Cours pour élèves : Réalisation de la carte paléogéographique d’une région donnée

Partie 1 / Figures sédimentaires- Etudes statistique et morphoscopique des sables.
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Cours pour élèves 1SM  / L'information héréditaire:

Localisation-Nature chimique-Mitose-Réplication-Expression-Génie génétique


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Les techniques du génie génétique : Transfert naturel des gènes :

Les techniques du génie génétique

I- Transfert naturel des gènes :

Le génie génétique est un processus permettant de modifier la constitution génétique d'un organisme  et d’ensemble des techniques qui permettent d'isoler un fragment d'acide nucléique dans un organisme donné, de le multiplier (clonage) et de le réintroduire dans le génome d'un autre organisme.

-Comment se produit le transfert naturel des gènes ?  -Quelles sont les techniques utilisées dans ce domaine ?

Techniques utilisées en génie génétique :obtention d'un clone recombinant

Les méthodes appliquées en génie génétique

Exemple : Des bactéries transgéniques productrices d'insuline.   d'après Didier 2002, p 80-81

Les malades souffrant de diabète de type I (insulino-dépendant) peuvent recevoir des injections d'insuline. Pendant longtemps on a traité ces malades à l'aide d'insuline bovine et porcine. Mais ces molécules animales différaient légèrement de l'insuline humaine. 

On a donc cherché, et réussi, par génie génétique, à manipuler des souches bactériennes d'Escherichia coli pour leur faire produire de l'insuline HUMAINE.

À partir de l'exploitation des 2 documents fournis ci-dessous (plasmide pBR322 d’Escherichia- coli et étapes de la transgenèse.)  et de leur mise en relation, expliquez comment on est arrivé à faire produire de l'insuline à une souche transgénique d'Escherichia coli.

Résumé : 

Le taux d'efficacité des différentes étapes de la transgenèse n'est pas de 100%. Ainsi, dans le tube qui permet de recombiner le gène de l'insuline avec l'ADN circulaire du plasmide, tous les plasmides n'intègrent pas le gène. 

De même, dans le flacon où sont mis en présence les bactéries et les plasmides transformés ou non, certaines bactéries ne font pas entrer le plasmide dans leur cytoplasme ou le détruisent une fois entrer.

Les bactéries que l'on peut qualifier de recombinées ou transformées ne sont donc que celles qui, en petit nombre, ont intégré le plasmide transformé dans leur cytoplasme sans le détruire.

Pour sélectionner les bactéries susceptibles de produire de l'insuline, les bactéries obtenues précédemment sont étalées sur un milieu gélosé (solidifié grâce à de la gélose) contenant toutes les substances nutritives nécessaires à la croissance bactérienne.

 Au bout de 48 heures, chaque bactérie peut s'être multipliée et avoir donné naissance à une colonie. 

Une empreinte sur velours est alors réalisée et est appliquée d'une part sur un milieu gélosé contenant de l'ampicilline et de la tétracycline (deux antibiotiques) et d'autre part sur un milieu gélosé ne contenant que la tétracycline. 

Les bactéries qui ont intégré le plasmide transformé ne se développent pas sur le premier milieu alors qu'elles le font sur le second. Par contre, des bactéries étrangères qui auraient pu infecter les milieux sont normalement tuées sur les deux milieux, du fait de l'emploi des deux antibiotiques.

 On repère les bactéries transformées par comparaison entre les deux répliques. Les souches transformées ont ensuite été mises en culture et le gène a été exprimé à la suite d'autres manipulations trop longues à relater ici. 

L'insuline humaine est directement synthétisée par la bactérie.                                                                                   

  d'après Didier 2002, p 80-81 

III- les applications de la transgenèse :

Chapitre1 art1 : Réalisation de la carte paléogéographique d’une région donnée

Chapitre1 : Réalisation de la carte paléogéographique d’une région donnée Part 1: Figures sédimentaires,étude statistique et morphologique des sables. Introduction :

La paléogéographie fait partie de la géologie qui s’intéresse à la reconstitution de la géographie d’une région donnée dans un temps géologique ancien. Au cours des temps géologiques, le volume et l’emplacement des sédiments continentaux et océaniques connaissent des changements et des événements successifs, ce qui provoque la modification  de la géographie ancienne. Par l’étude des traces emmagasinées dans les sédiments, on peut reconstruire la géographie ancienne.  Quel est l’apport de l’étude des constituants des sédiments dans la reconstitution des anciens paysages sédimentaires ?  1-Les figures sédimentaires.                               2- l'étude statistique des grains des sables.                                                                                    3-L'étude morphoscopique du sable. .

Expression de l’information génétique: Comment l’ADN conduit-elle aux caractères de l’être vivant ?

Expression de l’information génétique

Fichier complet: Lien de téléchargement ci-dessous

Comment l’ADN conduit-elle aux caractères de l’être vivant ?

Pourquoi êtes-vous blonds ? bruns ? chauves ? Pourquoi avez-vous les yeux bleus ? Pourquoi ressemblez-vous à vos parents ? Pourquoi êtes-vous grands ? petits ?

1-      Définitions :

Le phénotype : Le phénotype est l'ensemble des caractères observables d'un individu.

Le génotype : Le génotype est l'ensemble ou une partie donnée de la composition génétique (information génétique) d'un individu. Le génotype d'un individu est donc la composition allélique de tous les gènes d'un individu.

Le gène : Chaque chromosome contient de nombreux gènes, chacun porte une information génétique et détermine un caractère.
2- Situation-problème :    Protéine-Phénotype

-Dans certains cas de cancer, la mutation (modification de la séquence d’ADN) de certains anti-oncogènes comme le gène de la p53, empêche la protéine p53 de fonctionner correctement.

-La mucoviscidose est une maladie fréquente, due à une mutation de l’ADN affectant une personne sur 40 environ. Les aspects macroscopiques s’expliquent par des modifications d’une protéine(molécule).

3- Que sont les protéines ?:

-Les protéines sont des macromolécules (=polypeptides) constituées d’un enchaînement de quelques à plusieurs centaines d’acides aminés (molécules contenant au moins les éléments «C", "H","O" et "N").

-20 acides aminés entrent dans la composition des protéines, donc la structure primaire d’une protéine est déterminée par par le nombre, la nature et la succession des acides aminés.

-Les protéines remplissent de nombreux rôles :

• Structure, pour permettre par exemple à la cellule de maintenir son organisation dans l'espace ;
• Transport, afin d’assurer le transfert des différentes molécules dans et en dehors des cellules ;
• Communication, pour assurer la transmission de molécules dans la cellule ou l'organisme, ex : Hormones
• Défense, pour lutter contre les éléments étrangers à l’organisme, par exemple les anticorps ;
• Enzyme, pour catalyser (produire une réaction) l'essentiel des réactions chimiques de la cellule et de l’organisme (digestion).

En fait, l'immense majorité des fonctions cellulaires sont assurées par des protéines

4- Quelle  relation gène -protéine ?

La séquence des nucléotides code-t-elle la séquence des acides aminés d’une protéine ?

4-1-Processus pour le passage d’une molécule d’ADN à la séquence d’une protéine ?

- L’ADN des chromosomes est contenu dans le noyau et la synthèse des protéines a lieu dans le  cytoplasme.
 - un intermédiaire est donc indispensable entre l’ADN et les protéines.

-  l’ARN messager, il assure le transfert de l’information d’un compartiment cellulaire à l’autre.

- l’ARN messager (ARNm) = chaîne nucléotidique simple brin (= Acide Ribonucléique

Le transfert de l’information génétique des gènes vers les protéines s’effectue alors en deux grandes étapes
successives : la transcription et la traduction.
4-2- la transcription de l’ADN en ARN messager :

4-3- la traduction de l’ARNm en séquence polypeptidique :

Elle se déroule dans le cytoplasme de la cellule.
1- le code génétique : Dans le cytoplasme, l’ARNm sert de modèle pour la synthèse de la protéine codée par un gène qui s’exprime.
- Le passage de la séquence nucléotidique à une séquence d’acides aminés de la protéine fait intervenir un système de correspondance que l’on appelle le code génétique.

Comme il y a 4 bases azotées différentes (ATGC) en les associant par trois, on obtient 43 = 64 associations différentes, c’est-à-dire64 codons différents possibles au niveau de l’ARNm : 61 codons significatifs (codant pour des acides aminés) et 3 codons non-sens (codons stop)
- Le code génétique est universel
- Le code génétique est univoque (= non ambigu) : un triplet désigne un seul acide aminé.
- le code génétique est redondant : un même acide aminé peut être désigné par plusieurs triplets différents.

                 Téléchargé

part 1: Activité 4: La réplication de l’ADN modèle semi-conservatif

-          La réplication de l’ADN

Le lien ci-dessous

Les acquis : Les chromosomes sont  formés de molécule d’ ADN enroulés au tour des molécules protéiques appelées histones.

-          A l’interphase , la quantité d’ADN passe de q à 2q ,puis retournera à q pendant l’anaphase de la mitose.

Définition : La réplication de l'ADN, appelée aussi duplication de l'ADN, est le processus au cours duquel l'ADN est synthétisé. Ce mécanisme permet d'obtenir, à partir d'une molécule d'ADN, deux molécules identiques à la molécule initiale, en vue de leur distribution aux deux cellules filles pendant la mitose.

Problème ; Comment s’effectue la réplication de l’ADN ?

Hypothèse : Ces deux chercheurs ont travaillé sur la question de réplication d’ADN dans les années 1950.A leur époque,3 hypothèses s’affrontent pour expliquer ce mécanisme. - Hypothèse1 : conservative - Hypothèse 2 : semi-conservative - Hypothèse 3 : dispersive.

Le tableau ci-dessous présente les résultats prévus pour ces 3 hypothèses.

Décrire ces résultats ………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………

Expériences de Franklin Stal et Matthew Meselton (1958) :

Des bactéries sont cultivées sur un milieu ne contenant que de l’azote lourd (15N, sachant que l’azote léger « naturel » est 14N). Leur ADN est donc composé avec des atomes d’azote lourd. Ces bactéries sont ensuite placées sur un milieu ne contenant que de l’azote léger 14N. L’ADN maintenant synthétisé sera donc constitué d’azote 14N, le seul présent dans le milieu. l’ADN des bactéries est extrait après la première, la deuxième et les troisièmes réplications, placé dans une solution de chlorure de Césium et centrifugé. La position des ADN est repérée par une mesure de la densité optique. Cette manipulation permet de séparer les molécules d'ADN selon leur poids. Le résultat est le suivant :

Densité : N lourd =1.724  - Densité : N léger =1.710 Densité :N lourd +N leger =1.717

Décris les résultats obtenus après la première et la deuxième division

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..

Sachant que l’épaisseur de la bande représentant la densité de l’azote est proportionnelle à sa quantité.

Comment évoluera-t-il la quantité d’azote lourd et léger au cours des générations après plusieurs générations ?

………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Quelle hypothèse jugez-vous valide d’après ces résultats ?.......................................

Justifiez………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………

Evaluation :

Télécharger : http://stratoplot.com/20649743/guidessvt9

suite Activité 3: la composition chimique et la structure de l'ADN

Lien de téléchargement ci-dessous 

2- Composition chimique et Structure de l’ADN : Acide Désoxyribonucléique. A- Les molécules

chimiques constituant l’ADN : L’hydrolyse de L'ADN libère 3 types de molécules : - Des groupes phosphates (PO4-) - Des sucres simples (C5 H10 O4) ou désoxyribose. - Quatre types de bases azotés : Adénine ; Guanine, Cytosine, et Thy-mine. Groupe phosphate Désoxyribose B- Les nucléosides et nucléotides : 1-Compléter d’après la figure ci-joint la composition chimique : 1 nucléoside =………………………………………………………………………. 1 nucléotide=............................................................................. 2-De quoi diffère un nucléotide à l’autre ? ……………………………………………………………………………………………. 1 nucléoside 1 nucléotide 3-1-La structure primaire d’ADN : Les acides nucléiques sont des polynucléotides (polymères de nucléotides). Les nucléotides s'enchaînent dans un ordre qui paraît quelconque, Sur un squelette Phosphate-Sucre-Phosphate-Sucre- ………………….et sont branchées les bases azotées. Leur ordre de succession constitue la structure primaire de l'ADN que l'on appelle sa séquence. Remarquez que suivant le numéro de carbone des sucres s’effectuent les liaisons covalentes, chaque sucre au milieu de brin est lié à une base azotée (par 1’) et à 2 groupes phosphates (par 3’ et 5’). Donc chaque séquence d’ADN à deux extrémité 5’ et 3’. De quoi donc diffère une séquence d’ADN à l’autre ? Fragment d’une séquence d’un brin d’ADN 3-2. La Structure secondaire des ADN : Certaines observations suggèrent que la structure de l’ADN ne cor-respond pas simplement à une chaîne polynucléotidique mais à une structure plus complexe : - La règle de Chargaff : (1940) : Quel que soit l’espèce d’origine, l’ADN contient toujours autant de purine que de pyrimidine . Voir les exemples du tableau ci-dessous : - Compléter le tableau. : calculer A/T, G/C et A+G/T+C - Donner une hypothèse concernant la structure de l’ADN et expliquant ces résultats. - Etude de la diffraction des rayons X Les résultats de ces expériences suggèrent une structure hélicoïdale de la molécule. - Autres expériences Elles montrent que les chaînes polynucléotidiques sont maintenues par des liaisons H entre les bases azotées. - Modèle de Watson et Crick (Proposé en 1953.) Historique : La photographie de l'ADN obtenue par Rosalind Franklin aux rayons X montre que cette macromolécule a une forme de croix. Après un an et demi de recherches en équipe, Crick et Watson comprennent enfin que cette forme de croix révèle que l'ADN est une double hélice. En 1954, Crick et Watson, poursuivant leurs recherches, comprennent que l'ADN est composé de deux brins identiques de phosphates et de sucres (désoxyribose) enroulés l'un autour de l'autre. Et entre-deux, comme des barreaux d'échelle, sont disposées les bases A,T,C et G. L'ordre de ces bases le long de la molécule d'ADN définit l'information ou le code génétique. Pour cette formidable découverte, Francis Crick, James Watson et Maurice Wilkins parta-gent en1962 les hon-neurs du Prix Nobel de médecine. Conclusion :……………………………………………………………………………………………

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Activité 3 : Nature chimique du matériel héréditaire : La structure du chromosome et de l’ADN.

Activité 3 : 
Nature chimique du matériel héréditaire : La structure du chromosome et de l’ADN.

Les acquis :

 Le matériel génétique est localisé…………………………………………………

Au cours de la mitose, les chromosomes de la cellule ………………….. Sont …………….. aux ……………………..………………………

D’après les expériences de Griffith et d’Avery, on a conclu que……………………………………

1- La structure du chromosome :

 a- La fig 1 représente une photographie faite au microscope électronique d’un chromosome métaphasique déstabilisé (désorganisé par élimination des protéines associées) par traitement chimique.

la fig2 montre une partie de ce chromosome observée à fort grossissement.

b- La fig 3 montre une photographie de l’ultrastructure d’ une partie de la chromatine déroulée en interphase :

 c- Fig 4 : Le chromosome, le nucléofilament, le nucléosome et l’ADN:

lien de téléchargement ci-dessous

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خريطة الجفرافيا القديمة : الاشكال الرسوبية - الدراسة المرفولوجية و الاحصائية للرمل Paléogéographie

Révision   : Paléogéographie خريطة الجغرافيا القديمة : الاشكال الرسوبية - الدراسة المرفولوجية و الاحصائية للرمل

- figures sédimentaires.

- étude morphologique ( NU, RM ,EL) et statistique des sables.

Exercice: le cycle cellulaire

La figure ci-dessous montre l’évolution de la quantité d’ ADN au cours de 2 cycles cellulaires d’une cellule humaine.

1-      Nommer : I , C  et M et préciser la durée de chaque étape.

2-      Comment évolue la quantité d’ADN pendant un cycle cellulaire ?

3-      A chaque numéro de 1 à 7, citer l’étape correspondante ( G1 ;S ;G2 ;M).

4-      Monter la relation entre la quantité d’ADN et la structure du chromosome au cours d’un cycle cellulaire.

Cycle cellulaire,évolution de la quantité d'ADN et de la structure du chromosome

الخريطة الجيولوجية و المقطع الجيولوجيDocument :Carte et coupe géologiques

la mitose et transfert de l'information génétique. Mise en situation

Quell est la nature chimique de la matière héréditaire? Mise en situation

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Quell est la nature chimique de la matière héréditaire? Mise en situation