T1_C1_2 La réplication de l’ADN

 T1_C1_2 La réplication de l’ADN

Préambule :

L'Histoire de la découverte de l'ADN : sa composition, sa structure et sa fonction

Chaque chromatide d’un chromosome est constituée d'une longue molécule d'ADN associée à des protéines structurantes, les histones.  Cette association ADN/Histones forme la chromatine, une forme faiblement condensée de l’ADN permettant encore sa lecture ou sa recopie.

Les deux états de l'ADN : les chromatines

BILAN A2 : Au cours de la phase S de la mitose, l’ADN subit une recopie, appelée la réplication semi-conservative. Il s’agit de la formation de deux copies qui, en observant les règles d’appariement des bases complémentaires ( Adénine -Thymine ; Guanine - Cytosine), conservent chacune la séquence des nucléotides de la molécule initiale. 

Réplication sur deux générations g1 et g2
(en jaune : l'ADN parent ; en blanc : l'ADN néosynthétisé)

Cette synthèse d’ADN est assuré par un ensemble d’enzymes dont l’ADN polymérase. Le chromosome est alors formé de deux chromatides identiques, on parle de chromosome double ou bichromatidien.

Ainsi, les deux cellules provenant par mitose d'une cellule initiale possèdent exactement la même information génétique. Dans les tissus somatiques, la succession de mitoses produit un ensemble de cellules, toutes génétiquement identiques que l’on appelle des clones. 

PCR : une biotechnologie issue de la découverte des enzymes de la réplication

Notions fondamentales : réplication semi conservative, ADN polymérase, clone.

Objectifs : savoir comment relier l'échelle cellulaire (mitose, chromosomes) à l'échelle moléculaire (ADN).

Capacités

- Présenter une démarche historique sur l’identification ou la composition chimique des chromosomes.

- Calculer la longueur totale d’une molécule d’ADN dans un chromosome et de l’ensemble de l’ADN d’une cellule humaine ; comparer avec le diamètre d’une cellule. Calculer la longueur d’ADN de l’ensemble des cellules humaines.

- Exploiter les informations d’une expérience historique ayant permis de montrer que la réplication est un mécanisme semi-conservatif.

- Utiliser des logiciels ou analyser des documents permettant de comprendre le mécanisme de réplication semi-conservative.

- Observer des images montrant des molécules d'ADN en cours de réplication.

- Calculer la vitesse et la durée de réplication chez une bactérie (E. coli) et chez un eucaryote.

- Concevoir et/ou réaliser une réaction de PCR (amplification en chaîne par polymérase) en déterminant la durée de chaque étape du cycle de PCR. Calculer le nombre de copies obtenues après chaque cycle.

2_T1_C1_A2 Les organismes pluricellulaires

 coloration : lugol ou eau iodée

sans coloration

Microphotographies de cellules végétales, x600

T1_C1_1 Les divisions cellulaires des eucaryotes

T1_La Terre, la vie et l’organisation du vivant

T1_C1_Transmission, variation et expression du patrimoine génétique

T1_C1_1 Les divisions cellulaires des eucaryotes

    Les chromosomes sont des structures universelles aux cellules eucaryotes (organismes dont les cellules possèdent un noyau, et des organites).

    BILAN A1 : À chaque cycle de division cellulaire divisé en 4 phases, chaque chromosome à une chromatide (phase G1) est dupliqué (duplication lors de la phase S, pour Synthèse d’ADN) et donne un chromosome à deux chromatides (phase G2), chacune transmise à une des deux cellules filles obtenues par division cellulaire. C’est la base de la reproduction conforme.

Chez les eucaryotes, les chromosomes subissent une alternance de condensation (division cellulaire) et de décondensation (phase G1, S et G2) au cours d’un cycle cellulaire complet.

    La division cellulaire mitotique (ou mitose) est une reproduction conforme. Elle est divisée en 4 étapes successives : Prophase, Métaphase, Anaphase et Télophase. Il en résulte que toutes les caractéristiques du caryotype (nombre et morphologie des chromosomes) de la cellule parentale (cellule mère) sont conservées dans les deux cellules filles. Elle concerne l’ensemble des cellules du corps, les cellules somatiques, particulièrement dans les tissus en croissance, ou en renouvellement, mais aussi dans les tumeurs cancéreuses.

^ SAVOIR REDESSINER

La mitose observée avec trois microscopies (MO, MEB, MCF)

    

    BILAN A3 : Dans les cellules germinales, lors de la gamétogénèse, la méiose conduit à quatre cellules haploïdes ( à n chromosomes), qui ont, chacune, la moitié des chromosomes de la cellule diploïde initiale (à 2n chromosomes), soit un des deux chromosomes de chacune des paires par gamètes.

    Contrairement à la mitose, lors de la l'anaphase 1 de la méiose 1, on observe la séparation des deux chromosomes homologues bichromatidiens de chaque paires. La cellule diploïde à 2n chromosomes forme deux cellules haploïdes à n chromosomes. Lors de l'anaphase 2 de la méiose 2, ce sont les deux chromatides de chaque chromosome qui se séparent au niveau du centromère. Il se forme alors quatre cellules à n chromosomes monochromatidiens.

Les deux divisions de la méiose (2n = 2) (SAVOIR REDESSINER)

Les étapes de la méiose vues au MO (gamétogénèse du Criquet Pélerin 2n=22+X0)

Synthèse de la méiose (2n=4)

    Lors de la mitose et le méiose, le déplacement des chromosomes ou des chromatides est réalisé par une structure intracellulaire temporaire appartenant au cytosquelette : le fuseau mitotique ou méiotique. Il est constitué de filaments de protéines (tubulines) permettant la traction des molécules d’ADN de part et d’autre de la cellule en division

L’image du caryotype d’une cellule (ensemble des chromosomes contenu dans un noyau cellulaire) peut être réalisée par blocage de la mitose lors de la métaphase ( ajout de colchicine, un inhibiteur du fuseau mitotique), lorsque que les chromosomes sont condensés mais non séparés. Le caryotype peut montrer des anomalies (aneuploïdies) ou des spécificités (gamètes).

   

Notions fondamentales : diploïde, haploïde, méiose, phases du cycle cellulaire eucaryote : G1, S (synthèse d'ADN), G2, mitose (division cellulaire), fuseau mitotique ou méiotique.

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