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A17 : Détecter des mutations, test PCR
A14- Fuseau de division et mouvements des chromosomes cor.
A15: La réplication semi-conservative de l'ADN cor
A- La cellule, unité de structure et de fonction (rappels de seconde).
A- La cellule, unité de structure et de fonction (rappels de seconde).
Comme tous les organismes vivants eucaryotes (voir arbre phylogénique) sont composés de cellule (1 minimum), contrairement aux bactéries procaryotes, elles ont en commun le noyau qui contient le patrimoine génétique.
Dans les cellules eucaryotes, les fonctions de la cellule sont assurées par les organites cellulaires :
le noyau contient le patrimoine génétique
les mitochondries assurent la respiration cellulaire (la production d'énergie chimique)
le réticulum et l'appareil de golgi permettent la synthèse et la maturation des protéines
Les cellules végétales possèdent en plus :
les chloroplastes qui assurent la photosynthèse
la vacuole permet de stocker de l'eau et des minéraux,
une paroi cellulaire qui assure la rigidité des tissus.
Schéma synthétique montrant les structures de cellules végétale et animale.
Le patrimoine génétique est l’ensemble des gènes (génome) propre à l’espèce (environ 23 000) présents sous différentes formes : les allèles (génotype).
Les gènes sont répartis sur les 46 chromosomes, classés par paire d’homologues dans un caryotype.
B- Les divisions cellulaires des eucaryotes.
B- Les divisions cellulaires des eucaryotes.
Schéma du cycle de développement chez homo sapiens.
Les divisions cellulaires de la cellule: mitose, méiose , réplication et fécondation permettent le maintient du caryotype et donc des caractéristiques de l'espèce.
La méiose permet le passage d’une cellule diploïde (2n), de la lignée germinale (dans les gonades ; testicules ou ovaires) à 4 cellules filles haploïdes (n), les gamètes.
La fécondation permet le passage de 2 cellules haploïdes à une cellule diploïde, la cellule-œuf à 2n.
1- Les chromosomes.
1- Les chromosomes.
Les chromosomes sont des structures universelles aux cellules eucaryotes (organismes dont les cellules ont un noyau). À chaque cycle de division cellulaire, chaque chromosome est dupliqué et donne un chromosome à deux chromatides, chacune transmise à une des deux cellules obtenues. C’est la base de la reproduction conforme.
Chez les eucaryotes, les chromosomes subissent une alternance de condensation- décondensation au cours du cycle cellulaire.
Schéma simplifié de la cellule à l'ADN
Photographie de l’observation en microscopie électronique des chromosomes en début de division cellulaire et modèle schématique.
Schéma simplifié de la carte génétique de la paire de chromosomes N°9
Schéma des chromosomes à une chromatide (à gauche), en fin de division cellulaire, chromosome à 2 chromatides IDENTIQUES (à droite) en début de division.
2- La mitose, reproduction conforme de la cellule.
2- La mitose, reproduction conforme de la cellule.
À chaque cycle de division cellulaire, chaque chromosome est dupliqué et donne un chromosome à deux chromatides, chacune transmise à une des deux cellules obtenues. C’est la base de la reproduction conforme.
La division cellulaire mitotique est une reproduction conforme. Toutes les caractéristiques du caryotype de la cellule parentale (nombre et morphologie des chromosomes) sont conservées dans les deux cellules filles.
https://www.cea.fr/multimedia/Lists/StaticFiles/animations/noflash/sante-sciences-du-vivant/adn.mp4
Animation flash à télécharger en cliquant sur les images.
3. La méiose,
3. La méiose,
La méiose conduit à quatre cellules haploïdes, qui ont, chacune, la moitié des chromosomes de la cellule diploïde initiale.
Elle est une suite de 2 divisions : la division réductionnelle permet de diviser les paires de chromosomes homologues, la division équationnelle permet de séparer les homologues en deux chromatides.
Masse d'ADN en fonction des phases de la méiose.
Division réductionnelle
cellule à 2n chromosomes, diploïde
cellule à n chromosomes; haploïde
Division équationnelle
chromosomes à 2 chromatides
chromosomes à 1 chromatide
Photographies et schémas des phases de la méiose.
Animation flash à voir en cliquant sur les images.
4. Fuseau de division
4. Fuseau de division
Le mouvement des chromosomes pendant les divisions est assuré par les fuseaux de division. Formés de microtubules, ils se fixent au centromère des chromosomes afin de les déplacer vers chaque pôle de la cellule en division.
Au début de prophase, les fibres du fuseau se fixent aux centromères. En anaphase , les fibres raccourcissent et provoquent la migration des chromosomes vers chaque pôle.
Schéma de la séparation des 2 chromatides d'un chromosome pendant la mitose.
Schéma de la séparation des 2 chromatides d'un chromosome pendant la mitose.
En métaphase de mitose, chacune des deux chromatides d'un chromosome est connectée à l'un des deux pôle, les chromatides se séparent.
Schéma de la séparation des 2 chromosomes homologues pendant la méiose.
Schéma de la séparation des 2 chromosomes homologues pendant la méiose.
En métaphase 1 de méiose, les deux chromatides d'un chromosome sont connectées au même pôle, les paires de chromosomes se séparent.
C- Réplication de l'ADN et variabilité génétique.
C- Réplication de l'ADN et variabilité génétique.
Les divisions cellulaires: mitose et méiose impliquent également de nombreuses synthèses afin de construire les nouvelles cellules. Parmi c'est celle de l'ADN qui est la clé de la multiplication des cellules. Il a fallu attendre le milieu du XXème siècle et la découverte de la structure de l'ADN par Watson et Crick (1954) puis les travaux de Meselson et Stahl (1958) pour en expliquer les mécanismes.
1-Structure de l'ADN (rappel de seconde).
1-Structure de l'ADN (rappel de seconde).
L’ADN ou Acide désoxyribose nucléique
Une molécule d’ADN se compose de 2 brins de nucléotides enroulés en une double hélice.
Chaque nucléotide est formé de 3 composants chimiques :
- Un groupement phosphate (P)
- un sucre : le désoxyribose (D)
- une base azotée qui peut être : l’adénine (A) ou la cytosine (C) ou la thymine (T) ou la guanine (G)
Ainsi il existe 4 nucléotides différents, ceux ayant A, ceux ayant C, ceux ayant T et ceux ayant G.
Les deux chaines sont complémentaires : chaque base azotée d’une chaine est associée à une base azotée de l’autre chaine qui lui est propre. On dit que les bases azotées sont complémentaires deux à deux.
Les 2 chaines sont maintenues entre elles par des liaisons hydrogènes au niveau de leurs bases azotées se faisant face.
Le corps humain est constitué de soit 6x1013cellules. L'ADN du noyau de toutes ces cellules mis bout à bout, au lieu d'être replié et étroitement serré dans les chromosomes, pourrait couvrir la distance de la Terre-Lune 300 000 fois. Soit environ 400 000*300 000 km, c'est-à-dire 1,2x10 11 km !
Dans le noyau de chaque cellule humaine, l'ADN est composé de 3 milliards de paires de bases. Cela représente 150 milliards d'atomes. La disparition d'une seule des bases de cette chaîne peut déclencher une maladie.
Dans chacune des cellules humaines de 1/100 de mm, l'ADN total fait plus de 2 mètres de long et 1,27x10 -14 mm de largeur. Du coup, il tient dans un centimètre cube au fond d'une éprouvette !
2- La réplication de l'ADN
Des mesures et des expérimentations à l'origine du modèle
La mitose ou la méiose sur le graphique à droite est précédée par un doublement de la quantité d'ADN de q à 2q.
Au microscope électronique on observe des boucles de réplication.
Expérience de Meselson et Stahl
En cultivant des générations de bactéries sur un milieu sélectionné (N14), ils mesurent par densité l'ADN de chaque génération et sont capables de confirmer l'hypothèse de la réplication semi-conservative de l'ADN.
Modèle de la réplication semi-conservative
Chaque boucle correspond à la séparation des 2 brins d'ADN,
Les deux brins libres sont ensuite complétés par des nucléotides complémentaires aux brins initiaux;
Les boucles de réplications se rejoignent pour former deux brins IDENTIQUES;
Toutes les étapes sont régulées par des enzymes parmi lesquelles : l'ADN polymérase.
D- Variabilité de l'ADN, mutation et agents mutagènes.
D- Variabilité de l'ADN, mutation et agents mutagènes.
Dans une cellule humaine en division, à chaque réplication, plus de 6 milliards de bases de nucléotides sont répliqués.
L’ADN polymérase n’est pas fiable à 100%, pendant la réplication elle se « trompe » en moyenne une fois pour 100 000 nucléotides répliqués.
Des systèmes moléculaires, des enzymes, vérifient le bon appariement des nouveaux nucléotides ajoutés, et remplacent la plupart de ceux qui ne correspondent pas.
La fiabilité finale est estimée à 1 erreur pour 1 milliard de nucléotides répliqués.
Les mutations sont de 3 ordres :
la substitution : une paire de nucléotide est remplacé par un autre. La séquence est donc légèrement modifiée.
la délétion : une paire de nucléotides est supprimée. La séquence est profondément modifiée.
L'addition : une paire de nucléotides est ajoutée. La séquence est profondément modifiée.
Rq : l'explication des diverses conséquences phénotypiques es mutations sera expliqué par la traduction.
25-Spe-Eva-1-Exercice1 (1).pdfSVT-reproduction conforme de la cellule bareme et brouillon.docx.pdfPage updated
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