Fiche SVT : Thème 1A

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Fiche SVT : Thème 1A
A. REPRODUCTION CONFORME DE LA
CELLULE ET REPLICATION DE L’ADN
I.
Aspect des chromosomes et évolution de la quantité d’ADN, au cours d’un cycle
cellulaire
Un chromosome double (chromosome dupliqué, chromosome métaphasique) est constitué de deux
chromatides rigoureusement identiques associée en un point le centromère.
Une chromatide est constituée d’un filament de chromatine. Celui-ci est constitué d’une molécule d’ADN
et de protéines.
Les chromosomes sont des structures permanentes dans les cellules eucaryotes. L’aspect des
chromosomes change au cours d’un cycle cellulaire (voir TP). On distingue différentes phases : interphase
et une mitose.
L’interphase est constitué de 3 phases : G1 (expression du génotype : fonctionnement de l’organisme), S
(synthèse : double la quantité d’ADN c'est-à-dire que le chromosome simple décondensé passe à un
chromosome double décondensé) ; G2 (expression du génotype en partie pour préparer la mitose, les
chromosomes sont doubles, décondensés et la quantité d’ADN est de 2Q).
La mitose est un processus continu composé de 4 phases :
Prophase : les chromosomes se condensent. L’enveloppe nucléaire disparait, le fuseau de division se
forme. 2Q d’ADN, chromosome double et condensé.
Métaphase : le fuseau de division tire les chromosomes à l’équateur de la cellule, il se forme une figure
appelé la plaque équatorialle.
Anaphase : les chromosomes doubles se séparent grâce à une rupture des centromères (disjonction des
chromatides) et migration vers les pôles opposés de la cellule.
Télophase : de nouvelles enveloppes nucléaires se forment autour des deux lots de chromosomes fils
(simples), les chromosomes se décondensent et la cellule se divise : on obtient deux cellules filles.
L’anaphase illustre la répartition équitable de l’information génétique. Les deux chromatides d’un
chromosome se séparent et migrent dans chacune des cellules filles. Ces deux chromatides portent
rigoureusement la même information génétique.
II.
Mécanisme permettant de conserver l’information génétique
Réplication :
Durant la phase S, les brins un complexe enzymatique sépare les deux brins d’ADN. L’ADN
polymérase contenu dans ce complexe associé les nucléotides en respectant la complémentarité
(le codage) des bases azotées d’un brin initial.
A l’issue de la réplication on obtient deux molécules d’ADN rigoureusement identiques à la
molécule initiale chaque molécule étant constitué d’un brin initial et d’un brin néoformé.
La réplication est donc semi-conservative
La réplication d’un chromosome humain dure 6 heures grâce aux nombreux yeux de réplication.
Un œil de réplication est une zone où sont séparés les brins d’ADN par le complexe enzymatique.
L’ADN polymérase réplique l’ADN en tenant compte de la séquence du brin initiale. Dans ces
cellules eucaryotes, il y a plusieurs yeux de réplication ce qui augmente la vitesse de réplication.
La mitose et la réplication permettent de conserver l’information
génétique d’une génération cellulaire à la suivante.
B. VARIABILITE GENETIQUE
I.
L’origine de la variabilité génétique
1. Les mutations à l’origine de la variabilité génétique
 Erreur d’appariement durant la réplication
L’ADN commet des erreurs mais elles sont réparées par un système
de réparation qui rétablie la complémentarité des bases.
 Oxydation spontanée d’une guanine. L’oxo guanine qui en
résulte s’apparie avec l’adénine.
 Insertion de molécules entre les nucléotides
Il existe 3 types ponctuels de mutations :
 Substitution*
 Délétion*
 Addition*
2. Variation de la fréquence des mutations
Les UV sont des agents mutagènes. Ils détruisent les cellules selon la
durée d’irradiation. L’information génétique est modifiée.
Les agents mutagènes augmentent la fréquence des
mutations. L’effet des UV s’explique par leur capacité à créer
des lésions dans les molécules d’ADN ce qui augmente la
fréquence des erreurs commises par l’ADN polyméra au
cours de la réplication.
A.
Devenir et conséquence des mutations
Il existe des systèmes de réparation. Les protéines (gènes + protéines) repèrent
l’ADN et se fixe dessus :
 La protéine repère l’erreur
 L’endonucléase repère, se fixe et coupe
 L’ADN polymérase restaure la séquence
Rmq : le gène P53 fait partie du système de réparation. S’il est
endommagé il peut y avoir de graves conséquences.
Les cellules somatiques ne peuvent pas transmettre la mutation. Les cellules
germinales transmettent la mutation à la génération suivante (elle peut
toucher la cellule œuf et les cellules embryonnaires)
Les allèles sont responsables de la variabilité des caractères au sein
des espèces. Les mutations sont donc un des fondements de la
biodiversité.
C.
Expression génétique
I. Relation entre gène et protéines
Un gène code une protéine. Les protéines remplissent des fonctions diverses. Il
faut 3 nucléotides pour faire 1 acide aminé. S’il y a une différence sur la
séquence de nucléotides elle se répercute sur la séquence d’acides aminés.
II. Mécanisme permettant l’expression du génotype
Les gènes sont portés par les chromosomes dans le noyau. La protéine est dans
le cytoplasme. Il existe une molécule intermédiaire codée qui transfert
l’information du noyau vers le cytoplasme. Cet intermédiaire est appelé ARNm.
L’ARNm est une copie quasi-identique à l’ADN . elle posède 1
brin et tranporte l’information génétique du noyau vers le
cytoplasme en passant par les pores nucléaires de
l’enveloppe.
1. Transcription
Un complexe enzymatique contenant de l’ARN polymérase écarte les
2 brins d’ADN. Il reconnait les nucléotides (ARN). Il associe les
nucléotides en respectant la complémentarité des bases d’1 seul brin
d’ADN. La séquence obtenue est une molécule d’ARNm.
Une séquence d’ADN est transcrite simultanément par plusieurs ARN
polymérase afin d’amplifier la transcription càd plusieurs molécules
d’ARN identiques.
2. Traduction
Pour traduire il faut :
 De l’ARNm
 Un ribosome
 Une polymérase
Il y a 3 étapes pour la traduction :
o Initiation : le ribosome reconnaît les codons et les fait
correspondre avec un acide aminé (le premier est tjrs MET).
Une polymérase associe les acides aminés par des liaisons
peptidiques.
o Elongation : il avance et fait la correspondance. Ce système
est le code génétique entre codons et acides aminés
o Terminaison : le ribosome arrive à un codon stop et arrête la
synthèse. La séquence peptidique est libérée.
Plusieurs ribosomes décodent simultanément le même
ARNm afin d’amplifier la traduction.
3. Propriété du code génétique
 Le code génétique est redondant : plusieurs codons
correspondent à 1 acide aminé.
 Il est non chevauchant : le ribosome ne revient jamais en
arrière.
 Il est universel : le ribosome peut décoder n’importe quel ARN.
III. Maturation de l’ARN pré-messager
L’ARN pré-m reste dans le noyau et crée l’ARNm qui migre dans le
cytoplasme.
L’ARN pré-m est une copie conforme du gène
Pour un gène en fonction de la localisation et de la nature de la cellule les
exons et les introns sont différents. Un gène code plusieurs protéines en
fonction de la localisation. Plus l’individu est complexe moins il possède de
gène mais le nombre d’intron augmente. Les introns permettent la diversité
des protéines.
IV.
Génotype et phénotype
1. Etablissement du phénotype
On définit le phénotype à tous les niveaux. Il correpond à l’ensemble des
caractérisques anatomiques, physiologiques et chimiques.
Une modification de la séquence d’acides aminés peut modifier les propriétés
physico-chimiques de la protéine. Cela entraîne la modification des
phénotypes cellulaires, moléculaires et macroscopiques. On obbtient des
phénotypes alternatifs.
Dans une espèce donnée, la diversité des phénotypes pour un caractère donné
s’explique par une diversité des allèles d’un gène.
Un gène détermine uniquement le phénotype moléculaire.
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