THEME IA : EXPRESSION, STABILITE ET VARIATION DU PATRIMOINE GENETIQUE

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1 THEME IA : EXPRESSION, STABILITE ET VARIATION DU PATRIMOINE GENETIQUE

2 CHAPITRE 1 : REPRODUCTION CONFORME DE LA CELLULE ET REPLICATION DE LA CELLULE

3 INTRODUCTION : Une des propriétés fondamentales d une cellule vivante est la capacité à se diviser. Comment la reproduction conforme de la cellule est-elle assurée?

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5 I. LE CYCLE CELLULAIRE A. PRÉSENTATION

6 On appelle cycle cellulaire la période qui s étend depuis la formation d une cellule, par division d une cellule mère, jusqu au moment où cette cellule finit elle-même de se diviser en deux cellules-filles.

7 A l intérieur d un cycle, on distingue l interphase période pendant laquelle la cellule n est pas dans un état de division et la mitose, qui correspond aux différentes étapes pendant laquelle la cellule se divise en deux cellules filles.

8 En interphase, les différentes molécules d ADN d une cellule forment un amas diffus occupant la majeure partie du volume nucléaire. On dit que l ADN est dans un état décondensé.

9 Pendant la mitose, l information génétique se présente sous la forme caractéristique de petits bâtonnets colorables : ce sont les chromosomes (du grec krôma : couleur et sôma : corps).

10 Observé au début de la mitose, chaque chromosome apparaît double, constitué de 2 chromatides réunies au niveau d une région appelée centromère. Chaque chromatide contient une molécule d ADN dans un état très condensé.

11 B. LES PHASES DU CYCLE CELLULAIRE

12 RÉALISER LE GRAPHIQUE SUIVANT: EVOLUTION DE LA QUANTITÉ D'ADN AU COURS DU CYCLE CELLULAIR E EN FONCTION DU TEMPS,

13 LA DURÉE D UN CYCLE CELLULAIRE EST TRÈS VARIABLE SUIVANT LE TYPE CELLULAIRE. L interphase peut être découpée en 3 phases La phase G1 : pendant laquelle la quantité d ADN par cellule reste constante. Pendant cette étape, la cellule utilise son information génétique, peut croître et exercer ses fonctions. La phase S (S comme synthèse) : qui succède à la phase G1, est marquée par un doublement progressif de la quantité d ADN. C est donc durant la phase S que s effectue la réplication d ADN. La phase G2 : la cellule se prépare à la mitose. La quantité d ADN pendant cette phase est stable, elle est le double de celle de la phase G1

14 La mitose est la période pendant laquelle les chromosomes sont équitablement répartis entre deux cellules-filles : elle dure environ 1 heure.

15 C. LE CONTRÔLE DU CYCLE CELLULAIRE

16 Pour assurer le bon fonctionnement de l organisme, les cycles cellulaires doivent être contrôlés : ils existent en effet des signaux qui déterminent les moments où une cellule entre en division. Si une cellule échappe à cette régulation, elle peut être à l origine du développement incontrôlé d un massif cellulaire : c est le processus de cancérisation.

17 II. LA DIVISION CELLULAIRE

18 Au début de la division cellulaire, chaque chromosome est constitué de 2 chromatides, c est-àdire 2 molécules d ADN identiques. Les étapes successives de la mitose assurent une répartition parfaitement équitable du matériel génétique, chaque cellulefille héritant d une chromatide de chaque chromosome.

19 ATTENTION :!!!!!NE FAIS PAS PARTIE DE LA MITOSE!!!!!!!!!!!!!! Interphase : l ADN est décondensé Prophase : les chromosomes se condensent et l enveloppe nucléaire disparaît.

20 Métaphase : les chromosomes, attachés au cytosquelette, se disposent sur le plan équatorial. Anaphase : les chromosomes fils à une chromatide migrent vers les pôles de la cellule.

21 Télophase : les chromosomes se décondensent, les enveloppes nucléaires se reconstituent et les deux cellules s individualisent. Interphase

22 A l issue de la mitose, chaque cellule fille possède donc une copie intégrale de l information génétique. La mitose est une reproduction conforme qui conserve le caryotype.

23 III. LA REPLICATION DU MATERIEL GENETIQUE

24 Au cours de sa division, une cellule transmet son information génétique à deux cellules-filles, il est indispensable que la mitose soit préparée par une étape au cours de laquelle l ensemble des chromosomes sont copiés. Cette étape, qui se déroule au cours de l interphase précédant toute mitose, est la réplication de l ADN.

25 L expérience de Meselson et Stahl (1958) a permis d élucider le mode de réplication de l ADN.

26 ADN avec Azote lourd : LOURD ADN poids intermédiaire 2 molécules d ADN légers 2 molécules intermédiaires REPLICATION SEMI CONSERVATIVE

27 Chacun des deux brins sert de modèle à la fabrication d un nouveau brin. Une molécule d ADN donne ainsi naissance à deux molécules d ADN-filles constituées d un brin «nouveau» et d un brin «ancien». Comme la moitié de la molécule initiale est conservée, le mécanisme de la réplication de l ADN est dit semi - conservatif.

28 Schéma d interprétation : Programme génétique en cours de réplication, observation en microscopie électronique (X ) Noyau Un œil de réplication Molécule d ADN non répliquée Un œil de réplication Schéma d interprétation d un Œil de réplication Molécule d ADN non répliquée ADN polymérase : enzyme Sens de progression de l enzyme Brin d ADN mère Œil de réplication, molécule en cours de réplication Molécule d ADN non répliquée Brin d ADN néoformé

29 L écartement des deux brins de la molécule initiale d ADN ainsi que l insertion de nouveaux nucléotides sont assurés par un complexe enzymatique : l ADN-polymérase. Tout en progressant le long de la molécule, l ADNpolymérase insère un par un de nouveaux nucléotides en face de chacun des 2 brins. Cette fabrication de nouveaux brins d ADN s effectue en respectant la complémentarité des nucléotides : un nucléotide A (Adénine) est associé à un nucléotide T(Thymine) et un nucléotide C(Cytosine) est associé à un nucléotide G(Guanine).

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31 CONCLUSION Les chromosomes sont des structures constantes des cellules eucaryotes qui sont dans des états de condensation variables au cours du cycle cellulaire. En général, la division cellulaire est une reproduction conforme qui conserve toutes les caractéristiques du caryotype (nombre et morphologie des chromosomes). Chaque chromatide contient une molécule d ADN. Au cours de la phase S, l ADN subit une réplication semi-conservative. En absence d erreur, ce phénomène préserve, par copie conforme, la séquence des nucléotides. Ainsi, les deux cellules filles provenant par mitose d une cellule mère possèdent la même information génétique.

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