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Comment des chromosomes paternels peuvent-ils être présents dans un ovule pendant la méiose I ou le croisement, si la fécondation n'a pas encore eu lieu ?


Je suis très confus au sujet de la traversée. On dit que le croisement augmente la variation génétique car il s'agit d'une combinaison de chromosomes paternels et maternels. Cependant, le croisement se produit dans la méiose 1, mais la méiose 1 se produit avant la fécondation. Ma question est donc de savoir comment y a-t-il des chromosomes paternels dans un ovule avant la fécondation.


quand ils disent chromosome paternel, ils veulent dire chromosome du père de l'organisme. Pas le père de la progéniture de l'organisme spécifique. Au cours de la méiose, pour former les gamètes, les chromosomes de la mère et du père d'un organisme spécifique interagissent, car les paires de chromosomes homologues sont constituées d'une paire de chromosomes du père de l'organisme et de celui de la mère. s'il vous plaît dites si vous ne l'obtenez toujours pas.


Lien de traits

Comme indiqué ci-dessus, l'assortiment aléatoire des chromosomes maternels et paternels à la méiose est la base physique de l'assortiment indépendant de gènes et des traits qu'ils contrôlent. C'est la base de la deuxième loi de Mendel (voir la section génétique mendélienne ci-dessus). Le nombre de gènes dans une cellule sexuelle est cependant bien supérieur à celui des chromosomes. Lorsque deux gènes ou plus sont portés sur le même chromosome, ces gènes peuvent ne pas être assortis indépendamment de tels gènes sont dits liés. Lorsqu'un Drosophile mouche homozygote pour un corps gris normal et de longues ailes est croisée avec une ayant un corps noir et des ailes vestigiales, la F1 se compose de mouches grises hybrides à longues ailes (voir la figure). Corps gris (B) est évidemment dominant sur le corps noir (b) et aile longue (V) est dominant sur l'aile résiduelle (v). Considérons maintenant un rétrocroisement des hétérozygotes F1 mâles aux femelles noires à vestigiales doublement récessives (bbvv). Un assortiment indépendant devrait donner dans la descendance du rétrocroisement ce qui suit : 1 gris-long : 1 gris-vestigial : 1 noir-long : 1 noir-vestigial. En réalité, seules les mouches grises longues et noires sont produites, en nombre approximativement égal, les gènes restent liés dans les mêmes combinaisons dans lesquelles ils ont été trouvés chez les parents. Le rétrocroisement des hétérozygotes F1 des femelles aux mâles doublement récessifs donne un résultat quelque peu différent : 42 pour cent chacune des mouches grises longues et noires et environ 8 pour cent chacune des classes noires longues et grises. En somme, 84 pour cent de la descendance ont les combinaisons parentales de traits, et 16 pour cent ont les traits recombinés. L'interprétation de ces résultats donnée en 1911 par le généticien américain Thomas Hunt Morgan a jeté les bases de la théorie de l'arrangement linéaire des gènes dans les chromosomes.

Les traits qui présentent une liaison dans les croisements expérimentaux (tels que le corps noir et les ailes vestigiales) sont déterminés par des gènes situés dans le même chromosome. Au fur et à mesure que de plus en plus de gènes sont connus dans Drosophile, ils se répartissaient parfaitement en quatre groupes de liaison correspondant aux quatre paires de chromosomes que possède cette espèce. Un groupe de liaison est constitué de gènes liés au sexe, situés dans le chromosome X (voir la section Liens sexuels ci-dessous) des trois groupes de liaison restants, deux ont beaucoup plus de gènes que le dernier, ce qui correspond à la présence de deux paires de gros chromosomes et d'une paire de minuscules chromosomes en forme de point. Le nombre de groupes de liaison dans d'autres organismes est égal ou inférieur au nombre de chromosomes dans les cellules sexuelles - par exemple, 10 groupes de liaison et 10 chromosomes dans le maïs, 19 groupes de liaison et 20 chromosomes chez la souris domestique, et 23 groupes de liaison et 23 chromosomes chez l'humain.

Comme vu ci-dessus, la liaison des gènes noir et vestigial dans Drosophile est complète chez les mâles hétérozygotes, tandis que dans la descendance des femelles, il apparaît environ 17 pour cent des classes de recombinaison. À de très rares exceptions près, la liaison de tous les gènes appartenant au même groupe de liaison est complète dans Drosophile les mâles, tandis que chez les femelles, différentes paires de gènes présentent tous les degrés de liaison, de complète (pas de recombinaison) à 50 pour cent (assortiment aléatoire). L'inférence de Morgan était que le degré de liaison dépend de la distance physique entre les gènes dans le chromosome : plus les gènes sont proches, plus la liaison est étroite et vice versa. De plus, Morgan a perçu que les chiasmata (croisements qui se produisent dans les chromosomes méiotiques) indiquent le mécanisme sous-jacent aux phénomènes de liaison et de croisement. Comme le montre schématiquement le diagramme des chromosomes à la méiose, les chromosomes maternels et paternels (représentés en bleu et rouge) se croisent et échangent des segments, de sorte qu'un chromosome émergeant du processus de méiose peut être constitué de certains maternels (grand-mères) et d'autres paternels ( sections grand-père). Si la probabilité de croisement est uniforme sur toute la longueur d'un chromosome (ce qui s'est avéré plus tard être pas tout à fait vrai), alors les gènes proches les uns des autres seront recombinés moins fréquemment que ceux qui sont éloignés les uns des autres.

Cette réalisation a ouvert une opportunité de cartographier l'arrangement des gènes et les distances estimées entre eux dans le chromosome en étudiant les fréquences de recombinaison de divers traits dans les descendances d'hybrides. En d'autres termes, les cartes de liaison des chromosomes sont en réalité des résumés de nombreuses observations statistiques sur les résultats des expériences d'hybridation. En principe du moins, de telles cartes pourraient être préparées même si les chromosomes, pour ne pas parler des chiasmata à la méiose, étaient inconnus. Mais un fait intéressant et pertinent est que dans Drosophile chez les mâles, la liaison des gènes dans le même chromosome est complète et les observations au microscope montrent qu'aucun chiasma ne se forme dans les chromosomes lors de la méiose. Chez la plupart des organismes, y compris les humains, des chiasmes sont observés dans les chromosomes méiotiques des deux sexes, et les observations sur les descendances hybrides montrent que la recombinaison de gènes liés se produit également chez les deux sexes.

Des cartes chromosomiques existent pour le Drosophile mouche, maïs, souris domestique, moule à pain Neurospora crassa, et certaines bactéries et bactériophages (virus qui infectent les bactéries). Jusqu'à la fin du 20e siècle, la cartographie des chromosomes humains présentait un problème particulièrement difficile : les croisements expérimentaux ne pouvaient pas être organisés chez l'homme, et seuls quelques liens pouvaient être déterminés par l'analyse d'histoires familiales uniques. Cependant, le développement de la technologie de l'ADN recombinant a fourni une nouvelle compréhension des processus génétiques humains et de nouvelles méthodes de recherche. En utilisant les techniques de la technologie de l'ADN recombinant, des centaines de gènes ont été cartographiés sur les chromosomes humains et de nombreuses liaisons ont été établies.


13.2. Reproduction Sexuelle et Méiose

Nombre de chromosomes

Au chapitre 12, nous avons expliqué comment les eucaryotes qui subissent une reproduction sexuée possèdent un ensemble de chromosomes de chaque parent. Par exemple, chaque somatique ou la cellule du corps chez l'homme a 46 chromosomes, 23 de chaque parent. Ceux-ci sont homologue chromosomes en ce qu'ils contiennent chacun les mêmes gènes aux mêmes loci. en sol1 du cycle cellulaire, ces 46 chromosomes sont des chromosomes uniques, chacun avec une molécule d'ADN et un centromère. À la fin de S, l'ADN s'est répliqué ou doublé de sorte qu'il y a deux molécules d'ADN maintenues ensemble par un seul centromère, le double chromosome (Figure 13.5). Ces deux molécules d'ADN, le chromosome unique et son double répliqué sont appelés chromatides sœurs. Ils resteront appariés jusqu'à l'anaphase de la mitose lorsque les centromères se séparent lorsque les chromatides sœurs sont attirées vers les côtés opposés de la cellule.

Graphique 13.5. Le chromosome unique a une molécule d'ADN avec un centromère. Le double chromosome qui apparaît après la phase S du cycle cellulaire, a deux molécules d'ADN maintenues ensemble par un seul centromère.

Le nombre de chromosomes apportés par un parent à la progéniture est donné la lettre m, et s'appelle haploïde. Ainsi, chaque humain apporte 1n ou nombre haploïde de chromosomes à ses enfants. (Le terme “haploïde” signifie “ensemble unique de chromosomes”, hap-dérivé du mot grec pour unique et -poïde ou -ploïdie fait référence aux chromosomes.) Les cellules somatiques décrites ci-dessus sont chacune diploïde ou 2n puisque chaque parent a apporté un ensemble de chromosomes.

Le nombre de chromosomes doit être réduit de moitié–de diploïde (2n) à haploïde (n)–avant la reproduction sexuée. Chez l'homme ainsi que la plupart des animaux et de nombreuses plantes, cette réduction de moitié du nombre de chromosomes se fait par le processus de méiose dans les organes reproducteurs.

La méiose est liée à la mitose. Comme vous l'avez appris, 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, méiose je est le premier cycle de division méiotique et se compose de la prophase I, de la prométaphase I, et ainsi de suite. Méiose II, dans lequel a lieu le deuxième cycle de division méiotique, comprend la prophase II, la prométaphase II, et ainsi de suite.

Méiose I

Avant que la méiose puisse commencer dans les cellules reproductrices, il y a une interphase constituée du 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 dans la phase S, chaque chromosome est répliqué pour produire deux copies identiques, appelées chromatides sœurs, qui sont maintenues ensemble au centromère par cohésion protéines. 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. Les complexe synaptonémique, un réseau de protéines entre les chromosomes homologues, se forme d'abord à des emplacements spécifiques puis se propage pour couvrir toute la longueur des chromosomes. L'appariement étroit des chromosomes homologues est appelé synapse. 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 comme chiasmata (singulier = chiasma) (Figure 13.5).

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.

Traversée en prophase I de la méiose

Situés à intervalles le long du complexe synaptonémique se trouvent de grands 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 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 chiasmas (Figure 13.6) 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 se fixent à chaque kinétochore des chromosomes. 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 les descendants. Considérez que les chromosomes homologues d'un organisme se reproduisant sexuellement sont à l'origine hérités en 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 hérité de la mère ou du père, l'arrangement des tétrades au niveau de la plaque métaphasique est aléatoire. Tout chromosome héréditaire maternel 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 2 m , 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 13.7).

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.


Cliquet de Muller

Pour mieux comprendre les avantages de la reproduction sexuée par rapport à la reproduction asexuée, Herman Joseph Muller a proposé le modèle suivant :

  1. Les mutations sont inévitables.
  2. On sait que les mutations aléatoires sont plus fréquemment délétères (ont une influence négative sur la survie et le taux de reproduction) que bénéfiques (ont une influence positive sur la survie et le taux de reproduction). C'est juste la nature des choses - il est plus facile de casser accidentellement quelque chose que de l'améliorer accidentellement.
  3. Par conséquent, au fur et à mesure que les générations avancent, les mutations délétères se produiront plus fréquemment que les mutations bénéfiques. Même les chromosomes qui acquièrent de rares mutations bénéfiques seront « tirés vers le bas », en termes d'avantage adaptatif, en accumulant rapidement des allèles dysfonctionnels qui se produisent également sur le même chromosome.
  4. Recombinaison méiotique peut séparer (par croisement fortuit) des allèles bénéfiques rares des allèles délétères sur le même chromosome, assortiment aléatoire des chromosomes peuvent séparer les allèles bénéfiques des pauvres dans le même génome parental, et fertilisation peut permettre (encore une fois par chance) de sélectionner des combinaisons d'allèles faibles et de sélectionner des combinaisons d'allèles bénéfiques.

crédit : "Schéma pour illustrer une méthode de croisement", Thomas Hunt Morgan, 1916 "Une critique de la théorie de l'évolution" Morgan a été le premier à présenter des preuves convaincantes que les chromosomes portaient des gènes.

Un avantage évolutif de la recombinaison. Dans l'illustration ci-dessus, nous voyons deux chromosomes homologues (noir vs blanc) d'un organisme diploïde. Les chromosomes homologues portent les mêmes gènes, mais portent peut-être des allèles différents pour bon nombre de ces gènes. Le chromosome blanc est de "type sauvage" avec des allèles traditionnels que l'on trouve couramment sur deux gènes différents (les cercles vides indiquent leur emplacement sur le chromosome). Le chromosome noir porte deux allèles nouveaux mais récessifs. L'allèle solide rouge est délétère (= mauvais pour la capacité de reproduction). L'allèle solide vert est bénéfique - il favorise le succès de la reproduction. Chez les individus porteurs du chromosome noir, les aspects positifs des bons allèles sont annulés par l'allèle négatif, et vice versa. Ainsi, la sélection naturelle ne peut agir pour diminuer la fréquence (dans le pool génétique de la population) du mauvais allèle ou à augmenter la fréquence du bon allèle. Pouvez-vous voir comment la recombinaison méiotique permet à la sélection naturelle d'influencer la fréquence des allèles utiles par rapport aux allèles délétères ?

Il ne fait aucun doute que la reproduction sexuée offre des avantages évolutifs aux organismes qui utilisent ce mécanisme pour produire une progéniture. La question problématique est pourquoi, même face à des conditions apparemment stables, la reproduction sexuée persiste alors qu'elle est plus difficile et produit moins de progéniture pour les organismes individuels ? La variation est le résultat de la reproduction sexuée, mais pourquoi une variation continue est-elle nécessaire ? Entrez l'hypothèse de la reine rouge, proposée pour la première fois par Leigh Van Valen en 1973. 1 Le concept a été nommé en référence à la course de la reine rouge dans le livre de Lewis Carroll, De l'autre côté du miroir, dans lequel la Reine Rouge dit qu'il faut courir à toute vitesse juste pour rester où l'on est.

Toutes les espèces coévoluent avec d'autres organismes. Par exemple, les prédateurs coévoluent avec leurs proies et les parasites coévoluent avec leurs hôtes. Un exemple remarquable de coévolution entre les prédateurs et leurs proies est la coadaptation unique des chauves-souris volantes de nuit et de leurs proies. Les chauves-souris trouvent leur proie en émettant des clics aigus, mais les papillons de nuit ont développé de simples oreilles pour entendre ces clics afin d'éviter les chauves-souris. Les papillons ont également des comportements adaptés, comme s'éloigner de la chauve-souris lorsqu'ils l'entendent pour la première fois, ou se laisser tomber soudainement au sol lorsque la chauve-souris est sur eux. Les chauves-souris ont développé des clics &ldquoquiet&rdquo pour tenter d'échapper à l'audition des mites. Certains papillons de nuit ont développé la capacité de répondre aux clics des chauves-souris avec leurs propres clics comme stratégie pour confondre les capacités d'écholocation des chauves-souris.

Chaque petit avantage obtenu par une variation favorable donne à une espèce un avantage sur ses concurrents proches, les prédateurs, les parasites ou même les proies. La seule méthode qui permettra à une espèce coévoluant de conserver sa propre part des ressources est aussi d'améliorer continuellement sa capacité à survivre et à produire une descendance. Lorsqu'une espèce obtient un avantage, d'autres espèces doivent également développer un avantage ou elles seront éclipsées. Les espèces dont les individus ne peuvent pas suivre s'éteignent. Le slogan de la reine rouge était : "Il faut tout le temps que vous pouvez faire pour rester au même endroit". C'est une description appropriée de la coévolution entre espèces concurrentes.


Qu'est-ce que le croisement et pourquoi est-il important dans la méiose?

La méiose est nécessaire au maintien du nombre de chromosomes et à l'augmentation de la diversité génétique. Dans cet article de BiologyWise, nous expliquons le processus de croisement et pourquoi est-ce important.

La méiose est nécessaire au maintien du nombre de chromosomes et à l'augmentation de la diversité génétique. Dans cet article de BiologyWise, nous expliquons le processus de croisement et pourquoi est-ce important.

Croisements et cartographie génétique

Le processus de croisement a été utilisé dans la cartographie génétique pour comprendre l'ordre des gènes sur un chromosome et pour déterminer la distance entre eux. Cela fonctionne sur la base que si deux gènes sont présents éloignés l'un de l'autre sur le chromosome, la fréquence de croisement entre les deux sera plus grande.

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Tous les individus produisent des êtres semblables à eux-mêmes par le processus de reproduction. Nous pouvons classer la reproduction en deux types de base, sexuée et asexuée. Tous les procaryotes et certains eucaryotes se reproduisent par des méthodes asexuées. Ceux-ci incluent des processus tels que le bourgeonnement, la fission binaire, la fragmentation, la propagation végétative, la parthénogenèse, etc.

La plupart des eucaryotes se reproduisent par reproduction sexuée. Ici, le matériel génétique de deux organismes se combine pour donner naissance à un nouvel individu. Ce processus se déroule à l'aide de deux mécanismes sous-jacents de la méiose : le processus de formation et de fécondation des gamètes, la fusion des gamètes mâles et femelles.

La méiose est un type spécialisé de division cellulaire qui n'a lieu que dans des cellules sexuelles ou des gamètes spécialisés. Cette division réduit de moitié le nombre de chromosomes, elle est nécessaire à la formation de cellules haploïdes (n) à partir de cellules diploïdes (2n). Ce processus est nécessaire au maintien du nombre de chromosomes chez les individus. Avant de commencer par ce qui traverse, nous aimerions parler brièvement de la méiose.

Qu'est-ce que la méiose ?

La méiose peut être définie comme une division de réduction qui a lieu dans les cellules germinales primordiales. Chaque cellule diploïde donnera naissance à quatre cellules filles haploïdes à la fin d'une division méiotique. Avant la méiose, lorsque la cellule est dans la phase S du cycle cellulaire, la réplication de l'ADN a lieu pour générer deux copies identiques de chaque brin du chromosome. Ces copies identiques sont appelées ‘sœurs chromatides’.

♦ Lors de la méiose, les chromosomes se trouvent généralement par paires, il y a un chromosome d'origine maternelle et l'autre d'origine paternelle. Cette paire de chromosomes est connue sous le nom de chromosomes homologues.

La méiose peut être divisée en deux étapes : la méiose I et la méiose II. C'est dans la prophase de la méiose I qu'a lieu le croisement des chromosomes, et les chromosomes homologues sont séparés en deux cellules filles. Dans la méiose II, les chromatides sœurs sont séparées les unes des autres pour donner naissance à quatre cellules filles haploïdes. La méiose réduit de moitié le nombre de chromosomes, qui doublent à nouveau au cours de la fécondation et donnent naissance à un nouveau zygote diploïde.

Qu'est-ce que la traversée ?

Le croisement est simplement l'échange de matériel génétique entre deux chromosomes homologues pour donner naissance à des chromosomes recombinants. Dans la prophase I, les chromosomes homologues s'alignent dans le sens de la longueur ou s'apparient les uns aux autres, et un échange de matériel génétique entre les deux chromosomes a lieu, appelé croisement. L'appariement des chromosomes homologues est connu sous le nom de synapsis, et le point auquel ces chromosomes s'apparient les uns avec les autres est connu sous le nom de chiasma (pl. chiasmata).

Le processus de croisement ou de recombinaison est initié par la protéine Spo 11. Cette protéine forme un complexe avec d'autres protéines comme RAD50 et MRE11A, et NBS 1 est nécessaire à la rupture de l'ADN double brin. Certaines exonucléases sont nécessaires pour provoquer la digestion des extrémités 5 & 8242 afin de générer des queues 3 & 8242 simple brin. On a également observé que MRE11A possède certaines activités d'exonucléase ainsi que d'endonucléase.

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Les ADN recombinases comme DMC1 et RAD51 prennent alors le relais. Ces deux protéines se lient à quelques autres protéines et sont nécessaires à l'invasion de la chromatide non-soeur. DMC1 est nécessaire pour trouver les séquences alléliques sur la chromatide non-soeur. RAD51 aide à provoquer l'invasion des brins de la chromatide non-soeur d'une manière dépendante de l'ATP ainsi que dans la recherche de séquences alléliques.

♦ Ensuite, l'extrémité 3 & 8242 du brin envahissant est utilisée comme amorce pour la synthèse de l'ADN complémentaire sur la chromatide non-sœur qui a été envahie, en y hybridant le brin envahissant. Au fur et à mesure que la synthèse de la séquence d'ADN complémentaire se poursuit, elle déplace le brin complémentaire d'origine.

Le brin d'ADN complémentaire déplacé s'hybride ensuite au brin qui était à l'origine complémentaire du brin envahissant. La structure ainsi formée est connue sous le nom de jonction Holliday.

Ces brins imbriqués sont ensuite coupés et ligaturés à l'aide de certaines endonucléases et ligases. Il faut noter que la création des queues simple brin 3′ n'a lieu que dans les parties non codantes de l'ADN ou dans l'ADN indésirable.

Pourquoi la traversée est-elle importante ?

Le croisement contribue à provoquer un brassage aléatoire du matériel génétique au cours du processus de formation des gamètes. Il en résulte la formation de gamètes qui donneront naissance à des individus génétiquement distincts de leurs parents et frères et sœurs.

Cette variation génétique est nécessaire pour augmenter la capacité d'une population à survivre. Une plus grande diversité génétique réduirait les chances d'hérédité de traits délétères dans la population et, par conséquent, aiderait à augmenter la fitness des individus d'une population.

♦ Une variation génétique accrue signifierait également une plus grande variation de la susceptibilité aux maladies. Ainsi, s'il devait y avoir une épidémie d'une maladie, cette variabilité empêcherait toute la population d'être anéantie.

Un autre avantage de la variation génétique est que certains traits qui augmenteraient la capacité d'un individu à survivre peuvent être introduits dans la population.

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La méiose est une phase dans les organismes sexuellement reproducteurs, dans laquelle la division cellulaire a lieu. Il est d'une grande importance, car il crée une diversité génétique dans la population.

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L'article suivant présente quelques points qui sont liés au sujet des études d'ADN, et qui décrivent spécifiquement l'importance de l'ADN.


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

Figure 1. Le processus d'alignement des chromosomes diffère entre la méiose I et la méiose II. Dans la prométaphase I, les microtubules se fixent aux kinétochores fusionnés des chromosomes homologues et les chromosomes homologues sont disposés au milieu de la cellule en métaphase I. Dans l'anaphase I, les chromosomes homologues sont séparés. Dans la prométaphase II, les microtubules se fixent aux kinétochores des chromatides sœurs et les chromatides sœurs sont disposées au milieu des cellules de la métaphase II. En anaphase II, les chromatides sœurs sont séparées.


11.1 |Le processus de la méiose

À la fin de cette section, vous serez en mesure de :

  • Décrire le comportement des chromosomes pendant la méiose
  • Décrire les événements cellulaires pendant la méiose
  • Expliquer les différences entre la méiose et la mitose
  • Expliquer les mécanismes au sein de la méiose qui génèrent une variation génétique parmi les produits de la méiose

La reproduction sexuée nécessite fertilisation, l'union de deux cellules de deux organismes individuels. Si ces deux cellules contiennent chacune un jeu de chromosomes, alors la cellule 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. Si le cycle de reproduction doit se poursuivre, la cellule diploïde doit d'une manière ou d'une autre réduire son nombre d'ensembles de chromosomes avant que la fécondation puisse à nouveau se produire, ou il y aura un doublement continuel du nombre d'ensembles de chromosomes 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 chaque cellule somatique de l'organisme (toutes les cellules d'un organisme multicellulaire à l'exception des gamètes ou cellules reproductrices), le noyau contient deux copies de chaque chromosome, appelées chromosomes homologues. Les cellules somatiques sont parfois appelées cellules du «corps». Les chromosomes homologues sont des paires appariées contenant les mêmes gènes à des emplacements identiques le long de 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 des structures qui donnent naissance à des gamètes ou à des spores. Spores sont des cellules haploïdes qui peuvent produire un organisme haploïde ou peuvent fusionner avec une autre spore pour former une cellule diploïde. Tous les animaux et la plupart des plantes produisent des œufs et du sperme ou des gamètes. Certaines plantes et tous les champignons produisent des spores.

La division nucléaire qui forme les cellules haploïdes, appelée méiose, est liée à la mitose. Comme vous l'avez appris, 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, méiose je est le premier cycle de division méiotique et se compose de la prophase I, de la prométaphase I, et ainsi de suite. Méiose II, dans lequel a lieu le deuxième cycle de division méiotique, comprend la prophase II, la prométaphase II, et ainsi de suite.

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 dans la phase S, chaque chromosome est répliqué pour produire deux copies identiques, appelées chromatides sœurs, qui sont maintenues ensemble au centromère par cohésion protéines. 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.

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. Les complexe synaptonémique, un réseau de protéines entre les chromosomes homologues, se forme d'abord à des emplacements spécifiques puis se propage pour couvrir toute la longueur des chromosomes. L'appariement étroit des chromosomes homologues est appelé synapse. 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 comme chiasmata (singulier = chiasma) (Graphique 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.

Figure 11.2 Au début de la prophase I, les chromosomes homologues se rassemblent pour former une synapse. Les chromosomes sont étroitement liés entre eux et parfaitement alignés par un réseau de protéines appelé complexe synaptonémique et par des protéines de cohésine au centromère.

Situés à intervalles le long du complexe synaptonémique se trouvent de grands 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 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 chiasmas (Graphique 11.3) et sont appelés 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.

Figure 11.3 Le croisement se produit entre les chromatides non sœurs de chromosomes homologues. Le résultat est un échange de matériel génétique entre des chromosomes homologues.

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.

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 les descendants. Considérez que les chromosomes homologues d'un organisme se reproduisant sexuellement sont à l'origine hérités en 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 hérité de la mère ou du père, l'arrangement des tétrades au niveau de la plaque métaphasique est aléatoire. Tout chromosome héréditaire maternel 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 n est le nombre de chromosomes par ensemble. Les humains ont 23 paires de chromosomes, ce qui donne plus de huit millions (2 23 ) de gamètes génétiquement distincts possibles. 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 (Graphique 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.

Figure 11.4 Un assortiment aléatoire et indépendant au cours de la métaphase I peut être démontré en considérant une cellule avec un ensemble de deux chromosomes (n = 2). Dans ce cas, il existe deux arrangements possibles sur le plan équatorial en métaphase I. Le nombre total possible de gamètes différents est 2n, où n est égal au nombre de chromosomes dans un ensemble. Dans cet exemple, il existe quatre combinaisons génétiques possibles pour les gamètes. Avec n = 23 dans les cellules humaines, il existe plus de 8 millions de combinaisons possibles de chromosomes paternels et maternels.

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


NCERT Exemplar Class 12 Biology Chapitre 1 Reproduction dans les organismes

Questions à choix multiple
Type de réponse correcte unique

1. Quelques déclarations décrivant certaines caractéristiques de la reproduction sont données ci-dessous
je. La fusion gamétique a lieu
ii. Le transfert de matériel génétique a lieu
iii. La division de réduction a lieu
iv. La progéniture a une certaine ressemblance avec les parents
Sélectionnez les options qui sont vraies pour la reproduction asexuée et sexuée parmi les options ci-dessous :
(a) i et ii (b) ii et iii
(c) ii et iv (d) i et iii
Réponse. (c) Le transfert de matériel génétique et la descendance ont une certaine ressemblance avec les parents sont le phénomène commun à la fois dans la reproduction asexuée et sexuée, tandis que la fusion gamétique et la division de réduction ont lieu uniquement dans la reproduction sexuée.

2. Le terme « clone » ne peut s'appliquer à la descendance formée par reproduction sexuée car
(a) La progéniture ne possède pas de copies exactes de l'ADN parental
(b) L'ADN d'un seul parent est copié et transmis à la progéniture
(c) La progéniture se forme à des moments différents
(d) L'ADN du parent et de la progéniture est complètement différent
Réponse. (une)
• Dans la reproduction asexuée, un seul individu (parent) est capable de produire des descendants qui sont non seulement identiques les uns aux autres mais sont également des copies exactes de leur parent. Le terme clone est utilisé pour décrire de tels individus morphologiquement et génétiquement similaires.
• Dans la reproduction sexuée du fait de la fusion de gamètes mâles et femelles (soit par le même individu, soit par des individus différents du sexe opposé), la reproduction sexuée aboutit à des descendants qui ne sont pas identiques aux parents ou entre eux.

3. L'amibe et la levure se reproduisent de manière asexuée par fission et bourgeonnement respectivement, car elles sont
(a) Organismes microscopiques
(b) Organismes hétérotrophes
(c) Organismes unicellulaires
(d) Organismes uninucléés
Réponse. (c) De nombreux organismes unicellulaires se reproduisent par fission binaire (par exemple, Amoeba, Paramécie), où une cellule se divise en deux moitiés et chacune se développe rapidement en un adulte.
Chez la levure, la division est inégale et de petits bourgeons sont produits qui restent initialement attachés à la cellule mère qui finit par se séparer et mûrir en un nouvel organisme de levure (cellules). Le bourgeonnement se trouve également à Hydra.

4. Quelques déclarations concernant la reproduction sexuée sont données ci-dessous
je. La reproduction sexuée ne nécessite pas toujours deux individus
ii. La reproduction sexuée implique généralement la fusion gamétique
iii. La méiose ne se produit jamais pendant la reproduction sexuée
iv. La fécondation externe est une règle lors de la reproduction sexuée
Choisissez les bonnes déclarations parmi les options ci-dessous :
(a) i et iv , (b) i et ii
(c) ii et iii (d) i et iv
Réponse. (b)
• La reproduction sexuée nécessite des gamètes mâles et femelles (soit par le même individu, soit par des individus différents du sexe opposé).
• La reproduction sexuée implique généralement la fusion gamétique.
• La méiose se produit pendant la reproduction sexuée chez les organismes dipoloïdes.
• La fécondation externe n'est pas une règle lors de la reproduction sexuée, la fécondation interne a également lieu

5. Une algue filamenteuse multicellulaire présente un type de cycle de vie sexuel dans lequel la division méiotique se produit après la formation du zygote. Le filament adulte de cette algue a
(a) Cellules végétatives haploïdes et gamétange diploïde
(b) Cellules végétatives diploïdes et gamétanges diploïdes
(c) Cellules végétatives diploïdes et gamétange haploïde
(d) Cellules végétatives haploïdes et gamétange haploïde
Réponse. (d) Le filament adulte d'une algue filamenteuse multicellulaire a un cycle de vie haplontique dans lequel la division méiotique se produit après la formation du zygote. Ainsi, le filament de cette algue possède des cellules végétatives haploïdes et des gamétanges haploïdes.

6. Les gamètes mâles du riz ont 12 chromosomes dans leur noyau. Le nombre de chromosomes dans le gamète femelle, le zygote et les cellules de la plantule sera, respectivement,
(a) 12,24,12 . (b) 24,12,12
(c) 12,24,24 (d) 24,12,24
Réponse. (c) La structure gamétophytique (n) du riz contient 12 chromosomes et la structure sporophytique (2n) du riz contient 24 chromosomes.
Gamète femelle (n) =12,
Zygote (2n) = 24,
Les cellules de la plantule (2n) = 24.

7. Ci-dessous sont quelques déclarations liées à la fertilisation externe. Choisissez les bonnes déclarations.
je. Les gamètes mâles et femelles sont formés et libérés simultanément.
ii. Seuls quelques gamètes sont libérés dans le milieu.
iii. L'eau est le milieu dans une majorité d'organismes présentant une fertilisation externe.
iv. Les descendants formés à la suite d'une fécondation externe ont de meilleures chances de survie que ceux formés à l'intérieur d'un organisme.
(a) iii et iv (b) i et iii
(c) ii et iv (d) i et iv .
Réponse. (b) Dans la plupart des organismes aquatiques, tels que la majorité des algues et des poissons ainsi que des amphibiens, la syngamie se produit dans le milieu externe (l'eau), c'est-à-dire à l'extérieur du corps de l'organisme. Ce type de fusion gamétique est appelé fécondation externe. Les organismes présentant une fécondation externe présentent une grande synchronie entre les sexes et libèrent un certain nombre de gamètes dans le milieu environnant (eau) afin d'augmenter les chances de syngamie. Cela se produit chez les poissons osseux et les grenouilles où un grand nombre de descendants sont produits. Un inconvénient majeur est que la progéniture est extrêmement vulnérable aux prédateurs qui menacent leur survie jusqu'à l'âge adulte.

8. Les énoncés ci-dessous décrivent certaines caractéristiques observées dans le pistil des fleurs.
je. Le pistil peut avoir de nombreux carpelles
ii. Chaque carpelle peut avoir plus d'un ovule
iii. Chaque carpelle n'a qu'un seul ovule
iv. Le pistil n'a qu'un seul carpelle
Choisissez les affirmations qui sont vraies parmi les options ci-dessous :
(a) i et ii (b) i et iii
(c) ii et iv (d) iii et iv
Réponse. (une)
• Le pistil peut avoir de nombreux carpelles (pistil multicapillaire comme Papaver)
• Chaque carpelle peut avoir plus d'un ovule (comme la pastèque, la papaye, etc.)

9. Laquelle des situations suivantes décrit correctement la similitude entre un ovule d'angiosperme et un ovule humain ?
je. Les œufs des deux ne se forment qu'une seule fois dans la vie
ii. L'œuf d'angiosperme et l'œuf humain sont tous deux stationnaires
iii. L'œuf d'angiosperme et l'œuf humain sont tous deux mobiles
iv. La syngamie dans les deux entraîne la formation de zygote
Choisissez la bonne réponse parmi les options ci-dessous :
(a) ii et iv (b) iv seulement
(c) iii et iv (d) i et iv
Réponse. (b) La syngamie dans les deux résultats dans la formation de zygote est une similitude entre un œuf d'angiosperme et un œuf humain.

10. L'apparition de propagules végétatives des nœuds de plantes telles que la canne à sucre et le gingembre est principalement due au
(a) Les nœuds sont plus courts que les intémodes
(b) Les nœuds ont des cellules méristématiques
(c) Les nœuds sont situés près du sol
(d) Les nœuds ont des cellules non photosynthétiques
Réponse. (b) L'apparition de propagules végétatives à partir des nœuds de plantes telles que la canne à sucre et le gingembre est principalement due au fait que les nœuds ont des cellules méristématiques. Exemples de propagules végétatives : (i) Bourgeons foliaires de bryophyllum, (ii) Yeux de pomme de terre, (iii) Bulbifof Agave, (iv) Offset de jacinthe d'eau, (v) Rhizome de gingembre.

11. Laquelle des affirmations suivantes appuie l'opinion selon laquelle le processus de reproduction sexuelle élaboré est apparu beaucoup plus tard dans l'évolution organique ?
je. Les groupes inférieurs d'organismes ont une conception corporelle plus simple
ii. La reproduction asexuée est courante dans les groupes inférieurs
iii. La reproduction asexuée est courante dans les groupes supérieurs d'organismes
iv. La forte incidence de la reproduction sexuée chez les angiospermes et les vertébrés
Choisissez la bonne réponse parmi les options ci-dessous :
(a) i, ii et iii (b) i, iii et iv
(c) i, ii et iv (d) ii, iii et iv
Réponse. (c) Le processus de reproduction sexuelle élaboré est apparu beaucoup plus tard dans l'évolution organique en raison de
• Les groupes inférieurs d'organismes ont une conception corporelle plus simple.
• La reproduction asexuée est courante dans les groupes inférieurs d'organismes.
• Incidence élevée de reproduction sexuée chez les angiospermes et les vertébrés.

12. Les descendants formés par reproduction sexuée présentent plus de variation que ceux formés par reproduction asexuée car
(a) La reproduction sexuée est un long processus
(b) Les gamètes des parents ont une composition génétique qualitativement différente
(c) Le matériel génétique provient de parents de deux espèces différentes
(d) Une plus grande quantité d'ADN est impliquée dans la reproduction sexuée
Rép. (b)
• Les descendants formés par reproduction sexuée présentent plus de variation que ceux formés par reproduction asexuée parce que les gamètes des parents ont une composition génétique qualitativement différente.
• Dans la reproduction asexuée en raison de l'implication d'un seul parent, il n'y a donc aucune chance de variation.

13. Choisissez l'énoncé correct parmi les suivants :
(a) Les organismes dioïques (hermaphrodites) ne sont observés que chez les animaux.
(b) Les organismes dioïques ne sont observés que dans les plantes.
(c) Les organismes dioïques sont observés chez les plantes et les animaux.
(d) Les organismes dioïques ne sont observés que chez les vertébrés.
Réponse. (c) Les organismes dioïques sont observés à la fois dans les plantes (comme la papaye) et les animaux (comme la blatte).

14. Il n'y a pas de mort naturelle chez les organismes unicellulaires comme les amibes et les bactéries car
(a) Ils ne peuvent pas se reproduire sexuellement
(b) Ils se reproduisent par fission binaire
(c) Le corps parental est réparti entre les descendants
(d) Ils sont microscopiques
Réponse. (c) There is no natural death in single celled organisms like Amoeba and bacteria because the parental body is distributed among the offspring.

15. There are various types of reproduction. The type of reproduction adopted by an organism depends on
(a) L'habitat et la morphologie de l'organisme
(b) Morphologie de l'organisme
(c) Morphology and physiology of the organism
(d) The organism’s habitat, physiology and genetic make up
Réponse. (d) The organism’s habitat, its internal physiology and several other factors (genetic make up) are collectively responsible for how it reproduces. When offspring is produced by a single parent with or without the involvement of gamete formation, the reproduction is asexual.

16. Identify the incorrect statement.
(a) In asexual reproduction, the offspring produced are morphologically and genetically identical to the parent.
(b) Zoospores are sexual reproductive structures.
(c) In asexual reproduction, a single parent produces offspring with or without the formation of gametes.
(d) Conidia are asexual structures in Penicillium.
Réponse. (b) Zoospores are asexual reproductive structures.

17.Which of the following is a post-fertilisation event in flowering plants?
(a) Transfert de grains de pollen
(b) Développement d'embryons
(c) Formation de la fleur
(d) Formation de grains de pollen
Réponse. (b)

18. The number of chromosomes in the shoot tip cells of a maize plant is 20. The number of chromosomes in the micro spore mother cells of the same plant shall be
(a) 20 (b) 10 (c) 40 (d) 15
Réponse. (a) Shoot tip cells of a maize plant is a sporophytic structure (2n) and microspore mother cells of maize plant is also a sporophytic structure (2n). So, microspore mother cells (MMC) contain 20 chromosomes.

Very Short Answer Type Questions
1. Mention two inherent characteristics of Amoeba and yeast that enable them to reproduce asexually.
Réponse. une. They are unicellular organisms.
b. They have a very simple body structure.

2. Why do we refer to’offspring formed by asexual method of reproduction as clones?
Réponse. Offspring formed by asexual reproduction are called clones because they are morphologically and genetically similar to the parent.

3. Although potato tuber is an underground part, it is considered as a stem. Give two reasons.
Réponse. une. The tuber has nodes and intemodes (as stem),
b. Leafy shoots appear from the nodes.

4. Between an annual and a perennial plant, which one has a shorter juvenile phase? Donnez une raison.
Réponse. An annual has a shorter juvenile phase. Since its entire life cycle has to be completed in one growing season, its juvenile phase is shorter.

5. Rearrange the following events of sexual reproduction in the sequence in which they occur in a flowering plant: embryogenesis, fertilisation, gametogenesis, pollination.
Réponse. Gametogenesis, Pollination, Fertilisation, Embryogenesis

6. The probability of fruit set in a self-pollinated bisexual flower of a plant is far greater than a dioecious plant. Expliquer.
Réponse. There is assured fruit set in self pollinated bisexual flower even in the absence of pollinators. In dioecious plants, there is male and female flowers present on different plants, so external pollinating agent is required for pollination.

7. Is the presence of large number of chromosomes in an organism a hindrance to sexual reproduction? Justify your answer by giving suitable reasons.
Réponse. Presence of large number of chromosomes in an organism is not a hindrance to sexual reproduction. Butterfly has 380 chromosomes but it can reproduce sexually.

8. Is there a relationship between the size of an organism and its life span? Give two examples in support of your answer.
Réponse. Life spans of organisms are not necessarily correlated with their sizes. The sizes of crows and parrots are not very different yet their life spans show a wide difference. Live span of crow is 15 year and of parrot is 140 years. A mango tree has a much shorter life span as compared to a peepal tree.

9. In the figure given below, the plant bears two different types of flowers marked ‘A’ and ‘B Identify the types of flowers and state the type of pollination that will occur in them.

Réponse. ‘A’ is chasmogamous flower while ‘B’ is cleistogamous flower. A bisexual flower which normally open is called chasmogamous flower. Cleistogamous flowers do not open at all.
Cleistogamous flowers are invariably autogamous as there is no chance of cross-pollen landing on the stigma.
In a normal flower which opens and exposes the anthers and stigma complete autogamy is rather rare. Chasmogamous flower may show autogamy, geitonogamy or xenogamy.

10. Give reasons as to why cell division cannot be a type of reproduction in multicellular organisms.
Réponse. Cell division cannot be a type of reproduction in multicellular organisms because cell division only increases the number of cells in an organism which leads to the growth of body.

11. In the figure given below, mark the ovule and pericarp.

12. Why do gametes produced in large numbers in organisms exhibit external fertilisation?
Réponse. Organisms exhibiting external fertilisation release a number of gametes into the surrounding medium (water) in order to enhance the chances of syngamy because there are few’ chances of fusion between male and female gametes.

13. Which of the followings are monoecious and dioecious organisms?
une. Earthworm ——————–
b. Chara ——————–
c. Marchantia ——————-
ré. Cockroach ——————–
Réponse. une. Earthworm—Monoecious
b. Chara—Monoecious
c. Marchantia—Dioecious
ré. Cockroach—Dioecious

14. Match the organisms given in Column ‘A’ with the vegetative propagules given in column ‘B’.

Réponse. Bryophyllum—leaf buds Agave—bulbils Potato—eyes
Water hyacinth—offset

15. What do the following parts of a flower develop into after fertilisation?
une. Ovary
b. Ovules
Réponse. une. Ovary—Fruit
b. Ovules—Seeds

Questions de type à réponse courte
1. In haploid organisms that undergo sexual reproduction, name the stage in the life cycle when meiosis occurs. Give reasons for your answer.
Réponse. Meiosis takes place during its post-zygotic stage. Since the organism is haploid, meiosis cannot occur during gametogenesis.

2. The number of taxa exhibiting asexual reproduction is drastically reduced in higher plants (angiosperms) and higher animals (vertebrates) as compared with lower groups of plants and animals. Analyse the possible reasons for this situation.
Réponse. Both angiosperms and vertebrates have a more complex structural organisation. They have evolved very efficient mechanism of sexual reproduction. Since asexual reproduction does not create new genetic pools in the offspring and consequently hampers their adaptability to external conditions, these groups have resorted to reproduction by the sexual method.

3. Honeybees produce their young ones only by sexual reproduction. Inspite of this, in a colony of bees we find both haploid and diploid individuals. Name the haploid and diploid individuals in the colony and analyse the reasons behind their formation.
Solution.
• The colony of honey bees has three types of members: (i) Diploid queen are fertile females, (ii) Worker bees are sterile females and (iii) Drones are haploid males.
• An offspring formed from the union of a sperm and an egg develops as a female (queen or worker), and an unfertilized egg develops as a male (drone) by means of parthenogenesis. This means that the males have half the number of chromosomes than that of a female.

4. With which type of reproduction do we associate the reduction division? Analyse the reasons for it.
Réponse. Reduction division (meiosis) is associated with sexual reproduction. The reasons for this are:
une. Since sexual reproduction involves the fusion of two types of gametes (male and female), they must have haploid number of chromosomes.
b. The cell (meiocyte) which gives rise to gametes often has diploid number of chromosomes and it is only by reducing the number by half that we can get haploid gametes.
c. Reduction division also ensures maintenance of constancy of chromosome number from generation to generation.

5. Is it possible to consider vegetative propagation observed in certain plants like Bryophyllum, water hyacinth, ginger etc., as a type of asexual reproduction? Give two/three reasons.
Réponse. Vegetative propagation is considered as a type of asexual reproduction because
(i) This is uniparental.
(ii) Clone formation takes place.
(iii) There is no fertilisation.

6. ‘Fertilisation is not an obligatory event for fruit production in certains plants’. Explain the statement.
Réponse. Yes, it is observed in parthenocarpic fruits. The ‘seedless fruits’ that are available in the market such as pomegranate, grapes etc. are in fact good examples. Flowers of these plants are sprayed by a growth hormone that induces fruit development even though fertilisation has not occurred. The ovules of such fruits, however, fail to develop into seeds.

7. In a developing embryo, analyse the consequences if cell divisions are not followed by cell differentiation.
Réponse. During embryogenesis, zygote undergoes cell-division (mitosis) and cell differentiation. While cell divisions increase the number of cells in the developing embryo Cell differentiation helps groups of cells to undergo certain modifications to form specialised tissues and organs to form an organism.
If cell divisions are not followed by cell differentiation then there will be no formation of tissues or organs, so a new organisms cannot be formed.

8. List the changes observed in an angiosperm flower subsequent to pollination and fertilisation.
Réponse. Post-fertilisation modifications

9. Suggest a possible explanation why the seeds in a pea pod are arranged in a row, whereas those in tomato are scattered in the juicy pulp.
Réponse. In a fruit, seed arrangement depends on type of placentation. Pea and tomato shows different placentation. Pea shows marginal placentation while tomato shows axile placentation.

10. Draw the sketches of a zoospore and a conidium. Mention two dissimilarities between them and alt least one feature common to both structures.
Réponse.

11. Justify the statement ‘Vegetative reproduction is also a type of asexual reproduction’.
Réponse. Vegetative propagation is also a type of asexual reproduction because
(i) This is uniparental.
(ii) Clone formation takes place.
(iii) There is no fertilisation.
(iv) There is no gamete formation.

Long Answer Type Question
1. Enumerate the differences between asexual and sexual reproduction. Describe the types of asexual reproduction exhibited by unicellular organisms.
Réponse.

The types of asexual reproduction exhibited by unicellular organisms:
• Many single-celled organisms reproduce by binary fission (e.g., Amoeba, Paramecium), where a cell divides into two halves and each rapidly grows into an adult.
• In yeast, the division is unequal and small buds are produced that remain attached initially to the parent cell which eventually gets separated and mature into new yeast organism (cells).

2. Do all the gametes formed from a parent organism have the same genetic composition (identical DNA copies of the parental genome)? Analyse the situation with the background of gametogenesis and provide or give suitable explanation.
Réponse. The gametes of a parent do not have the same genetic composition because they do not have identical copies of DNA. In the pachytene and diplotene stages of meiosis-I, the phenomenon of crossing over and chiasma formation take place between homologous chromosomes. This shifts segments of DNA from one chromatid to another (homologous chromosomes) in a random manner resulting in several new combinations of DNA sequences. As a result, when meiotic division is completed, gametes possess DNA with varying degree of variations.

3. Although sexual reproduction is a long drawn, energy-intensive complex form of reproduction, many groups of organisms in Kingdom Animalia and Plantae prefer this mode of reproduction. Give at least three reasons for this.
Réponse. une. Sexual reproduction brings about variation in the offspring.
b. Since gamete formation is preceded by meiosis, genetic recombination occurring during crossing over (meiosis-I), leads to a great deal of variation in the DNA of gametes.
c. The organism has better chances survival in a changing environment.

4. Differentiate between (a) oestrus arid menstrual cycles (b) ovipary and vivipary. Cite an example for each type.
Réponse. Differences between oestrus and menstrual cycles


5. Rose plants produce large, attractive bisexual flowers but they seldom produce Suits. On the other hand a tomato plant produces plenty of fruits though they have small flowers. Analyse the reasons Tor failure of fruit formation in rose.
Réponse. Failure of fruit formation in rose may be due to several reasons. Some of the likely reasons are
une. Rose plants may not produce viable pollen.
b. Rose plants may not have functional egg.
c. Rose plants may have abortive ovules.
ré. Being hybrids, the meiotic process may be abnormal resulting in non-viable gametes. '
e. There may be self-incompatibility.
F. There may be internal barriers for pollen tube growth and/or fertilisation.

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La reproduction sexuée nécessite que les organismes diploïdes produisent des cellules haploïdes qui peuvent fusionner pendant la fécondation pour former une progéniture diploïde. The process that results in haploid cells is called meiosis. Meiosis is a series of events that arrange and separate chromosomes into daughter cells. During the interphase of meiosis, each chromosome is duplicated. In meiosis, there are two rounds of nuclear division resulting in four nuclei and usually four haploid daughter cells, each with half the number of chromosomes as the parent cell. During meiosis, variation in the daughter nuclei is introduced because of crossover in prophase I and random alignment at metaphase I. The cells that are produced by meiosis are genetically unique.

La méiose et la mitose partagent des similitudes, mais ont des résultats distincts. Les divisions mitotiques sont des divisions nucléaires uniques qui produisent des noyaux filles qui sont génétiquement identiques et ont le même nombre de jeux de chromosomes que la cellule d'origine. Meiotic divisions are two nuclear divisions that produce four daughter nuclei that are genetically different and have one chromosome set rather than the two sets the parent cell had. The main differences between the processes occur in the first division of meiosis. The homologous chromosomes separate into different nuclei during meiosis I causing a reduction of ploidy level. The second division of meiosis is much more similar to a mitotic division.

Des exercices

Glossaire

chiasmata: (singulier = chiasma) the structure that forms at the crossover points after genetic material is exchanged

crossing over: (also, recombination) the exchange of genetic material between homologous chromosomes resulting in chromosomes that incorporate genes from both parents of the organism forming reproductive cells

fertilization: the union of two haploid cells typically from two individual organisms

interkinesis: a period of rest that may occur between meiosis I and meiosis II there is no replication of DNA during interkinesis

meiosis I: the first round of meiotic cell division referred to as reduction division because the resulting cells are haploid

meiosis II: the second round of meiotic cell division following meiosis I sister chromatids are separated from each other, and the result is four unique haploid cells

recombinant: describing something composed of genetic material from two sources, such as a chromosome with both maternal and paternal segments of DNA

reduction division: a nuclear division that produces daughter nuclei each having one-half as many chromosome sets as the parental nucleus meiosis I is a reduction division

somatic cell: all the cells of a multicellular organism except the gamete-forming cells

synapsis: the formation of a close association between homologous chromosomes during prophase I

tetrad: two duplicated homologous chromosomes (four chromatids) bound together by chiasmata during prophase I


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