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Introduction : Rappels sur l’ADN et la génétique sous forme de flashcards
Que devez-vous connaître en génétique à ce stade de votre scolarité ? :
· Ce qu’est un gène, un allèle, une mutation, la transgénèse
· La structure des chromosomes et de la molécule d’ADN
· Ce qu’est un caryotype et les informations que son interprétation
I- Observer des cellules en division
Tout au long de la vie, les cellules des eucaryotes (dont l’Homme) se renouvellent en permanence. Pour cela, une cellule (la cellule-mère) se divise en 2 cellules filles.
► Problématique du chapitre : On sait que l’ADN constitue les chromosomes, ces derniers sont situés dans le noyau des cellules. Comment l’ADN va-t-il se transmettre à l’identique aux 2 cellules-filles ?
1°) Le cycle cellulaire
TP n°1
Au cours de sa vie, une cellule se trouve :
Ø soit dans un état de croissance, assurant la préparation de la prochaine division. Cette période est appelée interphase. Les chromosomes sont invisibles au microscope.
Lors de cette phase les chromosomes sont invisibles car la molécule d’ADN qui les constitue est dans un état décondensé : le double brin d’ADN linéaire est enroulé autour de protéines (l’encombrement est donc limité ce qui permet à la longue molécule d’ADN d’être maintenue dans le noyau mais elle est trop fine pour être visible)
Ø soit en division, cette période est appelée Mitose (phase M). Les chromosomes deviennent visibles au microscope.
Lors de cette phase les chromosomes sont visibles car les longs filaments d’ADN se condensent de façon très importante.
Cellules de racines de jacinthe observées au microscope optique (X400)
Cycle cellulaire = interphase + mitose
La phase lors de laquelle une cellule se divise pour donner 2 nouvelles cellules est appelée la mitose. Le reste du temps la cellule est en interphase, elle ne se divise pas. Pourtant la quantité d’ADN va varier au cours de cet intervalle : elle va se doubler lors d’une phase appelée S. Avant la phase S on est en phase G1 et la quantité d’ADN est à son plus bas niveau, après la phase S on est en phase G2 et la quantité d’ADN a doublé.
Lorsqu’on observe l’ADN il apparait sous différentes formes :
- phase G1 : 1 chromatide (un seul brin d’ADN) décondensée
- phase S : duplication passage 1 chromatide à 2 chromatides. Les chromatides sont reliées par leur centromère.
- phase G2 : 2 chromatides décondensées
- Début phase M : l’ADN se condense : les chromosomes deviennent visibles dans la cellule.
Ce que je retiens :
Le cycle cellulaire* décrit la vie d’une cellule. Il comprend 2 phases : l’interphase* pendant laquelle la cellule grandit et la mitose* pendant laquelle la cellule se divise en 2 pour donner 2 nouvelles cellules.
Pendant l’interphase, l’ADN est décondensé, on ne le voit pas au microscope optique. L’interphase est divisée en 3 phases :
- G1 : une seule chromatide* (= une molécule d’ADN)
- S : la quantité d’ADN se double, passage d’1 chromatide à 2 chromatides (les chromatides sont reliés par le centromère*) : c’est la réplication*
- G2 : 2 chromatides (2 molécules d’ADN)
Schéma bilan : cycle cellulaire
Les états condensés et décondensés de l'ADN
Visualiser l'animation pour comprendre ce qui se passe lors des différentes phases du cycle cellulaire.
2°) Les mécanismes de la réplication
TP 1 partie 2
Retrouver ici l'animation utilisée pendant le TP
Les différentes hypothèses de Meselson et Stahl sur la réplication de l'ADN lors de la phase S.
Les résultats de leurs expériences montrent que la réplication se fait selon un mode semi-conservatif :
Vous retrouvez les expériences et une modélisation des résultats attendus : ici
L'hypothèse retenue est la réplication semi-conservative de l'ADN.
Le mécanisme de la réplication :
Le résultat de la réplication semi-conservative :
Ce que je retiens :
Pendant la phase S, chaque molécule d’ADN est répliquée de façon semi-conservative : chaque brin d’ADN (on parle d’ADN parental) sert de modèle pour la synthèse d’un nouveau brin complémentaire (le brin néo-formé). Cette synthèse est possible grâce à une enzyme l’ADN polymérase qui associe à chaque nucléotide du brin parental le nucléotide complémentaire. (rappel la base Adénine s’associe à la base Thymine / Guanine s’associe à cytosine)
Il y a donc 2 chromatides en fin de phase S.
Nb : Une enzyme est une molécule organique synthétisée par l’organisme (le plus souvent une protéine) capable de catalyser (d’accélérer) les réactions chimiques se produisant dans l’organisme.
Réplication semi-conservative en animation et en vidéo
3°) Les étapes de la mitose
TP 2
Lors de la division cellulaire une cellule se divise pour donner 2 cellules identiques.
L’information génétique est portée par l’ADN, l’ADN doit donc être transmis à l’identique aux cellules filles.
Rappel : Les caryotypes :
Dans chaque cellule les chromosomes sont présents en 2 exemplaires. L’espèce humaine possède au sein de chacune de ces cellules 23 paires de chromosomes : 22 paires + 1 paire de chromosomes sexuels. Cette dernière paire diffère selon le sexe de l’individu :
· La femme possède 2 chromosomes X
· L’homme possède 1 X et 1 Y
On utilise une norme pour noter le nombre de chromosomes d’une cellule : c’est la Formule chromosomique = manière d'écrire si les chromosomes sont par paire et combien il y en a dans la cellule, c’est une façon de transcrire le caryotype d’une cellule.
La mitose est la phase de division cellulaire. C’est un phénomène continu lors duquel on peut distinguer 4 étapes :
Une animation pour comprendre la mitose.
Ce que je retiens :
La mitose est une phase de division cellulaire en 4 étapes :
- Prophase : les chromosomes doubles se condensent et deviennent visibles dans la cellule. L’enveloppe nucléaire disparaît.
- Métaphase : les chromosomes migrent vers l’équateur de la cellule.
- Anaphase : les 2 chromatides d’un même chromosome se détachent et migrent vers les 2 pôles opposées de la cellule.
- Télophase : les 2 cellules filles s’individualisent (c’est la cytodiérèse)
II- La conservation de l'information génétique lors de la division cellulaire
Comment l'information génétique est-elle conservée au cours de la division cellulaire?
Act 1
1°) Lors de la réplication
2°) Lors de la mitose
Ce que je retiens :
Lors de la réplication, l’ADN polymérase associant à chaque nucléotide du brin parental le nucléotide complémentaire, la séquence de nucléotides initiale est copiée à l’identique. Le gène est donc copié.
Lors de la mitose les chromatides se séparent et migrent chacune dans une des cellules filles. Les allèles se retrouvent donc à l’identique de la cellule-mère dans chacune des cellules filles.
La réplication (copie du gène) et la mitose (distribution du gène dans les 2 cellules-filles) permettent le maintien de l’information génétique.
Réplication semi-conservative
LES EXERCICES EN GENETIQUE
Méthode : Réussir ses exercices en génétique !
Act 1 - Les exercices corrigés :
Point mémorisation
Pour être mémorisée une notion doit être reprise plusieurs fois à rythme rapproché au départ puis à des rythmes plus espacés ensuite. La mémorisation active (en se posant des questions) est beaucoup plus efficace que la mémorisation passive (simple lecture).
A vous de jouer !
Réaliser ces tests régulièrement et auto-corrigez-vous en allant revoir le cours immédiatement après le test. Petit à petit vous allez mémoriser sur le long terme !
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