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1-A Patrimoine génétique et 3-B Variation génétique

Thème 1-A : Expression, stabilité, variation du patrimoine génétique

Introduction

texte à trou thème 1A

Rappels de seconde:

Compléter avec les mots suivants : variable, information, génétique, codée, transgenèse, universel, versions, caractère, séquence, mutation, universel, de l’information génétique.

revision seconde introduction

Introduction:

Des cancérologues veulent stocker les cellules souches des ouvriers de Fukushima Le Monde.fr du  15.04.2011

– Toutes les cellules ont le même caryotype, mais ont-elles la même information génétique ?   
 – Comment l’information génétique s’exprime-t-elle dans une cellule ?  
– Quelle est l’origine des mutations ?   
 -Qu’est-ce que le cancer ?

Comment expliquer la transmission conforme et globale de l’information génétique de cellule à cellule au sein de l’organisme ?

I/ Reproduction conforme de la cellule et réplication de l’ADN

Comment expliquer la transmission conforme et globale de l’information génétique de cellule à cellule au sein de l’organisme ?

A/ Les chromosomes au cours du cycle cellulaire

texte à trou thème 1A TP1

TP1 : Le matériel génétique au cours du cycle cellulaire

Un cycle cellulaire est la succession d’une interphase et d’une mitose.

La mitose est la division d’une cellule (cellule mère) en deux cellules filles identiques : les caractéristiques du caryotype (nombre et morphologie des chromosomes) sont conservées.

La mitose est classiquement divisée en plusieurs phases permettant de comprendre le phénomène :

  1. prophase  (pro : en avant)

La chromatine du noyau se condense et les chromosomes à deux chromatides deviennent visibles au microscope optique, l’enveloppe nucléaire se déchire.

  1. métaphase (meta : transformation)

Les chromosomes à deux chromatides sont condensés au maximum et alignés, centromères sur l’équateur de la cellule. L’ensemble des chromosomes alignés forme une plaque équatoriale.

  1. anaphase (ana : en haut)

Clivage des centromères de chaque chromosome et séparation des chromatides de chaque chromosome qui migrent chacune en un sens opposé vers chaque pôle cellulaire.

  1. télophase (télos : fin)

Les chromosomes à une chromatide se décondensent, l’enveloppe nucléaire se reforme dans chaque nouvelle cellule fille et le cytoplasme se sépare. La cytodiérèse (séparation en deux du cytoplasme) sépare les deux nouvelles cellules et marque la fin de la mitose.

Quelques très belles images de mitose (cliquer sur les images du centre Live-cell labels)

Au cours de ce cycle cellulaire, les chromosomes, supports de l’information génétique, présentes des états de condensation variable qui ne les rendent visibles qu’au moment de la mitose.

L’interphase est constituée de plusieurs étapes : G1 (pour Gap 1, phase de croissance cellulaire), S (pour Synthèse, doublement des chromosomes) et G2 (préparation de la mitose). Les chromosomes sont décondensés lors de l’interphase, ils sont sous forme de chromatine, invisible au microscope optique.

 

http://svt.ac-dijon.fr/schemassvt/article.php3?id_article=1265

Différents états de condensation du chromosome.

B/ Le prélude nécessaire à la mitose : la duplication de l’ADN

TP 2 : La duplication de l’ADN

Chaque chromatide contient une molécule d’ADN. Au cours de la phase S, l’ADN subit la réplication semi conservative.

http://svt.ac-dijon.fr/schemassvt/article.php3?id_article=366

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.

II/ Variabilité génétique et mutation de l’ADN 

Comment expliquer la variabilité génétique entre les cellules et les individus? 

A/ Les mutations sont des modifications aléatoires de l’ADN

http://svt.ac-dijon.fr/schemassvt/article.php3?id_article=1393

B/ Des agents mutagènes de l’environnement augmentent les probabilités de mutations

https://i1.wp.com/svt.ac-dijon.fr/schemassvt/IMG/Ade2-545x362.jpg

Pendant la réplication de l’ADN surviennent des erreurs spontanées et rares, dont la fréquence est augmentée par l’action d’agents mutagènes.

L’ADN peut aussi être endommagé en dehors de la réplication.

padlet xeroderma

un padlet sur l’action mutagène des UV (auteure M. Poncet)

C/ Réparation de l’ADN

Le plus souvent l’erreur est réparée par des systèmes enzymatiques.

http://svt.ac-dijon.fr/schemassvt/article.php3?id_article=2607

Quand elle ne l’est pas, si les modifications n’empêchent pas la survie de la cellule, il apparaît une mutation, qui sera transmise si la cellule se divise. Les mutations sont la source aléatoire de la diversité des allèles, fondement de la biodiversité.

Le phénotype peut se définir à différentes échelles : de l’organisme à la molécule.

Les phénotypes alternatifs sont dus à des différences dans les protéines concernées. L’ensemble des protéines qui se trouvent dans une cellule (phénotype moléculaire) dépend :

– du patrimoine génétique de la cellule (une mutation allélique peut être à l’origine d’une protéine différente ou de l’absence d’une protéine) ;

http://svt.ac-dijon.fr/schemassvt/article.php3?id_article=2637

– de la nature des gènes qui s’expriment sous l’effet de l’influence de facteurs internes et externes variés.

Le phénotype macroscopique dépend du phénotype cellulaire, lui-même induit par le phénotype moléculaire.

Des modifications accidentelles du génome peuvent se produire dans des cellules somatiques et se transmettre à leurs descendantes. Elles sont à l’origine de la formation d’un clone cellulaire porteur de ce génome modifié. La formation d’un tel clone est parfois le commencement d’un processus de cancérisation.

http://svt.ac-dijon.fr/schemassvt/article.php3?id_article=2847

Des modifications somatiques du génome surviennent par mutations spontanées ou favorisée par un agent mutagène. Le plus souvent, l’impact du génome sur la santé n’est pas un déterminisme absolu. Il existe des gènes dont certains allèles rendent plus probable le développement d’une maladie sans pour autant le rendre certain. En général, les modes de vie et le milieu interviennent également, et le développement d’une maladie dépend alors de l’interaction complexe entre facteurs du milieu et génome.

III/ L’expression du patrimoine génétique

A/ Les protéines sont le support des phénotypes moléculaires

formule chimique des acides aminés (briques élémentaires des protéines)

NB : il manque une phénylalanine en position 168

B/ La transcription de l’ADN en ARN pré-messager dans le noyau

a-La maturation de l’ARN pré-messager en ARN messager dans le noyau

Chez les eucaryotes, la transcription est la fabrication, dans le noyau, d’une molécule d’ARN pré-messager, complémentaire du brin codant de l’ADN.

TRANSUn même ARN pré-messager peut subir, suivant le contexte, des maturations différentes et donc être à l’origine de plusieurs protéines différentes.

episs_cgrp

b) La traduction de l’ARNm en protéine dans le cytoplasme

La séquence des nucléotides d’une molécule d’ADN représente une information. Le code génétique est le système de correspondance mis en jeu lors de la traduction de cette information.

trad-2À quelques exceptions près, le code génétique est commun à tous les êtres vivants.

Les portions codantes de l’ADN comportent l’information nécessaire à la synthèse de chaînes protéiques issues de l’assemblage d’acides aminés. Après une  éventuelle maturation, l’ARN messager est traduit en protéines dans le cytoplasme.

IV/ Variation génétique bactérienne et résistance aux antibiotiques

Des mutations spontanées provoquent une variation génétique dans les populations de bactéries. Parmi ces variations, certaines font apparaître des résistances aux antibiotiques. L’application d’un antibiotique sur une population bactérienne sélectionne les formes résistantes et permet leur développement.

bact_cloneL’utilisation systématique de traitements antibiotiques peut augmenter la fréquence des formes résistantes par sélection naturelle.

resist-545x426

Bilan:

Des mutations sont dues à des infections virales (voir cet article de Microbiologie et Immunologie On Line).

La connaissance de la nature des perturbations du génome responsable d’un cancer permet d’envisager des mesures de protection (évitement des agents mutagènes, surveillance, vaccination).

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2 commentaires
  1. Piolet permalink

    Bilan:
    « Des mutations sont dues à des infections virales »
    Il doit y avoir erreur.
    merci pour votre site

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