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3.1 : Introduction au développement et à l'héritage - Biologie

3.1 : Introduction au développement et à l'héritage - Biologie


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Objectifs d'apprentissage

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

  • Lister et expliquer les étapes de la fertilisation
  • Décrire les événements majeurs du développement embryonnaire
  • Décrire les événements majeurs du développement fœtal
  • Discuter des adaptations du corps d'une femme à la grossesse
  • Décrire les ajustements physiologiques que le nouveau-né doit faire dans les premières heures de la vie extra-utérine
  • Résumer la physiologie de la lactation
  • Classer et décrire les différents modes d'héritage

En neuf mois environ, une seule cellule, un ovule fécondé, se transforme en un nourrisson entièrement formé, composé de milliards de cellules dotées d'une myriade de fonctions spécialisées. Les changements spectaculaires de la fécondation, du développement embryonnaire et du développement fœtal sont suivis d'adaptations remarquables du nouveau-né à la vie en dehors de l'utérus.

Le développement normal d'une progéniture dépend de la synthèse appropriée de protéines structurelles et fonctionnelles. Ceci, à son tour, est régi par le matériel génétique hérité de l'ovule et du sperme parental, ainsi que par des facteurs environnementaux.


Comprendre les plantes - Partie I : Ce qu'une plante sait

Pendant des siècles, nous nous sommes émerveillés collectivement de la diversité et de la forme des plantes, de la fascination précoce de Charles Darwin pour les tiges et les fleurs à l'adoration déformée de Seymour Krelborn dans Little Shop of Horrors. Ce cours vise à présenter un regard intrigant et scientifiquement valable sur la façon dont les plantes elles-mêmes perçoivent le monde, des couleurs qu'elles voient aux sensations qu'elles ressentent. En mettant en évidence les dernières recherches en génétique et plus encore, nous plongerons dans la vie intérieure des plantes et établirons des parallèles avec les sens humains pour révéler que nous avons beaucoup plus en commun avec les tournesols et les chênes que nous ne le pensons. Nous apprendrons comment les plantes savent de haut en bas, comment elles savent quand un voisin a été infesté par un groupe de coléoptères affamés, et si elles apprécient la musique que vous leur jouez ou si elles sont juste sourdes aux sons. autour d'eux. Nous explorerons les définitions de la mémoire et de la conscience en ce qui concerne les plantes en nous demandant si nous pouvons dire que les plantes pourraient même être conscientes de leur environnement. Ce cours hautement interdisciplinaire associe des études historiques à des recherches modernes de pointe et sera pertinent pour tous les humains qui cherchent leur place dans la nature. Ce cours a trois objectifs principaux : 1. Vous initier aux bases de la biologie végétale en explorant les sens des plantes (vue, odorat, ouïe, toucher, goût, équilibre). 2. Vous initier à la recherche biologique et à la méthode scientifique. 3. Amener l'élève à s'interroger sur la vie en général et sur ce qui nous définit en tant qu'humains. Une fois que vous avez suivi ce cours, si vous êtes intéressé par une étude plus approfondie des plantes, consultez mon cours de suivi, Fundamentals of Plant Biology (https://www.coursera.org/learn/plant-biology /accueil/accueil). Afin de recevoir des crédits académiques pour ce cours, vous devez réussir l'examen académique sur le campus. Pour plus d'informations sur la façon de s'inscrire à l'examen académique - https://tauonline.tau.ac.il/registration De plus, vous pouvez postuler à certains diplômes en utilisant les notes que vous avez reçues sur les cours. En savoir plus à ce sujet ici – https://go.tau.ac.il/ba/mooc-acceptance Les enseignants intéressés à enseigner ce cours dans leurs salles de classe sont invités à explorer notre programme de lycée académique ici – https://tauonline. tau.ac.il/lycée-en-ligne

Олучаемые навыки

Biologie Végétale, Génétique, Biologie Cellulaire, Végétal

Ецензии

C'était très intéressant d'en savoir plus sur la recherche sur les plantes et leurs capacités à détecter et à répondre à une variété de stimuli et de les relier aux personnes et à nos expériences sensorielles. Merci!

Jusqu'à présent, j'apprécie vraiment ce cours. J'aime le look, le professeur est engageant et en tant que profane, je trouve le contenu très, très intéressant. Quelle belle approche de la biologie végétale !

Cette semaine, nous poursuivons notre examen systématique des systèmes sensoriels d'une plante en explorant les réponses aux produits chimiques volatils (en d'autres termes, l'odeur d'une plante). Nous commençons par un aperçu de la cellule végétale, passons brièvement en revue l'olfaction humaine (odeur), puis explorons comment les fruits savent quand mûrir. À partir de là, nous passons en revue trois expériences différentes qui explorent les réponses des plantes aux produits chimiques volatils et commençons à explorer la question controversée : "Les plantes communiquent-elles entre elles ?".

Реподаватели

Professeur Daniel Chamovitz, Ph.D.

Екст идео

Bienvenue à ce que sait une plante. Cette semaine, nous allons parler de l'odeur d'une plante. Maintenant, les plantes sentent bon. Cela ne vous surprend pas trop car les plantes dégagent évidemment des odeurs que nous sentons et par lesquelles nous sommes attirés. Mais ce qui est surprenant, c'est que les plantes sentent, en ce sens qu'elles sentent leurs propres odeurs et même celles de leurs voisins. Les plantes savent quand leur fruit est mûr, car elles peuvent le sentir. Ils savent quand leur voisin est mangé par des insectes affamés, car ils peuvent le sentir. Il existe même des plantes qui peuvent différencier l'odeur d'une tomate de l'odeur du blé. Maintenant, contrairement au large spectre d'entrées visuelles dont nous avons appris la semaine dernière qu'une plante subit, si vous vous en souvenez, nous avons appris que les plantes peuvent voir ou répondre à la lumière à laquelle nous sommes aveugles, comme la lumière UV ou la lumière rouge lointaine. Et qu'ils ont un plus grand nombre de photorécepteurs que les gens. En ce qui concerne l'odorat, la gamme d'une plante est plutôt limitée et c'est beaucoup moins que ce que les humains ont. Mais l'odorat d'une plante est toujours très sensible. Et il communique de nombreuses informations sur l'environnement et la physiologie de la plante. Mais avant de continuer à comprendre ce que les plantes sentent, je veux passer en revue quelques notions de biologie cellulaire de base qui peuvent nous aider à mieux comprendre les concepts dont nous parlerons à la fois dans cette conférence et dans les prochaines conférences. Maintenant, si vous avez une bonne formation en biologie, en particulier une bonne formation en biologie cellulaire, vous êtes invités à sauter quelques diapositives ou vous pouvez simplement rester avec nous pendant que nous passons en revue cet examen de la biologie des cellules végétales. Ainsi, les cellules sont la plus petite unité de base de la vie. C'est la plus petite partie de la vie qui est indépendante, qui peut diviser et transférer du matériel génétique aux générations futures. Avec, indépendamment de toute autre cellule les touchant nécessairement. Alors que toutes les cellules ont des caractéristiques similaires. Chaque type cellulaire est également unique, ce qui confère alors à chaque type de tissu ses propres caractéristiques. Par exemple, les cellules du foie forment un foie. Les cellules productrices d'insuline fabriquent le pancréas. Les cellules de la peau protègent notre corps. Tout comme une cellule de feuille dans une plante est différente d'une cellule de racine. maintenant, pour voir la plupart des cellules, nous devons utiliser des microscopes, et c'est ainsi que nous les étudions. Il y a très peu de cellules que nous pouvons voir à l'œil nu, l'une d'entre elles étant, par exemple, un œuf de grenouille. Mais encore une fois, pour la plupart des cellules, nous devons utiliser des microscopes, et pour les cellules eucaryotes, pour les cellules végétales et les cellules humaines et animales, il suffit d'utiliser un microscope optique. Avec ceux-ci, nous pouvons voir à la fois les cellules et les parties à l'intérieur de la cellule. Oh, historiquement, le premier microscope construit était au 17ème siècle. Et les premières cellules détectées étaient dans le liège, une plante. Robert Hook a construit le premier microscope. Il pourrait grossir les tissus environ 15 fois. Et lui, c'est en fait similaire à ce qu'il voyait, et il a remarqué qu'il y avait, ce qu'il appelait, des cellules de chambre dans le bouchon. Il ne comprenait pas ou ne comprenait pas que tous les grands organismes étaient constitués de cellules. Il pensait que c'était spécifique au liège. Aujourd'hui, nous savons maintenant que tous les organismes vivants sont constitués de cellules. Maintenant, je veux entrer un peu plus dans les détails de la structure cellulaire. Toutes les cellules, qu'il s'agisse de cellules végétales ou de cellules animales, sont fondamentalement comme un sac de liquide où vous avez une membrane externe qui renferme un intérieur soluble. Vous pourriez l'imaginer comme un ballon. A l'intérieur de la cellule, nous pouvons trouver le noyau qui contient l'ADN, le matériel héréditaire. D'autres petites parties de la cellule, appelées organites, comme les mitochondries, qui produisent de l'énergie. différents types de structures membranaires au sein de la cellule, qui ne sont pas si importantes pour cette classe. ainsi, une cellule est la membrane externe, qui s'appelle la membrane plasmique et les parties internes, qui s'appellent le cytoplasme. C'est à la fois pour une cellule animale et pour une cellule végétale. Mais une cellule végétale a quelques autres organites. Par exemple, toutes les cellules végétales ont à l'extérieur de la membrane plasmique, une structure que nous appelons la paroi cellulaire. La paroi cellulaire est ce qui donne à une plante sa structure au lieu d'un squelette osseux. Et toutes les cellules le sont, toutes les cellules végétales sont d'abord une paroi cellulaire, qui délimite la membrane cellulaire, qui contient le cytoplasme. Maintenant, la membrane et le cytoplasme ensemble, nous appelons un protoplaste. Ainsi, une cellule végétale est en fait une paroi cellulaire, plus le ballon, le protoplaste à l'intérieur. Les cellules végétales contiennent également les quelques autres organites. L'un étant les plastes, dont le meilleur exemple est le chloroplaste. C'est l'organite qui produit de l'énergie par photosynthèse. Transformer la lumière du soleil en énergie. Et il y a un autre organite, dont nous allons parler un peu plus tard dans cette série de conférences, appelé la vacuole centrale. C'est un ballon, dans un ballon. Il s'agit essentiellement d'un type d'entrepôt, pour l'usine. nous n'allons pas entrer dans trop de détails sur la vacuole centrale maintenant, sachez simplement qu'elle existe. Je veux juste parler quelques minutes de ce qu'est une membrane. Une membrane est essentiellement un phospholipide. C'est un type de graisse qui a un côté polaire, une partie qui a une charge, qui est à côté de la partie soluble soit à l'extérieur ou à l'intérieur de la cellule, et un lipide qui est apolaire, qui est hydrophobe, ce qui ne permet pas l'eau passe, qui se trouve à l'intérieur de la membrane. Ou ces phospholipides s'associent et forment une enveloppe protectrice qui enveloppe la cellule entière. On voit des choses qui s'apparentent à des membranes formées, par exemple, par la graisse sur une soupe de poulet, ou lorsqu'une bulle de savon est faite, ce sont, encore une fois, des molécules hydrophobes qui s'associent en petits cercles, en petits ballons. Au sein des membranes, il peut y avoir différents types de protéines. Or, les ty-, différents types de protéines caractérisent souvent quel type de cellule il y a. Mais parmi les types de protéines, nous trouverons qu'il existe des protéines qui vont d'un côté de la cellule, de l'intérieur, à l'extérieur à travers la membrane. Ce sont des protéines qui sont souvent impliquées dans la signalisation des informations de l'intérieur vers l'extérieur. Nous en verrons un exemple dans quelques minutes. Il existe des protéines qui ne peuvent être liées qu'à l'intérieur. Et il y a des protéines qui ne pourraient être liées qu'à l'extérieur. Il existe également d'autres exemples de molécules que l'on pourrait retrouver au sein des membranes, comme par exemple le cholestérol chez l'animal. mais toutes les membranes ont fondamentalement cette même structure. Donc, ce que je veux que vous fassiez avant de continuer, c'est de regarder cette cellule animale. Vous pouvez effectivement en voir, en apprendre un peu plus sur les différents organites en ligne. Et remplissez les blancs, de quels sont les différents organites que l'on trouverait aussi, dans une cellule végétale.


3.1 : Introduction au développement et à l'héritage - Biologie

Gregor John Mendel est né en 1822 en Moravie de la République tchèque. En raison de sa situation familiale médiocre, il a rejoint un monastère augustinien à Brunn en Autriche en 1843, où il a étudié les mathématiques, la physique et les sciences et a développé un grand intérêt pour l'hybridation des plantes. Puis il a passé sa vie à faire des croisements entre les plantes.

Il étudia divers caractères des plantes et réalisa des expériences sur Pisum sativum(plante commune de pois de jardin). A l'aide de ses expériences sur le petit pois, il a pu formuler les lois et processus d'hérédité des caractères. Il a publié ses résultats dans "The Annual Proceedings of Natural History Society", une société locale d'histoire naturelle.

Bien que Mendel ait décrit ses résultats en 1860, aucune importance n'a été accordée à son travail jusqu'à la mort de Mendel en 1844. Son travail a été reconnu en 1900 lorsque son travail a été découvert par Hugo de Vries (botaniste néerlandais), Carl Corens (botaniste allemand), Erich von Tschermark (botaniste autrichien) qui a ensuite trouvé Mendel correct et a publié le travail de Mendel. La redécouverte de l'œuvre de Mendel a été largement acceptée et, par conséquent, Mendel a été nommé « père de la génétique ».

Le travail de Mendel -

Mendel a fait son expérience en 5 étapes :

1)Sélection du matériel

2) Sélection de la plante mère

3) L'hybridation

4)Autopollinisation de F1 hybrides

5)Les résultats de Mendel

1)Sélection du matériel-

Mendel a choisi le petit pois (Pisum sativum)comme matériel végétal pour son expérience pour les raisons suivantes :

&bullPea plante est normalement autofécondée en raison de pétales fermés. L'autofécondation permet de produire la lignée pure au trait constant.

&bullPea plant est facile à cultiver et des générations peuvent être produites en un an.

&bullIl a plusieurs paires de caractères contrastés.

&bullLa pollinisation croisée et la fertilisation peuvent également être réalisées facilement.

&bullLes fleurs sont bisexuées et hermaphrodites.

&bullLes hybrides de plants de pois sont fertiles.

2) Sélection de la plante mère-

Mendel a choisi des plantes de race pure (homozygotes) pour son expérience. Il a obtenu la race pure en s'autopollinisant pendant de nombreuses années. Ensuite, Mendel a effectué des centaines de croix. Sept paires de caractères contrastés ont été choisies pour son étude.

3) Hybridation-

Le processus de production d'hybrides par croisement de deux parents homozygotes contrastés est appelé hybridation. Pour produire des hybrides (hétérozygotes), des croisements monohybrides et dihybrides ont été réalisés par lui.

Le croisement monohybride est le croisement dans lequel une paire du trait contrastant est prise. Pour cela, il a pris l'un des sept traits contrastés. Il a enlevé les anthères, car le petit pois s'autoféconde. Le processus d'élimination des anthères avant leur maturité est appelé émasculation.Par exemple, il a pris un grand pur (TT) et un nain pur (tt) comme parents.

Fig: Formation d'hybride

Le croisement dihybride est le croisement dans lequel deux paires de caractères contrastés sont prises. Pour cela, il a pris deux traits sur 7. Par exemple, un grand pur avec des fleurs rouges (TTRR) et un nain pur avec des fleurs blanches (ttrr) comme parents. Il a en outre fait un processus réciproque.

4)Autopollinisation de F1hybrides-

La dernière étape de l'expérience de Mendel était de laisser le F1 les hybrides se pollinisent. Les plantes ainsi produites ont été appelés deuxième génération filiale ou F2 les plantes. De même, F3, F4 etc. ont également été obtenus.

5)Les résultats de Mendel-

Mendel a conclu ses expériences en donnant les résultats suivants :

&moinsToutes les plantes de F1 génération étaient du même type dans tous les croisements réciproques.

&minusUn des traits était considéré comme dominant du trait alternatif.

&moinsDeux allèles n'étaient pas mélangés dans l'hybride.

&moinsDans F2génération, les deux formes parentales sont réapparues.

&moinsDans les croisements dihybrides, les caractères ont été trouvés indépendamment les uns des autres.

&moinsLe rapport phénotypique et génotypique dans F2 génération a été trouvée comme suit :

Rapport phénotypique Rapport génotypique
Croix monohybride- 3:1 1:2:1
Croix dihybride 9:3:3:1 1:2:1:2:4:2:1:2:1

Différences entre phénotype et génotype

Phénotype Génotype
1) C'est l'apparence morphologique d'un organisme. C'est la constitution génétique d'un organisme.
2) A l'aide du phénotype, le génotype ne peut pas être déterminé. À l'aide du génotype, le phénotype peut être déterminé.
3) Il reste le changé avec le temps et l'environnement. Il reste le même tout au long de la vie d'un individu.
4) Elle peut être connue par l'étude morphologique. Elle ne peut pas être étudiée par l'étude morphologique.
5) Les individus ayant généralement des phénotypes différents ont un génotype différent. Les individus avec des génotypes différents peuvent avoir un phénotype similaire.
6) Dans le croisement monohybride, le rapport de phénotype est de 3:1. Dans le croisement monohybride, le rapport de génotype est de 1:2:1.

Différences entre le croisement monohybride et le croisement dihybride

Croix monohybird Croix dihybride
1) Le croisement entre parents homozygotes ne différant que par une seule paire de caractères contrastés est appelé croisement monohybride. Le croisement entre parents homozygotes différant par deux paires de caractères contrastés est appelé croisement dihybride.
2) Le rapport phénotypique dans le F2 la génération est de 3:1 et le rapport génotypique est de 1:2:1. Le rapport phénotypique dans le F2 la génération est de 9:3:3:1 et le rapport génotypique est de 1:2:1:2:4:2:1:2:1.
3) Il s'agit de croix avec un seul personnage. Il s'agit de croisement avec deux personnages.

Principes de succession donnés par Mendel

Les principes suivants de l'héritage ont été donnés par Mendel-

B) Loi de ségrégation / pureté des gamètes

c) Principe de l'assortiment indépendant

A) Loi de dominance-

Sur deux facteurs allélomorphes contrastés, un seul s'exprime chez un individu. Le facteur qui s'exprime est dit dominant et l'autre qui n'a pas montré son effet est dit caractère récessif,

Lorsque des plants de pois de grande taille homozygotes sont croisés avec des plants de pois nains homozygotes, les plants sont apparus en F1 génération sont grands, bien qu'ils aient reçu un facteur de la plante naine. Cependant, ce trait caché récessif réapparaît, inchangé en F2 génération.

Les conclusions suivantes peuvent être tirées pour la loi de dominance-

»Les caractères sont contrôlés par des unités discrètes appelées facteurs (gène).

»Dans une paire de facteurs dissemblables, un membre de la paire domine et l'autre n'apparaît pas.

&diams Importance de la loi de dominance-

Le phénomène de dominance est d'une importance pratique car les caractères récessifs nocifs restent cachés par le caractère dominant normal chez les hybrides. Chez l'homme, une forme d'idiotie, le diabète et l'hémophilie sont des caractères récessifs.

B) Loi de ségrégation / pureté des gamètes-

La loi de ségrégation stipule que lorsqu'une paire de facteurs ou d'allèles contrastés sont réunis dans un hybride, ces allèles ne se mélangent pas ou ne se mélangent pas, mais s'associent simplement et restent ensemble et séparés pendant la formation des gamètes.

Cela peut également être défini comme « la paire d'allèles se sépare pendant la formation des gamètes et l'état apparié est restauré par la fusion aléatoire des gamètes pendant la fécondation.

Cette loi est aussi appelée Première loi de Mendel.

Fig : Représentation du principe de ségrégation

C) Principe d'assortiment indépendant-

Cette loi stipule que les gènes de caractères différents situés dans différentes paires de chromosomes sont indépendants les uns des autres dans leur ségrégation lors de la formation des gamètes. Cela signifie que si nous considérons l'héritage de deux gènes ou plus à la fois, alors leur distribution dans les gamètes et la descendance de la génération suivante est indépendante l'une de l'autre.

Fig : Croisement dihybride montrant un assortiment indépendant

Raisons du succès de Mendel-

1) Son choix de plantes comme plante de pois était un excellent choix.

2) Il n'a sélectionné que des variétés pures pour son expérience.

3) Mendel a gardé le dossier complet de chaque croix.

4) Il a également utilisé des méthodes statistiques et des lois de probabilité pour finaliser les résultats.

5) Mendel a également eu la chance que les caractères qu'il a sélectionnés ne présentent pas de lien, de dominance incomplète, d'interaction génique, etc.

6) Il a pris le plus grand soin à vérifier les contaminations par du pollen étranger au moment du croisement.

7) Il a formulé des explications théoriques pour interpréter ses résultats.

8) Il n'a pas tenté de résoudre toutes les variantes de ses expériences là où il n'était pas clair.

Keshari, Arvind K. et Kamal K. Adhikari. Un manuel de biologie secondaire supérieure (classe XII). 1er. Katmandou : Vidyarthi Pustak Bhandar, 2015.

Mehta, Krishna Ram. Principe de biologie. 2e édition. Katmandou : Asmita, 2068,2069.


3.1 : Introduction au développement et à l'héritage - Biologie

L'interaction génique dans laquelle le gène présent dans un locus génique interagit avec l'autre gène présent dans un autre locus génique de chromosomes identiques ou différents pour l'expression du caractère phénotypique est appelée interaction génique intergénique ou non allélique.

Certaines des interactions de gènes sont :

  • Épistase
  • Héritage polygénique
  • Gène complémentaire

1) Épistase

La suppression ou la dissimulation de l'effet d'un gène d'un locus par le gène d'un autre locus du même chromosome est appelée épistasie. Le gène qui supprime l'effet d'un gène d'un autre locus du même chromosome est appelé gène épistatique ou gène inhibiteur. Le gène qui est supprimé par le gène d'un autre locus du même chromosome est appelé gène hypostatique ou suppressible.

Ainsi, l'épistasie est un exemple d'interaction génique intergénique. Le gène épistatique et le gène hypostatique peuvent être aussi bien dominants que récessifs. L'épistasie est de deux types :

a) Épistasie dominante : L'épistasie dans laquelle le gène dominant d'un locus supprime l'activité de l'épistasie dominante d'un autre locus. Ainsi, le gène épistatique est dominant mais le gène hypostatique peut être dominant ou récessif. Le gène épistatique montre son effet dans les conditions homozygotes et hétérozygotes. Ce phénomène peut être illustré en considérant la couleur des fruits des courges d'été. (Pepo de concombre).

Dans la courge d'été, il existe trois types de couleur de fruits : blanc (WW ou Ww), jaune (YY ou Yy) et vert (yy). La couleur blanche est produite par un gène dominant qui est épistatique aux fruits de couleur jaune et verte. De même, la couleur jaune domine la couleur verte qui est une interaction allélique.

Lorsque le fruit blanc pur (WWYY) est croisé avec le fruit vert pur (wwyy) de la courge d'été le F1 fruits blancs hybrides (WwYy) sont formés dans le F1 génération. Sur l'auto-élevage de F1 hybride, 3 types de fruits sont formés en F2 génération. Dans le rapport de phénotype- 12 blanc : 3 jaune : 1 vert i:e 12:3:1. Ainsi, le rapport phénotypique 12:3:1 est formé au lieu du rapport phénotypique dihybride mendélien 9:3:3:1 en raison de l'épistasie dominante.

Épistasie dominante dans la courge d'été.

b) Épistasie récessive : L'épistasie dans laquelle un gène homozygote récessif présent dans un locus supprime l'activité d'un gène dominant présent dans l'autre locus du même chromosome est appelée épistasie récessive. Ainsi, le gène épistatique est le gène homozygote récessif et le gène hypostatique est le gène dominant. Ce phénomène peut être illustré en considérant la couleur de la fleur de Snapdragon.

Épistasie récessive

2) Hérédité polygénique

Cela inclut également l'hérédité monogénique.

&rArr Hérédité monogénique : C'est un type d'héritage dans lequel un seul gène dominant influence un trait ou un caractère complet. La présence de deux de ces gènes dominants ne change pas le phénotype. Les gènes impliqués dans l'hérédité monogénique sont appelés mono-gènes. Cet héritage monogénique est aussi appelé héritage qualitatif. Exemple - Les 7 paires de traits contrastés étudiés par Mendel sont des exemples d'hérédité monogénique. Exemple - TT ou Tt pour la taille du pois.

&rArr Héritage polygénique : Il s'agit d'un processus d'héritage de traits par un certain nombre de gènes dominants non alléliques (nombre d'allèles dominants) de manière cumulative. On l'appelle aussi On l'appelle aussi héritage quantitatif. Les gènes impliqués dans l'hérédité polygénique sont appelés polygènes ou gènes multiples ou gènes cumulatifs. Exemple, couleur de la peau chez l'homme, couleur du grain du grain de blé, etc.

La couleur de la peau chez l'homme est due à la formation de pigment mélanique à partir de l'acide aminé tyrosine en présence de l'enzyme tyrosinase et de la lumière du soleil. Cette formation de pigment dans la peau est contrôlée par trois paires de gènes dominants non alléliques (AABBCC), c'est-à-dire des polygènes. Ces gènes sont présents à trois loci et chaque gène dominant est responsable de la synthèse d'une quantité fixe de pigment mélanique dans la peau. L'effet du pigment mélanique apparaît en gradation progressive en raison de l'ajout de gènes dominants. Ainsi, la quantité de formation de pigment mélanique sur la couleur de la peau est proportionnelle au nombre de gènes ou d'allèles dominants.

Quand un nègre (AABB) se marie avec une femme blanche/albinos (aabb), ils produisent F1 descendance de couleur intermédiaire ou mulleto (AaBb) en F1 génération. Lorsque deux de ces individus de couleur intermédiaire sont croisés, ils produisent une progéniture de la couleur de la peau de type variable qui va du noir extrême ou nègre à albinos ou blanc dans le rapport de 1 nègre : 4 sombre : 6 mulleto : 4 juste : 1 albinos i :e 1:4:6:4:1.

Hérédité polygénique dans la couleur de la peau

Graphique de l'hérédité polygénique

3) Gène complémentaire

Il s'agit d'un type d'interaction génique lorsque les deux allèles dominants sont présents ensemble et donc se complètent et produisent un phénotype spécifique. Elle est due à l'action combinée des gènes complémentaires. Ces gènes non alléliques, lorsqu'ils sont présents ensemble, ne peuvent pas se dominer, mais ils interagissent et se complètent pour produire un nouveau trait.

Keshari, Arvind K. et Kamal K. Adhikari. Un manuel de biologie secondaire supérieure (classe XII). 1er. Katmandou : Vidyarthi Pustak Bhandar, 2015.


Co-Dominance et Dominance Incomplète | La génétique

Dans cet article, nous discuterons de la co-dominance et de la dominance incomplète.

Les rapports phénotypiques obtenus par Mendel dans les pois potagers démontrent qu'un gène contrôle un caractère des deux allèles d'un gène, un allèle est complètement dominant sur l'autre. De ce fait, l'hétérozygote a un phénotype identique au parent homozygote.

Peu de temps après la redécouverte des travaux de Mendel, des cas sont apparus où un gène ne produisait pas d'effet individuel. Au contraire, les gènes interagissaient les uns avec les autres pour produire de nouveaux phénotypes qui ne présentaient pas de relations de dominance observées dans les expériences de Mendel.

Dans l'un des premiers cas rapportés par Kolreuter, l'hétérozygote présentait un phénotype intermédiaire entre les phénotypes parentaux. Cela a été appelé dominance incomplète ou héritage intermédiaire. En co-dominance, l'hétérozygote exprime les deux phénotypes parentaux de manière égale. Parfois, un gène masque l'expression d'un autre gène à un locus différent. C'est ce qu'on appelle l'épistasie.

Dans d'autres occasions encore, un gène ne masque pas complètement un autre gène comme dans l'épistasie, mais modifie en quelque sorte l'effet du deuxième gène. Connus sous le nom de gènes modificateurs, ces gènes améliorent ou suppriment l'expression d'un gène différent. L'interaction entre les gènes permet à certains gènes d'agir ensemble pour produire un effet qu'aucun gène ne peut produire séparément.

De tels gènes sont dits complémentaires. Il existe des gènes qui copient d'autres gènes, pour ainsi dire, pour produire un effet similaire. Ainsi, les gènes indépendants qui produisent le même effet reçoivent le nom de gènes dupliqués. Enfin, mais les plus graves sont les gènes causant la mort. Ils sont connus comme des gènes mortels.

Co-Dominance:

En 1900, Bateson et ses collègues ont étudié l'hérédité de la forme des rayons chez les volailles. Il existe quatre types de peignes chez les volailles : rose, pois, noyer et simple. Bateson a d'abord effectué un croisement entre rose et single.

Le F1 les poules avaient toutes un peigne rose, et sur la consanguinité a donné lieu à un F2 descendance de rose et simple dans le rapport 3:1. La croix indique que la rose et le peigne simple sont contrôlés par un seul gène et que la rose est dominante sur le simple.

Dans le deuxième croisement lorsque les poulets avec peigne de pois ont été accouplés avec un seul peigne, le F1 la progéniture avait un rayon de pois, et F2 avait pois et célibataire dans la proportion 3:1. De toute évidence, le gène de la crête de pois est dominant sur le simple. Cela soulève une question intéressante : les gènes de la rose et du pois sont-ils identiques ou différents ? Bateson a ensuite croisé la rose et le pois.

Étonnamment, le F1 les oiseaux avaient un peigne tout à fait différent du type noyer ! Un F2 la descendance élevée par consanguinité du type noyer se composait de quatre types de poulets—noix, rose, pois et simple (Fig. 2.1) dans le rapport 9 : 3 : 3 : 1. Comme ce rapport est typique de l'hérédité dihybride, il est devenu clair que et les rayons de pois étaient contrôlés par deux paires de gènes.

L'apparition du peigne en noyer en fa1 de croisement entre la rose et le pois montre que les deux gènes dominants indépendants « P » et « R » sont conjointement responsables de la crête du noyer. Lorsqu'ils sont présents ensemble dans le zygote, les gènes P et R interagissent pour produire le rayon de noix. Lorsqu'elles sont présentes seules, elles produisent des rayons de rose ou de pois. Les allèles récessifs des rayons de rose et de pois produisent le quatrième type de poulet à rayon unique.

Un autre exemple où l'hétérozygote peut être reconnu distinctement est offert par la couleur du pelage “roan” (gris rougeâtre) des bovins à cornes courtes. Lorsque les bovins homozygotes à poil roux sont croisés avec le type homozygote à poil blanc, le F1 a les cheveux gris roux et est désigné “roan”.

Il faut noter qu'il n'y a pas de mélange de pigments rouges et gris dans un rouan. Mais certains poils sont tous rouges, d'autres tous blancs, de sorte que l'effet final est une couleur de pelage gris rougeâtre. La croix démontre donc une différence avec l'hérédité intermédiaire. en fa2, les gènes co-dominants se séparent dans le rapport 1:2:1.

Le système de groupe sanguin ABO chez l'homme est contrôlé par plusieurs allèles d'un gène I, chaque allèle produisant un antigène différent. De même, il existe quatre phénotypes de groupes sanguins chez l'homme désignés A, B, AB et O. Les individus du groupe sanguin O n'ont pas d'antigène, tandis que ceux avec AB représentent des hétérozygotes dans lesquels les antigènes A et B sont présents.

L'hétérozygote AB a les deux allèles dominants I A et I B également exprimés pour produire des antigènes A et B distincts. De même, le groupe sanguin rare MN présente également à la fois des spécificités antigéniques M et N exprimées de manière égale chez l'hétérozygote.

Dominance incomplète:

Un croisement monohybride entre un muflier à fleurs rouges (Antirrhinum majus) et une variété à fleurs blanches ne produit pas de plantes à fleurs rouges ou blanches en F1 comme attendu du mendélisme. Au lieu de cela, les fleurs sont roses, c'est-à-dire intermédiaires entre les deux parents. En effet, ni la couleur de la fleur rouge ni le blanc ne sont dominants, mais chaque allèle a son influence sur le développement de la couleur et l'hybride apparaît rose.

Si le F1 les fleurs roses sont autogames, le F2 la descendance présente des plantes à fleurs rouges, roses et blanches dans la proportion 1 : 2 : 1. On peut se rappeler qu'il s'agit du même rapport génotypique que Mendel a obtenu dans les petits pois. La différence est que dans le cas présent la descendance hétérozygote est distincte en apparence des homozygotes.

Le nom d'héritage intermédiaire est également donné aux croisements où F1 les hybrides montrent une dominance incomplète ou partielle sans ressemblance phénotypique avec l'un ou l'autre des parents. Ce type d'hérédité a été trouvé dans des croisements impliquant de nombreuses autres plantes.


Concept en action

Regardez une vidéo d'une hydre en herbe.

Fragmentation

Fragmentation est la rupture du corps en deux parties avec une régénération ultérieure. Si l'animal est capable de se fragmenter et que la partie est suffisamment grande, un individu distinct repoussera.

Par exemple, dans de nombreuses étoiles de mer, la reproduction asexuée est accomplie par fragmentation. La figure 24.4 illustre une étoile de mer pour laquelle un bras de l'individu est rompu et régénère une nouvelle étoile de mer. On sait que les travailleurs de la pêche tentent de tuer les étoiles de mer qui mangent leurs palourdes ou leurs parcs à huîtres en les coupant en deux et en les rejetant dans l'océan. Malheureusement pour les ouvrières, les deux parties peuvent chacune régénérer une nouvelle moitié, ce qui fait deux fois plus d'étoiles de mer pour s'attaquer aux huîtres et aux palourdes. La fragmentation se produit également chez les annélides, les turbellaires et les porifères.

Graphique 24.4. Les étoiles de mer peuvent se reproduire par fragmentation. Le grand bras, un fragment d'une autre étoile de mer, se développe en un nouvel individu.

A noter qu'en fragmentation, il y a généralement une différence notable dans la taille des individus, alors qu'en fission, deux individus de taille approximative se forment.

Parthénogenèse

Parthénogenèse est une forme de reproduction asexuée où un œuf se développe en un individu complet sans être fécondé. La progéniture résultante peut être haploïde ou diploïde, selon le processus et l'espèce. La parthénogenèse se produit chez les invertébrés tels que les puces d'eau, les rotifères, les pucerons, les phasmes, certaines fourmis, les guêpes et les abeilles. Les abeilles utilisent la parthénogenèse pour produire des mâles haploïdes (drones) et des femelles diploïdes (ouvrières). Si un œuf est fécondé, une reine est produite. La reine des abeilles contrôle la reproduction des abeilles de la ruche pour réguler le type d'abeille produite.

Certains animaux vertébrés, tels que certains reptiles, amphibiens et poissons, se reproduisent également par parthénogenèse. Bien que plus fréquente chez les plantes, la parthénogenèse a été observée chez des espèces animales séparées par sexe dans des zoos terrestres ou marins. Two female Komodo dragons, a hammerhead shark, and a blacktop shark have produced parthenogenic young when the females have been isolated from males.

Reproduction sexuée

Sexual reproduction is the combination of (usually haploid) reproductive cells from two individuals to form a third (usually diploid) unique offspring. Sexual reproduction produces offspring with novel combinations of genes. This can be an adaptive advantage in unstable or unpredictable environments. As humans, we are used to thinking of animals as having two separate sexes—male and female—determined at conception. However, in the animal kingdom, there are many variations on this theme.

Hermaphroditism

Hermaphroditism occurs in animals where one individual has both male and female reproductive parts. Invertebrates such as earthworms, slugs, tapeworms and snails, shown in Figure 24.5, are often hermaphroditic. Hermaphrodites may self-fertilize or may mate with another of their species, fertilizing each other and both producing offspring. Self fertilization is common in animals that have limited mobility or are not motile, such as barnacles and clams.

Figure 24.5. Many snails are hermaphrodites. When two individuals mate, they can produce up to one hundred eggs each. (credit: Assaf Shtilman)

Détermination du sexe

Mammalian sex determination is determined genetically by the presence of X and Y chromosomes. Individuals homozygous for X (XX) are female and heterozygous individuals (XY) are male. The presence of a Y chromosome causes the development of male characteristics and its absence results in female characteristics. The XY system is also found in some insects and plants.

Avian sex determination is dependent on the presence of Z and W chromosomes. Homozygous for Z (ZZ) results in a male and heterozygous (ZW) results in a female. The W appears to be essential in determining the sex of the individual, similar to the Y chromosome in mammals. Some fish, crustaceans, insects (such as butterflies and moths), and reptiles use this system.

The sex of some species is not determined by genetics but by some aspect of the environment. Sex determination in some crocodiles and turtles, for example, is often dependent on the temperature during critical periods of egg development. This is referred to as environmental sex determination, or more specifically as temperature-dependent sex determination. In many turtles, cooler temperatures during egg incubation produce males and warm temperatures produce females. In some crocodiles, moderate temperatures produce males and both warm and cool temperatures produce females. In some species, sex is both genetic- and temperature-dependent.

Individuals of some species change their sex during their lives, alternating between male and female. If the individual is female first, it is termed protogyny or “first female,” if it is male first, its termed protandry or “first male.” Oysters, for example, are born male, grow, and become female and lay eggs some oyster species change sex multiple times.


Les gènes liés violent la loi de l'assortiment indépendant

Although all of Mendel’s pea characteristics behaved according to the law of independent assortment, we now know that some allele combinations are not inherited independently of each other. Genes that are located on separate non-homologous chromosomes will always sort independently. Cependant, chaque chromosome contient des centaines ou des milliers de gènes, organisés linéairement sur les chromosomes comme des perles sur une ficelle. La ségrégation des allèles en gamètes peut être influencée par la liaison , dans laquelle les gènes physiquement proches les uns des autres sur le même chromosome sont plus susceptibles d'être hérités par paire. Cependant, en raison du processus de recombinaison, ou « croisement », il est possible que deux gènes sur le même chromosome se comportent indépendamment, ou comme s'ils n'étaient pas liés. To understand this, let’s consider the biological basis of gene linkage and recombination.

Homologous chromosomes possess the same genes in the same linear order. The alleles may differ on homologous chromosome pairs, but the genes to which they correspond do not. In preparation for the first division of meiosis, homologous chromosomes replicate and synapse. Like genes on the homologs align with each other. At this stage, segments of homologous chromosomes exchange linear segments of genetic material ([link]). This process is called recombination, or crossover, and it is a common genetic process. Parce que les gènes sont alignés pendant la recombinaison, l'ordre des gènes n'est pas modifié. Au lieu de cela, le résultat de la recombinaison est que les allèles maternels et paternels sont combinés sur le même chromosome. Sur un chromosome donné, plusieurs événements de recombinaison peuvent se produire, provoquant un remaniement important des allèles.


When two genes are located in close proximity on the same chromosome, they are considered linked, and their alleles tend to be transmitted through meiosis together. Pour illustrer cela, imaginez un croisement dihybride impliquant la couleur des fleurs et la hauteur de la plante dans lequel les gènes sont côte à côte sur le chromosome. If one homologous chromosome has alleles for tall plants and red flowers, and the other chromosome has genes for short plants and yellow flowers, then when the gametes are formed, the tall and red alleles will go together into a gamete and the short and yellow alleles will go into other gametes. Ceux-ci sont appelés génotypes parentaux car ils ont été hérités intacts des parents de l'individu producteur de gamètes. Mais contrairement à si les gènes étaient sur des chromosomes différents, il n'y aura pas de gamètes avec des allèles hauts et jaunes et pas de gamètes avec des allèles courts et rouges. If you create the Punnett square with these gametes, you will see that the classical Mendelian prediction of a 9:3:3:1 outcome of a dihybrid cross would not apply. As the distance between two genes increases, the probability of one or more crossovers between them increases, and the genes behave more like they are on separate chromosomes. Les généticiens ont utilisé la proportion de gamètes recombinants (ceux qui ne ressemblent pas aux parents) comme mesure de la distance qui sépare les gènes d'un chromosome. Using this information, they have constructed elaborate maps of genes on chromosomes for well-studied organisms, including humans.

La publication phare de Mendel ne fait aucune mention de lien, et de nombreux chercheurs se sont demandé s'il avait rencontré un lien, mais ont choisi de ne pas publier ces croisements par crainte qu'ils n'invalident son postulat d'assortiment indépendant. Le petit pois a sept chromosomes, et certains ont suggéré que son choix de sept caractéristiques n'était pas une coïncidence. Cependant, même si les gènes qu'il a examinés n'étaient pas situés sur des chromosomes séparés, il est possible qu'il n'ait tout simplement pas observé de liaison en raison des effets de brassage étendus de la recombinaison.

Testing the Hypothesis of Independent Assortment To better appreciate the amount of labor and ingenuity that went into Mendel’s experiments, proceed through one of Mendel’s dihybrid crosses.

Question: What will be the offspring of a dihybrid cross?

Fond: Consider that pea plants mature in one growing season, and you have access to a large garden in which you can cultivate thousands of pea plants. There are several true-breeding plants with the following pairs of traits: tall plants with inflated pods, and dwarf plants with constricted pods. Before the plants have matured, you remove the pollen-producing organs from the tall/inflated plants in your crosses to prevent self-fertilization. Upon plant maturation, the plants are manually crossed by transferring pollen from the dwarf/constricted plants to the stigmata of the tall/inflated plants.

Hypothèse: Both trait pairs will sort independently according to Mendelian laws. When the true-breeding parents are crossed, all of the F1 offspring are tall and have inflated pods, which indicates that the tall and inflated traits are dominant over the dwarf and constricted traits, respectively. A self-cross of the F1 heterozygotes results in 2,000 F2 progéniture.

Test the hypothesis: Because each trait pair sorts independently, the ratios of tall:dwarf and inflated:constricted are each expected to be 3:1. The tall/dwarf trait pair is called T/t, and the inflated/constricted trait pair is designated I/i. Each member of the F1 generation therefore has a genotype of TtIi. Construct a grid analogous to [link], in which you cross two TtIi personnes. Each individual can donate four combinations of two traits: TI, Ti, tI, ou ti, meaning that there are 16 possibilities of offspring genotypes. Parce que le T et je alleles are dominant, any individual having one or two of those alleles will express the tall or inflated phenotypes, respectively, regardless if they also have a t ou je allèle. Only individuals that are tt ou je will express the dwarf and constricted alleles, respectively. As shown in [link], you predict that you will observe the following offspring proportions: tall/inflated:tall/constricted:dwarf/inflated:dwarf/constricted in a 9:3:3:1 ratio. Notice from the grid that when considering the tall/dwarf and inflated/constricted trait pairs in isolation, they are each inherited in 3:1 ratios.


Test the hypothesis: You cross the dwarf and tall plants and then self-cross the offspring. For best results, this is repeated with hundreds or even thousands of pea plants. What special precautions should be taken in the crosses and in growing the plants?

Analyze your data: You observe the following plant phenotypes in the F2 generation: 2706 tall/inflated, 930 tall/constricted, 888 dwarf/inflated, and 300 dwarf/constricted. Reduce these findings to a ratio and determine if they are consistent with Mendelian laws.

Form a conclusion: Were the results close to the expected 9:3:3:1 phenotypic ratio? Do the results support the prediction? What might be observed if far fewer plants were used, given that alleles segregate randomly into gametes? Try to imagine growing that many pea plants, and consider the potential for experimental error. For instance, what would happen if it was extremely windy one day?


3.1 Chapter Objectives

Our chapter goal is for you to have a basic understanding of the chemical foundations of life, as well as a basic understanding of how these chemicals interact in living organisms. By the end of this chapter, you will be able to:

  1. Define the following terms:
    • Cellule
    • Élément
    • Atom
    • Proton
    • Neutron
    • Electron
    • ADN
    • ARN
    • Procaryote
    • Eukaryote
    • Organelle
    • Noyau
    • Mitochondries
    • Chloroplaste
    • Molécule
    • Chromosome
  2. Give examples of sugars, fatty acids, nucleic acids, and amino acids (note: you will NOT be expected to draw any of the molecules we discuss, however you should be able to recognize molecules by category).
  3. Identify which elements are represented the most in living organisms.
  4. Explain the varied functions of proteins.

CONNEXION ÉVOLUTION

The Chromosome 18 Inversion

Not all structural rearrangements of chromosomes produce nonviable, impaired, or infertile individuals. In rare instances, such a change can result in the evolution of a new species. In fact, an inversion in chromosome 18 appears to have contributed to the evolution of humans. This inversion is not present in our closest genetic relatives, the chimpanzees.

The chromosome 18 inversion is believed to have occurred in early humans following their divergence from a common ancestor with chimpanzees approximately five million years ago. Researchers have suggested that a long stretch of DNA was duplicated on chromosome 18 of an ancestor to humans, but that during the duplication it was inverted (inserted into the chromosome in reverse orientation.

A comparison of human and chimpanzee genes in the region of this inversion indicates that two genes—ROCK1 et USP14—are farther apart on human chromosome 18 than they are on the corresponding chimpanzee chromosome. This suggests that one of the inversion breakpoints occurred between these two genes. Interestingly, humans and chimpanzees express USP14 at distinct levels in specific cell types, including cortical cells and fibroblasts. Perhaps the chromosome 18 inversion in an ancestral human repositioned specific genes and reset their expression levels in a useful way. Because both ROCK1 et USP14 code for enzymes, a change in their expression could alter cellular function. It is not known how this inversion contributed to hominid evolution, but it appears to be a significant factor in the divergence of humans from other primates. 1

A translocation occurs when a segment of a chromosome dissociates and reattaches to a different, nonhomologous chromosome. Translocations can be benign or have devastating effects, depending on how the positions of genes are altered with respect to regulatory sequences. Notably, specific translocations have been associated with several cancers and with schizophrenia. Reciprocal translocations result from the exchange of chromosome segments between two nonhomologous chromosomes such that there is no gain or loss of genetic information (Figure 6).

Figure 6 : An (a) inversion occurs when a chromosome segment breaks from the chromosome, reverses its orientation, and then reattaches in the original position. A (b) reciprocal translocation occurs between two nonhomologous chromosomes and does not cause any genetic information to be lost or duplicated. (credit: modification of work by National Human Genome Research Institute (USA)


Voir la vidéo: Cours #1 Biologie du développementDéveloppement embryonnaire - Drosophile (Janvier 2023).