B. Universalité et variabilité de l’information génétique

 

  1) La réplication de l’ADN

 a) Les caractéristiques des chromosomes

 

Les chromosomes sont des structures constantes des cellules eucaryotes mai aussi procaryotes.

Les cellules eucaryotes sont les cellules possédant une membrane plasmique, un cytoplasme, et l'ADN contenu dans un noyau fermé par une membrane nucléaire. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Les cellules végétales et animales sont des cellules eucaryotes.

Les chromosomes sont en nombre constant au sein d'une espèce. Ils existent sous forme de condensation variable au cours du cycle cellulaire. Pour que leur nombre soit conservé au cours des cycles, l'ADN est doublé avant la division, on obtient alors des chromosomes à deux chromatides. 

Le chromosome est de l'ADN en forme de double hélice dans des états de condensation variables au cours du cycle cellulaire. Il peut être à une chromatide ou à deux chromatides, selon la phase du cycle cellulaire. Le nombre de chromosomes est spécifique de l’espèce. 

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b) Réplication conforme de l'ADN 

 

Un cycle cellulaire est composé de quatre phases. Ces phases préparent la cellule à la mitose:

Phase G1 : c'est une phase de latence dans laquelle la plupart des cellules se trouvent. Les chromosomes sont à une chromatide.

Phase S : c'est la phase de réplication de l'ADN. Les chromosomes passent à deux chromatides.

Phase G2 : c'est la phase de réparation des erreurs de réplication. Les chromosomes sont à deux chromatides.

Phase M : C'est la mitose, la phase de division cellulaire. La cellule-mère avec des chromosomes à deux chromatides donne deux cellules filles avec des chromosomes à une chromatide.

Les phases G1, S et G2 forment l’interphase.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

La mitose est la division cellulaire et elle se déroule en 4 phases :

 

La prophase : l'ADN se condense, la membrane nucléaire se désagrège.

La métaphase : les centromères des chromosomes s'alignent sur le plan équatorial

L'anaphase : les chromatides se séparent et migrent vers les pôles opposés de la cellule.

La télophase : la cellule se sépare en deux, c'est la cytodiérèse. Les membranes nucléaires des deux nouvelles cellules se forment. Les chromosomes de décondensent 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Pour que le nombre de chromosomes, et donc la quantité d'ADN, soit préservée au cours des divisions cellulaires, l'ADN est doublée avant la division cellulaire : c'est la réplication de l'ADN.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

titre:Quantité d'ADN dans la cellule au cours du cycle cellulaire

 

La réplication de l'ADN se produit en phase S du cycle cellulaire. La molécule d'ADN en 

double hélice est séparée grâce à l’ADN polymérase. Au sein de cet ADN polymérase, les 

nucléotides libres apportés par des nutriments sont positionnés de façon à former une molécule d’ADN double, par complémentarité           (A avec T et C avec G). L’ADN polymérase se déplace le long du chromosome jusqu'à obtenir deux chromosomes à deux chromatides. Plusieurs ADN polymérases ouvrent en même temps l’ADN, ce qui permet à la réplication chez l’Homme de se faire en quelques heures, à la vitesse de 50 nucléotides par seconde.

 

La réplication de l'ADN est le doublement de la quantité d'ADN en phase S du cycle cellulaire, en prévision de la division cellulaire. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  

 

 

2)Expression de l’information génétique et correspondance entre ADN et protéines.

 

    a)Correspondance entre ADN et Protéines 

 

Dans les cellules l’information génétique s’exprime lors de la synthèse des protéines. Différentes protéines, chacune constituée d’un assemblage d'acides aminés , sont synthétisées dans les cellules . La séquence d’acide aminés , c’est à dire l’ordre dans lequel ils se succèdent est déterminé par l’information génétique donc par la séquence de nucléotides . Ainsi un gène  se définit comme un fragment d’ADN , contenant l’information nécessaire à la synthèse d’une chaine protéique. La traduction d’un gène en séquence d’acides aminés est effectuée selon un code de correspondance universel : le code génétique est le même pour tous les êtres vivants. 

 

 

 

   b) La transcription

 

Avant sa traduction en protéine , un gène est préalablement transcrit en ARN messager. Comme l’ADN , L’ARN  est une chaine constituée de quatre nucléotides : 

 

Adénine A-U

Cytosine C-G

Guanine G-C

Uracile U-A

 

Il est formé d’un seul brin et est plus court que l’ADN , car il correspond à un seul gène . Chez les cellules eucaryotes , la transcription des nucléotides présents dans le noyau , est utilisée pour synthétiser une molécule d’ARN complémentaire d’un brin d’ADN , que l’on appelle le brin transcrit . L’ADN s’ouvre localement , une enzyme , l’ARN polymérase progresse le long du brin transcrit en même temps qu’elle assemble les nucléotides selon la règle de complémentarité . Une fois la transcription terminée , l’ARN polymerase se détache et les deux brins d’ADN se réassortissent et l’ARN pré-messager est libérée. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c)Maturation de l’ARN pré-messager 

 

L’ARN pré-messager subit une maturation pour être transformé en ARN messager . De courtes séquences de nucléotides  sont ajoutées à ses extrémités tandis que d’autres sont excisées (ces derniers correspondant au introns). Les séquences non codantes sont intercalées entre les exons qui sont eux , des séquences codantes du gène. Ce processus correspond à l’épissage, selon les cellules , l’ARN pré-messager  ne forme pas le même ARN messager : des exons transcrits dans une cellule peuvent être éliminés dans une autre, c’est l’épissage alternatif  à l’origine  de la formation de plusieurs protéines différentes à partir d’un même gène. La maturation de l’ARN pré-messager intervient donc de l’expression des gens . Après sa maturation l’ARN messager migre dans le cytoplasme par les pores de l’enveloppe nucléaire . 

   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 d) Traduction 

 

Dans le cytoplasme les ribosomes se déplacent le long de l’ARN messager : au fur et à mesure , une chaine protéique se crée par l’assemblage des acides aminés dans l’ordre défini par la séquence de l’ARN - messager . La traduction s’effectue selon le code génétique: :  une séquence de trois nucléotides d’ARN messager ( codon ) correspond à un acide aminés et un seul. Ainsi le code génétique est non ambigu et universel. Comme il existe 64 combinaisons possibles de trois nucléotides pour 20 acides aminés différents, Un même acide aminés est codé par différents codons . Le code génétique est donc redondant ( il y a plusieurs combinaisons de nucléotides possible pour un même acide aminés ). Les codons stop (UGA , UAA, UAG ) ne codent pour aucun acide aminé et marquent la fin de la traduction . Une fois celle-ci achevée, la protéine est libérée . 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

          

 

 

            Ici, les attributs de l'ADN nous permettent de mieux comprendre comment nous pourrons  modifier et façoner celle ci a notre avantage . C'est pour cela que nous allons voir le principe de la transgénèse, une technique capitale pour pouvoir transferer des gènes d'une espèce à une autre...