Information génétique, parentés et biodiversité I

Cours seconde - Thème 1 - cours 3
Information génétique, parentés et biodiversité
I- L’information génétique des cellules eucaryotes :
RAPPELS : Une cellule est capable de maintenir ses caractéristiques morphologiques et fonctionnelles
grâce aux informations génétiques contenues dans son noyau.
Chez un organisme pluricellulaire chaque cellule contient dans son noyau l’ensemble des informations
génétiques permettant de réaliser et de maintenir les caractéristiques morphologiques et
fonctionnelles de l’individu.
1°) Localisation de l’information génétique dans le noyau :
L’information génétique est située au niveau des
chromosomes contenus dans le noyau.
Chaque fragment de chromosome est responsable de
l’apparition d’un caractère fonctionnel ou structural
= c’est un gène.
2°) Relation entre chromosomes et ADN :
L’ADN est associé à des protéines (=histones) pour
former un filament de chromatine contenus dans les
noyaux des cellules eucaryotes.
Au moment de la division cellulaire la chromatine se
condense pour donner les chromosomes.
Un chromosome est formé par une molécule d’ADN.
Remarque : Chez les procaryotes, l’ADN existe mais
reste libre dans le cytoplasme.
3°) Universalité de l’ADN :
La transgénèse est une technique qui permet
de transférer un gène (donc un fragment
d’ADN) prélevé sur un organisme d’une espèce
dans les cellules d’une autre espèce.
Quelle que soit son origine, un gène introduit
chez un végétal, un animal, ou une bactérie sera
reconnu et traduit.
L’ADN est donc une molécule qui
contient un message universel.
L’organisme ayant subit la transgénèse est
appelé OGM (organisme génétiquement
modifié)
II- Structure et propriétés de l’ADN :
1°) Organisation de la molécule d’ADN :
ADN = Acide Désoxyribo Nucléique.
La molécule se présente comme un escalier
de forme spiralée. Les montants de
l'escalier sont constitués par une succession
de groupements phosphoriques (P) associés
à un glucide simple : le désoxyribose (D).
Les marches de l’escalier sont constituées
par la liaison entre deux bases azotées.
(Adénine ; Thymine ; Cytosine ; Guanine)
L’ensemble formé par un P, un D et une
base azotée forme un nucléotide.
Il existe quatre nucléotides différents par la nature de la base azotée :
Source d’ADN
Homme :
Porc :
Oursin :
Blé :
Nucléotide à adénine noté A ;
Nucléotide à cytosine noté C ;
Nucléotide à guanine noté G ;
Nucléotide à thymine noté T.
Adénine
30,9
29,9
33,4
27,3
Guanine
19,9
19,8
17,0
22,7
Cytosine
19,8
20,1
16,8
22,8
Thymine
29,4
30,2
33,6
27,1
La mesure expérimentale montre que pour
une même espèce, la proportion de A = la
proportion de T et la proportion de C =
la proportion de G.
Donc A est toujours associé à T et C est toujours associé à G.
2°) L’ADN constitue un langage génétique :
La molécule d'ADN est en quelque sorte une suite de "mots" écrits dans un langage à quatre
lettres. Chaque molécule d’ADN renferme donc un ensemble de messages = les gènes.
Un gène correspond donc à une portion de la molécule d’ADN caractérisé par une suite de
nucléotides placés dans un ordre bien précis (=séquence) Cette séquence sera traduite par la cellule
en un élément d’un caractère génétique (il s’agit en fait d’une molécule)
Un gène = une molécule intervenant dans la construction, le renouvellement ou le
fonctionnement d’une cellule.
Remarque : En fait une des deux chaînes de la molécule représente le support du gène (on l’appelle brin
codant), l’autre chaîne n’est là que pour compléter la molécule.
III- Variabilité de l’ADN et biodiversité au sein d’une espèce :
Rappel de collège :
Les cellules humaines possèdent 46 chromosomes regroupés en 23 paires.
Chaque paire de chromosomes (= homologues) possède les mêmes gènes.
Donc une cellule possède deux exemplaires de chaque gène
1°) Les différentes versions d’un même gène :
La séquence d’un gène peut être légèrement différente d’un chromosome
homologue à l’autre, la molécule produite par la cellule peut alors être
différente. On parle de versions différentes d’un gène = les allèles.
Donc un gène est généralement représenté par deux allèles (identiques ou différents)
Remarque : dans le cas des chromosomes X Y, il se peut que certains gènes de Y ne soient pas présents
sur X et inversement que certains gènes de X ne soient pas présents sur Y. Dans ce cas seulement le
gène n’est présent qu’en un seul exemplaire (un allèle).
Exemple 1 :
Extraits des séquences des allèles du gène à
l’origine de la molécule d’hémoglobine.
L’allèle anormal donne une hémoglobine fibreuse
à l’origine de la maladie appelée drépanocytose
Si les deux allèles s’expriment en même temps (les deux molécules sont fabriquées) on dit qu’ils sont
codominants. Si l’un s’exprime au dépend de l’autre (une seule molécule est alors produite) On dit que
l’un est dominant et l’autre est récessif.
Exemple 2 : cas d’allèles codominants = le gène
« groupe sanguin » est représenté par trois
allèles : A, B et O.
L’allèle A donne une molécule A ; L’allèle B donne
une molécule B
L’allèle O ne donne pas de molécule.
Sachant que chaque cellule contient 2n
chromosomes, chaque gène est représenté par 2
allèles.
Allèles
Allèle A + allèle A
Allèle B + allèle B
Allèle A + allèle B
Molécules
A
B
A + B
Groupe sanguin
A
B
AB
Allèle O + allèle O
aucune
O
Allèle O + allèle A
A
A
Allèle O + allèle B
B
B
2°) Formation des allèles :
Lors de la division d’une cellule, une erreur dans la copie de l’ADN peut modifier la séquence d’un
gène : on parle de mutation.
Ce phénomène intervient spontanément (naturellement), il est rare et aléatoire (se fait au
hasard). Il se forme ainsi une nouvelle version d’un gène, donc un allèle.
Si la mutation affecte une cellule quelconque de l’organisme, seules la cellule mutée et sa descendance seront
affectées par la mutation (cas des cancers)
Si la mutation affecte une cellule de la reproduction (gamète), toutes les cellules de l’organisme
formé à partir de ce gamète seront affectées.
Le nouvel allèle ainsi formé pourra alors être transmis de génération en génération.
Les mutations peuvent apparaître spontanément, mais certains facteurs
de l’environnement augmentent leur fréquence d’apparition.
On parle d’agents mutagènes.
Exemples : les ultraviolets (UV), les rayons X, le tabac, l’alcool…
Voir exercice sur les levures
Bilan : Les mutations sont à l’origine des allèles qui permettent
une diversité entre les individus d’une même espèce.
On parle de Biodiversité Intra-spécifique.
Ci-dessous un exemple de biodiversité intraspécifique chez l’Homme
Au cours du temps, le
génome d’une espèce sera
enrichi et pourra même
dériver vers la formation
d’une nouvelle espèce…