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Rappels de génétique
Rappels de génétique
Chez les cellules eucaryotes (qui possèdent un noyau) les chromosomes constitués d’ADN sont localisés dans le noyau.
Localisation de quelques gènes sur les chromosomes :
Quelques gènes situés sur le chromosome 9 :
Exemple du groupe sanguin :
Le gène est localisé sur le chromosome n°9. Celui-ci permet la présence de molécules sur les globules rouges. Comme les cellules possèdent 2 chromosomes n°9 le gène est présent en 2 exemplaires :
Les 2 chromosomes n°9 auront donc la même succession de nucléotides à l’emplacement du gène groupe sanguin…sauf que parfois la succession a une ou quelques modifications :
La séquence des nucléotides peut être légèrement modifiée par une ou quelques mutations. Les séquences différentes de nucléotides du même gène sont appelées des allèles. Une personne peut posséder alors 2 allèles identiques : elle est homozygote pour le gène ou 2 allèles différentes pour le gène : elle est hétérozygote.
Le chapitre va répondre à la question suivante :
Comment le programme génétique peut-il être transmis à l’identique de la cellule-mère aux deux cellules-filles ? Comment se transmet-il à la descendance ?
Comment le programme génétique peut-il être transmis à l’identique de la cellule-mère aux deux cellules-filles ? Comment se transmet-il à la descendance ?
Introduction
Introduction
Schéma de la fécondation à la spécialisation.pdfUn organisme pluricellulaire* comprend des milliards de cellules qui sont toutes issues de la cellule-œuf.
Une cellule-oeuf, formée lors de la fusion d'un spermatozoïde avec un ovule, se divise. Les cellules issues de cette division se divisent à leur tour...jusqu'à donner toutes les cellules de notre organisme.
Les cellules de notre organisme, à l’exception des cellules qui fabriquent nos gamètes (= cellules sexuelles), sont appelées cellules somatiques.
Le caryotype de toutes ces cellules est identique : il y a 46 chromosomes, les chromosomes sont par paire de chromosomes homologues (c’est-à-dire que les 2 chromosomes de la même paire sont identiques), sauf la paire de chromosomes sexuels où, chez l’homme, il y a un chromosome Y plus petit que le chromosome X.
On dit que la cellule est diploïde* : la cellule possède chaque chromosome en double exemplaire, l’un vient du père et l’autre de la mère.
Par convention la formule chromosomique d’une cellule diploïde est 2n (n représentant le nombre de paires de chromosome) :
Les gamètes (cellules reproductrices ou cellules sexuelles), spermatozoïdes et ovules, sont des cellules particulières. Elles ne contiennent que 23 chromosomes (1 seul chromosome de chaque paire). Ces cellules sont haploïdes.
Leur formule chromosomique est :
n=23
Ces cellules sont issues de la division de cellules qu’on appelle les cellules germinales.
Comprendre la formule chromosomique :
formule_chromosomique.docI- La conservation du programme génétique lors de la division des cellules somatiques
I- La conservation du programme génétique lors de la division des cellules somatiques
1°) Suivi de la quantité d’ADN et du caryotype des cellules (TP 1 )
1°) Suivi de la quantité d’ADN et du caryotype des cellules (TP 1 )
TP 1
Compléments TP 1 :
Dans une cellule somatique (toute cellule de l’organisme à l’exception de celles fabriquant les cellules sexuelles), le caryotype est toujours le même 2n=46. La cellule est diploïde. Lorsqu’une cellule somatique se divise elle donnera deux nouvelles cellules (appelées cellules-filles) dont la formule chromosomique est identique. La reproduction est conforme. Les chromosomes ne sont visibles que lors de la phase de division. Le reste du cycle cellulaire ils ne se voient pas car les chromosomes sont décondensés.
Quantité d’ADN dans une cellule somatique au cours du cycle cellulaire
Interphase = G1 + S + G2
M = Mitose = phase de division cellulaire
Lors de la phase S la quantité d’ADN double, les chromosomes passent de la forme une chromatide à la forme deux chromatides.
Le caryotype est réalisable lors de la mitose dans une cellule somatique.
Ce que je retiens :
Toutes les cellules d’un être vivant pluricellulaire proviennent de la division d’une cellule. On appelle cycle cellulaire la période entre la formation d’une cellule et le moment où celle-ci finit par se diviser en deux cellules-filles.
A l’intérieur d’un cycle, l’interphase est la période pendant laquelle la cellule n’est pas en train de se diviser et la mitose correspond à la phase de division de la cellule.
Au début de la mitose, les molécules d’ADN subissent une condensation (elles s’enroulent sur elles-mêmes) et deviennent visibles au microscope : ce sont les chromosomes. En interphase, les chromosomes sont décondensés et sont alors invisibles au microscope.
L’interphase est découpée en 3 phases :
- La phase G1 (gap = intervalle en anglais) : la quantité d’ADN reste stable et faible à les chromosomes sont simples : chacun d’eux est constitué d’une unique molécule d’ADN = 1 chromatide.
- La phase S (S= Synthèse) : la quantité d’ADN se double. C’est la réplication.
- La phase G2 : la quantité d’ADN reste stable mais est double à les chromosomes sont constitués de 2 chromatides reliées au niveau de leur centromère.
Au cours de la mitose la quantité d’ADN est divisée par 2.
Le cours résumé sous forme de vidéos :
Pour approfondir :
2°) Suivi des chromosomes lors de la division cellulaire des cellules somatiques (TP 2)
2°) Suivi des chromosomes lors de la division cellulaire des cellules somatiques (TP 2)
TP 2
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)
Cette division permet à partir d'une cellule-mère d'obtenir 2 cellules-filles dont la copie est conforme (le nombre de chromosomes est conservé).
II- La réplication : une étape indispensable avant les divisions. (TP3 et act 2 )
II- La réplication : une étape indispensable avant les divisions. (TP3 et act 2 )
1°) Le mécanisme
1°) Le mécanisme
Découverte du mécanisme par Meselson et Stahl. retour sur leur démarche (TP 3) :
Avant la mitose et la méiose les chromosomes passent de la forme 1 chromatide à la forme 2 chromatides.
Cette étape est indispensable pour que les divisions des cellules se déroulent correctement.
Résultats attendus :
Voici les résultats attendus pour les 3 hypothèses sur le mode de réplication : L’ADN bleu est l’ADN lourd (formé à partir de 15N). L’ADN rouge est l’ADN formé à partir de l’ADN léger (14N). On part d’ADN formé dans l’azote lourd puis on suit la division des cellules placées avec de l’azote léger.
Les résultats sont présentés à la page 45.
Ils montrent :
· qu’au bout de la 1ère division l’ADN est hybride : Modèle conservatif rejeté
· qu’à la 2ème il y a ½ ADN hybride et ½ ADN léger : Modèle dispersif rejeté et modèle semi-conservatif accepté.
Le mécanisme de la réplication :
Vidéo réalisée par les élèves montrant le mécanisme de la réplication (Œil de réplication / ADN polymérase / Brin d’ADN parental / Brin d’ADN néoformé à partir des doc p.46 et 47.
+ schéma bilan avec suivi des allèles lors des différentes mitoses.
Toute l'explication en vidéo (à partir de 2 min 30 pour le mécanisme de réplication), vous pouvez regarder le début de la vidéo qui est un bon rappel de ce qui a été vu en 2nde :
Une explication encore plus précise, certaines notions ne sont pas au programme (hélicase, sens 5' 3', primase, fragment okasaki, exonucléase, ligase)
Ce que je retiens :
Lors de la phase S la réplication de l’ADN se fait selon un mode semi-conservatif : les 2 brins de la molécule d’ADN composés de nucléotides s’ouvrent formant un œil de réplication. Chacun des brins sert de modèle à une enzyme, l’ADN polymérase, qui vient fixer des nucléotides complémentaires à chaque brin parental. Chaque molécule nouvellement formée possède un brin issu de la molécule d’ADN initiale et un brin néoformé. Ces 2 brins restent fixés au niveau du centromère et forment alors les 2 chromatides des chromosomes visibles lors de la division de la cellule. Ces 2 chromatides portent la même séquence de nucléotides donc la même information génétique.
2°) Une application de biotechnologie : la PCR*
Act 2
Lorsqu’on veut multiplier un échantillon d’ADN (pour en analyser la séquence, pour repérer l’ADN d’un microorganisme…) on utilise une technique basée sur les connaissances de la réplication : la PCR* (Polymerase Chain Reaction)
On fait subir à une double hélice d’ADN des variations de température dans un milieu contenant de l’ADN polymérase, des nucléotides et une amorce (c’est un morceau d’ADN dont on connaît la séquence de nucléotides et qui correspond au début du gène qu’on veut amplifier). Les doubles brins d’ADN se séparent alors, l’amorce se fixe en face d’un des brins et l’ADN polymérase synthétise le reste de la séquence. Ce cycle recommence plusieurs fois et au bout de plusieurs cycles on obtient alors des millions de copies du morceau d’ADN initial.
La PCR en vidéos :
III- La division du programme génétique lors de la méiose
III- La division du programme génétique lors de la méiose
TP 4
Dans une cellule germinale (cellule à l’origine des cellules sexuelles, spermatozoïde ou ovule), le caryotype change. La cellule initiale a pour formule 2n= 46, alors que les 4 cellules reproductrices (gamètes) ont pour formule chromosomique n=23. La cellule ne possède qu’un seul exemplaire de chaque chromosome : la cellule est haploïde. La reproduction de la cellule n’est pas conforme. La division d’une cellule germinale à l’origine des cellules reproductrices est appelée méiose.
Résultats attendus :
La prophase I, durant laquelle l'ADN se condense sous forme de chromosome
La métaphase I, les chromosomes migrent vers l'équateur de la cellule
L'anaphase I, durant celle-ci les chromosomes homologues sont séparés de part et d'autre de la cellule
Le télophase I, les deux noyaux se séparent.
Ici, les chromosomes homologues sont séparés, c’est la fin de la 1ère division de méiose
La prophase II puis la métaphase II, durant laquelle les chromosomes s'alignent l long du plan équatorial.
L'anaphase II, les chromatides se séparent de part et d'autre de la cellule.
La télophase II, quatre noyaux de cellules à n chromosomes à une chromatide sont créés.
Ici, les chromatides sont séparées : c’est le résultat de la 2ème division de méiose.
Rappel : quantité d’ADN lors de la méiose
On suit ici une paire de chromosomes homologues
Ce que je retiens :
La méiose est un processus de division cellulaire qui permet de produire des cellules haploïdes à partir d’une cellule diploïde.
La méiose est constituée de deux divisions cellulaires successives :
- La 1ère division (qui suit la réplication) consiste à séparer les chromosomes homologues de chaque paire, elle diminue donc de moitié le nombre de chromosomes. On passe ainsi d’une cellule diploïde à 2n chromosomes à deux chromatides (4 molécules d’ADN) à une cellule haploïde à n chromosomes à 2 chromatides (2 molécules d’ADN). En anaphase I les chromosomes homologues de chaque paire se séparent, tirés par les fuseaux méiotiques et migrent vers les pôles opposés de la cellule.
- La 2ème division suit la 1ère division. Elle se déroule comme une mitose : les chromatides se séparent. On passe de 2 cellules à n chromosomes à 2 chromatides à 4 cellules à n chromosomes à 1 chromatide.
Bien comprendre que la mitose et la méiose sont 2 étapes qui ne se déroulent pas dans les mêmes cellules !
Th génétique chapitre 1 1S.pptxLe diaporama du chapitre
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cours Thème 1 chap 1 VE.docxLe cours
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