Le support de l`information génétique est constitué

OBJET : DNA
NIVEAU D’ÉTUDE : SECONDE
Le support de l’information
génétique est constitué par une
ou plusieurs molécules d’ADN
Objectifs
Ce cours fait suite au programme de génétique de la classe de troisième. Il n’est donc pas inutile de
la réviser fortement avant. Comment, vous n’avez pas conservé pieusement votre cour et plus de
bouquin (évidemment!): allez donc consulter le manuel gratuit SVT troisième, chapitre génétique!
Pour vous, les buts à atteindre:
1.
Savoir de quoi sont constitués les chromosomes
2.
Avoir une idée de la structure de l’ADN et ce qu’est un gène.
3.
Savoir ce qu’est une mutation, et expliquer l’origine des allèles différents d’un gène
4.
connaître le principe de la transgenèse.
Documentation
Vous consulterez avec un immense profit:
• La double hélice, livre écrit par James Watson, et des découvreurs de l’ADN, et racontant cette
histoire. (On en a fait un téléfilm, le secret de la vie, mais qui n’existe qu’en version anglaise soustitrée : The Race for the Double Helix (1986) avec Jeff Goldblum.
• Le manuel SVT de troisième, pour réviser la génétique !
• L'excellent article de Wikipédia sur l’ADN
• Il était une fois l’ADN un site
illustré avec quelques animations. Très grand intérêt pour
l’histoire de la découverte des gènes.
Plan
1.
Les chromosomes ne sont qu’un aspect de la chromatine
2.
L’ADN, molécule informative de tous les êtres vivants
3.
L’information génétique est constituée par l’ordre des nucléotides.
4.
Les mutations sont des modifications de la séquence de l’ADN d’un gène
1. Les mutations expliquent l’existence d’allèles différents pour un même gène.
2. Une mutation affectant l’ADN d’une cellule somatique n’aura de conséquences qu’au
niveau de l’individu a qui appartient cette cellule.
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Rappel de troisième: Les êtres vivants possèdent au sein de leurs cellules un "programme
génétique" (donnant les caractéristiques de leur espèce + leurs caractéristiques individuelles) contenu, chez
les Eucaryotes, dans le noyau. Ce programme se transmet de génération en génération sous forme de
chromosomes, supports des caractères héréditaires.
1- Les chromosomes ne sont qu’un aspect de la chromatine
Les chromosomes
ne se
forment que lorsqu ’une cellule
se divise. Le reste du temps, le
noyau contient une matière
granuleuse et hétérogène, la
chromatine. ( ci contre: l’intérieur du
noyau - souligné de noir - d’un
leucocyte ne montre aucune trace de
chromosomes «en forme de X», mais
est rempli d’un produit à l’aspect
moucheté, la chromatine
- photo
USAF.)
La chromatine est un mélange de deux types de molécules:
- des protéines
-de l ’acide désoxyribonucléique (ADN
ou DNA)
L'ADN forme un très long filament qui
s'enroule et se spiralise pour pouvoir tenir dans
le noyau de la cellule.
Observations et expériences ont montré que
c’ est l’ ADN qui est la molécule
support de l ’information génétique. Un
chromosome contient donc une molécule
d’ADN qui se recopie et prend une forme
organisée et compacte, devenant ainsi visible au
microscope (ci-contre : constitution d’un chromosome)
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2 - L’ADN, molécule informative de tous les êtres vivants
La structure de l ’ADN a été découverte en 1953 par J. Watson, F. Crick et R.
Franklin.
DG
D
L’unité de base de l'ADN est le nucléotide comportant:
• un sucre (désoxyribose)
P
• du phosphate (H3PO4)
P
• une des 4 bases
azotées
suivantes:
- cytosine (C)
TCG
- thymine (T)
A - adénine (A)
G
- guanine (G)
- La molécule d'ADN est
formée de 2 chaînes qui se font face et qui
sont enroulées en double hélice. (schéma ci-contre)
Chaque brin ( matérialisé par la bande orange ) est formé d'une
chaîne de nucléotides reliés par des liaisons covalentes
(solides ! - traits noirs sur le schéma).
Un brin peut donc
être décrit
PP
PPP
A
D
TG D
P
comme une
suite de
nucléotides.
Les deux brins sont liés par des liaisons “faibles” (fragiles, type
liaisons hydrogène - en gris pale sur le schéma ) qui unissent les
P
C
D
P
P
TAD
D
bases azotées deux à deux:
C
• C est toujours reliée à G,
P
bactérie à l’éléphant !
- Les deux «brins» se tordent de façon à former une double hélice
dont les montants sont une suite sucre-phosphate et les barreaux les
couples de bases AT ou GC.
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D
P
• A est toujours reliée à T,
et cela, quel que soit l'être vivant considéré, de la
D
D
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3- L’ information
génétique
est constituée
par l’ordre
des
nucléotides.
La suite des nucléotides le long d ’un brin de la molécule peut être décrite comme
un message écrit dans un code à 4 lettres (A, T, C et G).
L'ordre dans lequel se succèdent les nucléotides sur l'
un des brins de l'ADN
constitue une séquence de nucléotides spécifique à chacun d'entre nous. Un
gène correspond donc à un morceau d’ADN portant une séquence
particulière de nucléotides correspondants à un ou plusieurs caractères héréditaires.
Fragment
de
gène humain :
une très longue
sui te
de
nucléotides
correspondant à
une information.
Comme chaque molécule d’ADN comporte deux brins, ces derniers sont
complémentaires : si on a une suite ATTGC sur un brin, on va avoir sur le brin «en
face» TAACG, représentant le même «ordre» exprimé d’une autre façon. Dans
l’ADN, l’information est donc stockée en
«double exemplaire». Si par hasard on écarte les
deux chaînes, vous devinez ce qui va se passer:
chacune d’entre elle peut reconstruire
celle
d’en face en s’associant avec de nouveaux
nucléotides, ce qui... STOP! N’allons pas plus
loin, en seconde...
Ne retenez
les formules
des bases, mais
l’organisation générale de l’ADN, l’existence du code
représenté par l’ordre des nucléotides (et savoir ce
qu’est un nucléotide), et surtout bien réaliser que:
Un gène est un morceau d ’ADN.
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4 - Les mutations sont des modifications de la séquence de l
’ADN
d’un gène
41 - Les mutations expliquent l ’existence d’allèles différents pour un même gène.
Une modification de la séquence de l'ADN est une mutation.
Certains facteurs (UV, agents chimiques, etc.) peuvent favoriser les mutations. Pour
un même gène, une modification d'un seul nucléotide (une seule “lettre” du code)
peut être à l'origine de différences importantes au niveau du phénotype.
L’existence de mutations permet donc une variabilité de l
C’est ainsi que peuvent apparaître
’information génétique.
plusieurs versions , légèrement différentes,
d’un même gène: un allèle du gène en question.
Encore faut-il que cette mutation, qui touche un individu soit transmissible à sa
descendance ! Ce n’est pas toujours le cas.
42 - Le conséquences d’une mutation dépendent de la cellule qui en est l’objet
Si une mutation rend une
cellule
cancéreuse,
exempl
e,
modification
par
cette
ne pourra
pas être transmise à la
descendance de l’individu.
Seule
une
mutation
affectant
l’ADN d’une
cellule
germinale
(gamètes)
pourra
transmi
se
à
être
la
descendance de l’individu.
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43 - Comme tous les êtres vivants utilisent l
’ADN, il est possible de réaliser des
transferts de gènes (transgenèse) entre espèces différentes.
Tous les gènes étant constitués d
’ADN, il est possible expérimentalement
d’extraire (“couper”) un gène d ’un organisme et de l ’intégrer (“coller”) dans un
autre organisme qui va ainsi fabriquer le produit codé par ce gène transféré (un
«transgène» - si tout va bien, dans la réalité ce n’est pas aussi simple, il faut aussi que
le nouveau gène soit bien «lu»). L ’organisme que l’on obtient est dit «génétiquement
modifié».
Exemple: Pour lutter contre
certaines formes de diabète, il faut de
l’insuline. Cette molécule doit être
d’origine humaine. Des chercheurs ont
transféré le gène de l ’insuline humaine
dans une bactérie. La bactérie peut être
facilement cultivée en grande quantité. Elle fabrique, en utilisant le gène humain, de l
’insuline
humaine que l’on peut facilement récupérer.
En guise de conclusion, laissons la parole à sir F. Crick, s’adressant à J. Watson
après qu’ils aient terminé de construire le premier modèle de la molécule d’ADN:
«Je me sent comme Pygmalion, Jim. Bâtir quelque chose de beau, qui devient vivant, nous
voulions le corps, et nous avons l’âme. Écarte les chaînes et chacune va reproduire l’autre: 1
devient 2, 2 devient 1, générations après générations, depuis le commencement de la vie et
jusqu’à toi et moi, c’est immortel, cela ne meurt jamais... Une simple forme, le secret de la
vie elle-même...»
Résumé: Les chromosomes sont formés d’une longue molécule d’ADN embobinée sur des
protéines. L’ADN est une molécule en forme d’échelle tordue, donnant une double hélice, dont les
montants sont des paires de bases AT et CG. La suite des bases représente l’information contenue
dans un gène, qui n’est autre qu’un morceau d’ADN. Un changement dans cette suite est une
mutation, transmissible si elle survient dans une cellule germinale. Tous les êtres vivants utilisent
l’ADN, et un peut transférer (en principe) un gène d’un être vivant à l’autre pour transférer le
caractère correspondant à ce gène à un autre être vivant: c’est la transgenèse.
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Vocabulaire
Vous devez connaître, ou devriez connaître, le sens des mots suivants:
Allèles : Version d’un gène. Exemple: le gène «groupe sanguin» possède dans l’espèce humaine les allèles
A, B et O.
Caractère héréditaire: Caractère transmis (ou susceptible d’être transmis) à la descendance par la
reproduction sexuée .
Cellule germinale : Cellule donnant naissance aux gamètes (ovules et spermatozoïdes).
Chromosome: Un chromosome est une molécule d’ADN, liée à des protéines, qui contient les gènes
d’un être vivant. Lorsque plusieurs molécules sont nécessaires (quasiment partout sauf chez les bactéries), il
existe plusieurs chromosomes. Les chromosomes sont présents sous deux formes: déroulés, ils forment la
chromatine, et sont ainsi actifs. C’est leur état principal, mais ils ne sont pas visibles.
Molécule : Assemblage d’atomes. Les molécules caractéristiques des êtres vivants sont le plus souvent de
très grande taille, comme l’ADN. Est-il nécessaire de préciser qu’une cellule contient plusieurs milliards de
molécules diverses, et que l’ordre de grandeur d’une molécule se mesure en nm ? Peut-être bien...
Phénotype: Aspect d’un être vivant, qui provient à la fois de l’influence de ses gènes et de celle de son
milieu de vie, voire de son histoire.
Pygmalion: Dans la mythologie grecque, Pygmalion est un sculpteur qui, après avoir réalisé une statue de
femme en ivoire, qu’il nomme Galathée, en tombe amoureux. Il obtiendra de la déesse Aphrodite que sa
statue devienne vivante afin de pouvoir l’épouser. On utilise le terme Pygmalion pour désigner celui qui a
construit la réputation ou la vie d’un autre individu, ou pour signaler, comme ici, un créateur dépassé par la
vitalité de son oeuvre, ou de sa découverte.
Spécifique: caractéristique, que l’on ne trouve, ou que l’on n’associe, qu’à une seule situation où un seul
objet.
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