Question 1. Décrivez la structure des cellules germinales.

Les cellules sexuelles (gamètes) sont de deux types. Les gamètes femelles sont des ovules, les gamètes mâles sont des spermatozoïdes. Les œufs sont gros, ronds, immobiles ; ils peuvent contenir un apport de nutriments sous forme de jaune (il y a surtout beaucoup de jaune dans les œufs de poisson, les œufs de reptiles et d'oiseaux). Les spermatozoïdes sont de petites cellules mobiles qui ont généralement une tête, un cou et un flagelle caudale qui assurent leur motilité. Le cou contient les mitochondries et la tête contient le noyau contenant les chromosomes. Dans les plantes à graines, les gamètes mâles sont transférés aux œufs à l'aide d'une structure spéciale : le tube pollinique. Pour cette raison, ils n’ont pas de flagelle et sont appelés spermatozoïdes.

Question 2. Qu'est-ce qui détermine la taille des œufs ?

La taille des œufs dépend de la présence ou de l’absence d’apport de nutriments. Les œufs qui contiennent beaucoup de jaune (par exemple chez les oiseaux) mesurent entre quelques millimètres et 15 cm, tandis que ceux qui ne contiennent presque aucun apport de nutriments sont beaucoup plus petits. À son tour, la quantité de jaune est déterminée selon que l’œuf fécondé se développe de manière indépendante ou selon que le corps de la mère prend soin de l’embryon. Dans ce dernier cas, aucun apport nutritionnel important n'est nécessaire (chez les mammifères placentaires, la taille des œufs n'est que de 0,1 à 0,3 mm).

Question 3. Quelles périodes se distinguent dans le processus de développement des cellules germinales ?

Au cours du développement des cellules germinales, on distingue :

période de reproduction - les cellules des parois des gonades se divisent activement par mitose, formant des cellules germinales immatures (cellules précurseurs) ; chez l'homme, ce processus commence dès le début de la puberté et se poursuit presque tout au long de la vie ; chez la femme, il s'achève au cours de la période embryonnaire ;
période de croissance - le cytoplasme des cellules progénitrices augmente, les nutriments et substances de construction nécessaires s'accumulent, l'ADN double; ce processus s'exprime mieux dans les œufs ;
période de maturation - une division méiotique des cellules précurseurs se produit, conduisant à la formation de quatre cellules haploïdes à partir d'une cellule diploïde ; pendant la spermatogenèse, les quatre cellules sont identiques, puis elles se transforment en spermatozoïdes matures ; Au cours de l'ovogenèse, trois petites cellules (corps guides) et une grande cellule (futur œuf) se forment.

Question 4. Dites-nous comment se déroule la période de maturation (méiose) dans le processus de spermatogenèse ; l'ovogenèse.

Au cours de la spermatogenèse, la cellule progénitrice subit deux divisions successives. À la suite de la première division, deux cellules se forment et portent un ensemble haploïde de chromosomes (chaque chromosome contient deux chromatides). Il n'y a pas de doublement du matériel génétique avant la deuxième division. En conséquence, quatre cellules se forment - les futurs spermatozoïdes, qui acquièrent progressivement une apparence mature et deviennent mobiles.

Dans l'ovogenèse, la prophase I de la méiose se termine dans la période embryonnaire ; d'autres étapes ne surviennent qu'après la puberté. Une fois par mois, l'une des cellules continue de se développer. À la suite de la première division, une grande cellule précurseur de l'œuf et un petit corpus polaire se forment, qui entrent dans la deuxième division. Au stade métaphase II, l’ovule précurseur ovule – quitte l’ovaire et pénètre dans la cavité abdominale puis dans l’oviducte. La deuxième division méiotique n'est terminée que si la fécondation a eu lieu. Sinon, le gamète femelle non formé meurt et est excrété par le corps. Les corps polaires meurent également après un certain temps. Leur rôle est d’éliminer l’excès de matériel génétique et de redistribuer les nutriments (la quasi-totalité va à l’œuf).

Question 5. Énumérez les différences entre la méiose et la mitose.

La méiose, contrairement à la mitose, se compose de deux divisions. La prophase I est beaucoup plus longue que la prophase de la mitose. A ce stade de la méiose, la conjugaison des chromosomes homologues se produit ; ils peuvent échanger des sites, ce qui conduit à une recombinaison d'informations héréditaires. Entre la première et la deuxième division de la méiose, le doublement du matériel génétique ne se produit pas.

La différence fondamentale de la méiose est que dans l'anaphase I, ce ne sont pas les chromatides qui se dispersent vers les différents pôles de la cellule (comme dans l'anaphase de la mitose), mais les chromosomes homologues. C’est à ce moment que se produit la transformation du chromosome diploïde en chromosome haploïde.

Avec une telle divergence, une combinaison aléatoire de chromosomes maternels et paternels se forme dans les cellules en développement, ce qui détermine la diversité génétique des futurs gamètes. En d’autres termes, à la suite de la méiose, des cellules génétiquement différentes apparaissent, tandis qu’après la mitose, toutes les cellules filles sont identiques à la mère d’origine.

Question 6. Quelle est la signification biologique et la signification de la méiose ?

La signification biologique de la méiose est de maintenir un nombre constant de chromosomes sur plusieurs générations. L'importance de la méiose est qu'elle crée la possibilité de reproduction sexuée, puisque c'est à la suite de la méiose que se forment les gamètes haploïdes. Lors de la fécondation, ces gamètes fusionnent, ce qui conduit à la restauration de la diploïdité. En l’absence de méiose, la fusion des cellules diploïdes entraînerait le doublement du nombre de chromosomes à chaque génération suivante. De plus, en raison de la recombinaison de sections de chromosomes homologues en prophase I, ainsi que de la divergence aléatoire des chromosomes en anaphase I, la diversité génétique de la progéniture augmente.

L'émergence de la multicellularité s'accompagne de la spécialisation des tissus corporels : parallèlement à l'apparition des tissus somatiques (os, muscle, conjonctif, etc.), on isole le tissu qui donne naissance aux cellules sexuelles : le tissu génératif. La reproduction sexuée est apparue au cours du processus d'évolution comme la forme la plus élevée de reproduction des organismes, permettant d'augmenter considérablement le nombre de descendants et, plus important encore, la reproduction sexuée était une condition préalable nécessaire à l'émergence de nombreuses formes de variabilité héréditaire. Ces deux facteurs ont largement contribué à la sélection naturelle des individus les plus aptes et ont ainsi déterminé de manière significative le taux de transformations évolutives.

Lors de la reproduction sexuée des plantes et des animaux (y compris les humains), la continuité entre les générations n'est assurée que par les cellules germinales - l'ovule et le sperme. Si l'ovule et le sperme possédaient l'ensemble complet des caractéristiques génétiques (2n2c) caractéristiques des cellules du corps, alors lorsqu'ils fusionneraient, un organisme avec un double ensemble (4n4c) se formerait. Par exemple, les cellules somatiques du corps humain contiennent 46 chromosomes. Si un ovule et un spermatozoïde humains contenaient chacun 46 chromosomes, alors lorsqu’ils fusionneraient, un zygote avec 92 chromosomes se formerait. Dans la génération suivante, des descendants avec 184 chromosomes apparaîtraient, etc.

Dans le même temps, il est bien connu que le nombre de chromosomes est une caractéristique stricte de l'espèce et qu'une modification de leur nombre entraîne la mort de l'organisme dans les premiers stades du développement embryonnaire ou provoque des maladies graves. Ainsi, lors de la formation des cellules germinales, il doit exister un mécanisme conduisant à une diminution du nombre de chromosomes d'exactement la moitié. Ce processus est la méiose (du grec méiose - réduction).

La méiose implique deux divisions successives. À la suite de la première division, le nombre de chromosomes dans le noyau diminue exactement de deux fois. C'est pourquoi la première division de la méiose est parfois appelée division réductrice, c'est-à-dire décroissante. La deuxième division de la méiose, dans ses principales caractéristiques, répète la mitose et est appelée division quactionnelle (égalisatrice). La méiose comprend un certain nombre de phases successives au cours desquelles les chromosomes subissent des modifications spécifiques (Fig. II.3). Les phases liées à la première division sont désignées par le chiffre romain I, et celles liées à la deuxième division sont désignées par le chiffre II.

Dans chaque division de la méiose, par analogie avec la mitose, on distingue la prophase, la métaphase, l'anaphase et la télophase.

À la suite de la méiose, quatre cellules haploïdes se forment - les gamètes. La figure montre trois paires de chromosomes. La première division comprend les modifications du noyau de la prophase I à la télophase I.

La prophase I présente des différences fondamentales par rapport à la prophase de la mitose. Il se compose de cinq étapes principales : leptotène, zygotène, pachytène, diplotène et diacinèse.

Le stade le plus précoce de la prophase I est le leptotène. À ce stade, de minces brins torsadés de chromosomes apparaissent. Le nombre de fils visibles au microscope optique est égal au nombre diploïde de chromosomes. La double structure des brins chromosomiques (chromatides sœurs) se révèle progressivement à mesure que la spiralisation augmente.

Au stade zygotène, il se produit une attraction mutuelle (conjugaison) de chromosomes appariés ou homologues, dont l'un a été introduit par la cellule germinale paternelle, l'autre par la cellule maternelle. Il n’existe pas de tel processus dans la mitose. Une paire conjuguée de chromosomes est appelée un bivalent. Il possède quatre chromatides, mais elles ne sont pas encore visibles au microscope.

Le stade pachytène est le stade de prophase le plus long de la première division. Une spirale supplémentaire conduit à un épaississement des chromosomes. La double structure des chromosomes se distingue clairement : chaque chromosome est constitué de deux chromatides unies par un centromère. Quatre chromatides, réunies deux à deux par deux centromères, forment une tétrade. Au stade pachytène, on peut voir des nucléoles attachés à certaines zones des chromosomes (zones de constrictions secondaires).

Dans l'étape suivante - le diplotène - commence le processus de répulsion des chromosomes précédemment conjugués les uns des autres. Ce processus commence à partir de la région du centromère. Les points de contact des chromatides sœurs semblent glisser vers les extrémités des chromosomes, formant des figures en forme de X appelées chiasmes. La formation de chiasmes s'accompagne d'un échange de régions homologues de chromatides. La formation de chiasmas augmente considérablement la variabilité héréditaire en raison de l'apparition de chromosomes avec de nouvelles combinaisons d'allèles dues au croisement.

La dernière étape de la prophase I est la diacinèse. Dans la diacinèse, la spiralisation des chromosomes augmente, le nombre de chiasmes diminue en raison de leur mouvement vers les extrémités des chromosomes. Les bivalents se déplacent vers le plan équatorial. La membrane nucléaire et les nucléoles disparaissent. La formation finale du fuseau complète la prophase I.

En métaphase I, les bivalents s'alignent dans le plan équatorial de la cellule, formant une plaque métaphase. Les chromosomes sont fortement spiralés – épaissis et raccourcis. Le nombre de bivalents est la moitié du nombre de chromosomes dans une cellule somatique d'un organisme, c'est-à-dire égal au nombre haploïde.

En anaphase I, les chromosomes homologues, chacun constitué de deux chromatides sœurs, divergent vers les pôles opposés de la cellule. En conséquence, le nombre de chromosomes dans chaque cellule fille est réduit exactement de moitié. Dans ce cas, les chromosomes « paternels » et « maternels » du bivalent peuvent avec la même probabilité se retrouver dans l'une des cellules filles.

La télophase I est très courte. Elle se caractérise par la formation de nouveaux noyaux et de nouvelles membranes nucléaires.

Suit ensuite une période spéciale - l'interkinésie. Dans l'interkinésie, contrairement à l'interphase de la mitose, il n'y a pas de période 8 et, par conséquent, la réplication de l'ADN et le doublement du nombre de chromosomes ne se produisent pas. Les chromatides sœurs sont déjà doublées avant la prophase II.

L'interkinésie est suivie de la deuxième division méiotique - équationnelle, qui comprend les mêmes phases que la mitose. Déjà au début de la deuxième division méiotique, la cellule contient 23 chromosomes, chacun étant constitué de deux chromatides sœurs. En prophase II, un nouveau fuseau se forme ; en métaphase II, les chromosomes sont à nouveau situés dans le plan équatorial de la cellule. Au cours de l'anaphase II, en raison de la division du centromère, les chromatides sœurs divergent vers les pôles et, en télophase II, des cellules filles avec un nombre haploïde de chromosomes se forment.

Ainsi, une cellule diploïde entrée en méiose forme quatre cellules filles avec un ensemble haploïde de chromosomes.

La signification biologique de la méiose est la suivante.

1. La méiose assure la continuité dans une série de générations d'organismes qui se reproduisent sexuellement, tandis que la mitose accomplit la même tâche dans une série de générations cellulaires.

2. La méiose est l'une des étapes les plus importantes du processus de reproduction sexuée.

3. Au cours du processus de méiose, le nombre de chromosomes passe du nombre diploïde (46 chez l'homme) au nombre haploïde (23).

4. La méiose assure une variabilité héréditaire combinatoire, qui est une condition préalable à la diversité génétique des personnes et au caractère unique génétique de chaque individu. La variabilité génétique combinatoire au cours du processus de méiose résulte de deux événements : la distribution aléatoire de chromosomes non homologues et le croisement, c'est-à-dire l'échange mutuel de régions homologues des chromatides lors de la formation des chiasmas.

5. La méiose est appelée division de maturation, car la formation de cellules sexuelles humaines (gamètes), comme celle des autres eucaryotes, est associée à une réduction du nombre de chromosomes.

Lors de la formation des gamètes, c'est-à-dire les cellules germinales – spermatozoïdes et ovules – subissent une division cellulaire appelée méiose – une partie essentielle du processus sexuel. Les cellules entrent en méiose après la réplication de l'ADN.
Méiose(division par réduction) - une méthode de division cellulaire, à la suite de laquelle le nombre de chromosomes est réduit (réduit) de moitié et une cellule diploïde (contenant deux ensembles de chromosomes) après deux divisions rapidement successives donne naissance à 4 cellules haploïdes ( contenant chacun un jeu de chromosomes). La restauration du nombre diploïde de chromosomes se produit à la suite de la fécondation.

La méiose rapide est typique de la formation de gamètes mâles (spermatozoïdes, spermatozoïdes). Chez les mammifères, incl. et chez l'homme, lors de la formation des cellules germinales femelles (œufs), la méiose s'arrête pendant plusieurs années et ne se termine que pendant la fécondation.
Étapes de la méiose. La méiose résulte de deux divisions successives de la cellule diploïde mère. Chacun d'eux comprend quatre phases - prophase, métaphase, anaphase, télophase. Toutes les phases de la première division méiotique sont désignées par le chiffre I, et toutes les phases de la deuxième division sont désignées par le chiffre II. La cellule de départ possède un ensemble diploïde de chromosomes, qui sont ensuite doublés lorsque les chromosomes homologues se réunissent, événement principal de la méiose. Ils forment un bivalent (latin - double et valens - fort). S'ensuivent alors deux divisions : dans la première, les bivalents se divisent et les chromosomes homologues se déplacent vers les pôles, dans la seconde, les chromosomes doublés se séparent. Ainsi, quatre cellules haploïdes se forment - le nombre de chromosomes est réduit. La réduction des chromosomes s'accompagne de leur recombinaison, puisque lors de la division chaque bivalent s'oriente aléatoirement par rapport aux pôles. Le nombre d'options d'orientation possibles dépend du nombre de chromosomes dans l'ensemble haploïde. Mais, si pendant la mitose les chromatides de chaque chromosome se séparent simplement, alors pendant la méiose, un chromosome (constitué de deux chromatides) est étroitement lié dans ses parties avec un autre chromosome qui lui est homologue (également constitué de deux chromatides), et dans la prophase du première division de la méiose, un croisement se produit - échange de régions homologues de chromosomes. Ensuite, les chromosomes divergent et des cellules avec un ensemble diploïde de chromosomes se forment, mais la composition de ces chromosomes est déjà différente de celle d'origine, une recombinaison s'y est produite. La première division mitotique est terminée et la deuxième division mitotique se produit sans synthèse d'ADN, donc pendant cette division la quantité d'ADN est réduite de moitié. À partir de cellules initiales dotées d'un ensemble diploïde de chromosomes, naissent des gamètes dotés d'un ensemble haploïde.
Caractéristiques de la première division méiotique. En interphase 1, l’ADN double et les cellules entrent en méiose avec l’ensemble de chromosomes 2n4c. La première phase de la méiose est la prophase I, la plus complexe et la plus longue (22,5 jours chez l'homme), et se divise en 5 étapes.
Le leptotène est le stade des filaments fins : les chromosomes sont faiblement spiralés et les plus longs.
Zygotène - l'étape du début de la conjugaison (union par paires) des chromosomes homologues ; dans ce cas, les chromomères homologues s'attirent mutuellement et s'alignent strictement en face les uns des autres. Chaque paire de chromosomes est appelée bivalent (leur nombre est égal au nombre haploïde de chromosomes).
Le pachytène est le stade de fils épais et peut durer plusieurs jours. A ce stade, un croisement se produit.
Le diplotène est l'étape de ségrégation des chromosomes. Chez le diplotène, les chromosomes homologues commencent à se repousser et restent connectés uniquement au niveau des chiasmas. Dans les ovocytes (œufs en développement), le diplotène peut persister pendant des mois ou des années, car C'est à ce stade que les chromosomes se condensent et synthétisent l'ARN, fournissant ainsi à l'œuf des substances de réserve.
Diacinèse - chaque bivalent contient quatre chromatides distinctes, chaque paire de chromatides sœurs étant reliées par un centromère, tandis que les chromatides non sœurs qui ont subi un croisement sont reliées par des chiasmes. Dans cette phase, un fuseau de division se forme dans la cellule, les centrioles se déplacent vers les pôles, l'enveloppe nucléaire se désintègre et les tétrades se déplacent vers le centre de la cellule.
En métaphase I, les bivalents s'alignent dans le plan équatorial, les chromosomes homologues dans la région du centromère s'éloignent les uns des autres, restant connectés dans la région de l'épaule. Les brins du fuseau s'attachent aux centromères des chromosomes homologues
Dans l'anaphase I, les chromosomes homologues se déplacent de manière aléatoire vers les pôles à l'aide de fils de fuseau. De ce fait, le nombre de combinaisons possibles lorsque les chromosomes divergent est égal à 2n, où n est le nombre de paires de chromosomes.
Dans la télophase I, la déspiralisation des chromosomes et la formation de noyaux et de cellules filles commencent à chaque pôle.
Caractéristiques de la deuxième division de la méiose. Après une courte interphase II (1p2c), au cours de laquelle les chromosomes ne doublent pas, la deuxième division se produit rapidement - prophase II, anaphase II et télophase II. En conséquence, à partir de chaque cellule diploïde entrée en méiose, quatre noyaux haploïdes se forment.
Dans la prophase II (1p2c), des chromosomes filiformes - univalents - sont situés le long de la périphérie du noyau et un fuseau se forme. Les chromosomes se rapprochent du plan équatorial et la cellule entre en métaphase II (1n2s). En anaphase II (2n2c), les chromatides se séparent et sont entraînées par les filaments du fuseau du plan équatorial vers les pôles opposés. Au cours de la télophase II (In 1c), les chromosomes s'éclaircissent, formant des fils, et les noyaux des cellules filles se forment aux pôles.
À la suite de la deuxième division (équationnelle), les chromatides se séparent en cellules différentes et chacune des 4 cellules sœurs reçoit une chromatide. En conséquence, à partir de deux cellules de la méiose I dans la télophase de la méiose II, quatre gamètes filles matures se forment, chacun portant un nombre haploïde de chromosomes.
Signification biologique de la méiose :
. maintenir la constance du caryotype au fil des générations d'organismes d'une espèce donnée ;
. assurer la possibilité de recombinaison des chromosomes et des gènes pendant le processus sexuel ;
. la formation de chromosomes de composition génétique mise à jour en raison du croisement entre chromosomes homologues ;
. atteindre l'hétérogénéité héréditaire des gamètes, car Lors de la première division méiotique, le chromosome maternel passe d'une paire de chromosomes homologues à l'un des deux gamètes, et le chromosome paternel à l'autre.

Conférence, résumé. La méiose comme base de la formation de cellules germinales dans les organismes - concept et types. Classification, essence et caractéristiques.

Cellules sexuelles (gamètes) se développent dans les organes génitaux (génératifs) et jouent un rôle vital : ils assurent la transmission des informations héréditaires des parents aux descendants. Au cours de la reproduction sexuée, à la suite de la fécondation, se produit la fusion de deux cellules germinales (mâles et femelles) et la formation d'une cellule - un zygote, dont la division ultérieure conduit au développement d'un organisme fille.

En règle générale, le noyau cellulaire contient deux ensembles de chromosomes - l'un provenant de l'un et l'autre parent - 2n (la lettre latine "n" désigne un seul ensemble de chromosomes). Une telle cellule est appelée diploïde (du grec diplomes- "double" et eidos- "voir"). On peut supposer que lorsque deux noyaux fusionnent, la cellule nouvellement formée (zygote) ne contiendra plus deux, mais quatre ensembles de chromosomes, qui doubleront à nouveau à chaque apparition ultérieure de zygotes. Imaginez combien de chromosomes s’accumuleraient alors dans une cellule ! Mais cela n’arrive pas dans la nature vivante : le nombre de chromosomes dans chaque espèce reste constant au cours de la reproduction sexuée. Cela est dû au fait que les cellules sexuelles se forment par division spéciale. Grâce à cela, non pas deux (2n), mais une seule paire de chromosomes (1n) pénètrent dans le noyau de chaque cellule germinale, c'est-à-dire la moitié de ce qu'il y avait dans la cellule avant sa division. Les cellules comportant un seul jeu de chromosomes, c'est-à-dire ne contenant que la moitié de chaque paire de chromosomes, sont appelées haploïde (du grec haploos- "simple", "unique" et eidos- "voir").

Le processus de division des cellules germinales, à la suite duquel il y a deux fois moins de chromosomes dans le noyau, est appelé méiose (Grec méiose- "diminuer"). Une réduction de moitié du nombre de chromosomes dans le noyau (ce qu'on appelle la réduction) se produit lors de la formation des cellules germinales mâles et femelles. Lors de la fécondation, un double jeu de chromosomes (2n) est à nouveau créé dans le noyau du zygote par la fusion des cellules germinales.

La méiose revêt une grande importance dans le monde vivant. Au cours du processus de méiose (contrairement à la mitose), des cellules filles se forment et contiennent deux fois moins de chromosomes que les cellules parentales, mais grâce à l'interaction des chromosomes du père et de la mère, elles ont toujours de nouvelles combinaisons uniques de chromosomes. Ces combinaisons dans la progéniture s'expriment dans de nouvelles combinaisons de caractéristiques. L'émergence de nombreuses combinaisons de chromosomes augmente la capacité d'une espèce à développer des adaptations aux conditions environnementales changeantes, ce qui est très important pour l'évolution.

À l’aide de la méiose, les cellules germinales se forment avec un ensemble plus petit de chromosomes et avec des propriétés génétiques qualitativement différentes de celles des cellules mères.

La méiose, ou division par réduction, est une combinaison de deux étapes uniques de division cellulaire qui se succèdent sans interruption. Elles sont appelées méiose I (première division) et méiose II (deuxième division). Chaque étape comporte plusieurs phases. Les noms des phases sont les mêmes que ceux des phases de mitose. Les interphases sont observées avant les divisions. Mais la duplication de l'ADN lors de la méiose ne se produit qu'avant la première division.

Dans la première interphase (précédant la première division méiotique), augmentation de la taille des cellules, doublement des organites et Doublement de l'ADN dans les chromosomes.

Première division (méiose I) commence prophase I, au cours de laquelle les chromosomes dupliqués (ayant deux chromatides) sont clairement visibles au microscope optique. Dans cette phase, la même chose ( homologue) les chromosomes, mais provenant des noyaux des gamètes paternels et maternels, se rapprochent les uns des autres et « se collent » sur toute leur longueur par paires. Les centromères (constrictions) des chromosomes homologues sont situés à proximité et se comportent comme une seule unité, retenant ensemble les quatre chromatides. De tels doubles chromosomes homologues interconnectés sont appelés un couple ou bivalent(de lat. bi- "double" et Valens- "fort").

Les chromosomes homologues qui composent le bivalent sont étroitement liés les uns aux autres en certains points. Dans ce cas, un échange de sections de brins d'ADN peut se produire, entraînant la formation de nouvelles combinaisons de gènes dans les chromosomes. Ce processus est appelé traverser (Anglais) traverser- "croix"). Le croisement peut conduire à la recombinaison de grandes ou petites sections de chromosomes homologues avec plusieurs gènes ou parties d'un gène dans des molécules d'ADN.

Grâce au croisement, les cellules germinales contiennent des chromosomes ayant des propriétés héréditaires différentes de celles des chromosomes des gamètes parents.

Le phénomène de croisement a une signification biologique fondamentale, car il augmente la diversité génétique de la progéniture.

La complexité des processus se produisant dans la prophase I (dans les chromosomes, le noyau) détermine la durée la plus longue de cette étape de la méiose.

^III. Méiose. Formation de cellules germinales.


    1. La méiose est la base de la reproduction sexuée.

    2. I division méiotique.

    3. IIe division méiotique.

    4. Signification biologique de la méiose.

1. La méiose est la base de la reproduction sexuée.

Division cellulaire spécifique au cours de laquelle se forment les cellules germinales - méiose.

La constance spécifique du nombre de chromosomes dans les cellules est maintenue grâce à la mitose, qui est précédée de la synthèse de l'ADN et de la formation de deux chromatides dans chaque chromosome. Comment la constance du nombre de chromosomes est-elle maintenue lors de la reproduction sexuée, puisque toutes les cellules somatiques contiennent des diploïdes et que les cellules sexuelles matures n'en ont que la moitié, c'est-à-dire haploïde, le nombre de chromosomes, donc la moitié de la quantité d'ADN ?

Le nombre de chromosomes est réduit de moitié lors de la maturation des cellules germinales. Les deux divisions qui se produisent dans la zone de maturation représentent deux divisions de la méiose.

Les deux divisions de la méiose comprennent les mêmes phases que la mitose : prophase, métaphase, anaphase, télophase. Avant la première division de la méiose, dans les cellules germinales situées dans la zone de maturation, se produit la synthèse de l'ADN, et donc le doublement des chromosomes, c'est-à-dire formation de deux chromatides.

^ 2. Je division méiotique.

En prophase de la première division de la méiose, une spiralisation des chromosomes se produit. À la fin de la prophase, lorsque la spiralisation se termine, les chromosomes acquièrent leur forme et leur taille caractéristiques. Les chromosomes de chaque paire, c'est-à-dire homologues, se connectent les uns aux autres sur toute la longueur pour former des bivalents et se tordent. Ce processus de connexion de chromosomes homologues est appelé conjugaison.

Lors de la conjugaison, un processus d'échange de sections - des gènes - se produit entre certains chromosomes homologues, ce qui signifie également l'échange d'informations héréditaires. Échange de régions identiques de chromosomes homologues – traverser. Le processus de croisement est aléatoire. Après conjugaison et croisement, les chromosomes homologues sont séparés les uns des autres. L'enveloppe nucléaire se dissout, le nucléole disparaît et le fuseau se forme.

Lorsque les chromosomes sont complètement séparés, la formation du fuseau se termine, la métaphase de la méiose se produit et les bivalents (une paire de chromosomes) se situent dans le plan équatorial.

Des brins de fuseau sont attachés à chaque chromosome. Ensuite, l'anaphase de la méiose commence, et non pas les moitiés de chaque chromosome, y compris une chromatide, comme dans la mitose, mais des chromosomes entiers, chacun constitués de deux chromatides, se dirigent vers les pôles de la cellule. Par conséquent, un seul chromosome homologue de chaque paire se retrouve dans la cellule fille.

Pendant la télophase, deux cellules avec un nombre haploïde réduit de chromosomes se forment.

À la suite de la première division méiotique, on observe une réduction de moitié du nombre de chromosomes dans la cellule, la formation de précurseurs haploïdes des gamètes, mais leurs chromosomes sont constitués de deux chromatides, c'est-à-dire ont le double de la quantité d’ADN.

^ 3. II division méiotique.

Après la première division, se produit la deuxième division de la méiose, et cette division n'est pas précédée par la synthèse de l'ADN.

En effet, même lors de la première division de la méiose, des chromosomes entiers se sont séparés en pôles de cellules filles, chacune possédant deux chromatides. Après une courte prophase, les chromosomes (parfois il n'y a pas de prophase), constitués de deux chromatides, dans la métaphase de la deuxième division, sont situés dans le plan équatorial et sont attachés aux fils du fuseau. Le processus se produit simultanément dans deux cellules filles. En anaphase, les chromatides divergent vers les pôles opposés de la cellule et chaque cellule fille se retrouve avec un chromosome fille. La quantité d'ADN et de chromosomes dans les cellules filles est égalisée. Ainsi, le nombre de chromosomes dans les spermatozoïdes et les ovules est réduit de moitié.

Au cours de la télophase, quatre cellules filles se forment, des noyaux se forment et des cloisons (dans les cellules végétales) ou des constrictions (dans les cellules animales) se forment.

À la suite de la division méiotique II, quatre cellules avec un ensemble haploïde se forment - des chromosomes ou gamètes chromatides uniques.

^ 4. Signification biologique de la méiose.

L'essence biologique de la méiose est de réduire de moitié le nombre de chromosomes et de former des gamètes haploïdes. Lorsque les cellules germinales fusionnent, un zygote diploïque se forme.

La méiose assure la constance du caryotype au fil des générations d'organismes d'une espèce donnée.

Au cours de la méiose, des croisements et des échanges de sections de chromosomes homologues se produisent. Les chromosomes de chaque paire s'écartent de manière aléatoire, indépendamment des autres paires. La méiose apporte une diversité dans la composition génétique des gamètes, c'est-à-dire La méiose est la principale source de diversité des organismes de cette espèce.

Dans certains cas, en raison d'une perturbation du processus de méiose due à la non-disjonction des chromosomes homologues, les cellules sexuelles peuvent avoir les deux chromosomes homologues ou ne pas les contenir du tout. Cela conduit à de graves perturbations dans le développement du corps, puis à sa mort.

Enquête frontale :

1. Comment se produit la méiose ?

2. Quelle est la différence entre la méiose et la mitose ?

3. Qu'est-ce que la conjugaison des chromosomes et quelle est sa signification ?

4. Qu’est-ce que le croisement et quelle est sa signification ?

5. Quelle est l’essence biologique de la méiose ?

^ IV. Fertilisation. L'évolution de la reproduction sexuée.


  1. Fécondation – définition, essence, concept de « double fécondation ».

  2. Parthénogenèse – définition, essence.

  3. Dimorphisme sexuel – définition, essence.

  4. Hermaphrodites – définition, essence.

  5. Insémination artificielle et transfert d'embryons.

  6. L'évolution de la reproduction sexuée.

      1. Fécondation – définition, essence, concept de « double fécondation ».
Fertilisation- le processus de fusion des gamètes femelles et mâles - des cellules avec un ensemble haploïde de chromosomes, se terminant par la formation d'un zygote. Le zygote est diploïde, car il s'est formé à la suite de la fusion de deux gamètes haploïdes. Après la fécondation, la synthèse de l'ADN et le doublement des chromosomes se produisent. Le zygote se divise par mitose et donne naissance à l'embryon.

^ L'essence de la fécondation : dans le noyau du zygote, tous les chromosomes redeviennent appariés ; Dans chaque paire de chromosomes homologues, un chromosome est paternel et l’autre est maternel. L'ensemble diploïde de chromosomes, caractéristique des cellules somatiques de chaque type d'organisme, est restauré lors de la fécondation.

Le processus de fertilisation comprend trois étapes :


    1. pénétration des spermatozoïdes dans l'ovule;

    2. fusion de gamètes haploïdes pour former un zygote ;

    3. activation du zygote pour la fragmentation et le développement.

Importance biologique de la fertilisation. La fécondation peut être externe ou interne. Le développement des gamètes femelles et mâles et la fécondation ont lieu dans les organes génitaux féminins et masculins. Lorsque les gamètes femelles et mâles fusionnent, un nouvel organisme se forme et porte les caractéristiques de la mère et du père. Ainsi, à la suite de la fécondation, à chaque fois, une combinaison unique et unique de gènes se forme chez le zygote. L'unicité génétique sert de base à la diversité des individus au sein d'une espèce.

"^Double fécondation". Chez les angiospermes, les gamètes mâles sont inactifs et sont appelés spermatozoïdes. L'ovule est immobile et sa formation se produit dans le sac embryonnaire situé dans l'ovule. Le sac embryonnaire contient, outre l'œuf haploïde, une cellule diploïde, qui participe à la fécondation et se trouve au centre du sac embryonnaire, et plusieurs autres cellules haploïdes.

La spermine se développe dans les grains de pollen des anthères (sur les étamines). À l'aide d'un tube pollinique, les spermatozoïdes sont transférés vers le sac embryonnaire, où se déroule le processus de fécondation. Le tube pollinique contient deux spermatozoïdes. Lorsque le tube pollinique pénètre dans le sac embryonnaire, un spermatozoïde fusionne avec l'ovule pour former un zygote diploïde à partir duquel l'embryon se développe. Le deuxième spermatozoïde fusionne avec la cellule centrale diploïde, donnant naissance à une nouvelle cellule dotée d'un noyau triploïde, c'est-à-dire il contient trois ensembles de chromosomes. L'endosperme de la graine se développe à partir de là. Ce processus sexuel, universel pour tous les angiospermes, est appelé double fécondation. Il a été ouvert en 1898. S.G. Navashin.

^ La signification biologique de la double fécondation chez les angiospermes est que le développement de l'endosperme ne commence qu'après la fécondation de l'œuf. L'endosperme triploïde des angiospermes fournit du matériel nutritionnel de réserve pour l'embryon en développement. De plus, cela inclut les inclinations héréditaires des organismes maternels et paternels.

^ 2. Parthénogenèse – définition, essence.

Parthénogenèse- développement d'un organisme à partir d'un œuf non fécondé. La parthénogenèse se produit naturellement chez de nombreuses espèces végétales et animales. Par exemple, parmi les plantes, on le connaît dans les pissenlits et les épervières. Parmi les animaux, la parthénogenèse est répandue chez les rotifères, les crustacés d'eau saumâtre Artemia, les crustacés d'eau douce cladocères Daphnia, les pucerons et les abeilles. En tant que membres d’une colonie d’abeilles, les faux-bourdons (mâles) se développent par parthénogenèse. Il existe une parthénogenèse naturelle (se produit dans la nature) ou artificielle (réalisée dans des conditions artificielles. Par exemple, Tikhomirov a stimulé le développement du ver à soie ; Leb - le développement de l'oursin ; Bataillon - le développement de la grenouille) parthénogenèse.

^ 3. Dimorphisme sexuel – définition, essence.

Dimorphisme sexuel- un phénomène observé chez les organismes dioïques, dans lequel les femelles et les mâles diffèrent les uns des autres par leur apparence, leur comportement ou d'autres caractéristiques. Cela reflète le fait que les femmes et les hommes remplissent des fonctions différentes. En règle générale, les hommes sont plus susceptibles de présenter des signes visibles.

^ 4. Hermaphrodites – définition, essence.

Organismes qui développent des gamètes mâles et femelles chez un seul individu - hermaphrodites. On le trouve chez les mollusques, les vers plats et les annélides, mais peut survenir chez les animaux et les humains en tant qu'état pathologique.

^ 5. Insémination artificielle et transfert d'embryons.

Actuellement, l'insémination artificielle est utilisée dans la pratique agricole - l'introduction artificielle du sperme du fabricant dans le tractus génital féminin. Ceci est possible grâce à la méthode de conservation du sperme sous forme congelée.

En 1978 Le premier cas d’accouchement en éprouvette a été enregistré.

Étapes du transfert d'embryons :


      1. prélèvement chirurgical d'un ovule de l'ovaire ;

      2. fécondation avec du sperme;

      3. faire pousser un embryon in vitro;

      4. transfert de l'embryon dans l'utérus, préparé hormonalement pour l'implantation de l'embryon.
^ 6. Évolution de la reproduction sexuée.

Au cours de l'évolution, la reproduction sexuée a connu un certain développement. Au début, les cellules germinales avaient la même taille et la même forme. Par la suite, des macrogamètes se sont formés - des prototypes de l'ovule et des microgamètes - des prototypes de spermatozoïdes (trouvés chez les amibes et les sporozoaires). Parallèlement à la différenciation des gamètes, un dimorphisme sexuel se développe - des différences dans la structure des gamètes et des individus.

Enquête frontale :


        1. Définir la notion de fécondation. Quelle est l’essence de la fertilisation ?

        2. Quelle est l’essence de la double fécondation chez les plantes à fleurs ?

        3. Quelle est l’essence de la parthénogenèse ?

        4. Quelle est l’essence du dimorphisme sexuel ?

        5. Quelle est l’essence de l’hermaphrodisme ?

  1. Quelle est l’essence de l’évolution de la reproduction sexuée ?

^ V. Développement individuel de l'organisme.


    1. Le concept d'ontogenèse.
2. Stade blastula.

3. Stade Gastrula.

4. Stade neurula.

5. Organes embryonnaires temporaires.

6. L'influence de l'environnement sur le développement de l'organisme.

^ 1. Le concept d'ontogenèse.

L'ontogenèse- le processus de développement individuel qui commence avec la fécondation et se termine par la mort de l'organisme.

Il existe deux périodes dans l’ontogenèse : embryonnaire et postembryonnaire. La période embryonnaire ou prénatale ou Embryogenèse commence au moment de la fécondation et se termine avec la naissance. Le postembryonnaire ou post-partum commence dès la naissance et se termine par la mort de l'organisme.


    1. ^ Stade blastula.
Après la fécondation, commence le développement embryonnaire d'un animal ou d'une plante, qui se termine par la formation d'un organisme adulte. L'œuf fécondé - le zygote - subit une série de divisions mitotiques rapidement successives, appelées clivage. Le zygote se divise d’abord longitudinalement en deux cellules de taille égale, appelées blastomères. Ensuite, chacun des blastomères se divise également dans le sens longitudinal et quatre cellules se forment. La troisième division suivante se produit dans la direction transversale et, par conséquent, huit cellules identiques sont formées. Par la suite, les divisions longitudinales et transversales alternent rapidement, conduisant à la formation d'un grand nombre de cellules (blastomères).

L'œuf de lancette, qui contient une petite quantité de jaune, est complètement écrasé. Chez d'autres animaux (oiseaux, poissons), l'œuf contient beaucoup de jaune et seul le disque cytoplasmique avec le noyau est écrasé, et le jaune lui-même n'est pas écrasé.

Lors du clivage, les divisions successives se produisent rapidement, les blastomères ne se développent pas et leur taille diminue à mesure que le nombre de cellules augmente. À la suite de l'écrasement, un embryon sphérique avec une cavité à l'intérieur se forme - blastula. Les cellules de la paroi de la blastula sont disposées en une seule couche. La formation de la blastula met fin à la période de fragmentation et commence la période de développement suivante, au cours de laquelle la division cellulaire se poursuit et la formation de la deuxième couche interne de cellules se produit. L'embryon devient bicouche.


    1. ^ Stade Gastrula.
Chez de nombreux animaux multicellulaires, la couche interne de cellules est formée par l'invagination des cellules de sa paroi dans la cavité de la blastula. Cette étape de développement à deux niveaux est appelée gastrula. La couche externe des cellules de la gastrula est appelée ectoderme, la couche interne est appelée endoderme. La cavité formée par invagination et limitée par l'endoderme est la cavité de l'intestin primaire, qui s'ouvre vers l'extérieur par une ouverture - la bouche primaire. L'ectoderme et l'endoderme sont appelés couches germinales.

Le développement ultérieur de la gastrula initialement à deux couches est associé à la formation de la troisième couche germinale - le mésoderme, à la séparation de la notocorde, à la formation de l'intestin et au développement du système nerveux central.


Premières étapes de la fragmentation de l'œuf Développement de l'embryon de triton.

grenouilles (en haut) et oiseaux (en bas).

Des étapes successives de fragmentation des 2, 4 et 8 blastomères sont visibles.

L'œuf de grenouille est fragmenté en blastomères de différentes tailles.

Dans l’œuf des oiseaux, seule la partie superficielle est fragmentée

Cytoplasme actif dans lequel se trouve le noyau.


    1. Stade neurule.
La division et le mouvement cellulaires se poursuivent à l'étape suivante du développement de l'embryon : la neurula. La formation des organes individuels de la future larve ou de l'organisme adulte commence.

L'ectoderme donne naissance au tégument externe du corps, au système nerveux et aux organes sensoriels qui lui sont associés.

Les ouvertures buccales et anales, les intestins, les poumons, le foie et le pancréas se développent à partir de l'endoderme.

Le mésoderme donne naissance à la notocorde, aux muscles, au système excréteur, au squelette cartilagineux et osseux, aux vaisseaux sanguins et aux gonades.

Premiers stades du développement des lancettes

L'embryon animal se développe comme un organisme unique dans lequel toutes les cellules, tissus et organes sont en étroite interaction. Tous les organes fœtaux sont complètement formés au bout de trois mois. Les premières étapes du développement animal ont beaucoup en commun pour tous les organismes, ce qui est l'une des preuves de l'unité d'origine de tous les organismes vivants sur Terre.


    1. ^ Organes embryonnaires temporaires.
Les organes embryonnaires temporaires cessent d'exister après la naissance de l'organisme. Il y en a quatre : l'amnios, l'allantoïde, le chorion et le sac vitellin.

^ L'amnios est une membrane aqueuse qui entoure l'embryon, le protégeant du dessèchement et des dommages mécaniques. Chez l'homme, il s'agit du sac amniotique.

Chorion - adjacent à la coquille ou à la paroi de l'utérus, pénétré par des capillaires, assurant la nutrition et la respiration de l'embryon.

L'allantoïde est un sac urinaire qui sert à excréter les produits métaboliques. Ses vaisseaux sont les veines et les artères ombilicales destinées à la nutrition et à l'excrétion.

^ Sac vitellin - sert à la nutrition des oiseaux, source de cellules germinales et de cellules sanguines chez l'homme.


    1. L'influence de l'environnement sur le développement de l'organisme.
Toutes les étapes du développement individuel de tout organisme sont influencées par des facteurs environnementaux. Il s'agit notamment d'un certain nombre de facteurs naturels, parmi lesquels on peut citer principalement la température, la lumière, la composition en sel et en gaz de l'habitat, les ressources alimentaires, etc.

Il existe cependant des facteurs dont l’impact sur le développement individuel est non seulement indésirable, mais également néfaste. Il convient de mentionner particulièrement ces effets sur le développement et le fonctionnement du corps humain. Les facteurs externes nocifs comprennent tout d'abord les boissons alcoolisées et le tabagisme.

La consommation de boissons alcoolisées cause d’énormes dommages à n’importe quel stade du développement individuel d’une personne et est particulièrement dangereuse à l’adolescence. L'alcool a un effet néfaste sur tous les systèmes organiques humains, principalement sur le système nerveux central, sur le cœur et les vaisseaux sanguins, sur les poumons, les reins et le système musculo-squelettique (muscles). La consommation d'alcool, même à petites doses, perturbe l'activité mentale d'une personne, le rythme des mouvements, la respiration et l'activité cardiaque, entraînant de nombreuses erreurs de travail et l'apparition de maladies. Par exemple, l’alcool détruit le foie et provoque sa dégénérescence (cirrhose). La consommation systématique d'alcool conduit au développement d'une maladie grave - l'alcoolisme, qui nécessite un traitement spécial à long terme. Les parents alcooliques peuvent donner naissance à des enfants mentalement retardés ou physiquement handicapés.

Enquête frontale :


    1. Définir le concept d'ontogenèse et le caractériser.

    2. Décrivez le stade blastula.

    3. Décrivez le stade de la gastrula.

    4. Décrivez le stade de la neurula.

    5. Décrire les organes embryonnaires temporaires.

    6. Comment l'influence de l'environnement extérieur affecte-t-elle le développement externe et interne du corps ?

^VI. Développement postembryonnaire de l'organisme.


  1. Développement postembryonnaire.

  2. Développement postembryonnaire indirect.

  3. Signification biologique des larves.

  4. Développement postembryonnaire direct.

  5. La croissance, le vieillissement et la mort sont des étapes de l'ontogenèse.

  6. Régénération et transplantation.

      1. Développement postembryonnaire.
La période postembryonnaire (postembryonnaire) commence à partir du moment où l'organisme quitte les membranes de l'œuf et pendant le développement intra-utérin de l'embryon de mammifère, à partir du moment de la naissance. Il existe deux types de développement post-embryonnaire : direct, lorsque l'organisme né est semblable à l'adulte, et indirect, lorsque le développement embryonnaire conduit à la formation d'une larve, qui diffère de l'organisme adulte par de nombreux signes de structure externe et interne, en la nature de la nutrition, du mouvement et un certain nombre d'autres caractéristiques.

      1. ^ Développement postembryonnaire indirect.
Les animaux à développement indirect comprennent les coelentérés, les plats et les annélides, les crustacés, les insectes et un certain nombre d'autres invertébrés, et parmi les vertébrés - les amphibiens. Chez ces animaux, les larves se développent à partir d'œufs, qui mènent une vie indépendante et se nourrissent de manière indépendante. Leur structure est plus simple que celle d'un organisme adulte : ils développent des organes larvaires spéciaux que les adultes ne possèdent pas (par exemple, un têtard de grenouille a des branchies externes et une queue). La transformation d'une larve en animal adulte s'accompagne d'une profonde restructuration de la structure externe et interne. Le développement indirect peut être complet ou incomplet.

^ Développement indirect complet : œuf, larve, dont la structure diffère de l'adulte, chrysalide, adulte (mouche domestique, papillon, grenouille).

^ Développement indirect incomplet : l'œuf est une larve, de structure similaire à celle de l'adulte (blatte).


      1. Signification biologique des larves.
Le développement indirect offre souvent aux organismes des avantages significatifs :

        1. Grâce à une alimentation indépendante, les larves assurent le développement de l'individu adulte, car Les œufs des animaux caractérisés par un développement indirect contiennent une petite quantité de jaune.

        2. Habituellement, la larve représente un stade de développement spécialement adapté à l'alimentation et à la croissance actives (insectes, amphibiens). En règle générale, les larves et les adultes d'une même espèce vivent dans des conditions différentes, c'est-à-dire occupent des niches écologiques différentes et, grâce à cela, ils ne se font pas concurrence pour l'espace et la nourriture.

        3. Chez certains organismes, les larves contribuent à la propagation de l'espèce. Par exemple, chez de nombreux vers et mollusques sessiles et sédentaires, les larves nagent librement et occupent de nouveaux habitats.

      1. ^ Développement postembryonnaire direct.
Le développement direct est apparu au cours du processus d'évolution d'un certain nombre d'animaux invertébrés, par exemple les sangsues, les mille-pattes et les araignées. La plupart des vertébrés, parmi lesquels les reptiles, les oiseaux et les mammifères, ont un développement direct. Ces organismes ont une grande quantité de jaune dans leurs œufs et une période de développement intra-utérin prolongée.

Au moment de la naissance, le corps ressemble au stade adulte. La période postembryonnaire est donc caractérisée par la croissance et l’acquisition d’un état de maturité fonctionnelle des organes et des systèmes.


      1. ^ La croissance, le vieillissement et la mort sont des étapes de l'ontogenèse.
Hauteur– augmentation de la masse et de la taille de l’organisme en développement. La croissance d'un organisme résulte d'une augmentation du nombre de cellules, de la substance intercellulaire et de la taille des cellules. La croissance est régulée génétiquement, mais elle est également influencée par des conditions extérieures : quantité et qualité de la nourriture, lumière, température, facteurs sociaux, influences psychologiques.

Vieillissement– un processus naturel qui s’accentue avec le temps, entraînant une diminution des capacités d’adaptation du corps et une augmentation du risque de décès.

^ Mort– arrêt irréversible de toutes les manifestations des fonctions vitales de l’organisme.


      1. Régénération et transplantation.
Régénération– la capacité des organismes à restaurer les structures intracellulaires, les tissus et les organes détruits au cours de la vie normale ou à la suite de dommages. Parfois, le phénomène de régénération comprend la restauration d'un tout nouvel organisme à partir d'une petite partie de celui-ci, ce qui n'est pas sans rappeler le développement d'un individu au cours du développement embryonnaire. Il y a:

^ 1. La régénération physiologique est le renouvellement des cellules et des organes perdus au cours des activités normales de la vie, c'est-à-dire se produisant comme un processus physiologique normal (changement naturel des générations de cellules dans l'épithélium de la peau, des intestins, repousse des ongles, des poils, chute et repousse des bois chez le cerf). On note un rythme quotidien de renouvellement cellulaire. L'indice mitotique (le nombre de cellules en division pour mille) permet de comparer l'activité mitotique des tissus.

^ 2. Régénération réparatrice - processus de restauration des cellules, des organes et des tissus en réponse à des influences dommageables (traumatismes mécaniques, influences chirurgicales, brûlures, engelures, influences chimiques, maladies). Les organismes vivants de toute sorte ont la capacité inhérente de régénération réparatrice.

Un exemple classique de régénération réparatrice est la régénération de l’Hydre. L'hydre peut être décapitée en amputant le cône buccal avec des tentacules, puis elle se reforme. En coupant l'hydre en morceaux, vous pouvez augmenter le nombre d'hydres, car chaque partie se transforme en une hydre entière. Une capacité de régénération significative a été trouvée chez les représentants des types d'appartements et d'annélides, ainsi que chez les étoiles de mer.

^ Régénération chez certaines espèces d'animaux invertébrés.

A – hydre ; B – ver annelé ; B – étoile de mer.

Les vertébrés, les tritons et les têtards de grenouilles développent des pattes et des queues nouvellement amputées. Il s'agit d'un exemple de régénération d'un organe externe, à la suite de laquelle sa forme et sa fonction sont restaurées, mais l'organe régénéré se distingue par sa taille réduite.

^ Régénération des membres du triton.

1 à 7 – étapes successives de régénération, respectivement

10, 12, 14, 18, 28, 42, 56 jours après l'amputation.

La régénération des organes internes se produit un peu différemment. Lorsqu'un ou deux lobes du foie sont retirés d'un rat, les lobes restants augmentent en taille et assurent une fonction dans la mesure où elle était caractéristique d'un organe normal. Cependant, la forme du foie n’est pas restaurée. Le processus par lequel la masse et la fonction d'un organe sont restaurés est appelé hypertrophie régénérative.

Régénération chez les mammifères. A – hypertrophie régénérative du foie de rat : 1 – avant chirurgie, 2 – après ablation de deux lobes, 3 – foie régénéré ; B – régénération musculaire du rat : 1 – moignon de muscle retiré, 2 – muscle restauré ; B – cicatrisation d'une incision cutanée chez une personne : 1 – caillot de fibrine, 2 – mouvement des cellules de la couche de croissance, 3 – formation d'une couche épithéliale.

Si l'un des organes appariés, par exemple un rein ou un ovaire, est retiré, l'autre augmente de taille et remplit la même fonction que deux organes normaux. Après l’ablation d’un ganglion lymphatique ou de la rate, la taille des ganglions lymphatiques restants augmente. Cette augmentation de la masse et de la fonction de l'organe restant en réponse à la suppression de quelque chose de similaire est appelée hypertrophie de remplacement compensatoire et appartient également à la catégorie des processus de restauration. Le terme « hypertrophie » en biologie et en médecine fait référence à une augmentation de la taille des organes et des parties du corps.

^ Régénération intracellulaire– une augmentation du nombre d’organites (mitochondries, ribosomes) conduisant à l’intensification du métabolisme énergétique et plastique des cellules.

Dans tous les cas de régénération réparatrice, des changements naturels complexes se produisent dans la structure des organes. Ces changements sont plus visibles lorsque l'ensemble de l'organisme est restauré à partir d'une partie. Aucun processus de formation significatif ne se produit à la surface de la plaie ; ils se déroulent à l'intérieur de la partie préservée, ce qui entraîne la reformation de tout l'organisme, initialement de la taille de la partie restante, qui grandit ensuite - morphallaxie. Lors de la régénération des organes externes, un nouvel organe se développe à partir de la surface de la plaie : épimorphose.

Les différentes formes de régénération après une blessure partagent certaines caractéristiques communes. Tout d'abord, la plaie se referme, certaines des cellules restantes meurent, puis le processus de dédifférenciation se produit, c'est-à-dire perte de caractéristiques structurelles spécifiques par les cellules, puis reproduction, mouvement et encore différenciation des cellules. Pour démarrer le processus de régénération, la perturbation des connexions spatiales antérieures et des contacts entre les cellules est d'une grande importance. Dans la régulation des processus de régénération, ainsi que des interactions intercellulaires, un rôle important appartient aux hormones et aux influences du système nerveux. Avec l’âge, les capacités de régénération diminuent.

La question des capacités de régénération des mammifères, dont font partie les humains, présente un intérêt particulier pour la médecine. La peau, les tendons, les os, les troncs nerveux et les muscles se régénèrent bien. Pour la régénération musculaire, il est important de conserver au moins un petit moignon, et pour la régénération osseuse, le périoste est nécessaire. Ainsi, si les conditions nécessaires sont créées, il est possible de régénérer de nombreux organes internes des mammifères et des humains. L'impossibilité de régénération des membres et d'autres organes externes chez les mammifères ayant un mode de vie actif est déterminée par l'évolution. La cicatrisation rapide de la surface de la plaie pourrait avoir une plus grande importance adaptative que l'existence à long terme d'une régénération sensible dans les zones constamment blessées au cours d'un mode de vie actif.

Transplantation, ou transplantation de cellules, de tissus et d'organes d'un endroit à un autre dans un organisme, ainsi que d'un organisme à un autre. Il est souvent souhaitable de transplanter un organe sain d'un organisme à la place d'un organe malade d'un autre organisme ; aux problèmes purement techniques et chirurgicaux s'ajoutent des problèmes biologiques, en fonction de l'incompatibilité immunologique des tissus du donneur avec l'organisme du receveur, ainsi que des problèmes moraux et éthiques.

Il existe trois types de transplantation : l’auto-, l’homo- et l’hétérotransplantation. Autotransplantation– transplantation d'organes et de tissus au sein d'un même organisme (greffe de peau pour brûlures et défauts esthétiques, transplantation intestinale au site de l'œsophage pour brûlures de ce dernier).

Homotransplantation, ou greffe allogénique - transplantation d'organes entre différents organismes de la même espèce. Dans ce cas, le donneur et le receveur sont génétiquement différents. L'exception concerne les vrais jumeaux. La transplantation d'organes entre vrais jumeaux est favorable car les jumeaux sont génétiquement identiques.

Transplantation de tissus entre organismes appartenant à des espèces biologiques différentes – hétérotransplantation, ou transplantation xénogénique. Selon le lieu de transplantation, on distingue la transplantation orthotopique et hétérotopique. La première consiste à transplanter un organe à son emplacement naturel au lieu d'un emplacement éloigné, la seconde consiste à transplanter un organe dans une zone inhabituelle pour lui.

Aux fins de la transplantation d'organes, une intervention chirurgicale est pratiquée simultanément sur le donneur et le receveur, ou des organes prélevés sur un cadavre sont utilisés. Dans l’organe à transplanter, la circulation sanguine et lymphatique ainsi que son innervation sont perturbées. Le succès de la transplantation d'organes dépend de la formation chirurgicale du médecin, de la viabilité du greffon et de la résolution de l'incompatibilité immunologique des tissus du receveur et du donneur, c'est-à-dire immunité aux greffes.

Enquête frontale :

1. Décrire le développement postembryonnaire.

2. Décrire le développement postembryonnaire indirect.

3. Quelle est la signification biologique des larves.

4. Décrire le développement postembryonnaire direct.

5. Définir les concepts de croissance, de vieillissement et de mort. Décrivez et donnez des exemples.

6. Régénération, types de régénération. L'importance de la régénération pour la médecine.

7. Transplantation, types de transplantation. L'importance de la transplantation pour la médecine.