La génétique

La Génétique

Rappels

Chapitre 1 : Transmission, variation et expression du patrimoine génétique.

Introduction :

L’une des caractéristiques du vivant est sa capacité à se reproduire, l’information génétique portée par l’ADN est ainsi transmise de cellule à cellule et de génération à génération.

Pourtant, au fil du temps, des innovations apparaissent et sont à l’origine de nouvelles espèces.

Comment se transmet et s’exprime le patrimoine génétique ?

Pré-requis :

-  ADN : assemblage de nucléotides.

-  La molécule d’ADN et le support de l’information génétique, elle est formée par deux chaînes polynucléotidiques antiparallèles et enroulées en double hélice.

-  Gène : séquence responsable d’un phénotype.

                  I- Transmission et variation du patrimoine génétique.

A- Les divisions cellulaires des eucaryotes.

1- La mitose.

Avant la mitose, les chromosomes sont constitués de deux chromatides contenants chacune une molécule d’ADN identique.

 La mitose se caractérise par quatre grandes étapes (mais c’est un phénomène continu) :

            - Lors de la prophase, l’ADN se condense, les chromosomes deviennent visibles, les centrioles se dédoublent et migrent aux pôles de la cellule pour former les asters, d’où se développe le fuseau mitotique (constitué de fibres) .

 Au niveau des centromères des chromosomes, des kinétochores (fibres d’orientation des chromosomes) se développent dans le fuseau mitotique.

 L’enveloppe nucléaire disparaît.

            - Lors de la métaphase, les chromosomes se positionnent sur le plan équatorial de la cellule.

            - Lors de l’anaphase, les kinétochores migrent vers les pôles de la cellule, entraînant chacun vers un pôle une des chromatides.

À chaque pôle de la cellule on trouve un lot équivalent de chromosomes à une chromatide.

            - Lors de la télophase, le cytoplasme se divise (= cytodiérèse chez les cellule végétale), les chromosomes se décondensent et l’enveloppe nucléaire se reforme.

À l’issue de la mitose on obtient deux cellules filles diploïdes avec des chromosomes à une chromatide.

  2- La méiose.

La méiose correspond à 2 divisions cellulaires successives qui, à partir d’une cellule mère diploïde (quantité Q d’ADN) donne naissance à 4 cellules filles haploïdes. Elle n’est accompagnée que d’une seule phase de réplication de l’ADN qui précède la première division et porte la quantité d’ADN à 2 Q.

Lors de la première division de méiose, en prophase, les chromosomes homologues formés de 2 chromatides (à la suite de la réplication) s’apparient formant des tétrades (ensemble de 4 chromatides), l’enveloppe nucléaire est encore présente.

Ensuite, les chromosomes homologues de chaque paire se positionnent sur le plan équatorial de la cellule, puis les paires se séparent, chaque chromosome s’éloigne de son homologue et migre vers l’un des pôles de la cellule. À l’issue de la première division, les cellules possèdent un chromosome à 2 chromatides de chaque paire, l’ADN se décondense et le cytoplasme se divise (cytodiérèse).

Lors de la deuxième division de méiose, l’ADN se condense, les chromosomes apparaissent formés de 2 chromatides, ils se placent sur le plan équatorial de la cellule, puis les chromatides de chaque chromosome se séparent et migrent vers un pôle de la cellule. À l’issue de la deuxième division, chaque cellule possède un lot haploïde de chromosomes à une chromatide (la quantité d’ADN = Q/2).

A- Le cycle cellulaire.

   1- Le cycle cellulaire.

Les chromosomes sont des structures constantes des cellules eucaryotes qui sont dans des états de condensation variables au cours du cycle cellulaire. Ils ne sont visibles avec leurs chromatides que lors de la division cellulaire, moment où ils sont condensés. Autrement ils apparaissent sous forme de nucléofilament décondensé.

Deux mécanismes se succèdent au cours du cycle cellulaire : mitose (= division) et réplication.

Avant la mitose, les chromosomes sont constitués de deux chromatides contenants chacune une molécule d’ADN identique.

Avant d’entamer une nouvelle division cellulaire, les chromosomes devront passer d’un chromatide à deux chromatides, l’ADN devra être répliqué lors de l’interphase. cf. cycle cellulaire.

Le cycle cellulaire est constitué des phases G1, S, G2 et M.

  2- La réplication de l’ADN.

La réplication commence par l’ouverture locale de la double hélice de la molécule d’ADN, au niveau de plusieurs origines (ou yeux) de réplication.

Chaque brin sert de modèle pour la synthèse d’un brin complémentaire :

• Au fur et à mesure de l‘ouverture de la double hélice, de nouveaux nucléotides s’apparient avec les nucléotides de chaque brin modèle grâce à la complémentarité de leurs bases.

- L’ADN polymérase est l’enzyme qui catalyse la polymérisation de ces nucléotides.

 La polymérisation progresse ainsi de part et d’autre de l’origine de réplication, à mesure que les deux brins de la molécule de départ se séparent.

  Deux molécules identiques à la molécule de départ sont ainsi obtenues.

   Après la réplication, chaque chromosome est donc formé de deux chromatides sœurs qui portent la même information génétique.

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