Le cycle cellulaire, transcription, traduction, génotype, phénotype, enzyme

Le cycle cellulaire :

Le cycle cellulaire est la succession d’une division cellulaire (Mitose) et d’une interphase (comprenant les phases G1, S, G2). L’organisation et la condensation des chromosomes varient durant le cycle cellulaire. Pendant la phase S, la quantité d’ADN double. Après la phase S, chaque gène se trouve dupliqué en 2 copies présentes chacune une chromatide sœur. La molécule d’ADN constituant les chromosomes à une chromatide est donc copiée pendant la phase S : c’est la réplication de l’ADN. Elle permet le passage des chromosomes d’une chromatide à deux chromatides sœurs constituées chacune d’une molécule d’ADN comprenant la même information génétique.

Mitose :

- Prophase : Les chromosomes sont doubles, formés de 2 chromatides accolées (au niveau du centromère) qualifiée de chromatides sœurs. Ils se condensent progressivement si bien qu’en fin de prophase, ils deviennent individuellement observables. Pendant la prophase, l’enveloppe nucléaire se désorganise. Un réseau de câbles protéiques s’étire peu à peu sur toute la longueur de la cellule.

- Métaphase : Les chromosomes complètement condensés à 2 chromatides s’alignent dans un même plan au centre de la cellule. Chacune des 2 chromatides de chaque chromosome s’attache à certains « câbles » du fuseau.

- Anaphase : Les chromatides sœurs de chaque chromosome se séparent ; chaque chromatide sœur est tirée vers un pôle opposé de la cellule par les câbles protéiques. Chaque chromatide devient ainsi un chromosome à part entière. A la fin de l’anaphase, les deux pôles possèdent des jeux équivalents et complets de chromosomes.

- Télophase : Les chromosomes désormais à un chromatide (chromosomes simples), se décondensent à chaque pôle cellulaire, ou l’enveloppe nucléaire se reforme. La division du cytoplasme individualise 2 cellules filles.

o Sillon de division pour les cellules animales

o Plaque cellulaire pour les cellules végétales.

Bilan :

La division cellulaire (ou mitose) est une reproduction conforme qui conserve toutes les caractéristiques du caryotype, une cellule mère possédant n paires de chromosomes homologues à 2 chromatides en début de mitose donnera 2 cellules filles possédant également n paires de chromosomes homologues, mais à 1 chromatide (chromosomes simples). La mitose permet donc le partage égal des chromatides sœurs entre les deux cellules filles.

Les différentes étapes de la division cellulaire (Phase M : Mitose) pour une cellule 2n=4 (avec 2 paires de chromosomes homologues)

L’expérience Meselson et Stahl (1958) a permis d’élucider le mode de réplication de l’ADN. Dans les conditions de l’expérience on obtient de l’ADN intermédiaire puis une proportion croissante d’ADN léger ce qui est en accord avec une réplication semi-conservative. Lors de la réplication de l’ADN, les 2 brins de la double hélice sont séparés.

Chaque brin sert de modèle pour la synthèse d’un nouveau brin d’ADN. Cette synthèse est effectuée par l’ADN polymérase, qui associe en face de chaque nucléotide du brin parental le nucléotide complémentaire. Une molécule mère d’ADN est ainsi recopiée en deux molécules filles de séquence nucléotidique identique à celle de la molécule mère.

Pendant la réplication de l’ADN surviennent des erreurs spontanées et rares, dont la fréquence est augmentée par l’action d’agent mutagènes (UV,..). L’ADN peut aussi être endommagé en dehors de la réplication. Le plus souvent l’erreur est réparée par des systèmes enzymatiques. Quand elle ne l’est pas, si les modifications n’empêchent pas la survie de la cellule, il apparait une mutation, qui sera transmise si la cellule se divise.

Une mutation survient soit dans une cellule somatique (elle est ensuite présente dans le clone issu de cette cellule) soit dans une cellule germinale (elle devient héréditaire). Les mutations sont la source aléatoire de la diversité des allèles, fondement de la biodiversité.

La séquence de nucléotides d’un gène est une information permettant l’assemblage d’acides aminés qui constituent une protéine : on dit qu’un gène code pour une protéine.

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. Au fur et à mesure de son trajet sur un gène, l’ARN polymérase ouvre lha double hélice et permet la synthèse d’une molécule d’ARN pré-messager. Cet ARN est constitué d’une seule chaine de nucléotides comportant chacun un sucre (le ribose), un groupement phosphate et une base azotée parmi 4 possibles : cytosine, guanine, adénine et uracile (qui remplace la thymine). Cytosine complémentaire de guanine et adénine complémentaire de l’uracile.

L’ARN pré-messager subit une maturation et devient un ARN messager, qui est exporté dans le cytoplasme. Cette maturation consiste en l’élimination de certains fragments d’ARN pré-messager (introns) et en la conservation d’autres fragments d’ARN pré-messager (exons). Les exons sont ensuite recollés pour former l’ARNm qui est exporté dans le cytoplasme. Un même ARN pré-messager peut subir, suivant le contexte, des maturations

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