COURS_PARTIE_1_CHAP_1GENETIQUE_STL

E. OLIVERES
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PARTIE 1
Les systèmes vivants contiennent, échangent et
utilisent de l’information génétique.
CHAPITRE 1 :
REPRODUCTION CONFORME DE LA
CELLULE ET REPLICATION DE L’ADN
Introduction :
Activité 1 acquis + diapo 1 bilan
questionnaire sur les acquis à compléter
I/ Comment le materiel genetique est-il transmis de génération cellulaire en
generation cellulaire ?
Possible vidéo 25 B en intro ou après division
cellulaire
1°) Le cycle cellulaire
Cf. activité 2
Doc 3 Activité 2 pour dégager les différentes phases et leur rôle.
Le cycle cellulaire est constitué de quatre phases qui se succèdent :
G1, S, G2 = interphase et une mitose. Pendant les phases G, la cellule synthétise
des protéines, pendant la phase S, elle synthétise de l’ADN et en mitose, elle partage
le matériel génétique et cytoplasmique entre les deux cellules filles.
DIAPORAMA 2 Correction du graphe de la variation de la quantité d’ADN en fonction du
temps. A compléter
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Chez un organisme eucaryote, le développement embryonnaire, le renouvellement des
cellules, la croissance des organes etc. sont assurés grâce à la multiplication des
cellules par division cellulaire ou mitose.
Problème : comment partager le matériel génétique tout en conservant l’information
génétique, d’une génération cellulaire à une autre pour assurer la stabilité du
patrimoine génétique ?
2°) Partager le patrimoine génétique : la mitose (chez les eucaryotes)
Le nombre de chromosomes est identique pour tous les individus d’une même espèce, il
est indiqué par la formule chromosomique ; Chez l’Homme, il y a 46 chromosomes qui
s’associent par paire d’homologues, la formule est alors: 2n = 46.
DIAPORAMA 3 + SCHEMAS REALISES ET SCHEMA BILAN à DISTRIBUER
Indiquer la formule chromosomique. Et faire placer deux gènes.
- Prophase : la
chromatine se condense,
la membrane nucléaire
se désorganise ;
-Métaphase
-Anaphase
- Télophase : une
membrane nucléaire se
réorganise ;
- Cytodiérèse: il y a
séparation des deux
cellules filles et
reconstitution du noyau.
- La mitose est une reproduction conforme qui conserve le nombre et la morphologie
des
chromosomes,
elle
assure
ainsi
la
stabilité
du
caryotype.
Chaque cellule fille contient le même patrimoine génétique que la cellule mère :
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Une cellule à 2n= 46 CHROMOSOMES à deux chromatides donne 2 cellules filles à
2n= 46 chromosomes à une seule chromatide. La mitose est une reproduction
cellulaire conforme.
Exercice : retrouver la chronologie des différentes photos ci-dessous en justifiant
vos réponses et en donnant le nom des phases représentées.
3) Bilan sur les différents états du matériel génétique au cours du cycle.
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Dans les cellules eucaryotes, le matériel génétique
est composé de filaments d’ADN enroulés autour
de protéines (les histones) ; l’ADN peut être soit
condensé sous forme de chromosomes (chaque
chromatide contient une molécule d'ADN) en
mitose ou soit décondensée, sous forme de
chromatine, dans le noyau lors de interphase.
Quel nouveau problème se pose pour les deux
cellules filles en interphase ?
4°) Conserver le patrimoine génétique :
a) la réplication en phase S.
Activité 3
Une fois en interphase le matériel génétique décondensé de chaque cellule fille est en
simple exemplaire, or pour une nouvelle division, il doit être double.
Il faut donc qu’il y ait synthèse d’ADN : c’est La réplication qui a lieu dans le noyau.
Bilan des exp. De Mesehlson et Stahl. ANIMATION 4BIS
Elle s’effectue selon un mode semi-conservatif c’est-à-dire que une molécule d’ADN
initiale sert de matrice à la formation d’une nouvelle molécule d’ADN, grâce à la
complémentarité des bases azotées.
 L’initiation de la réplication a lieu au niveau d’yeux de réplication (diaporama 4) grâce
à l’enzyme hélicase qui ouvre la double hélice d’ADN en rompant les liaisons faibles
entre les bases azotées des deux brins ;
 La progression de l’élongation de l’ADN a lieu au niveau des fourches de réplication
grâce à l’enzyme ADN polymérase, (Diaporama 5) qui fixe des nucléotides libres
(disponibles dans le noyau de la cellule) sur les bases complémentaires ; les deux brins
sont répliqués ;
 La terminaison de la réplication a lieu lorsque les deux nouvelles molécules d’ADN
strictement identiques, en absence de toute erreur, ont été synthétisées. elles sont
composées d’un brin parental et d’un brin néoformé.
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Ainsi à l’issue de chaque phase S, le matériel génétique est double et la cellule peut de
nouveau se diviser pour répartir dans chaque cellule fille une copie de l’ADN initial.
b) Les mutations :
ANIMATIONS DIAPO MUTATIONS
Des erreurs spontanées et rares peuvent survenir pendant la réplication de l’ADN. Ces
erreurs correspondent à des modifications de la séquence des bases azotées
(substitution, délétion, addition) dans l’ADN. Le plus souvent l'erreur est réparée par
des mécanismes de réparation liés à l’action d’enzymes.
- Quand l’erreur n’est pas réparée, si les modifications n'empêchent pas la survie de la
cellule, il apparaît une mutation, qui sera transmise si la cellule se divise.
On observe seulement une erreur pour 10 millions de nucléotides répliqués. Cependant,
étant donné le nombre de nucléotides dans l’ADN d’une cellule (6,4 milliards de paires de
nucléotides), on comprend qu’après chaque réplication, l’ADN d’une cellule comporte
nécessairement plusieurs erreurs : la mutation de l’ADN est donc un phénomène très banal.
Des études épidémiologiques ont montré l’influence d’agents dits mutagènes (rayonnements
UV, X ou radioactifs, substances chimiques comme le benzène, tabac, …..) dans
l’augmentation de la fréquence des erreurs dans l’ADN. Doc rayons UV ET CANCER
 Une mutation peut être transmise à la descendance de l’individu si d’une part la
mutation se produit dans une cellule de la lignée germinale mais aussi si la cellule mutée
participe à la fécondation. Dans ce cas, toutes les cellules du nouvel individu seront
porteuses de la mutation.
 Si la mutation intervient dans une cellule somatique, elle disparaîtra au plus tard à la
mort de l’organisme (elle peut mourir avant ou être détruite par le système
immunitaire). Elle peut aussi être à l’origine d’un cancer :
Exercice : Grâce aux documents ci-dessous, présentez les étapes conduisant à un cancer, puis expliquez le
rôle du gène p53 dans la régulation du cycle cellulaire et son implication dans le processus de cancérisation.
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Le
rôle du gène p53
Document 2 : Dans 50% des
cancers humains, les deux
allèles du gène p53 sont
inactivés par une mutation.
Des chercheurs ont introduit
dans le génome de souris une
copie supplémentaire du gène
p53. Ils ont ensuite étudié la
sensibilité des souris « superp53 » à un agent cancérigène.
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Parfois la mutation peut donc être à l’origine d’un clone cellulaire dont les cellules
subissent différentes transformations donnant en final des cellules immortelles et se x
anarchiquement. Une tumeur peut alors se former et parfois se métastaser vers d’autres
territoires. Un cancer a souvent une origine multifactorielle, se développe en plusieurs
étapes et pendant de nombreuses années. Au terme de ce processus, les cellules
cancéreuses ont acquis des propriétés spécifiques liées à des modifications génétiques
(immortalité et x anarchique)
ANIMATION DIAPO CANCER
Une mutation donne lieu à un nouvel allèle d’un gène permettant parfois dans les
populations, l’apparition de nouveaux caractères (couleur des colonies de levures;
kangourou albinos; drosophile aux yeux blancs). Pour certains gènes, il existe une grande
diversité d’allèles ; pour les groupes sanguins, il y en a trois A, B et O. Pour les chaînes de
l’hémoglobine, il en existe un très grand nombre. (anagène)
Certaines mutations peuvent être pour les individus soit néfastes (maladie génétique), soit
neutres (groupes sanguin), soit bénéfiques.
Doc 6 sur mutation PROT protégeant du sida.
Les mutations sur les gènes du développement contribuent à l’évolution des espèces
(associées aux conditions du milieu).
Le mécanisme de mutation est donc la source aléatoire de la variété des allèles, fondement
de la biodiversité génétique des populations et des espèces.
DIAPO UNIVERSALITE ET VARIABILITE DE LA MOLECULE D’ADN : schéma doc 7
BILAN VARIABILITE ADN à compléter.
Conclusion :
- En interphase, la quantité d’ADN
double en phase S, il y a synthèse
d’une deuxième molécule d’ADN qui
constitue la deuxième chromatide
du chromosome.
- Durant la mitose, la quantité
d’ADN diminue de moitié lorsque
les chromatides se séparent en
anaphase, ainsi, chaque cellule fille
contient le même patrimoine
génétique que la cellule mère.- Il
y a donc multiplication cellulaire
conforme aux échelles moléculaire
(réplication) et cellulaire (mitose)
Bilan schéma DOC.4 cycle
cellulaire
DIAPORAMA 6 CYCLE
CELLULAIRE
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Schéma bilan
EVALUATION à PREVOIR
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