Cours pour élèves 1SM  / L'information héréditaire:

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


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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 :

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

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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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تمارين الفرض الأول والثاني علوم الحياة و الأرض - الثانية علوم رياضية EXERCICES SVT 2SM- 2SP- 2SVT

تمارين علوم الحياة و الأرض - الثانية علوم رياضية     صل بخط اقتراحات المجموعة الأولى بما يناسبها من المجموعة الثانية :                                  في حالة التزاوج الراجع و الهجونة الثنائية غير مرتبطة بالجنس مع السياد التامة . المجموعة2 المجموعة1   نسبة المظاهر الخارجية الجديدة أقل من نسبة المظاهر الأبوية مورثتتان مستقلتان   نسبة المظاهر الخارجية الجديدة أكبر من نسبة المظاهر الأبوية   نسبة المظاهر الخارجية الجديدة تساوي  نسبة المظاهر الأبوية مورثتتان مرتبطتان   غياب المظاهر الخارجية الجديدة أجب بصحيح أو خطأ على مايلي :                                                       X اذا كان الحليل المسؤول عن المرض متنحيا ومحمولا على الصبغي         أ- تنجب الأم السليمة دائما ذكورا سليمين ولو كان الزوج مريضا  ؟                         ب- تنجب الأم الحاملة للمرض دا ئما اناثا مريضات اذا كان الزوج مريضا؟                  ج- تنجب الأم المريضة دائما أبناء مرضى اذا كان الزوج سليما  ؟                                         X اذا كان الحليل المسؤول عن المرض سائدا ومحمولا على الصبغي         أ – ينجب الأب المريض دائما ذكورا سليمين؟..         ب-واناثا مريضات.                                             في حالة الهجونة الثنائية : أ- ينقص احتمال ظاهرة العبور كلما بعدت المسافة بين المورثتين ؟. ب-  تبقى المسافة دائما تابثة بين الورثتين؟.

                               في حالة التزاوج الراجع و الهجونة الثنائية غير مرتبطة بالجنس مع السياد التامة.

أكتب مستقلتان أو مرتبطتان في الخانة المناسبة

نسبة المظاهر الخارجية الجديدة أقل من نسبة المظاهر الأبوية	مورثتتان
نسبة المظاهر الخارجية الجديدة أكبر من نسبة المظاهر الأبوي	مورثتتان
نسبة المظاهر الخارجية الجديدة تساوي  نسبة المظاهر الأبوية	مورثتتان
غياب المظاهر الخارجية الجديدة	مورثتتان

أجب بصحيح أو خطأ على مايلي : .

_ ينتج متشابه الاقتران في الهجونة الثنائية نوعين من الأمشاج بنسب متساوية 

ـــ يمكن العبور من تنوع الامشاج عند سلالة نقية بمورثتين مرتبطتين 

تمارين الفرض الأول والثاني علوم الحياة و الأرض - الثانية علوم رياضية EXERCICES SVT 2SM- 2SP- 2SVT

تمارين علوم الحياة و الأرض - الثانية علوم رياضية     صل بخط اقتراحات المجموعة الأولى بما يناسبها من المجموعة الثانية :                                  في حالة التزاوج الراجع و الهجونة الثنائية غير مرتبطة بالجنس مع السياد التامة . المجموعة2 المجموعة1   نسبة المظاهر الخارجية الجديدة أقل من نسبة المظاهر الأبوية مورثتتان مستقلتان   نسبة المظاهر الخارجية الجديدة أكبر من نسبة المظاهر الأبوية   نسبة المظاهر الخارجية الجديدة تساوي  نسبة المظاهر الأبوية مورثتتان مرتبطتان   غياب المظاهر الخارجية الجديدة أجب بصحيح أو خطأ على مايلي :                                                       X اذا كان الحليل المسؤول عن المرض متنحيا ومحمولا على الصبغي         أ- تنجب الأم السليمة دائما ذكورا سليمين ولو كان الزوج مريضا  ؟                         ب- تنجب الأم الحاملة للمرض دا ئما اناثا مريضات اذا كان الزوج مريضا؟                  ج- تنجب الأم المريضة دائما أبناء مرضى اذا كان الزوج سليما  ؟                                         X اذا كان الحليل المسؤول عن المرض سائدا ومحمولا على الصبغي         أ – ينجب الأب المريض دائما ذكورا سليمين؟..         ب-واناثا مريضات.                                             في حالة الهجونة الثنائية : أ- ينقص احتمال ظاهرة العبور كلما بعدت المسافة بين المورثتين ؟. ب-  تبقى المسافة دائما تابثة بين الورثتين؟.

                               في حالة التزاوج الراجع و الهجونة الثنائية غير مرتبطة بالجنس مع السياد التامة.

أكتب مستقلتان أو مرتبطتان في الخانة المناسبة

نسبة المظاهر الخارجية الجديدة أقل من نسبة المظاهر الأبوية	مورثتتان
نسبة المظاهر الخارجية الجديدة أكبر من نسبة المظاهر الأبوي	مورثتتان
نسبة المظاهر الخارجية الجديدة تساوي  نسبة المظاهر الأبوية	مورثتتان
غياب المظاهر الخارجية الجديدة	مورثتتان

أجب بصحيح أو خطأ على مايلي : .

_ ينتج متشابه الاقتران في الهجونة الثنائية نوعين من الأمشاج بنسب متساوية 

ـــ يمكن العبور من تنوع الامشاج عند سلالة نقية بمورثتين مرتبطتين 

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

la mitose et transfert de l'information génétique

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