales avant la naissance.

B. Contrôle du cycle cellulaire.
Une fois que la cellule commence à se diviser, les actions doivent être soigneusement chorégraphiées. Au moins deux types principaux de protéines sont importants dans ce processus : les cyclines et les kinases.

VI. Plantes contre animaux
La principale différence dans la division cellulaire entre les plantes et les animaux est la cytokinèse (pincement vs murage). De plus, les animaux ont des centrioles mais pas les plantes. Ce ne sont apparemment pas une nécessité absolue pour la division cellulaire.


Contenu

La microscopie peut être utilisée pour visualiser les chromosomes condensés à mesure qu'ils traversent la méiose et la mitose. [4]

Diverses taches d'ADN sont utilisées pour traiter les cellules de telle sorte que la condensation des chromosomes puisse être visualisée au cours de la prophase. [4]

La technique des bandes G giemsa est couramment utilisée pour identifier les chromosomes des mammifères, mais l'utilisation de la technologie sur les cellules végétales était difficile en raison du degré élevé de compactage des chromosomes dans les cellules végétales. [5] [4] La bande G a été entièrement réalisée pour les chromosomes végétaux en 1990. [6] Pendant la prophase méiotique et mitotique, la coloration giemsa peut être appliquée aux cellules pour provoquer la bande G dans les chromosomes. [2] La coloration à l'argent, une technologie plus moderne, associée à la coloration au giesma, peut être utilisée pour imager le complexe synaptonémique tout au long des différentes étapes de la prophase méiotique. [7] Pour effectuer des bandes G, les chromosomes doivent être fixés, et il n'est donc pas possible d'effectuer sur des cellules vivantes. [8]

Les colorants fluorescents tels que le DAPI peuvent être utilisés dans les cellules végétales et animales vivantes. Ces colorations ne bandent pas les chromosomes, mais permettent plutôt de sonder l'ADN de régions et de gènes spécifiques. L'utilisation de la microscopie à fluorescence a considérablement amélioré la résolution spatiale. [9]

La prophase est la première étape de la mitose dans les cellules animales et la deuxième étape de la mitose dans les cellules végétales. [10] Au début de la prophase, il y a deux copies identiques de chaque chromosome dans la cellule en raison de la réplication en interphase. Ces copies sont appelées chromatides sœurs et sont attachées par un élément d'ADN appelé centromère. [11] Les principaux événements de la prophase sont : la condensation des chromosomes, le mouvement des centrosomes, la formation du fuseau mitotique et le début de la dégradation des nucléoles. [3]

Condensation des chromosomes Modifier

L'ADN qui a été répliqué en interphase est condensé à partir de brins d'ADN d'une longueur allant de 0,7 m à 0,2-0,3 m. [3] Ce procédé utilise le complexe de condensine. [11] Les chromosomes condensés se composent de deux chromatides sœurs jointes au centromère. [12]

Mouvement des centrosomes Modifier

Au cours de la prophase dans les cellules animales, les centrosomes s'éloignent suffisamment pour être résolus à l'aide d'un microscope optique. [3] L'activité des microtubules dans chaque centrosome est augmentée en raison du recrutement de la -tubuline. Les centrosomes répliqués de l'interphase se séparent vers les pôles opposés de la cellule, alimentés par les protéines motrices associées aux centrosomes. [13] Les microtubules interpolaires interdigités de chaque centrosome interagissent les uns avec les autres, en aidant à déplacer les centrosomes vers les pôles opposés. [13] [3]

Formation du fuseau mitotique Modifier

Les microtubules impliqués dans l'échafaudage d'interphase se décomposent lorsque les centrosomes répliqués se séparent. [3] Le mouvement des centrosomes vers les pôles opposés s'accompagne dans les cellules animales de l'organisation de réseaux individuels de microtubules radiaux (asters) par chaque centromère. [13] Les microtubules interpolaires des deux centrosomes interagissent, joignant les ensembles de microtubules et formant la structure de base du fuseau mitotique. [13] Les cellules planétaires n'ont pas de centrosomes et les chromosomes peuvent nucléer l'assemblage de microtubules dans l'appareil mitotique. [13] Dans les cellules végétales, les microtubules se rassemblent aux pôles opposés et commencent à former l'appareil à fuseau à des endroits appelés foyers. [10] Le fuseau mitotique est d'une grande importance dans le processus de mitose et finira par séparer les chromatides sœurs en métaphase. [3]

Début de la décomposition des nucléoles Modifier

Les nucléoles commencent à se décomposer en prophase, entraînant l'arrêt de la production de ribosomes. [3] Cela indique une redirection de l'énergie cellulaire du métabolisme cellulaire général vers la division cellulaire. [3] L'enveloppe nucléaire reste intacte pendant ce processus. [dix]

La méiose implique deux cycles de ségrégation chromosomique et subit donc une prophase deux fois, entraînant la prophase I et la prophase II. [12] La prophase I est la phase la plus complexe de toute la méiose, car les chromosomes homologues doivent s'apparier et échanger des informations génétiques. [3] : 98 La prophase II est très similaire à la prophase mitotique. [12]

Prophase I Modifier

La prophase I est divisée en cinq phases : leptotène, zygotène, pachytène, diplotène et diacinèse. En plus des événements qui se produisent dans la prophase mitotique, plusieurs événements cruciaux se produisent au cours de ces phases, tels que l'appariement de chromosomes homologues et l'échange réciproque de matériel génétique entre ces chromosomes homologues. La prophase I se produit à des vitesses différentes selon l'espèce et le sexe. De nombreuses espèces arrêtent la méiose dans le diplotène de la prophase I jusqu'à l'ovulation. [3] : 98 Chez l'homme, des décennies peuvent s'écouler car les ovocytes restent arrêtés en prophase I pour terminer rapidement la méiose I avant l'ovulation. [12]

Leptotène Modifier

Dans la première étape de la prophase I, le leptotène (du grec pour "délicat"), les chromosomes commencent à se condenser.Chaque chromosome est dans un état haploïde et se compose de deux chromatides sœurs, cependant, la chromatine des chromatides sœurs n'est pas encore suffisamment condensée pour être résolue en microscopie. [3] : 98 Les régions homologues au sein des paires de chromosomes homologues commencent à s'associer. [2]

Zygotène Modifier

Dans la deuxième phase de la prophase I, le zygotène (du grec pour « conjugaison »), tous les chromosomes d'origine maternelle et paternelle ont trouvé leur partenaire homologue. [3] : 98 Les paires homologues subissent alors une synapsis, un processus par lequel le complexe synaptonémal (une structure protéique) aligne les régions correspondantes de l'information génétique sur les chromatides non sœurs d'origine maternelle et paternelle des paires de chromosomes homologues. [3] : 98 [12] Les chromosomes homologues appariés liés par le complexe synaptonémal sont appelés bivalents ou tétrades. [10] [3] : 98 Les chromosomes sexuels (X et Y) ne sont pas complètement synaptiques car seule une petite région des chromosomes est homologue. [3] : 98

Le nucléole passe d'une position centrale à une position périphérique dans le noyau. [14]

Pachytène Modifier

La troisième phase de la prophase I, le pachytène (du grec pour "épais"), commence à la fin de la synapsis. [3] : 98 La chromatine s'est suffisamment condensée pour que les chromosomes puissent maintenant être résolus en microscopie. [10] Des structures appelées nodules de recombinaison se forment sur le complexe synaptonémal des bivalents. Ces nodules de recombinaison facilitent les échanges génétiques entre les chromatides non sœurs du complexe synaptonémique lors d'un événement appelé croisement ou recombinaison génétique. [3] : 98 Plusieurs événements de recombinaison peuvent se produire sur chaque bivalent. Chez l'homme, en moyenne 2 à 3 événements se produisent sur chaque chromosome. [13] : 681

Diplotène Modifier

Dans la quatrième phase de la prophase I, diplotène (du grec pour "double"), le croisement est terminé. [3] : 99 [10] Les chromosomes homologues conservent un ensemble complet d'informations génétiques, cependant, les chromosomes homologues sont maintenant de descendance maternelle et paternelle mixte. [3] : 99 Des jonctions visibles appelées chiasmata maintiennent les chromosomes homologues ensemble aux endroits où la recombinaison s'est produite lors de la dissolution du complexe synaptonémal. [12] [3] : 99 C'est à ce stade que l'arrêt méiotique se produit chez de nombreuses espèces. [3] : 99

Diakinésie Modifier

Dans la cinquième et dernière phase de la prophase I, la diacinèse (du grec pour "double mouvement"), une condensation complète de la chromatine s'est produite et les quatre chromatides sœurs peuvent être observées en bivalents au microscope. Le reste de la phase ressemble aux premiers stades de la prophase mitotique, car la prophase méiotique se termine avec le début de la formation de l'appareil à fuseau et la rupture de la membrane nucléaire. [10] [3] : 99

Prophase II Modifier

La prophase II de la méiose est très similaire à la prophase de la mitose. La différence la plus notable est que la prophase II se produit avec un nombre haploïde de chromosomes par opposition au nombre diploïde dans la prophase mitotique. [12] [10] Dans les cellules animales et végétales, les chromosomes peuvent se décondenser pendant la télophase I, les obligeant à se recondenser dans la prophase II. [3] : 100 [10] Si les chromosomes n'ont pas besoin de se recondenser, la prophase II se déroule souvent très rapidement comme on le voit dans l'organisme modèle Arabidopsis. [dix]

Les femelles mammifères et oiseaux naissent possédant tous les ovocytes nécessaires aux futures ovulations, et ces ovocytes sont arrêtés au stade prophase I de la méiose. [15] Chez l'homme, par exemple, les ovocytes se forment entre trois et quatre mois de gestation au sein du fœtus et sont donc présents à la naissance. Au cours de cette étape d'arrêt de la prophase I (dictyate), qui peut durer des décennies, quatre copies du génome sont présentes dans les ovocytes. La signification adaptative de l'arrêt de la prophase I n'est toujours pas entièrement comprise. Cependant, il a été proposé que l'arrêt des ooctyes au stade des quatre copies du génome puisse fournir la redondance informationnelle nécessaire pour réparer les dommages dans l'ADN de la lignée germinale. [15] Le processus de réparation utilisé semble être une réparation par recombinaison homologue [15] [16] Les ovocytes arrêtés par la prophase ont une grande capacité de réparation efficace des dommages à l'ADN. [16] La capacité de réparation de l'ADN semble être un mécanisme de contrôle de qualité clé dans la lignée germinale femelle et un déterminant essentiel de la fertilité. [16]

La différence la plus notable entre la prophase dans les cellules végétales et les cellules animales se produit parce que les cellules végétales manquent de centrioles. L'organisation de l'appareil à fuseau est plutôt associée à des foyers aux pôles opposés de la cellule ou est médiée par les chromosomes. Une autre différence notable est la préprophase, une étape supplémentaire dans la mitose végétale qui entraîne la formation de la bande de préprophase, une structure composée de microtubules. Dans la prophase mitotique I des plantes, cette bande disparaît. [dix]

La prophase I dans la méiose est l'itération la plus complexe de la prophase qui se produit à la fois dans les cellules végétales et les cellules animales. [3] Pour s'assurer que l'appariement des chromosomes homologues et la recombinaison du matériel génétique se produisent correctement, des points de contrôle cellulaires sont en place. Le réseau de points de contrôle méiotiques est un système de réponse aux dommages de l'ADN qui contrôle la réparation des cassures double brin, la structure de la chromatine, ainsi que le mouvement et l'appariement des chromosomes. [17] Le système consiste en plusieurs voies (y compris le point de contrôle de la recombinaison méiotique) qui empêchent la cellule d'entrer en métaphase I avec des erreurs dues à la recombinaison. [18]


Biologie Cellulaire 07 : Microtubules et Division Cellulaire

La conférence 6 a présenté les microtubules, et cette conférence discutera de leur rôle dans la division cellulaire. Voici une vidéo d'introduction :

Aperçu du cycle cellulaire

Les cycle cellulaire - le processus de division et de réplication cellulaires est régi par une série de commutateurs biochimiques appelés système de contrôle du cycle cellulaire.

Le cycle cellulaire est divisé en phases qui sont divisées en phases – les gens se réfèreront aux 𔄜 phases” mais alors il y en a en fait 5, et les gens utilisent également d'autres mots pour regrouper ces phases, et d'autres mots pour subdiviser eux. J'ai fait de mon mieux pour résumer la relation entre ces termes dans le tableau suivant. (modifié/étendu à partir de Wikipédia) :

Groupement le PLUS général les supposées 𔄜 phases” sous-phases
non-divisant Écart 0 (g0)
interphase Écart 1 (g1) G1a
R
G1b
Synthèse (S)
Écart 2 (g2)
Mitose Mitose (M) prophase
prométaphase
métaphase
anaphase
télophase
cytokinèse

Le contenu de chaque phase est magnifiquement résumé dans cette image exceptionnelle de Wikimedia Commons par Kelvinsong :

Les cellules humaines qui se divisent le plus rapidement peuvent compléter un cycle cellulaire en 24 heures environ (G1 : 9h, S : 10h, G2 : 4h, M : 30 min). La levure peut terminer un cycle en 30 minutes, et les cellules de drosophile qui se divisent le plus rapidement prennent aussi peu que 8 minutes.

Les contrôleurs principaux de ce processus incluent les cyclines, qui régulent la kinase dépendante des cyclines ou CDK. Rappelons que les kinases sont des protéines qui phosphorylent d'autres protéines. La phosphorylation par CDK de ses cibles permet à la mitose de se dérouler. Pour être précis, le facteur de promotion de la maturation ou MPF est un complexe hétérodimérique obligatoire composé de cycline B et de CDK, qui n'exerce son action phosphorylante que lorsque les deux protéines sont présentes.

Rôle des microtubules

Les microtubules sont essentiels tout au long du cycle cellulaire : ils organisent les composants cellulaires et les divisent en deux. Voici une série de vidéos du cycle cellulaire qui mettent en évidence le rôle des microtubules :

Chez les animaux, les cellules quiescentes et même les cellules en interphase n'ont généralement qu'un seul MTOC, appelé centrosome, qui sert de plaque tournante pour tous les microtubules de la cellule. Un centrosome est composé de deux centrioles comme indiqué ci-dessous (merci encore à Kelvinsong) :

Les deux centrioles se désengagent l'un de l'autre et se répliquent pendant la phase S, puis se séparent pour former des "pôles opposés" de la cellule pendant la phase M, de sorte qu'il y a maintenant deux MTOC, dont chacun sera finalement le seul MTOC de une nouvelle cellule (une autre image du patron Kelvinsong) :

Pendant la mitose, vous avez donc les deux « pôles » de la cellule, chacun avec des microtubules ancrés à l'extrémité (-) et leurs extrémités (+) se chevauchant, pointant vers le centre de la cellule, comme indiqué ici (Wikimedia Image de Commons par Lordjuppiter) :

Tout cela s'appelle un appareil à broches, et la zone où les deux microtubules MTOC se chevauchent s'appelle la "zone d'interdigitation". Vous entendrez parfois chaque MTOC et son réseau de microtubules ressemblant à un oursin appelé & #8216Aster mitotique.’

Les microtubules au cours de cette étape se répartiraient en trois catégories :

    pointer vers l'extérieur, vers le cortex cellulaire, afin d'ancrer l'ensemble de l'appareil à fuseau le long de l'axe de division cellulaire.
  1. Les microtubules du kinétochore se fixent au kinétochore des chromatides.
  2. Les microtubules polaires, orientés parallèlement les uns aux autres mais dans des directions opposées, sont essentiels pour écarter l'appareil à fuseau pendant la mitose. (En fait, les microtubules polaires sont également présents plus tôt et aident à séparer les centrosomes pendant la prophase).

Si vous préférez les photos aux diagrammes, voici à quoi ressemble l'ensemble de l'appareil à fuseau, avec les chromatides en bleu, les microtubules en vert et les kinétochores sous forme de points rouges :

Les microtubules deviennent beaucoup plus dynamiques pendant la mitose : plus de gamma-tubuline favorise une nucléation plus facile, mais XMAP215, un stabilisateur de microtubules, est phosphorylé et donc inactivé pendant la mitose, laissant la Kinésine-13 libre de catastrophiser les microtubules. Les fortunes se font et se perdent rapidement. La demi-vie d'un microtubule pendant la mitose est d'environ 15 minutes, contre 30 minutes pendant l'interphase. Les gens étudient la dynamique des microtubules à l'aide de FRAP : ajoutez un microtubule fluorescent, blanchissez-le et voyez à quelle vitesse le réassemblage se produit en fonction de la rapidité avec laquelle la fluorescence réapparaît. +Les pointes jouent également un rôle majeur dans l'aide et l'assemblage des microtubules.

La kinésine-5 a deux têtes polaires qui se lient à des microtubules opposés et essaient de marcher vers l'extrémité (+) de chacune. Cela écarte les deux microtubules et fournit la force motrice pour la séparation des MTOC.

L'ADN centromérique a une faible entropie d'information et des histones spéciales qui diffèrent des autres chromatines. Les centromères sont une partie du génome que vous ne récupérez presque jamais dans le séquençage de nouvelle génération, même à très grande profondeur. C'est parce que les centromères ont un objectif différent de celui d'une grande partie du reste du génome : la séquence y est favorable à l'interaction avec les protéines centromériques et à la fixation des kinétochores. Les cohésines sont des protéines qui maintiennent ensemble les deux chromatides sœurs. Nous nous référons aux protéines kinétochores comme ayant deux couches, le kinétochore interne et le kinétochore externe.

Au cours de la prométaphase, les chromosomes se déplacent d'avant en arrière. Les kinésines ancrent les chromosomes aux microtubules du kinétochore au-delà de la pointe où la kinésine-13 dépolymérise les microtubules, aidé par une pénurie de dimères de tubuline disponibles. Une combinaison de protéines motrices, de protéines interagissant avec les microtubules et de tapis roulant sert à déplacer les chromosomes. Pendant ce temps, les protéines motrices dynéine et dynactine qui marchent vers l'extrémité (-) agissent sur les microtubules astraux, tirant les MTOC vers la périphérie cellulaire. En métaphase, les chromatides viennent s'aligner le long de la ‘plaque de métaphase’.

Au cours de ce processus, l'enveloppe nucléaire se dissout et l'importation nucléaire devient donc sans importance. Ran-GEF localise près des chromosomes et génère de fortes concentrations de Ran-GTP qui fournit de l'énergie pour certains processus nécessaires (?).

Les cellules ont un mécanisme pour détecter la tension dans les microtubules qui indique leurs chromatides d'attachement avant que la mitose ne puisse se dérouler. S'assurer que chaque chromatide est correctement ancrée est crucial pour éviter l'aneuploïdie.

Soit dit en passant, d'autres éléments du cytosquelette en plus des microtubules jouent également un rôle clé dans le cycle cellulaire. Lors de la cytokinèse, l'actine forme un anneau contractile et, avec l'aide des protéines motrices de la myosine II, serre la cellule en deux.

Importance des organismes modèles

La découverte des processus de régulation du cycle cellulaire s'est fortement appuyée sur certaines caractéristiques intéressantes d'organismes modèles populaires.

Saccharomyces cerevisiae (levure bourgeonnante) et Schizosaccharomyces pombe (levure à fission) peut exister sous forme haploïde ou diploïde. C'est important car dans la phase haploïde, une mutation peut éliminer un gène, vous n'avez pas besoin d'atteindre les deux allèles. Et chez la levure, de nombreuses mutations, en particulier dans les gènes Cdc__ (contrôle de la division cellulaire), dépendent de la température, où une protéine avec une mutation faux-sens peut toujours fonctionner correctement à des températures « permissives » mais perd sa fonction native à « non-sens ». températures permissives’. Cela permet d'étudier le phénotype knock-out (à la température non permissive) tout en ayant l'avantage de pouvoir propager facilement les organismes (à la température permissive). L'ensemble S. cerevisiae génome est disponible sous forme de bibliothèques de plasmides, permettant de cribler quel plasmide sauve le phénotype d'un mutant donné. C'est ainsi que de nombreux gènes qui régulent le cycle cellulaire ont été découverts.

Dans S. cerivisiae, le bourgeonnement fait partie de la phase G1, et une fois que la cellule fille atteint une certaine taille, à un moment appelé “START”, les deux s'engagent à entrer dans S et finalement à terminer le cycle cellulaire. Les cellules de mammifères ont leur propre point d'engagement appelé point de restriction ou R, dans G1, qui est analogue à START.

Les mutants Cdc28 sensibles à la température ne bourgeonnent pas à la température non permissive. Le gène Cdc28 code pour l'homologue de la levure de notre kinase dépendante de la cycline (CDK) qui, lorsqu'elle est et seulement lorsqu'elle est complexée avec la cycline, peut phosphoryler d'autres protéines pour réguler leur participation aux phases du cycle cellulaire. Les mutants sensibles à la température à la température non permissive restent bloqués, incapables de bourgeonner et d'entrer dans la phase S. Au lieu de cela, elles se comportent comme des cellules de type sauvage dépourvues de nutriments : elles grandissent suffisamment pour passer START mais ne continuent pas.

Xénope (une sorte de grenouille) s'est avéré essentiel pour comprendre le cycle cellulaire, car sa reproduction implique un très grand nombre de cellules (c'est-à-dire suffisamment de matériel de départ pour les Western blots, etc.) qui sont parfaitement synchronisées (c'est-à-dire toutes dans la même phase du cycle cellulaire au même moment (comparé à la levure, par exemple, où les cellules ne seront pas toutes à la même phase en même temps). De plus, l'œuf lui-même est gros et facile à travailler, et plusieurs cycles cellulaires suivent la fécondation. Chez les grenouilles , les œufs commencent la division méiotique mais s'arrêtent ensuite à la phase G2 pendant 8 mois pendant qu'ils grossissent et stockent les choses qui seront nécessaires à la croissance lors de la fécondation.

Filaments intermédiaires

En plus des microfilaments et des microtubules, les cellules eucaryotes possèdent également une multitude d'autres protéines du cytosquelette appelées filaments intermédiaires (FI). Bien que plus diversifiés que les microfilaments et les microtubules, les FI ne sont pas seulement un terme fourre-tout pour "tout autre filament" mais plutôt un groupe de protéines apparentées. Ils s'étendent généralement à travers le cytoplasme et l'enveloppe nucléaire interne, sont non polaires et ne sont pas associés à des protéines motrices. Ils ont une grande résistance à la traction et sont très stables, avec un taux d'échange lent et peu de dégradation, bien que la phosphorylation puisse favoriser leur désassemblage. Voici quelques exemples populaires :

    se trouvent dans les cellules épithéliales, les cellules du mésoderme et les neurones. Ils apportent de la force et se présentent sous des formes acides et basiques. Chacun peut former son propre brin, mais la plupart des FI se composent de deux brins - un basique et un acide, en quelque sorte torsadés l'un autour de l'autre. Les cheveux et les ongles sont faits de kératine « dur » riche en cystéine pour les liaisons disulfure, ce qui leur confère une immense force. Les permanentes et le lissage reposent sur la réduction des liaisons disulfure, le remodelage des cheveux puis la reformation des liaisons disulfure. Vous avez également de la kératine ‘soft’ dans votre peau. comme la vimentine se trouvent dans les cellules mésenchymateuses (os, cartilage et graisse). se trouvent dans les axones neuronaux et régulent le diamètre de ceux-ci, qui à son tour détermine la vitesse de propagation du potentiel d'action. sont à la fois les plus répandus et on pense qu'ils sont les plus similaires à l'ancêtre phylogénétique de tous les autres FI. Ils fournissent un support structurel à la membrane nucléaire. Ils pourraient aider à espacer les complexes de pores nucléaires et également à organiser l'ADN.

À propos d'Eric Vallabh Minikel

Eric Vallabh Minikel est dans une quête permanente pour prévenir la maladie à prions. Il est un scientifique basé au Broad Institute du MIT et à Harvard.


AP Lab 3 Échantillon 4 Mitose

Toutes les cellules proviennent d'autres cellules. De nouvelles cellules se forment au cours de la division cellulaire qui implique à la fois la réplication du noyau de la cellule et la division du cytoplasme. Les deux types de division cellulaire sont la mitose et la méiose. La mitose produit généralement des cellules du corps, des cellules somatiques. La mitose est utilisée dans les cellules adultes pour la reproduction asexuée, la régénération, l'entretien et la réparation des parties du corps. Le processus appelé méiose produit des gamètes, des spermatozoïdes, des œufs et des spores dans les plantes. Les cellules de gamètes ou de spores ont la moitié des chromosomes de la cellule mère.

La mitose est la première des divisions cellulaires étudiées dans ce laboratoire. Il est facilement observé dans les cellules qui se développent à un rythme rapide, telles que la blastula de corégone ou les pointes de racine d'oignon, qui sont utilisées dans ce laboratoire. Les pointes des racines d'oignon ont le pourcentage le plus élevé de cellules passant par la mitose. La blastula de corégone se forme directement après la fécondation de l'œuf. C'est une période de croissance rapide et de nombreuses divisions cellulaires où la mitose peut être observée. Juste avant la mitose, la cellule est en interphase, une partie du cycle cellulaire où la cellule a un noyau et des nucléoles distincts. Vient ensuite la prophase, où la chromatine s'épaissit en chromosomes distincts et l'enveloppe nucléaire se brise, les libérant dans le cytoplasme. Les premiers signes de l'appareil à broche commencent à apparaître. Ensuite, la cellule commence la métaphase, où le fuseau s'attache au centromère de chaque paire de chromosomes et les déplace vers le milieu de la cellule. Cette position de niveau est appelée la plaque métaphasique. Ensuite, l'anaphase commence lorsque les chromatides sont séparées et attirées vers les pôles opposés. La dernière étape est la télophase où l'enveloppe nucléaire se reforme et les chromosomes se déroulent progressivement. La cytokinèse peut alors se produire en formant un sillon de clivage, puis les deux cellules filles se sépareront.

La méiose est plus complexe et implique deux divisions nucléaires. Les deux divisions sont appelées Méiose I et Méiose II. Ces deux divisions aboutissent à la production de quatre gamètes haploïdes. Ce processus permet une variation génétique accrue due au croisement où les gènes peuvent être échangés. Le processus, comme la mitose, dépend de l'interphase pour répliquer l'ADN. La méiose commence avec la prophase I. À ce stade, les chromosomes homologues se déplacent ensemble pour former une tétrade. C'est là que le croisement se produit, entraînant la recombinaison des gènes.La métaphase I déplace les tétrades vers la plaque de métaphase au milieu de la cellule, et l'anaphase I réduit les tétrades à leur forme originale à deux brins et les déplace vers les pôles opposés. La télophase I prépare alors la cellule pour sa deuxième division. La méiose II ressemble à la mitose, sauf que les cellules filles sont haploïdes au lieu de diploïdes. La réplication de l'ADN ne se produit pas dans l'interphase II, et la prophase II, la métaphase II, l'anaphase II et la télophase II se produisent comme d'habitude. Le seul changement est le nombre de chromosomes.

La mitose est facilement observée dans la blastula de corégone et la pointe de racine d'oignon. La méiose et le croisement se produisent dans la production de gamètes chez les animaux et de spores chez les plantes.

Les matériaux utilisés dans ce laboratoire sont les suivants : microscopes optiques, lames préparées de blastula de corégone et pointes de racines d'oignon, crayon et papier.

Les matériaux utilisés dans ce laboratoire sont les suivants : microscopes optiques, lames préparées de pointes de racines d'oignon, papier et crayon.

Le matériel utilisé dans cette section du laboratoire est le suivant : un kit de simulation chromosomique, un crayon et du papier.

Les matériaux utilisés dans cette section du laboratoire sont les suivants : microscopes optiques, lames préparées de Sordaria fimicola, crayon et papier.

Observez les lames préparées de blastula de corégone et de pointes de racines d'oignon sous les objectifs 10X et 40X. Dessinez et identifiez chaque section de la division cellulaire.

Observez chaque cellule et déterminez à quel stade se trouve la cellule. Comptez au moins 200 cellules au total, en les séparant en groupes de la même phase. Considérez qu'il faut 24 heures pour que les cellules de l'extrémité des racines de l'oignon complètent le cycle cellulaire.

Utilisez le livre de laboratoire pour montrer comment fabriquer les chromosomes. Le kit de simulation contient de nombreuses perles à utiliser. Il y a des perles rouges et jaunes à utiliser pour montrer les différentes chromatides. Il y a aussi une pièce qui ressemble à la moitié d'un centromère qui a un aimant pour se connecter à un autre.

Utilisez un microscope optique pour observer la lame préparée et enregistrer toutes les données.

Les croquis ci-dessous montrent les phases de mitose pour la pointe de racine d'oignon.


Voir la vidéo: Mitose et réplication (Août 2022).