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11.1 : Deutérostome Lab - Biologie

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Objectifs d'apprentissage

  • Indiquer les phylums des organismes discutés dans les activités de laboratoire
  • Utiliser les caractéristiques de la symétrie, du coelome, des couches de tissu embryonnaire et des modèles de développement pour différencier les différents organismes
  • Décrire les caractéristiques générales des échinodermes
  • Identifier et localiser les structures externes et internes d'une étoile de mer
  • Énoncer les caractéristiques communes de tous les chordés
  • Être capable d'identifier les caractéristiques de l'accord sur un modèle ou une image
  • Identifier et localiser les structures externes et internes d'une grenouille

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Échinodermes

Procédure

Accédez à la page « Lecture : Échinodermes ».

Des questions

  1. Passer le diaporama des différentes phases de développement des étoiles de mer
  2. Disséquer l'étoile de mer en suivant les instructions sur le site Web. N'oubliez pas que l'extrémité orale (avec la bouche) se trouve en fait sous l'étoile de mer.
    1. Du côté oral, assurez-vous de trouver le bouche.
    2. Également du côté oral dans la région centrale de chaque jambe, recherchez le pieds tubulaires. Les pieds tubulaires sont utilisés pour la locomotion alimentée par le système vasculaire de l'eau. Combien de rangées de pieds tubulaires votre étoile de mer a-t-elle ?
    3. Essayez de faire la différence entre les épines et le branchies de la peau. Les épines sont plus longues sont utilisées pour la protection. Les branchies de la peau sont plus petites et utilisées pour les échanges gazeux.
    4. Trouvez le plaque tamis/madreporite du côté des aborigènes. C'est le point d'entrée de l'eau pour le système vasculaire de l'eau utilisé pour le mouvement.
    5. L'étoile de mer a des plaques situées sous la peau pour la protection et le soutien. De quel matériau sont composées ces plaques ?
    6. L'étoile de mer a un estomac en deux parties, la partie supérieure estomac pylorique et le bas estomac cardiaque. Pouvez-vous différencier les deux estomacs sur votre spécimen ?
    7. Dans les bras des étoiles de mer, vous devriez trouver les deux glandes digestives et gonades. Les glandes digestives sont brunes et généralement au-dessus des gonades blanc cassé. Assurez-vous que vous pouvez identifier les deux structures.
  3. Les spécimens d'échinodermes préservés seront exposés, mais peuvent différer de ceux directement mentionnés dans le document de laboratoire. Veuillez faire des observations sur les spécimens disponibles et remplir le tableau ci-dessous.
    Nom de l'échantillonDescription physique

Accords

Procédure

Accédez à la page « Lecture : Accords ».

Des questions

  1. Il existe deux groupes de cordés invertébrés, les céphalochordés et les urochordés. Nous n'avons pas d'exemples d'urochordate dans le laboratoire.
    1. Voir la diapositive lancelet. La lancelet est un exemple de céphalochordé. Il contient les quatre caractéristiques de l'accord. Énumérez les quatre caractéristiques de l'accord ci-dessous.
    2. Voir le modèle de lancelet. Assurez-vous que vous pouvez identifier les quatre caractéristiques d'accord sur le modèle.

Dissection

Notre exemple de chordés vertébrés du laboratoire d'aujourd'hui est le grenouille. Disséquer une grenouille en suivant la procédure ci-dessous.

  1. Anatomie externe
    1. Placez la grenouille dans les jambes du plateau de dissection vers le bas.
    2. Identifiez les yeux, recouverts d'un membrane nicitante, les narines externes (narines) et le tympan situé derrière chaque œil.
      1. Quelle est la fonction du tympan ?
    3. Examinez les membres antérieurs et postérieurs. Combien y a-t-il de phalanges sur les pattes postérieures ? Les pieds antérieurs ? Quelle paire de membres est la plus longue ? Comment cela aide-t-il la grenouille dans son mouvement ?
  2. Bouche
    1. Retournez la grenouille et ouvrez la bouche aussi grande que possible. Vous pouvez couper les charnières de la mâchoire si nécessaire. Identifiez les structures suivantes :
      1. Deux dents vomériennes situé au milieu du toit de la bouche
      2. Dents maxillaires (plus petit) situé sur les côtés de la mâchoire supérieure
      3. Langue
      4. Pharynx (situé derrière la langue)
      5. Œsophage, l'ouverture menant à l'estomac
      6. Glotte, fente où passe l'air pour entrer dans le trachée, qui mène aux poumons
      7. trompes d'Eustache (2) ouvertures qui mènent aux oreilles. Ils sont situés dans l'angle de la mâchoire.
  3. Dissection du corps
    1. Placez le ventre de grenouille vers le haut dans le plateau de dissection. Vous pouvez épingler les membres si nécessaire.
    2. Soulevez la peau avec une pince à mi-chemin entre les pattes arrière de la grenouille. Utilisez des ciseaux pour couper la peau le long de la ligne médiane de la grenouille en commençant entre les pattes arrière et se terminant au cou. Attention à ne pas trop couper trop profondément.
    3. Coupez la peau horizontalement au-dessus des pattes arrière et en dessous des pattes avant en créant des lambeaux de peau.
    4. Prenez un lambeau cutané avec une pince et utilisez un scalpel pour séparer la peau du muscle en dessous.
    5. Épinglez les lambeaux cutanés au plateau de dissection.
    6. Répétez la même procédure pour couper à travers les muscles. Faites une longue incision le long de la ligne médiane de la grenouille entre les pattes arrière et le cou. Attention à ne pas couper trop profondément et endommager les organes internes. Lorsque vous atteignez la zone située juste en dessous des pattes avant de la grenouille, tournez vos ciseaux sur le côté pour couper les os de la poitrine et éviter d'endommager le cœur et les poumons. Faites ensuite des incisions horizontales au-dessus des pattes arrière et entre les pattes avant. Utilisez une pince et un scalpel pour séparer le muscle du tissu en dessous. Puis épinglez le muscle sur le plateau de dissection.
  4. Les organes internes
    1. L'organe le plus important est le le foie, de couleur brun foncé, et occupant la majeure partie de la cavité abdominale
    2. Identifier le poumons, deux petites poches sur les côtés opposés de la ligne médiane de la grenouille. Ils peuvent être partiellement cachés par le foie.
    3. Soulevez le foie et en dessous localisez le vésicule biliaire.
    4. Identifier le cœur couvert par la protection péricarde. Les grenouilles ont un cœur à trois chambres avec deux oreillettes et un ventricule. Essayez de localiser ces différentes zones du cœur de grenouille.
      1. En quoi est-ce un inconvénient d'avoir un cœur à 3 chambres ?
    5. Les estomac est un organe en forme de J situé sous le lobe gauche du foie. Il se connecte au œsophage apporter de la nourriture de la bouche et du intestin grêle utilisé pour l'absorption des nutriments.
    6. L'intestin grêle se connecte au gros intestin qui transportent toute matière non digérée vers le cloaque. Les grenouilles ont une ouverture sur l'environnement extérieur et le cloaque reçoit des matériaux de l'intestin, du système urinaire et du système reproducteur.
    7. Trouvez le pancréas, un ruban jaune situé entre l'estomac et l'intestin grêle.
    8. Localisez le rate, en forme de pois et situé près de l'estomac.
    9. Vous pourrez voir le jaune, comme un doigt, corps gras, que la grenouille utilise pour stocker la graisse.
    10. Les reins de la grenouille sont longs et étroits et situés le long de la paroi arrière du corps.
    11. Essayez de trouver le canaux mésonéphrotiques, minces tubes blancs qui transportent l'urine du rein au cloaque.
    12. Si votre grenouille est une femelle, la cavité abdominale sera remplie d'œufs noirs et blancs. Les œufs sont stockés dans le ovaires.
    13. Si vous avez une grenouille mâle, repérez le testicules. Les testicules ont la forme d'un haricot et sont situés au sommet des reins. Ils sont de couleur jaune/ocre.
      1. Avez-vous une grenouille mâle ou femelle?

Questions de révision

Répondez aux questions de révision ci-dessous. Les embranchements que nous avons vus aujourd'hui étaient les échinodermes et les cordés.

  1. Quels phylums observés aujourd'hui étaient des deutérostomes ?
  2. Quel phylum présentait une céphalisation ?
  3. Quels phylums étaient des coelomates ?
  4. Que signifie le nom « échinodermes » ?
  5. Quel type de symétrie présente la larve d'échinoderme ?
  6. Donnez un exemple d'échinoderme autre qu'une étoile de mer.
  7. Quel système unique l'étoile de mer utilise-t-elle pour se déplacer ?
  8. Donnez un exemple d'un cordé qui n'est pas un vertébré.
  9. Énoncez les quatre caractéristiques communes partagées par tous les chordés.
  10. Nommez les deux types de dents que l'on trouve chez les grenouilles.
  11. Les grenouilles ont de petits poumons inefficaces. Quelle autre structure les grenouilles utilisent-elles pour les échanges gazeux ?
  12. Les grenouilles ont une ouverture sur l'environnement extérieur, le cloaque. Quelles sont les trois zones qui transfèrent le matériel à l'extérieur à travers le cloaque ?

Accords

Procédure

Accédez à la page “Lecture : Accords.”

Des questions

  1. Il existe deux groupes de cordés invertébrés, les céphalochordés et les urochordés. Nous n'avons pas d'exemples d'urochordate dans le laboratoire.
    1. Voir la diapositive lancelet. La lancelet est un exemple de céphalochordé. Il contient les quatre caractéristiques de l'accord. Énumérez les quatre caractéristiques de l'accord ci-dessous.
    2. Voir le modèle de lancelet. Assurez-vous que vous pouvez identifier les quatre caractéristiques d'accord sur le modèle.

    Science et enjeux mondiaux : biologie

    SGI Biology propose une approche de la biologie au secondaire basée sur la recherche et axée sur l'enquête, adaptée aux cours de base, de spécialisation et de préparation au collège. Le contenu suivant est fourni dans tous les ateliers :

    NGSS/Support de base commun

    Le contenu de cet atelier explore le soutien dans SEPUP pour les initiatives NGSS et Common Core ELA/Mathématiques, y compris le déballage/la compréhension du Common Core et NGSS, et l'alignement de SEPUP sur les attentes de performance, y compris le soutien pour les pratiques scientifiques et d'ingénierie, les idées de base disciplinaires, et concepts transversaux. Les enseignants recevront un soutien de base pour comprendre la NGSS et mapperont les éléments DCI, SEP et CCC à une unité de leur choix.

    Conception de cours

    SEPUP utilise des questions environnementales et sociétales pour fournir un contexte pour l'apprentissage des sciences en reliant les concepts scientifiques à la vie quotidienne des élèves, et les questions sont utilisées pour développer les compétences de contenu et de processus dans l'unité initiale sur la durabilité mondiale, et chacune des quatre unités d'enseignement principales qui suivre : écologie, biologie cellulaire, génétique et évolution. Cela correspond à une approche basée sur l'enquête, car nous pensons que la science est un processus actif. Les enseignants apprendront à utiliser les quatre éléments importants d'un programme SEPUP : livre de l'élève, guide de l'enseignant, kit de matériel et support de site Web.

    Cycle d'apprentissage et pédagogie différenciée

    La conception du cours de SEPUP est basée sur un modèle de cycle d'apprentissage qui prend en charge l'approche 5E, utilise des problèmes scientifiques pour connecter et motiver tous les étudiants et soutient l'enseignement et l'apprentissage par enquête. Un soutien détaillé pour travailler avec des apprenants divers, y compris GAT, ELL et les étudiants ayant des besoins spéciaux, est fourni dans les ateliers d'introduction et de suivi.

    Gestion de classe

    Sont inclus des sujets quotidiens tels que la mise en route du SEPUP, l'utilisation du kit d'équipement, la gestion des activités de laboratoire des étudiants, la sécurité du laboratoire, la surveillance du travail de groupe, l'utilisation de la technologie et l'utilisation de discussions post-activité pour établir des liens avec le contenu scientifique.

    À l'aide du système d'évaluation formative SEPUP, les étudiants effectuent des tâches, produisant des travaux d'étudiants qui peuvent être notés à l'aide de rubriques développées pour neuf domaines principaux, notamment la compréhension du contenu, la conception d'enquêtes, l'utilisation de preuves, l'analyse de données, la communication, l'information scientifique, l'interaction de groupe, etc. Les opportunités d'évaluation sont réparties dans le temps, permettant aux enseignants de suivre les progrès des élèves, et une banque d'éléments est utilisée comme contrôle sommatif de la compréhension des élèves. Les enseignants examineront le support pour l'évaluation et discuteront et modéreront des échantillons de travaux d'élèves réels.

    Technologie éducative

    SEPUP prend en charge SGI Biology avec du contenu Web externe, des simulations, des PowerPoints, etc. Les ateliers d'utilisation initiale et de suivi peuvent inclure du contenu pour soutenir l'utilisation efficace des tablettes par les étudiants avec les programmes SEPUP.

    Ce qui est necessaire? Une session (PD-SGI-NU1) est généralement suffisante pour fournir un aperçu des principes fondamentaux et de la conception du cours SEPUP, ainsi qu'une étude approfondie sur une unité d'intérêt. Les districts choisissent généralement entre 3 et 5 jours de formation, avec un début d'été et un suivi en milieu d'année si possible.


    Tout ce dont vous avez besoin, au même endroit

    Clonage moléculaire et conception d'amorces

    Effectuez un large éventail d'opérations de clonage et de conception d'amorces au sein d'une seule interface.

    Analyse NGS et génomique

    Prenez en charge les algorithmes d'assemblage et de mappage de pointe et des visualisations supérieures.

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    Importer et exporter des données

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    Gagnez du temps et assurez-vous que votre travail est reproductible en créant ou en utilisant des flux de travail intégrés.

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    11.1 Le processus de la méiose

    Dans cette section, vous explorerez les questions suivantes :

    • Comment se comportent les chromosomes pendant la méiose ?
    • Quels événements cellulaires se produisent pendant la méiose ?
    • Quelles sont les similitudes et les différences entre la méiose et la mitose?
    • Comment le processus de méiose peut-il générer une variation génétique ?

    Connexion pour les cours AP ®

    En explorant le cycle cellulaire et la mitose dans un chapitre précédent, nous avons appris que les cellules se divisent pour croître, remplacer d'autres cellules et se reproduire de manière asexuée. Sans mutation, ni modification de l'ADN, les cellules filles produites par mitose reçoivent un ensemble d'instructions génétiques identiques à celles de la cellule mère. Parce que les changements dans les gènes conduisent à la fois à l'unité et à la diversité de la vie, les organismes sans variation génétique ne peuvent pas évoluer par sélection naturelle. L'évolution se produit uniquement parce que les organismes ont développé des moyens de faire varier leur matériel génétique. Cela se produit par le biais de mutations de l'ADN, de la recombinaison de gènes au cours de la méiose et de la méiose suivie de la fécondation dans des organismes se reproduisant sexuellement.

    La reproduction sexuée nécessite que diploïde (2m) les organismes produisent des haploïdes (1m) par la méiose et que ces cellules haploïdes fusionnent pour former une nouvelle progéniture diploïde. L'union de ces deux cellules haploïdes, une de chaque parent, constitue la fécondation. Bien que les processus de méiose et de mitose partagent des similitudes, leurs produits finaux sont différents. Rappelons que l'ADN eucaryote est contenu dans les chromosomes et que les chromosomes se présentent par paires homologues (homologues). Lors de la fécondation, le parent mâle contribue un membre de chaque paire homologue à la progéniture, et le parent femelle contribue l'autre. À l'exception des chromosomes sexuels, les chromosomes homologues contiennent les mêmes gènes, mais ces gènes peuvent avoir des variations différentes, appelées allèles. (Par exemple, vous pourriez avoir hérité d'un allèle pour les yeux bruns de votre père et d'un allèle pour les yeux bleus de votre mère.) Comme dans la mitose, les chromosomes homologues sont dupliqués pendant le stade S (synthèse) de l'interphase. Cependant, contrairement à la mitose, dans laquelle il n'y a qu'une seule division nucléaire, la méiose a deux cycles complets de division nucléaire : la méiose I et la méiose II. Il en résulte quatre noyaux et (généralement) quatre cellules filles, chacune avec la moitié du nombre de chromosomes en tant que cellule mère (1m). La première division, la méiose I, sépare les chromosomes homologues et la deuxième division, la méiose II, sépare les chromatides. (Rappelez-vous : pendant la méiose, l'ADN se réplique UNE FOIS mais se divise DEUX FOIS, alors qu'en mitose, l'ADN se réplique UNE FOIS mais ne se divise qu'UNE SEULE FOIS.).

    Bien que la mitose et la méiose soient similaires à bien des égards, elles ont des résultats différents. La principale différence réside dans le type de cellule produite : la mitose produit des cellules identiques, permettant la croissance ou la réparation des tissus, la méiose génère des cellules reproductrices, ou gamètes. Les gamètes, souvent appelées cellules sexuelles, s'unissent à d'autres cellules sexuelles pour produire de nouveaux organismes uniques.

    La variation génétique se produit pendant la méiose I, au cours de laquelle les chromosomes homologues s'apparient et échangent des segments de chromatides non sœurs (croisement). Ici, les chromosomes homologues se séparent en différents noyaux, provoquant une réduction de la «ploïdie». Au cours de la méiose II, qui ressemble davantage à une division mitotique, les chromatides se séparent et se séparent en quatre cellules sexuelles haploïdes. Cependant, en raison du croisement, les cellules filles résultantes ne contiennent pas de génomes identiques. Comme dans la mitose, des facteurs externes et des signaux internes régulent le cycle cellulaire méiotique. Comme nous l'explorerons plus en détail dans un chapitre ultérieur, les erreurs de méiose peuvent provoquer des troubles génétiques, tels que le syndrome de Down.

    Les informations présentées et les exemples mis en évidence dans la section soutiennent les concepts et les objectifs d'apprentissage décrits dans la grande idée 3 du cadre du programme d'études en biologie AP ® . Les objectifs d'apprentissage énumérés dans le cadre du programme d'études fournissent une base transparente pour le cours de biologie AP ®, une expérience de laboratoire basée sur l'enquête, des activités pédagogiques et des questions d'examen AP ®. Un objectif d'apprentissage fusionne le contenu requis avec une ou plusieurs des sept pratiques scientifiques.

    Grande idée 3 Les systèmes vivants stockent, récupèrent, transmettent et répondent aux informations essentielles aux processus de la vie.
    Compréhension durable 3.A Les informations héréditaires assurent la continuité de la vie.
    Connaissances essentielles 3.A.2 Chez les eucaryotes, les informations héréditaires sont transmises à la génération suivante via des processus qui incluent le cycle cellulaire et la mitose ou la méiose plus la fécondation.
    Pratique scientifique 6.2 L'étudiant peut construire des explications de phénomènes basées sur des preuves produites par des pratiques scientifiques.
    Objectif d'apprentissage 3.9 L'étudiant est capable de construire une explication, à l'aide de représentations visuelles ou de récits, sur la façon dont l'ADN des chromosomes est transmis à la génération suivante via la mitose ou la méiose suivie de la fécondation.
    Connaissances essentielles 3.A.2 Chez les eucaryotes, les informations héréditaires sont transmises à la génération suivante via des processus qui incluent le cycle cellulaire et la mitose ou la méiose plus la fécondation.
    Pratique scientifique 7.1 L'étudiant peut relier des phénomènes et des modèles à des échelles spatiales et temporelles.
    Objectif d'apprentissage 3.10 L'étudiant est capable de représenter le lien entre la méiose et l'augmentation de la diversité génétique nécessaire à l'évolution.

    Les questions du défi de la pratique scientifique contiennent des questions de test supplémentaires pour cette section qui vous aideront à vous préparer à l'examen AP. Ces questions portent sur les normes suivantes :
    [APLO 1.9][APLO 2.15][APLO 2.39][APLO 3.11][APLO 3.9]

    Soutien aux enseignants

    Le processus de la méiose peut être déroutant, surtout s'il est enseigné comme une simple série d'étapes. Dans un premier temps, discutez de l'objectif du processus. Expliquez que la méiose sert à produire des cellules reproductrices avec exactement la moitié du nombre de chromosomes, et qu'une fois que ces cellules haploïdes sont fusionnées pendant la fécondation, un ensemble complet d'instructions génétiques pour un nouvel individu est formé. La méiose commence dans une cellule avec des chromosomes par paires. Chaque chromosome a déjà été dupliqué et les deux brins sœurs sont maintenus ensemble. Par conséquent, chaque paire se compose de quatre chromatides. Étant donné que les élèves ont déjà appris la mitose (le processus par lequel les chromosomes sont triés et attribués aux cellules filles), il pourrait être utile d'enseigner la méiose en tant que cas particulier de mitose. La première division sépare les paires de chromosomes, réduisant de moitié le nombre de chromosomes dupliqués dans les cellules filles. La deuxième division sépare les chromatides, créant des cellules filles qui possèdent chacune la moitié du nombre total de chromosomes de la cellule d'origine. Un avantage supplémentaire pour un organisme utilisant la méiose est l'augmentation de la variation génétique qui se produit au cours du processus. Chaque individu né de la reproduction sexuée possède vraiment un assortiment unique de gènes.

    Vous avez lu que la fécondation est l'union de deux cellules sexuelles de deux organismes individuels. Si ces deux cellules contiennent chacune un jeu de chromosomes, la cellule fécondée résultante contient deux jeux de chromosomes. Les cellules haploïdes contiennent un ensemble de chromosomes. Les cellules contenant deux ensembles de chromosomes sont appelées diploïdes. Le nombre d'ensembles de chromosomes dans une cellule est appelé son niveau de ploïdie. Pour que le cycle de reproduction se poursuive, une cellule diploïde doit réduire le nombre de ses jeux de chromosomes avant que la fécondation puisse se reproduire. Sinon, le nombre de jeux de chromosomes doublerait et continuerait de doubler à chaque génération. Ainsi, en plus de la fécondation, la reproduction sexuée comprend une division nucléaire qui réduit le nombre de jeux de chromosomes.

    La plupart des animaux et des plantes sont diploïdes, contenant deux ensembles de chromosomes. Dans les cellules somatiques d'un organisme, parfois appelées cellules « corps » (toutes les cellules d'un organisme multicellulaire à l'exception des cellules reproductrices), le noyau contient deux copies de chaque chromosome, appelées chromosomes homologues. Les chromosomes homologues sont des paires appariées contenant les mêmes gènes à des emplacements identiques sur leur longueur. Les organismes diploïdes héritent d'une copie de chaque chromosome homologue de chaque parent ensemble, ils sont considérés comme un ensemble complet de chromosomes. Les cellules haploïdes, contenant une seule copie de chaque chromosome homologue, ne se trouvent que dans les structures de reproduction d'un organisme, telles que les ovaires et les testicules. Les cellules haploïdes peuvent être des gamètes ou des spores. Les gamètes mâles sont des spermatozoïdes et les gamètes femelles sont des œufs. Tous les animaux et la plupart des plantes produisent des gamètes. Les spores sont des cellules haploïdes qui peuvent produire un organisme haploïde ou peuvent fusionner avec une autre spore pour former une cellule diploïde. Certaines plantes et tous les champignons produisent des spores.

    Comme vous l'avez appris, la division nucléaire qui forme les cellules haploïdes, la méiose, est étroitement liée à la mitose. La mitose est la partie d'un cycle de reproduction cellulaire qui aboutit à des noyaux filles identiques qui sont également génétiquement identiques au noyau parent d'origine. Dans la mitose, les noyaux parent et fils sont au même niveau de ploïdie - diploïde pour la plupart des plantes et des animaux. La méiose utilise plusieurs des mêmes mécanismes que la mitose. Cependant, le noyau de départ est toujours diploïde et les noyaux qui résultent d'une division cellulaire méiotique sont haploïdes. Pour obtenir cette réduction du nombre de chromosomes, la méiose consiste en un cycle de duplication chromosomique et deux cycles de division nucléaire. Étant donné que les événements qui se produisent au cours de chacune des étapes de la division sont analogues aux événements de la mitose, les mêmes noms d'étape sont attribués. Cependant, comme il y a deux tours de division, le processus principal et les étapes sont désignés par un « I » ou un « II ». Ainsi, la méiose I est le premier cycle de division méiotique et se compose de la prophase I, de la prométaphase I, etc. La méiose II, dans laquelle a lieu le deuxième cycle de division méiotique, comprend la prophase II, la prométaphase II, etc.

    Soutien aux enseignants

    La méiose I a les mêmes étapes que la mitose, à l'exception du fait que les paires de chromosomes, et non les chromatides, sont séparées à l'anaphase I. Deux autres événements se produisent au cours de la première division cellulaire pour produire la variation génétique qui en résulte. Dans la prophase I, lorsque les paires de chromosomes se condensent et se rejoignent provisoirement, des parties des bras et des jambes des chromosomes peuvent se croiser, ou échanger des places, avec des parties correspondantes sur l'autre chromosome homologue. La paire résultante a maintenant une configuration qui n'était pas présente initialement. Les paires s'alignent sur une double ligne pendant la métaphase I, mais la distribution des paires à l'équateur est aléatoire. La moitié des chromosomes originaux provenaient d'un parent, la moitié de l'autre. Au fur et à mesure que les chromosomes s'alignent et sont séparés pendant l'anaphase I, chaque cellule fille recevra un mélange de chromosomes qui n'était pas présent dans les cellules germinales d'origine. La figure 11.3 illustre le croisement et la figure 11.4 illustre la distribution aléatoire de paires de chromosomes. Utilisez également le lien vers l'apprentissage : méiose : une animation interactive. La méiose II termine le processus et ressemble beaucoup à la mitose, à l'exception du nombre de chromosomes présents, par rapport aux cellules somatiques.

    Soutien aux enseignants

    La comparaison de la méiose et de la mitose devrait être une révision des deux processus, avec un renforcement des similitudes et des différences.

    Méiose I

    La méiose est précédée d'une interphase composée de la G1, S et G2 phases, qui sont presque identiques aux phases précédant la mitose. Le G1 phase, qui est également appelée la première phase de brèche, est la première phase de l'interphase et se concentre sur la croissance cellulaire. La phase S est la deuxième phase d'interphase, au cours de laquelle l'ADN des chromosomes est répliqué. Enfin, le G2 phase, également appelée deuxième phase de brèche, est la troisième et dernière phase d'interphase dans cette phase, la cellule subit les derniers préparatifs pour la méiose.

    Au cours de la duplication de l'ADN en phase S, chaque chromosome est répliqué pour produire deux copies identiques, appelées chromatides sœurs, qui sont maintenues ensemble au centromère par des protéines de cohésine. La cohésine maintient les chromatides ensemble jusqu'à l'anaphase II. Les centrosomes, qui sont les structures qui organisent les microtubules du fuseau méiotique, se répliquent également. Cela prépare la cellule à entrer en prophase I, la première phase méiotique.

    Prophase I

    Au début de la prophase I, avant que les chromosomes ne soient clairement visibles au microscope, les chromosomes homologues sont attachés à leurs extrémités à l'enveloppe nucléaire par des protéines. Lorsque l'enveloppe nucléaire commence à se décomposer, les protéines associées aux chromosomes homologues rapprochent la paire l'une de l'autre. Rappelons que, dans la mitose, les chromosomes homologues ne s'apparient pas. Dans la mitose, les chromosomes homologues s'alignent bout à bout de sorte que lorsqu'ils se divisent, chaque cellule fille reçoit une chromatide sœur des deux membres de la paire homologue. Le complexe synaptonémique, un réseau de protéines entre les chromosomes homologues, se forme d'abord à des emplacements spécifiques, puis s'étend pour couvrir toute la longueur des chromosomes. L'appariement étroit des chromosomes homologues est appelé synapsis. Dans la synapsis, les gènes sur les chromatides des chromosomes homologues sont alignés précisément les uns avec les autres. Le complexe synaptonémique prend en charge l'échange de segments chromosomiques entre chromatides homologues non sœurs, un processus appelé croisement. Le croisement peut être observé visuellement après l'échange sous forme de chiasmata (singulier = chiasma) (Figure 11.2).

    Chez des espèces telles que les humains, même si les chromosomes sexuels X et Y ne sont pas homologues (la plupart de leurs gènes diffèrent), ils ont une petite région d'homologie qui permet aux chromosomes X et Y de s'apparier pendant la prophase I. Un complexe synaptonémique partiel ne se développe qu'entre les régions d'homologie.

    À intervalles réguliers le long du complexe synaptonémique se trouvent de gros assemblages de protéines appelés nodules de recombinaison. Ces assemblages marquent les points de chiasmata ultérieurs et médient le processus en plusieurs étapes de croisement - ou de recombinaison génétique - entre les chromatides non sœurs. Près du nodule de recombinaison sur chaque chromatide, l'ADN double brin est clivé, les extrémités coupées sont modifiées et une nouvelle connexion est établie entre les chromatides non sœurs. Au fur et à mesure que la prophase I progresse, le complexe synaptonémique commence à se décomposer et les chromosomes commencent à se condenser. Lorsque le complexe synaptonémique a disparu, les chromosomes homologues restent attachés les uns aux autres au centromère et aux chiasmas. Les chiasmes subsistent jusqu'à l'anaphase I. Le nombre de chiasmes varie selon l'espèce et la longueur du chromosome. Il doit y avoir au moins un chiasma par chromosome pour une séparation correcte des chromosomes homologues pendant la méiose I, mais il peut y en avoir jusqu'à 25. Après le croisement, le complexe synaptonémique se décompose et la connexion de cohésine entre les paires homologues est également supprimée. A la fin de la prophase I, les paires sont maintenues ensemble uniquement au niveau des chiasmata (Figure 11.3) et sont appelées tétrades car les quatre chromatides sœurs de chaque paire de chromosomes homologues sont désormais visibles.

    Les événements de croisement sont la première source de variation génétique dans les noyaux produits par la méiose. Un seul événement de croisement entre des chromatides homologues non sœurs conduit à un échange réciproque d'ADN équivalent entre un chromosome maternel et un chromosome paternel. Maintenant, lorsque cette chromatide sœur est déplacée dans une cellule de gamète, elle portera de l'ADN d'un parent de l'individu et de l'ADN de l'autre parent. La chromatide sœur recombinante possède une combinaison de gènes maternels et paternels qui n'existaient pas avant le croisement. Les croisements multiples dans un bras du chromosome ont le même effet, échangeant des segments d'ADN pour créer des chromosomes recombinants.

    Prométaphase I

    L'événement clé de la prométaphase I est la fixation des microtubules des fibres fusiformes aux protéines kinétochores au niveau des centromères. Les protéines kinétochores sont des complexes multiprotéiques qui lient les centromères d'un chromosome aux microtubules du fuseau mitotique. Les microtubules se développent à partir de centrosomes placés aux pôles opposés de la cellule. Les microtubules se déplacent vers le milieu de la cellule et s'attachent à l'un des deux chromosomes homologues fusionnés. Les microtubules s'attachent aux kinétochores de chaque chromosome. Avec chaque membre de la paire homologue attaché aux pôles opposés de la cellule, dans la phase suivante, les microtubules peuvent séparer la paire homologue. Une fibre fusiforme qui s'est attachée à un kinétochore est appelée microtubule de kinétochore. À la fin de la prométaphase I, chaque tétrade est attachée aux microtubules des deux pôles, avec un chromosome homologue faisant face à chaque pôle. Les chromosomes homologues sont toujours maintenus ensemble au niveau des chiasmas. De plus, la membrane nucléaire s'est complètement rompue.

    Métaphase I

    Au cours de la métaphase I, les chromosomes homologues sont disposés au centre de la cellule avec les kinétochores faisant face aux pôles opposés. Les paires homologues s'orientent aléatoirement à l'équateur. Par exemple, si les deux membres homologues du chromosome 1 sont étiquetés a et b, alors les chromosomes pourraient s'aligner a-b ou b-a. Ceci est important pour déterminer les gènes portés par un gamète, car chacun ne recevra qu'un des deux chromosomes homologues. Rappelons que les chromosomes homologues ne sont pas identiques. Ils contiennent de légères différences dans leur information génétique, ce qui fait que chaque gamète a une constitution génétique unique.

    Ce caractère aléatoire est la base physique de la création de la deuxième forme de variation génétique chez la progéniture. Considérez que les chromosomes homologues d'un organisme se reproduisant sexuellement sont hérités à l'origine comme deux ensembles distincts, un de chaque parent. En prenant l'exemple des humains, un ensemble de 23 chromosomes est présent dans l'ovule donné par la mère. Le père fournit l'autre ensemble de 23 chromosomes dans le sperme qui féconde l'ovule. Chaque cellule de la progéniture multicellulaire possède des copies des deux ensembles originaux de chromosomes homologues. Dans la prophase I de la méiose, les chromosomes homologues forment les tétrades. En métaphase I, ces paires s'alignent à mi-chemin entre les deux pôles de la cellule pour former la plaque métaphasique. Parce qu'il y a une chance égale qu'une fibre microtubulaire rencontre un chromosome héréditaire maternel ou paternel, l'arrangement des tétrades au niveau de la plaque métaphasique est aléatoire. Tout chromosome hérité de la mère peut faire face à l'un ou l'autre pôle. Tout chromosome hérité paternellement peut également faire face à l'un ou l'autre pôle. L'orientation de chaque tétrade est indépendante de l'orientation des 22 autres tétrades.

    Cet événement - l'assortiment aléatoire (ou indépendant) de chromosomes homologues au niveau de la plaque métaphasique - est le deuxième mécanisme qui introduit une variation dans les gamètes ou les spores. Dans chaque cellule qui subit la méiose, la disposition des tétrades est différente. Le nombre de variations dépend du nombre de chromosomes constituant un ensemble. Il y a deux possibilités d'orientation au niveau de la plaque métaphasique le nombre d'alignements possibles est donc égal à 2m, où m est le nombre de chromosomes par ensemble. Les humains ont 23 paires de chromosomes, ce qui donne plus de huit millions (2 23 ) possibles gamètes génétiquement distincts. Ce nombre n'inclut pas la variabilité qui a été précédemment créée dans les chromatides sœurs par croisement. Compte tenu de ces deux mécanismes, il est hautement improbable que deux cellules haploïdes résultant de la méiose aient la même composition génétique (Figure 11.4).

    Pour résumer les conséquences génétiques de la méiose I, les gènes maternels et paternels sont recombinés par des événements de croisement qui se produisent entre chaque paire homologue pendant la prophase I. De plus, l'assortiment aléatoire de tétrades sur la plaque de métaphase produit une combinaison unique de chromosomes maternels et paternels. qui feront leur chemin dans les gamètes.

    Anaphase I

    Dans l'anaphase I, les microtubules séparent les chromosomes liés. Les chromatides sœurs restent étroitement liées au centromère. Les chiasmas sont brisés en anaphase I lorsque les microtubules attachés aux kinétochores fusionnés séparent les chromosomes homologues (Figure 11.5).

    Télophase I et cytokinèse

    En télophase, les chromosomes séparés arrivent aux pôles opposés. Le reste des événements de télophase typiques peut ou non se produire, selon l'espèce. Dans certains organismes, les chromosomes se décondensent et des enveloppes nucléaires se forment autour des chromatides dans la télophase I. Dans d'autres organismes, la cytokinèse - la séparation physique des composants cytoplasmiques en deux cellules filles - se produit sans reformation des noyaux. Chez presque toutes les espèces d'animaux et certains champignons, la cytokinèse sépare le contenu cellulaire via un sillon de clivage (constriction de l'anneau d'actine qui conduit à la division cytoplasmique). Chez les plantes, une plaque cellulaire est formée au cours de la cytokinèse cellulaire par des vésicules de Golgi fusionnant au niveau de la plaque en métaphase. Cette plaque cellulaire conduira finalement à la formation de parois cellulaires qui séparent les deux cellules filles.

    Deux cellules haploïdes sont le résultat final de la première division méiotique. Les cellules sont haploïdes car à chaque pôle, il n'y a qu'un seul de chaque paire de chromosomes homologues. Par conséquent, un seul ensemble complet de chromosomes est présent. C'est pourquoi les cellules sont considérées comme haploïdes - il n'y a qu'un seul jeu de chromosomes, même si chaque homologue se compose toujours de deux chromatides sœurs. Rappelons que les chromatides sœurs ne sont que des doubles de l'un des deux chromosomes homologues (à l'exception des changements survenus lors du croisement). Dans la méiose II, ces deux chromatides sœurs se sépareront, créant quatre cellules filles haploïdes.

    Lien vers l'apprentissage

    Passez en revue le processus de la méiose, en observant comment les chromosomes s'alignent et migrent, à Meiosis: An Interactive Animation.

    1. Des erreurs ne peuvent survenir que pendant le processus de recombinaison, ce qui peut entraîner des suppressions, des duplications ou des translocations provoquant de telles anomalies.
    2. Des erreurs se produisent lorsqu'une paire de chromosomes homologues ne parvient pas à se séparer pendant l'anaphase I ou lorsque les chromatides sœurs ne se séparent pas pendant l'anaphase II, produisant des cellules filles avec un nombre inégal de chromosomes.
    3. Les erreurs ne se produisent que pendant l'anaphase I de la méiose, car les chromosomes se séparent prématurément, déclenchant des aberrations qui entraînent un nombre inégal de chromosomes dans les cellules filles.
    4. Les erreurs au cours de la méiose introduisent des variations dans la séquence d'ADN qui provoquent des changements tout au long des phases de la méiose, dont l'intensité dépend spécifiquement de la taille du variant.

    Méiose II

    Chez certaines espèces, les cellules entrent dans une brève interphase, ou interkinésie, avant d'entrer dans la méiose II. L'interkinésie n'a pas de phase S, les chromosomes ne sont donc pas dupliqués. Les deux cellules produites dans la méiose I traversent les événements de la méiose II en synchronie. Au cours de la méiose II, les chromatides sœurs des deux cellules filles se séparent, formant quatre nouveaux gamètes haploïdes. La mécanique de la méiose II est similaire à celle de la mitose, sauf que chaque cellule en division n'a qu'un seul ensemble de chromosomes homologues. Par conséquent, chaque cellule a la moitié du nombre de chromatides sœurs à séparer en une cellule diploïde en mitose.

    Prophase II

    Si les chromosomes se décondensent en télophase I, ils se condensent à nouveau. Si des enveloppes nucléaires se sont formées, elles se fragmentent en vésicules. Les centrosomes qui ont été dupliqués pendant l'interkinésie s'éloignent les uns des autres vers les pôles opposés et de nouveaux fuseaux se forment.

    Prométaphase II

    Les enveloppes nucléaires sont complètement décomposées et le fuseau est complètement formé. Chaque chromatide sœur forme un kinétochore individuel qui s'attache aux microtubules des pôles opposés.

    Métaphase II

    Les chromatides sœurs sont condensées et alignées au maximum à l'équateur de la cellule.

    Anaphase II

    Les chromatides sœurs sont séparées par les microtubules du kinétochore et se déplacent vers les pôles opposés. Les microtubules non kinétochores allongent la cellule.

    Télophase II et cytokinèse

    Les chromosomes arrivent aux pôles opposés et commencent à se décondenser. Des enveloppes nucléaires se forment autour des chromosomes. La cytokinèse sépare les deux cellules en quatre cellules haploïdes uniques. À ce stade, les noyaux nouvellement formés sont tous deux haploïdes. Les cellules produites sont génétiquement uniques en raison de l'assortiment aléatoire d'homologues paternels et maternels et en raison de la recombinaison des segments maternels et paternels de chromosomes (avec leurs ensembles de gènes) qui se produit pendant le croisement. L'ensemble du processus de la méiose est décrit à la figure 11.6.

    Comparer la méiose et la mitose

    La mitose et la méiose sont deux formes de division du noyau dans les cellules eucaryotes. Ils partagent certaines similitudes, mais présentent également des différences distinctes qui conduisent à des résultats très différents (figure 11.7). La mitose est une division nucléaire unique qui se traduit par deux noyaux qui sont généralement divisés en deux nouvelles cellules. Les noyaux résultant d'une division mitotique sont génétiquement identiques au noyau d'origine. Ils ont le même nombre de jeux de chromosomes, un jeu dans le cas des cellules haploïdes et deux jeux dans le cas des cellules diploïdes. Dans la plupart des plantes et toutes les espèces animales, ce sont généralement les cellules diploïdes qui subissent une mitose pour former de nouvelles cellules diploïdes. En revanche, la méiose consiste en deux divisions nucléaires résultant en quatre noyaux qui sont généralement divisés en quatre nouvelles cellules. Les noyaux résultant de la méiose ne sont pas génétiquement identiques et ils ne contiennent qu'un seul jeu de chromosomes. C'est la moitié du nombre de jeux de chromosomes dans la cellule d'origine, qui est diploïde.

    Les principales différences entre la mitose et la méiose se produisent dans la méiose I, qui est une division nucléaire très différente de la mitose. Dans la méiose I, les paires de chromosomes homologues s'associent les unes aux autres, sont liées au complexe synaptonémique, développent des chiasmata et subissent un croisement entre les chromatides sœurs, et s'alignent le long de la plaque métaphasique en tétrades avec des fibres kinétochores provenant de pôles de fuseau opposés attachés à chacun. kinétochore d'un homologue dans une tétrade. Tous ces événements se produisent uniquement dans la méiose I.

    Lorsque les chiasmas se résolvent et que la tétrade est rompue avec les homologues se déplaçant vers un pôle ou un autre, le niveau de ploïdie - le nombre d'ensembles de chromosomes dans chaque futur noyau - a été réduit de deux à un. Pour cette raison, la méiose I est appelée division de réduction. Il n'y a pas une telle réduction du niveau de ploïdie pendant la mitose.

    La méiose II est beaucoup plus analogue à une division mitotique. Dans ce cas, les chromosomes dupliqués (un seul d'entre eux) s'alignent sur la plaque métaphasique avec des kinétochores divisés attachés aux fibres de kinétochore des pôles opposés. Au cours de l'anaphase II, comme dans l'anaphase mitotique, les kinétochores se divisent et une chromatide sœur - maintenant appelée chromosome - est tirée vers un pôle tandis que l'autre chromatide sœur est tirée vers l'autre pôle. S'il n'y avait pas eu de croisement, les deux produits de chaque division individuelle de la méiose II seraient identiques (comme dans la mitose). Au lieu de cela, ils sont différents car il y a toujours eu au moins un croisement par chromosome. La méiose II n'est pas une division de réduction car bien qu'il y ait moins de copies du génome dans les cellules résultantes, il y a toujours un jeu de chromosomes, comme il y en avait à la fin de la méiose I.

    Connexion Évolution

    Le mystère de l'évolution de la méiose

    Certaines caractéristiques des organismes sont si répandues et fondamentales qu'il est parfois difficile de se rappeler qu'elles ont évolué comme d'autres traits plus simples. La méiose est une série d'événements cellulaires si extraordinairement complexes que les biologistes ont eu du mal à émettre des hypothèses et à tester son évolution. Bien que la méiose soit inextricablement liée à la reproduction sexuée et à ses avantages et ses inconvénients, il est important de séparer les questions de l'évolution de la méiose et de l'évolution du sexe, car la méiose précoce peut avoir été avantageuse pour des raisons différentes de ce qu'elle est actuellement. Sortir des sentiers battus et imaginer quels auraient pu être les premiers avantages de la méiose est une approche pour découvrir comment elle a pu évoluer.

    La méiose et la mitose partagent des processus cellulaires évidents et il est logique que la méiose ait évolué à partir de la mitose. La difficulté réside dans les différences claires entre la méiose I et la mitose. Adam Wilkins et Robin Holliday 1 ont résumé les événements uniques qui devaient se produire pour l'évolution de la méiose à partir de la mitose. Ces étapes sont l'appariement de chromosomes homologues, les échanges croisés, les chromatides sœurs restant attachées pendant l'anaphase et la suppression de la réplication de l'ADN en interphase. Ils soutiennent que la première étape est la plus difficile et la plus importante, et que comprendre comment elle a évolué rendrait le processus évolutif plus clair. Ils suggèrent des expériences génétiques qui pourraient éclairer l'évolution des synapses.

    Il existe d'autres approches pour comprendre l'évolution de la méiose en cours. Différentes formes de méiose existent chez les protistes unicellulaires. Certaines semblent être des formes de méiose plus simples ou plus « primitives ». La comparaison des divisions méiotiques de différents protistes peut éclairer l'évolution de la méiose. Marilee Ramesh et ses collègues 2 ont comparé les gènes impliqués dans la méiose chez les protistes pour comprendre quand et où la méiose aurait pu évoluer. Bien que la recherche soit toujours en cours, des études récentes sur la méiose chez les protistes suggèrent que certains aspects de la méiose peuvent avoir évolué plus tard que d'autres. Ce type de comparaison génétique peut nous dire quels aspects de la méiose sont les plus anciens et à quels processus cellulaires ils peuvent avoir emprunté dans les cellules antérieures.


    A.6 Évolution

    L'évolution est le changement des caractéristiques héréditaires des populations biologiques au cours des générations successives. Les processus évolutifs donnent naissance à la biodiversité à tous les niveaux d'organisation biologique, y compris les niveaux des espèces, des organismes individuels et des molécules.

    La formation répétée de nouvelles espèces (spéciation), le changement au sein des espèces (anagenèse) et la perte d'espèces (extinction) tout au long de l'histoire évolutive de la vie sur Terre sont démontrés par des ensembles partagés de traits morphologiques et biochimiques, y compris des séquences d'ADN partagées. Ces traits communs sont plus similaires parmi les espèces qui partagent un ancêtre commun plus récent et peuvent être utilisés pour reconstruire un « arbre de vie » biologique basé sur des relations évolutives (phylogénétique), en utilisant à la fois des espèces existantes et des fossiles. Les archives fossiles comprennent une progression du graphite biogénique précoce, aux fossiles de tapis microbiens, aux organismes multicellulaires fossilisés. Les modèles existants de biodiversité ont été façonnés à la fois par la spéciation et par l'extinction.

    Charles Darwin a développé sa théorie de la « sélection naturelle » à partir de 1838 et rédigeait son « grand livre » sur le sujet lorsqu'Alfred Russel Wallace lui a envoyé une version de pratiquement la même théorie en 1858. Leurs articles séparés ont été présentés ensemble lors d'une conférence de 1858. réunion de la Linnaean Society de Londres. À la fin de 1859, le livre de Darwin « Sur l'origine des espèces » expliquait la sélection naturelle en détail et d'une manière qui conduisit à une acceptation de plus en plus large des concepts d'évolution de Darwin au détriment des théories alternatives.

    Selon Ernst Mayr, la théorie de Darwin se compose en fait d'un certain nombre de théories différentes qui peuvent être mieux comprises lorsqu'elles sont clairement distinguées les unes des autres. Mayr distingue cinq théories indépendantes :

    1. La non-constance des espèces (la théorie de base de l'évolution)
    2. La descendance de tous les organismes d'ancêtres communs (évolution ramifiée)
    3. La progressivité de l'évolution (pas de saltations, pas de discontinuités)
    4. La multiplication des espèces (origine de la diversité)
    5. Sélection naturelle

    Les première et deuxième théories ont été largement acceptées par les biologistes assez rapidement après la publication de Darwin. Les trois autres théories n'ont pas été largement acceptées jusqu'à l'arrivée de la soi-disant synthèse moderne au 20ème siècle (voir ci-dessous).

    L'évolution par sélection naturelle est un processus démontré par l'observation selon laquelle plus de progénitures sont produites qu'il n'est possible de survivre, ainsi que trois faits sur les populations : 1) les traits varient entre les individus en ce qui concerne la morphologie, la physiologie et le comportement (variation phénotypique), 2) différents traits confèrent différents taux de survie et de reproduction (aptitude différentielle) et 3) les traits peuvent être transmis de génération en génération (héritabilité de l'aptitude). Ainsi, au cours des générations successives, les membres d'une population sont remplacés par des descendants de parents mieux adaptés pour survivre et se reproduire dans l'environnement biophysique dans lequel s'effectue la sélection naturelle.

    Les quatre processus évolutifs les plus largement reconnus sont la sélection naturelle (y compris la sélection sexuelle), la dérive génétique, la mutation et la migration génétique due au mélange génétique. La sélection naturelle et la variation de la dérive génétique, la mutation et la migration des gènes créent une variation.

    Les mécanismes de l'héritabilité reproductive et l'origine de nouveaux traits restaient un mystère. À cette fin, Darwin a développé sa théorie provisoire de la pangenèse. En 1865, Gregor Mendel a rapporté que les traits étaient hérités de manière prévisible par l'assortiment indépendant et la ségrégation d'éléments (plus tard connus sous le nom de gènes). Les lois de l'hérédité de Mendel ont finalement supplanté la plupart de la théorie de la pangenèse de Darwin. August Weismann a fait la distinction importante entre les cellules germinales qui donnent naissance aux gamètes (comme les spermatozoïdes et les ovules) et les cellules somatiques du corps, démontrant que l'hérédité ne passe que par la lignée germinale. Hugo de Vries a relié la théorie de la pangenèse de Darwin à la distinction des cellules germinales/somatiques de Weismann et a proposé que les pangènes de Darwin étaient concentrés dans le noyau cellulaire et qu'une fois exprimés, ils pouvaient se déplacer dans le cytoplasme pour modifier la structure des cellules. de Vries était également l'un des chercheurs qui ont fait connaître les travaux de Mendel, estimant que les traits mendéliens correspondaient au transfert de variations héréditaires le long de la lignée germinale. de Vries a développé une théorie de la mutation pour expliquer l'origine des nouvelles variantes. Cela a conduit à une rupture temporaire entre ceux qui ont accepté l'évolution darwinienne et les biométriciens qui se sont alliés à de Vries. Dans les années 1930, des pionniers dans le domaine de la génétique des populations, tels que Ronald Fisher, Sewall Wright et J. B. S. Haldane, ont jeté les bases de l'évolution sur une solide philosophie statistique. La fausse contradiction entre la théorie de Darwin, les mutations génétiques et l'hérédité mendélienne était ainsi réconciliée.

    Dans les années 1920 et 1930, la soi-disant synthèse moderne reliait la sélection naturelle et la génétique des populations, basée sur l'hérédité mendélienne, en une théorie unifiée qui s'appliquait généralement à n'importe quelle branche de la biologie. La synthèse moderne a expliqué les modèles observés chez les espèces dans les populations, à travers les transitions fossiles en paléontologie et les mécanismes cellulaires complexes en biologie du développement. La publication de la structure de l'ADN par James Watson et Francis Crick en 1953 a démontré un mécanisme physique pour l'hérédité. La biologie moléculaire a amélioré notre compréhension de la relation entre le génotype et le phénotype. Des progrès ont également été réalisés dans la systématique phylogénétique, cartographiant la transition des traits dans un cadre comparatif et testable grâce à la publication et à l'utilisation d'arbres évolutifs. En 1973, le biologiste évolutionniste Theodosius Dobzhansky a écrit que « rien en biologie n'a de sens sauf à la lumière de l'évolution », parce qu'il a mis en lumière les relations de ce qui semblaient d'abord des faits disjoints dans l'histoire naturelle en un ensemble cohérent de connaissances explicatives qui décrit et prédit de nombreux faits observables sur la vie sur cette planète.

    Toute vie sur Terre partage un ancêtre commun connu sous le nom de dernier ancêtre commun universel (LUCA), qui a vécu il y a environ 3,5 à 3,8 milliards d'années.

    En termes d'application pratique, une compréhension de l'évolution a contribué aux développements dans de nombreux domaines scientifiques et industriels, y compris l'agriculture, la médecine humaine et vétérinaire, et les sciences de la vie en général. Les découvertes en biologie évolutive ont eu un impact significatif non seulement dans les branches traditionnelles de la biologie, mais aussi dans d'autres disciplines universitaires, notamment l'anthropologie biologique et la psychologie évolutive.


    Partie 2 : Première loi de Mendel : la loi de ségrégation

    La loi de ségrégation stipule que les allèles alternatifs d'un trait se séparent indépendamment pendant la méiose.

    En utilisant une technique connue sous le nom d'analyse de Punnett Square, nous verrons comment Mendel a analysé ses croisements monohybrides pour aboutir à la loi de ségrégation.

    Procédure

    Suivez attentivement chaque étape pour créer une analyse du carré de Punnett. Vous pouvez utiliser ces même procédures générales pour analyser tous Punnett Square, vous le faites !

    Problème: Chez les plants de pois, la hauteur est codée par le gène “T”. L'allèle dominant (T) code pour le phénotype grand tandis que l'allèle récessif (t) code pour le phénotype court. Faites un croisement entre un véritable plant de pois de grande taille et un véritable plant de pois court de reproduction.

    1. Quels sont les phénotypes des plantes mères ? Les parents sont considérés comme la génération P.
    2. Déterminer les génotypes de chaque plante mère.
    3. Imaginez que chaque parent passe par méiose produire des gamètes. Énumérez le(s) génotype(s) des gamètes possibles que chaque parent produirait.
    4. Créez un carré de Punnett qui affiche les génotypes de la progéniture possible. Aussi étiqueter les phénotypes de la descendance possible. Ces descendants sont considérés comme le F1 génération (première filiale).
    5. Maintenant, autorisez le F1 génération à s'autoféconder. Quels sont les gamètes possibles que chaque F1 parent peut produire?
    6. Créez un carré de Punnett qui affiche les génotypes de la progéniture possible. Aussi étiqueter les phénotypes de la descendance possible. Ces descendants sont considérés comme le F2 (deuxième filiale) génération.

    Remarque : Réduisez toujours les rapports phénotypiques et génotypiques à leurs termes les plus bas.

    1. Quel est le rapport phénotypique du F1 génération?
    2. Quel est le rapport génotypique du F1 génération?
    3. Quel est le rapport phénotypique du F2 génération?
    4. Quel est le rapport génotypique du F2 génération?

    Défis environnementaux et sanitaires de l'utilisation de l'énergie

    Les impacts environnementaux de l'utilisation de l'énergie sur les humains et la planète peuvent se produire n'importe où au cours du cycle de vie de la source d'énergie. Les impacts commencent avec l'extraction de la ressource. Ils se poursuivent avec le traitement, la purification ou la fabrication de la source, son transport jusqu'au lieu de production d'énergie, et se terminent par l'élimination des déchets générés lors de l'utilisation.

    L'extraction de combustibles fossiles peut être utilisée comme étude de cas car son utilisation a des impacts importants sur l'environnement. Alors que nous exploitons plus profondément les montagnes, plus loin en mer ou plus loin dans des habitats vierges, nous risquons d'endommager des environnements fragiles, et les résultats des accidents ou des catastrophes naturelles pendant les processus d'extraction peuvent être dévastateurs. Les combustibles fossiles sont souvent situés loin de l'endroit où ils sont utilisés et doivent donc être transportés par pipeline, camions-citernes, train ou camions. Tous ces éléments présentent un potentiel d'accidents, de fuites et de déversements. Lorsqu'il est transporté par train ou par camion, de l'énergie doit être dépensée et des polluants sont générés. Le traitement du pétrole, du gaz et du charbon génère divers types d'émissions et de déchets, et utilise des ressources en eau. La production d'énergie dans les centrales électriques entraîne des émissions d'air, d'eau et, souvent, de déchets. Les centrales électriques sont fortement réglementées aux États-Unis par les lois fédérales et étatiques en vertu des Clean Air and Clean Water Acts, tandis que les centrales nucléaires sont réglementées par la Nuclear Regulatory Commission.


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