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8.25 : Mitose - Biologie


Objectifs d'apprentissage

Identifier les caractéristiques et les stades de la mitose

La phase mitotique (également connue sous le nom de phase M) est un processus en plusieurs étapes au cours duquel les chromosomes dupliqués sont alignés, séparés et se déplacent dans deux nouvelles cellules filles identiques. La première partie de la phase mitotique est appelée caryocinèse, ou division nucléaire. La deuxième partie de la phase mitotique, appelée cytokinèse, est la séparation physique des composants cytoplasmiques dans les deux cellules filles.

Caryocinèse (mitose)

La caryocinèse, également connue sous le nom de mitose, est divisée en une série de phases (prophase, métaphase, anaphase et télophase) qui entraînent la division de la cellule (Figure 1).

Pendant prophase, la « première phase », l'enveloppe nucléaire commence à se dissocier en petites vésicules, et les organites membraneux se fragmentent et se dispersent vers la périphérie de la cellule. Le nucléole disparaît. Les centrosomes commencent à se déplacer vers les pôles opposés de la cellule. Les microtubules qui formeront le fuseau mitotique s'étendent entre les centrosomes, les écartant davantage à mesure que les fibres des microtubules s'allongent. Les chromatides sœurs commencent à s'enrouler plus étroitement et deviennent visibles au microscope optique. Chaque chromatide sœur développe une structure protéique appelée kinétochore dans la région centromérique (Figure 2). Les protéines du kinétochore attirent et lient les microtubules du fuseau mitotique.

Pendant prométaphase, l'enveloppe nucléaire est complètement décomposée et les chromosomes sont attachés aux microtubules des deux pôles du fuseau mitotique, qui commencent à les déplacer vers le milieu de la cellule.

Pendant métaphase, tous les chromosomes sont alignés dans un plan appelé le plaque de métaphase, ou le plan équatorial, à mi-chemin entre les deux pôles de la cellule. À ce stade, les chromosomes sont condensés au maximum.

Pendant anaphase, les chromatides sœurs se séparent au centromère. Chaque chromatide, maintenant appelée chromosome, est attirée rapidement vers le centrosome auquel son microtubule est attaché. La cellule devient visiblement allongée (forme ovale) lorsque les microtubules polaires glissent les uns contre les autres au niveau de la plaque métaphasique où ils se chevauchent.

Pendant télophase, les chromosomes atteignent les pôles opposés et commencent à se décondenser (démêler), se relaxant dans une configuration de chromatine. Des enveloppes nucléaires se forment autour des chromosomes et des nucléosomes apparaissent dans la zone nucléaire.

L'activité ci-dessous vous guidera tout au long de la mitose, vous offrant la possibilité de revoir les différentes étapes du processus et la façon dont elles fonctionnent ensemble.

Un lien vers un élément interactif se trouve au bas de cette page.

Cliquez ici pour une version texte seulement de l'activité.


Au cours de quelle phase de la mitose la membrane nucléaire, le nucléole et le noyau se dissolvent-ils ? métaphase prophase anaphase télophase

La prophase est la première phase de la mitose, un type de division cellulaire dans lequel une cellule se divise en deux cellules filles identiques.

Au cours de la prophase de la mitose, la membrane nucléaire, le nucléole et le noyau se dissolvent.

Au cours de cette phase, les chromosomes se condensent, le nucléole disparaît et l'enveloppe nucléaire se décompose.

C'est la prophase de la mitose au cours de laquelle la membrane nucléaire, le nucléole et le noyau se dissolvent.

La mitose est caractérisée par 4 étapes qui sont mentionnées comme ci-dessous :

La prophase est la première étape de la mitose au cours de laquelle deux événements majeurs se produisent. A ce stade en particulier, la membrane nucléaire se rompt et l'enveloppe nucléaire disparaît. En dehors de cela, la chromatine présente à l'intérieur du noyau de la cellule commence à se condenser pour devenir un chromosome qui, contrairement à la chromatine, est une structure épaisse et clairement visible.

c'est la dernière étape de la mitose au cours de laquelle la membrane nucléaire se reforme autour de la nouvelle cellule

Au cours de la télophase de la mitose, la membrane nucléaire se forme.

La réponse est la métaphase. Elle est marquée par la disposition des chromosomes au centre de la cellule, à mi-chemin entre chacun des pôles du fuseau mitoïque. Le mouvement est intermédié par les microtubules du kinétochore, qui poussent et tirent sur les chromosomes pour les aligner dans ce qu'on appelle la plaque métaphasique. Les chromosomes sur la plaque métaphasique y sont maintenus fermement par les forces de poussée et de traction des microtubules. Les cellules peuvent s'arrêter en métaphase pendant des jours jusqu'à ce que les chromosomes soient correctement alignés et que la cellule entre en anaphase.


Balades scientifiques

La fille aveugle a lu le texte pendant que nous lisons le texte. Chapitre 37. Le neurone. Nouvel ordinateur, Nouvelle communication, Nouveau clavier braille. nous partons.

Nous avons fait des neurones coupés-collés et des bâtons Wiki pour les rendre en 3D.

J'ai essayé d'utiliser des jetons de bingo pour simuler des potentiels d'action et ce fut un désastre.

Mon plan initial était de modéliser Na/K avec des puces de bingo de couleurs différentes à travers la membrane, mais les modèles de neurones étaient d'une taille étrange pour que cela fonctionne. ET les étudiants pensaient qu'ils étaient des neurotransmetteurs. YAY, les enfants doivent lancer des jetons de bingo. woot. J'ai changé les sièges pour AP en une grande table pour 12. Comme un dîner. Nous avons terminé ensemble le POGIL, le guide de lecture et discuté de la structure et de la fonction des neurones. C'était une journée amusante.

Donc, la prochaine classe.
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Objectifs

  • Décrire les sources de variation des cellules filles produites par la méiose.
  • Expliquez le processus d'ovogenèse, une forme de méiose qui produit des œufs haploïdes.
  • Expliquez comment les altérations des événements et des produits de l'ovogenèse peuvent modifier la constitution génétique des cellules filles résultantes.
  • Décrivez la base de la détermination du sexe ZW/ZZ.
  • Expliquez comment la parthénogenèse facultative peut être adaptative chez les dragons de Komodo.
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Cils, partie B

Shiaulou Yuan, . Zhaoxia Sun , dans Méthodes en Enzymologie , 2013

2.1.6 Production d'embryons DFC chimériques par microinjection

En plus des manipulations d'embryons entiers, un ciblage spécifique au KV des MO ou de l'ARNm peut être réalisé. Plus précisément, pendant la blastula moyenne, alors que la plupart des cellules embryonnaires sont isolées de la cellule vitelline, des ponts cytoplasmiques existent entre le jaune et les cellules précurseurs KV (cellules précurseurs dorsales, DFC). Ces ponts permettent aux MO ou à l'ARNm injectés dans le jaune d'être délivrés spécifiquement dans les DFC et ensuite dans le KV (Fig. 9.1 A–D Amack & Yost, 2004). Des traceurs peuvent être co-injectés pour faciliter l'identification et la sélection d'embryons avec une expression spécifique aux DFC. Les ponts jaune-DFC sont fermés autour du stade du dôme, ce qui permet un contrôle supplémentaire du jaune seul. Cette technique peut être utilisée pour traiter les effets cellulaires autonomes des molécules de signalisation, telles que Tsc1a, dans le DFC et le KV. La génération de DFC chimérique tsc1a Les embryons MO, qui présentent un allongement ciliaire cellulaire autonome dans le KV, sont décrits ci-dessous ( Yuan et al., 2012 ) :

Micro-injecter une solution contenant 2,0 ng de tsc1a traduction MO et 0,2 ng de contrôle négatif standard marqué à la 3′-lissamine MO (tableau 9.1) dans le jaune des embryons au stade 1000 cellules (3,0 heures après la fécondation (hpf)). Étiquetez ces embryons comme DFC tsc1a chimères MO.

Générer des chimères MO de contrôle DFC en co-injectant 2,0 ng de tsc1a MO de contrôle de mésappariement et 0,2 ng de MO de contrôle négatif standard marqué à la 3′-lissamine au stade 1000 cellules.

Pour contrôler la présence de tsc1a MO translationnelle dans le jaune seul, co-injecte 2,0 ng de tsc1a traduction MO et 0,2 ng de contrôle négatif standard marqué à la 3′-lissamine MO (0,2 ng) dans le jaune des embryons au stade de la sphère (4,0 hpf) ou plus tard.

Sélectionnez des chimères spécifiques aux DFC par microscopie à fluorescence pour les cellules positives à la lissamine dans le DFC et le jaune (mais pas l'embryon) au stade épibolique de 70 % (7,7 hpf). Les chimères du jaune uniquement peuvent être sélectionnées par fluorescence de la lissamine spécifiquement dans le jaune (mais pas dans l'embryon ou la DFC).

Ce protocole peut également être utilisé pour générer des surexpresseurs d'ARNm spécifiques aux DFC. Par exemple, pour créer DFC S6K1 Embryons OE, co-injecter 0,6 ng de S6K1 ARNm et 0,2 ng de cytosolique eGFP ARNm comme traceur ( Fig. 9.1 B–D).


Résumé

Les algorithmes de vision par ordinateur de pointe reposent sur des données volumineuses et annotées avec précision, qui sont coûteuses, laborieuses et longues à générer. Cette tâche est encore plus difficile lorsqu'il s'agit d'images microbiologiques, car elles nécessitent une expertise spécialisée pour une annotation précise. Des études antérieures montrent que le crowdsourcing et les outils d'annotation d'assistance sont deux solutions potentielles pour relever ce défi. Dans ce travail, nous avons développé une plate-forme Web pour permettre l'annotation participative des données d'image. La plate-forme est alimentée par un outil d'assistance semi-automatisé pour aider les annotateurs non experts à améliorer l'efficacité de l'annotation. Le comportement des annotateurs avec et sans l'outil d'assistance est analysé à l'aide d'images biologiques de complexité différente. Plus précisément, des non-experts ont été invités à utiliser la plate-forme pour annoter des images microbiologiques de parasites intestinaux, qui sont comparées aux annotations d'experts. Une évaluation quantitative est réalisée sur les résultats, confirmant que les outils d'assistance peuvent sensiblement diminuer le coût de l'annotation non expert (temps, clic, interaction, etc.) tout en préservant voire en améliorant la qualité de l'annotation. La qualité d'annotation des non-experts a été étudiée à l'aide de l'IoU (intersection over union), de la précision et du rappel. Sur la base de cette analyse, nous proposons quelques idées sur la façon de mieux concevoir des plateformes similaires de crowdsourcing et d'assistance.


INTRODUCTION

Dans la phase finale du cycle cellulaire, après la ségrégation des chromosomes en anaphase, les cellules sortent de la mitose. Dans la levure bourgeonnante Saccharomyces cerevisiae cette transition du cycle cellulaire est provoquée par l'inactivation de kinases mitotiques dépendantes des cyclines appelées Clb-CDK (Stegmeier et Amon, 2004). Au centre de l'inactivation précipitée des Clb-CDK à la fin de la mitose se trouve la protéine phosphatase Cdc14 (Jaspersen et al., 1998 Visintin et al., 1998 Zacharie et al., 1998). Cdc14 déclenche la dégradation des cyclines Clb, la régulation à la hausse d'un inhibiteur de Clb-CDK et la déphosphorylation des substrats Clb-CDK pour réinitialiser rapidement la cellule à un état de faible CDK. Cette réinitialisation provoque à son tour les événements de sortie mitotique : désassemblage du fuseau mitotique, décondensation chromosomique et cytokinèse.

Compte tenu de l'importance centrale de Cdc14 pour sortir de la mitose, il n'est pas surprenant que son activité soit étroitement contrôlée (Shou et al., 1999 Visintin et al., 1999). Cdc14 est lié à son inhibiteur localisé nucléolaire Cfi1/Net1 pendant la majeure partie du cycle cellulaire. Au cours de l'anaphase, la phosphatase est libérée de son inhibiteur, le libérant pour déphosphoryler ses cibles dans le noyau et le cytoplasme. Cette libération se fait en deux vagues et par deux voies : le réseau de libération précoce de l'anaphase Cdc14 (FEAR) et le réseau de sortie mitotique (MEN). Le réseau FEAR n'est pas essentiel à la viabilité et favorise un sursaut transitoire de libération de Cdc14 au début de l'anaphase (Pereira et al., 2002 Stegmeier et al., 2002 Yoshida et al., 2002 Rock et Amon, 2009), qui contribue à la coordination des événements anaphasiques. La NEM est nécessaire à la libération soutenue de Cdc14, ce qui est essentiel pour sortir de la mitose (Stegmeier et Amon, 2004).

Le MEN est une cascade de signalisation GTPase de type Ras dans laquelle la GTPase est codée par TEM1 (Shiraya et al., 1994). La localisation de Tem1 au corps polaire du fuseau (équivalent levure SPB du centrosome) est essentielle pour l'activation de la NEM (Valerio-Santiago et Monje-Casas, 2011). Tem1 est recruté dans les SPB pendant la métaphase et y reste jusqu'à la fin de l'anaphase (Bardin et al., 2000 Pereira et al., 2000). Pendant la métaphase, Tem1 est maintenu inactif au niveau des SPB par la protéine activatrice de GTPase à deux composants Bub2-Bfa1 (Geymonat et al., 2002). Pendant l'anaphase, Tem1 est activé par plusieurs signaux, y compris la position de la broche. Tem1-GTP recrute ensuite la kinase Cdc15 dans les SPB, qui est censée activer Cdc15 (Asakawa et al., 2001). Cdc15 recrute à son tour Dbf2, le membre fondateur de la famille des protéines kinases nucléaires Dbf2-related (NDR), et sa sous-unité régulatrice Mob1 aux SPB et active le complexe kinase Dbf2-Mob1 (Mah et al., 2001 Visintin et Amon, 2001). La levure bourgeonnante abrite deux kinases de type Dbf2, Dbf2 et Dbf20. Dbf2 fournit l'activité prédominante pendant la croissance végétative et n'est actif que pendant l'anaphase. Dbf20 est exprimé à de faibles niveaux pendant la croissance végétative mais est induit pendant la sporulation (Chu et al., 1998). La régulation de son activité dans la mitose n'est pas comprise en détail, mais il a été montré que le Dbf2 est plus actif que le Dbf20 in vitro (Toyn et Johnston, 1994).

On pense que les composants MEN s'assemblent en modules de signalisation par une protéine d'échafaudage Nud1. La protéine Nud1 se localise dans les SPB et est requise pour l'association de Tem1, Cdc15 et Dbf2-Mob1 avec les SPB (Adams et Kilmartin, 1999 Gruneberg et al., 2000 Visintin et Amon, 2001 Valerio-Santiago et Monje-Casas, 2011). Cette fonction est indispensable pour sortir de la mitose. Les cellules abritant un allèle thermosensible de NUD1 arrêt en anaphase avec des composants MEN non localisés dans les SPB (Adams et Kilmartin, 1999 Bardin et al., 2000 Grüneberg et al., 2000 Visintin et Amon, 2001). Cette exigence de NUD1 pour la sortie de la mitose est au moins en partie due à sa fonction de recrutement des composants de la NEM dans les SPB, car la liaison de Tem1 et Cdc15 aux SPB est essentielle pour l'activité de la NEM (Rock et Amon, 2011 Valerio-Santiago et Monje-Casas, 2011).

Le MEN intègre de multiples événements cellulaires, tels que l'apparition de la ségrégation chromosomique, l'activité Polo kinase et la position du fuseau. Cela garantit que la sortie de la mitose ne se produit que lorsque la ségrégation chromosomique est terminée, produisant deux cellules filles contenant chacune un complément complet du génome (Stegmeier et Amon, 2004). La régulation du MEN par la position de la broche est mieux comprise. Le MEN n'est activé que lorsque le noyau a été attiré dans la cellule fille et qu'un SPB porteur du composant MEN est entré dans le bourgeon (Yeh et al., 1995 Bardin et al., 2000 Pereira et al., 2000). Le contrôle de la position de la broche du MEN est réalisé par un système composé d'une zone d'inhibition de MEN et d'une zone d'activation de MEN et d'un capteur qui se déplace entre elles. L'inhibiteur de MEN Kin4 est localisé dans la cellule mère et l'inhibiteur de Kin4 Lte1 dans le bourgeon, et la MEN GTPase Tem1 est localisée au SPB qui va migrer dans le bourgeon (Bardin et al., 2000 Pereira et al., 2000 D'Aquino et al., 2005 Maekawa et al., 2007 Chan et Amon, 2010 Bertazzi et al., 2011 Falk et al., 2011). Ce n'est que lorsque le SPB porteur de MEN s'échappe de la zone de l'inhibiteur de MEN Kin4 dans la cellule mère et se déplace dans le bourgeon où réside l'inhibiteur de Kin4 (et donc l'activateur de MEN) Lte1 peut sortir de la mitose se produire. De cette manière, les informations spatiales sont détectées et traduites pour réguler l'activité MEN.

Bien que la fonction de la NEM ait été caractérisée dans la mitose, elle n'a pas été bien caractérisée dans la méiose, une division cellulaire spécialisée. Au cours de la méiose, une cellule diploïde subit deux cycles de ségrégation chromosomique après un cycle de réplication de l'ADN et entraîne la formation de quatre gamètes haploïdes appelés spores chez la levure (Marston et Amon, 2004). Tandis que S. cerevisiae se divise par bourgeonnement au cours de la croissance végétative, la méiose se produit dans les limites de la cellule mère, avec des membranes se développant autour des quatre produits méiotiques une fois les deux divisions méiotiques terminées. Ces changements dans le schéma de ségrégation des chromosomes et dans les contraintes morphologiques de la ségrégation des chromosomes nécessitent que la machinerie de base du cycle cellulaire soit modifiée de manière fondamentale.

Ici, nous étudions la fonction et la régulation du réseau de sortie mitotique pendant la méiose. Des études antérieures ont montré que Cdc14 est essentiel pour la progression de la méiose (Sharon et Simchen, 1990). Comme lors de la mitose, la phosphatase est libérée du nucléole lors de l'anaphase I et de l'anaphase II. Cependant, le réseau FEAR plutôt que le MEN semble être critique pour l'activation de Cdc14, au moins pendant l'anaphase I (Buonomo et al., 2003 Marston et al., 2003). Le MEN apparaît en effet dispensable pour la sortie de la méiose I (Kamieniecki et al., 2005 Pablo-Hernando et al., 2007). Ce n'est peut-être pas surprenant, car l'une des fonctions majeures du MEN - la coordination de la sortie de la mitose avec la position du fuseau - est moins importante pendant la méiose, car les deux divisions nucléaires se produisent dans les limites d'une seule cellule. Prises ensemble, ces observations soulèvent la question de savoir si une voie absolument essentielle à la progression vers la mitose est également requise pour la progression vers la méiose et, si c'est le cas, quels signaux la régulent. Nous constatons que la NEM est dispensable pour la sortie de la méiose I et contribue à la libération opportune de Cdc14 du nucléole pendant l'anaphase II et la sortie de la méiose II. En accord avec un rôle de la NEM uniquement pendant la méiose II, nous constatons que la voie de signalisation n'est active que pendant la méiose II. Notre analyse révèle en outre que la voie MEN est régulée différemment au cours de la méiose et de la mitose. La signalisation méiotique MEN ne nécessite pas la protéine d'échafaudage Nud1 et repose plutôt sur l'interaction régulée entre Dbf20 et sa sous-unité régulatrice Mob1. Nos données montrent que la MEN, une cascade de signalisation essentielle à la sortie mitotique, est dispensable pour les divisions méiotiques et éclairent comment la signalisation MEN est adaptée pour fonctionner lors d'une division cellulaire symétrique, la méiose.


Transit de sperme

La fertilisation est un jeu de nombres. Lors de l'éjaculation, des centaines de millions de spermatozoïdes (spermatozoïdes) sont libérés dans le vagin. Presque immédiatement, des millions de ces spermatozoïdes sont envahis par l'acidité du vagin (environ pH 3,8), et des millions d'autres peuvent être empêchés de pénétrer dans l'utérus par une épaisse glaire cervicale. Parmi ceux qui entrent, des milliers sont détruits par les leucocytes utérins phagocytaires. Ainsi, la course dans les trompes utérines, qui est le site le plus typique pour que les spermatozoïdes rencontrent l'ovocyte, est réduite à quelques milliers de prétendants. Leur trajet, que l'on pense facilité par les contractions utérines, prend généralement de 30 minutes à 2 heures. Si les spermatozoïdes ne rencontrent pas immédiatement un ovocyte, ils peuvent survivre dans les trompes utérines pendant encore 3 à 5 jours. Ainsi, la fécondation peut toujours avoir lieu si les rapports sexuels ont lieu quelques jours avant l'ovulation. En comparaison, un ovocyte ne peut survivre indépendamment que pendant environ 24 heures après l'ovulation. Les rapports sexuels plus d'un jour après l'ovulation n'entraîneront donc généralement pas la fécondation.

Pendant le voyage, les fluides dans l'appareil reproducteur féminin préparent le sperme pour la fécondation par un processus appelé habilitation, ou d'amorçage. Les fluides améliorent la motilité des spermatozoïdes. Ils épuisent également les molécules de cholestérol incrustées dans la membrane de la tête du sperme, amincissant la membrane de manière à faciliter la libération des enzymes lysosomales (digestives) nécessaires pour que le sperme pénètre à l'extérieur de l'ovocyte une fois le contact établi. Le sperme doit subir le processus de capacitation afin d'avoir la « capacité » de féconder un ovocyte. S'ils atteignent l'ovocyte avant la fin de la capacitation, ils ne pourront pas pénétrer dans l'épaisse couche externe de cellules de l'ovocyte.


Informations sur l'auteur

Christian A. Lee et Diala Abd-Rabbo ont contribué à parts égales à ce travail.

Affiliations

Programme de biologie computationnelle, Institut ontarien de recherche sur le cancer, Toronto, ON, Canada

Christian A. Lee, Diala Abd-Rabbo et Jüri Reimand

Département de biophysique médicale, Université de Toronto, Toronto, ON, Canada

Christian A. Lee et Jüri Reimand

Département de génétique moléculaire, Université de Toronto, Toronto, ON, Canada


Voir la vidéo: Mitoosi, solun jakautuminen (Décembre 2021).