THEME 1 A EXPRESSION, STABILITE ET VARIATION DU PATRIMOINE GENETIQUE

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1 THEME 1 A EXPRESSION, STABILITE ET VARIATION DU PATRIMOINE GENETIQUE CHAPITRE 1 LA REPRODUCTION CONFORME DE LA CELLULE ET LA REPLICATION DE L ADN I. LA DIVISION CELLULAIRE Quand elles ne se divisent pas les cellules sont en interphase et présentent l aspect que vous connaissez : membrane cytoplasmique, cytoplasme, noyau, nucléole. TP : observation de cellules en division Les caractéristiques des phases de la division cellulaire : Prophase : désorganisation de l enveloppe nucléaire, condensation des chromosomes à deux chromatides Métaphase : les chromosomes se regroupent sur l équateur de la cellule Anaphase : chaque chromatide d un chromosome migre vers un pôle opposé de la cellule Télophase : les chromatides se décondensent, la membrane plasmique se pince à l équateur de la cellule (la cytodiérèse) individualisant les deux cellules filles, l enveloppe nucléaire se réorganise 1. Fin de prophase/début de métaphase 2. Métaphase 3. Télophase 4. Début de télophase 5. Début de télophase 6. Métaphase 7. Prophase 8. Anaphase 9. Fin d anaphase Chapitre 1 Reproduction conforme de la cellule et réplication de l ADN 1

2 1. Fin d anaphase 2. Télophase 3. Fin d anaphase 4. Prophase 5. Télophase 6. Prophase 7. Métaphase Observation au MO de quelques cellules en division (épiderme d oignon) Ces quatre phases constituent la mitose au cours de laquelle une cellule mère donne naissance à deux cellules filles. II. LE CYCLE CELLULAIRE En dehors de la mitose les cellules sont en interphase et présentent l aspect que vous connaissez. Picogramme = g Analysez ce graphique. Au cours des 18 premières heures la quantité d ADN est d environ 6,5 pg. A partir de 18 ème heure la quantité d ADN augmente pendant 4 heures jusqu à atteindre environ 13 pg. Sa quantité à doublé. Entre la 28 ème et la 30 ème heure la quantité d ADN revient à la quantité initiale, environ 6,5 pg. Conclure La variation de la quantité d ADN est cyclique. On peut distinguer plusieurs phases dans le cycle cellulaire. Chapitre 1 Reproduction conforme de la cellule et réplication de l ADN 2

3 A : la quantité d ADN est égale à Q. Les chromosomes possèdent une chromatide. C est la phase G1. B : la quantité d ADN double. Il y a synthèse d ADN. C est la phase S. C : la quantité d ADN est égale à 2Q. Les chromosomes possèdent deux chromatides. C est la phase G2. Les phases A + B + C constituent l interphase. D : la quantité d ADN est divisée par 2. C est la division cellulaire donnant deux cellules filles : la mitose. E : dans les cellules filles la quantité d ADN est égale à Q. Les chromosomes possèdent une seule chromatide. C est une nouvelle phase G1. Exercice : calculer la durée des différentes phases du cycle cellulaire. III. LA REPLICATION DE L ADN Photographie au microscope électronique d'adn en réplication La réplication de l ADN s effectue simultanément à partir de plusieurs points du chromosome. Cela permet une réplication plus rapide. Dans les yeux de réplication. Au niveau de la fourche les deux brins de la molécule d ADN se séparent. Comment s effectue la réplication? L expérience de Meselson et Stahl Cette expérience date de Elle a pu être réalisée grâce à plusieurs mises au point techniques : Chapitre 1 Reproduction conforme de la cellule et réplication de l ADN 3

4 1 - Meselson et Stahl mettent au point une technique d'obtention de gradient de densité par centrifugation. En utilisant du chlorure de Césium de densité moyenne 1,72, ils obtiennent après 24h de centrifugation à grande vitesse un gradient de densité (environ de 1,70 à 1,75), gamme qui englobe la densité de l'adn (1,710). 2 - Ils mettent au point une méthode qui permet de synchroniser pendant quelques générations la division des bactéries. 3 - Ils cultivent les bactéries dans un milieu dans lequel les substances organiques utilisées comme source d'azote contiennent de l'azote lourd ( 15 N). Au cours de la culture, toutes les molécules azotées et en particulier l'adn contiennent une forte proportion d'azote 15 N. Puis ces bactéries sont cultivées pendant plusieurs générations dans un milieu contenant de l azote léger ( 14 N). L'ADN "lourd" a une densité de 1,724 et peut être distingué de l'adn "léger" (1,710) par centrifugation. Résultats de la centrifugation ADN contenant 14 N ADN contenant 15 N Chapitre 1 Reproduction conforme de la cellule et réplication de l ADN 4

5 Les résultats de l expérience de Meselson Haut du tube Bas du tube Analysez ces résultats Au début de l expérience l ADN est formé à partir d azote lourd. A la première génération l ADN contient de l azote lourd et de l azote léger. A la deuxième génération certaines molécules d ADN ne contiennent que de l azote léger et d autres contiennent de l azote lourd et de l azote léger. A la troisième génération la proportion des molécules d ADN ne contenant que de l azote léger augmente et la proportion des molécules d ADN ne contenant que de l azote lourd et de l azote léger diminue. Conclure Les nouvelles molécules d ADN incorporent le 14 N. Dans quel brin est-il incorporé? un seul? les deux? Voici les différents modèles envisageables. Chapitre 1 Reproduction conforme de la cellule et réplication de l ADN 5

6 Les résultats de la première génération permettent d éliminer la réplication conservative. En effet elle ne contient que des molécules d ADN contenant de l azote 15 N et de l azote 14 N, alors que le modèle prévoit des molécules d ADN contenant de l azote 15 N et des molécules contenant de l azote 14 N. A la deuxième génération on voit apparaître des molécules d ADN ne contenant que de l azote 14 N. Le modèle de la réplication dispersive ne prévoit que des molécules d ADN contenant de l azote 15 N et de l azote 14 N. La réplication de l ADN s effectue donc selon un mode semi-conservatif. Les molécules filles d ADN sont composées d un brin hérité de la molécule mère et d un brin néosynrhétisé. IV. LES MECANISMES DE LA REPLICATION DE L ADN Au cours de la phase S un complexe enzymatique (l ADNpolymérase) permet la séparation des deux brins de la molécule d ADN, et la synthèse d un nouveau brin en respectant la règle de complémentarité des nucléotides. En l absence d erreurs, les deux molécules filles possèdent la même séquence de nucléotides et donc la même information génétique. Au cours du cycle cellulaire une cellule mère donne naissance à deux cellules filles possédant la même information génétique. Chapitre 1 Reproduction conforme de la cellule et réplication de l ADN 6

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