Chapitre 1
publicité
Introduction Chapitre 1 : REPRODUCTION CONFORME DE LA CELLULE ET RÉPLICATION DE L’ADN Le fonctionnement d’un organisme vivant implique de multiples et régulières divisions cellulaires. Toutes ces cellules possèdent la même information génétique (le même caryotype) que la cellule-œuf. I) La mitose et le maintien du caryotype Quels mécanismes permettent à une cellule de se diviser en deux cellules identiques, possédant le même caryotype ? I. LA MITOSE ET LE MAINTIEN DU CARYOTYPE TP 1: Une reproduction conforme lors de la mitose 2 lots de chromosomes identiques doivent se séparer puis la cellule doit se diviser en 2. Les chromosomes se condensent et deviennent visibles au microscope optique. L’enveloppe du noyau disparaît. Les chromosomes se disposent sur le plan équatorial de la cellule. Les chromatides de chaque chromosome se séparent puis migrent vers les pôles de la cellule en 2 lots identiques. Les chromosomes se décondensent, l’enveloppe du noyau se reforme et les 2 cellules se séparent. L’extrémité des racines est une zone de croissance très active chez les plantes. Les divisions cellulaires sont nombreuses et il est donc facile d’observer les différentes phases de la mitose. L’hypothèse est vérifiée et précisée = il y a bien séparation des chromatides de chaque chromosome en anaphase, ce qui permet la formation de 2 lots de chromosomes identiques et la formation de 2 cellules filles identiques. I) La mitose et le maintien du caryotype La mitose est un processus de division cellulaire au cours duquel une cellule-mère possédant des chromosomes à 2 chromatides identiques (ADN condensé) donne naissance à 2 cellules-filles possédant le même nombre de chromosomes qu’elle, mais à 1 chromatide. Les cellules-filles possèdent donc au final le même caryotype que la cellule-mère: il s’agit d’une reproduction conforme du caryotype. Cellule-mère Mitose 2 Cellules-filles identiques I) La mitose et le maintien du caryotype Duplication Pour que cela soit possible, chaque chromatide doit donc se dupliquer avant la mitose. Etant donné qu’une chromatide correspond à une seule molécule d’ADN, la duplication d’une chromatide avant la mitose correspond en fait à la réplication d’une molécule d’ADN. II) Les étapes du cycle cellulaire A quel moment de la vie cellulaire l’ADN se réplique-t-il ? II. LES ÉTAPES DU CYCLE CELLULAIRE Mitose: division cellulaire Livre p.12 doc.3 Interphase: réplication ADN II) Les étapes du cycle cellulaire Le cycle de vie d’une cellule s’appelle le cycle cellulaire et est constitué de la succession d’une longue interphase et d’une courte mitose (=division cellulaire). A quel moment de l’interphase se déroule la réplication de l’ADN ? TP 2: Le cycle cellulaire et la réplication de l’ADN Les chromosomes sont décondensés au cours de l’interphase (chromatine) puis se condensent fortement au début de la mitose (8cm 7µm). décondensé Protéines Histones cytoplasme noyau ADN (2 nm) chromatine membrane condensé Chromosome métaphasique centromère chromatide Les chromosomes ne sont pas entremêlés dans le noyau. L’ADN est enroulé autour de protéines cylindriques (les histones) qui augmentent sa compaction et diminue son encombrement, favorisant ainsi son stockage et sa condensation dans le volume limité du noyau. Variation de la quantité d’ADN au cours du cycle cellulaire C’est durant la phase S que la quantité d’ADN double. Elle correspond donc au moment où les chromosomes se dupliquent. En métaphase, on observe que la sonde fluorescente s’est fixée au même endroit sur les 2 chromatides de chaque chromosome. Le gène a bien été dupliqué à l’identique. Métaphase A Anaphase Télophase A A B B B A B II) Les étapes du cycle cellulaire Pendant les phases G1 et G2 de l’interphase, la cellule entre en croissance et exprime son information génétique qui se trouve sous forme décondensée (chromatine) pour synthétiser ses molécules organiques. Pendant la phase S, l’ADN décondensé se réplique au niveau des yeux de réplication. 1 chromatide ADN décondensé Yeux de réplication 2 chromatides II) Les étapes du cycle cellulaire G1 Cycle cellulaire Interphase: Intervalle qui sépare 2 mitoses consécutives II) Les étapes du cycle cellulaire Grâce à la réplication de l’ADN, on passe donc de chromosomes à 1 chromatide à des chromosomes à 2 chromatides constituées chacune d’une molécule d’ADN comprenant la même information génétique. Chaque gène se trouve donc dupliqué en 2 copies présentes chacune sur une des 2 chromatides d’un chromosome. III) La réplication de l’ADN III. LA RÉPLICATION DE L’ADN Comment la molécule d’ADN peut-elle être répliquée à l’identique lors de la phase S ? TD: L’expérience de Meselson et Stahl problème hypothèses hypothèses hypothèses expérience protocole interpréter juste résolu complémentaires double hélice nucléotides T TACCGAGTTAGTCTAATGGTT C bactéries séparent libres modèle conservative semi_-conservative dispersive 15N 14N centrifuge lourde 15N 1,724 1,710 1,717 1,710 1,717 conservatif 1,710 1,724 dispersif 1,717 semi-conservatif ADN polymérase Œil de réplication III) La réplication de l’ADN Les résultats obtenus par Meselson et Stahl prouvent que la réplication est semi-conservative. Les 2 brins de la molécule mère s’ouvrent et chaque brin sert de modèle pour la synthèse d’un nouveau brin, grâce à une enzyme, l’ADN polymérase, qui associe les nucléotides complémentaires. 2 molécules filles identiques (avec chacune un brin parental et un brin nouvellement synthétisé) sont alors formées, possédant la même séquence de nucléotides que l’ADN mère.
