BIOLOGIE MOLECULAIRE
Contenu
.1 1: Rappels sur les constituants
cellulaires. 1
1 1 1: Définition de cellule. 1
1 1 2 : Schéma comparatif de cellules
animale et végétale. 1
1 1 3: Ultrastructure, composition chimique
et rôles de quelques constituants cellulaires. 2
1 2 INFORMATION GENETIQUE.. 4
1 2 1: Existence de l'Information génétique. 4
Observation dans la vie courante. 4
Définition de l'information génétique. 4
Protéine. 4
1 2 2 Support de l'information génétique. 6
Structure du chromosome métaphasique. 6
Structure de l'ADN.. 6
1 2 3 Expression de l’Information
génétique. 8
a-Correspondance entre ADN et Protéine. 8
b- ARN : acide ribonucléique. 8
c-Comparaison et localisation des acides
nucléiques. 8
1-2-4 MECANISME DE LA BIOSYNTHESE DES
PROTEINES. 9
Nature de l’information génétique et gène. 9
Les différentes étapes de la synthèse de protéine. 9
Code génétique. 11
1 3 REPRODUCTION CONFORME.. 12
1 3 1 Cycle cellulaire. 12
1 3 2 REPLICATION OU DUPLICATION D’ADN.. 13
1 3 3 MITOSE : PARTAGE EGAL DE L’INFORMATION
GENETIQUE AUX CELLULES FILLES 14
a-Notion de caryotype ou garniture
chromosomique. 14
b- Les étapes de la division cellulaire
par mitose. 15
Importance de la mitose. 16
Evolution de la quantité d’ADN par noyau
cellulaire pendant le cycle cellulaire. 16
.1 1: Rappels sur les
constituants cellulaires
Une cellule est l'unité de
base structurale et fonctionnelle constituant tout être vivant.
Dresser un tableau à trois
colonnes comparant les 2 cellules:
- La colonne au centre comporte les constituants
communs.
- Les 2 autres pour les
constituants propres pour chacune des deux cellules.
1 1 3: Ultrastructure, composition chimique et rôles de
quelques constituants cellulaires
|
Constituants
cellulaires et ultrastructure
|
Description et Composition
chimique
|
fonction
|
|
NOYAU
 
|
Nucléoplasme : glucide, protide, lipide, ARN
Chromatine : ADN,
protéine
Nucléole : ARN
Membrane
nucléaire : Lipo-protéine
|
- premier responsable de la
survie de la cellule: organisateur cellulaire
- assure la transmission des
caractères héréditaires de la cellule
|
|
RETICULUM
ENDOPLASMIQUE
|
- Prolongement de la membrane
nucléaire (simple membrane)
-Réseaux de cavités s’étendant
dans tout le cytoplasme, riches en protéine et en d'autres éléments
cellulaires
-2 types : réticulum
endoplasmique granuleux ou REG sous forme de citerne présentant des ribosomes
sur la face externe de leur membrane
réticulum endoplasmique
lisse ou REL
Les ribosomes enchaînés
forment un polysome
|
- vésicules de transport
d’éléments
-REG : usine de
fabrication de protéine (ribosome)
- lieu de stockage de
protéines synthétisées (cavité de REG)
REL : Synthèse des
lipides, absorption et transport des lipides, détoxification (alcool,
drogue…), emmagasiner les ions calcium
|
|
|
-Limité par une simple
membrane
-Entouré de vésicules
-Formé de plusieurs
dictyosomes ou saccules
aplatis
|
-Recevoir les protéines et
lipides des RE, les expédier après transformation et tri vers un certain
nombre de destinations interne ou externes (exocytose) à la cellule dans
des vésicules de sécrétion c’est un Appareil excréteur de la cellule
-Formation de
lysosomes
|
|
MITOCHONDRIE
|
Organite ressemblant à une
fève possédant une double membrane : externe et interne
- Riche en ATP
|
Producteur d’énergie de la
cellule pour la respiration : Centrale énergétique de la cellule; siège
de synthèse d'ATP
|
|
 
|
-Membrane souple formée d’une
bicouche phospholipidique :
Protéine - lipide
|
- assure les échanges avec le
milieu externe
- limite la cellule
|
|
CYTOPLASME
|
-milieu visqueux limité par la
membrane cytoplasmique, formant le hyaloplasme avec de cytosquelette
présentant de filaments et microfilaments maintenant la forme de la cellule
(charpente)
-Riche en sels minéraux, ARN,
protéines, Acides aminés, lipides, glucides.
|
- support de tous les
organites cellulaires
- lieu du déroulement de
différentes réactions chimiques
|
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CENTROSOME (propre pour cellule animale)
|
microtubules
|
Dirige la division cellulaire
chez les cellules animales
|
|
PLASTE (propre pour cellule végétale)
|
ATP, ADP, H2O,
CO2, O2, Amidon
|
Siège de synthèse de beaucoup
de substances de réserve chez les cellules végétales plus particulièrement
siège de la photosynthèse
|
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VACUOLE
- dilatation des cavités de
réticulum endoplasmique formant de grandes poches d'eau
|
Riche en eau
|
Reservoir d'eau de la cellule
|
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LYSOSOME
Petite vésicule entourée d'une
membrane
|
Sac membraneux (simple)
contenant un mélange d’
enzymes
|
-digestion intracellulaire des
substances nutritives
-digestion des composantes
endommagées de la cellule
Digestion des substances
étrangères (bactéries)
-autolyse :
autodigestion de la cellule
|
La majorité des êtres vivants commence sa vie par une
cellule œuf qui se multiplie pour se développer en un organisme constitué de
millions et des milliers de cellules (ex: 1015 cellules pour l'être
humain)
Répondre aux questions suivantes:
Q1: Que donne une cellule œuf de l'homme? → R1
Q2: Que donne une cellule œuf de haricot? → R2
Q3: Que donne une cellule œuf de poule? → R3
Il y a conservation de différents caractères
spécifiques dans la cellule jusqu'à l'édification d'un organisme complet pour
assurer la longévité d'une espèce.
Ceci n'est pas le fait du hasard mais il suit un
programme bien précis appelé Information génétique qui se transmet des
parents aux descendants pour maintenir les caractères d'une espèce.
Des études plus complexes montrent que chaque cellule
constitutive de cet organisme comporte plus de 20.000 protéines différentes;
mais ces 20.000 types de protéines différentes sont identiques pour les
milliers de cellules constituant cet organisme. Ce sont ces protéines de
chaque cellule qui déterminent les caractères d'un organisme et le distinguent
d'un autre individu d'autres espèces.
Une macromolécule appelée ADN, constituant essentiel
de chromosomes est responsable de la synthèse de ces protéines : L’information
génétique est le message contenu dans cette macromolécule, responsable de
l’apparition de caractères qui sont transmis de génération en génération.
Comme la protéine intervient dans cette information
génétique, alors on doit revoir ce qu'une Protéine.
Répondre aux questions
suivantes pour rappeler ce qu'une Protéine
Q4: Qu'est ce qu'une protéine? A quelle substance
appartient-elle? → R4
Q5: De quoi est-elle constituée? → R5
Q6: Combien d'acides aminés existe-il dans la nature?
→ R6
Q7: En quoi dépendent la nature et la fonction d'une
protéine? → R7
d) Localisation de l'information génétique:
Rôles du noyau
L’acétabulaire est une algue
verte unicellulaire haute de 10 cm. Elle vit fixée sur les fonds marins.
Schéma 1 : L’acétabulaire
Schéma 2 :
Expérience de section et de regénération
Schéma 3 :
Expérience de greffe croisée de noyaux
Conclusion: le noyau: organisateur de la cellule
contrôle et dirige toutes les activités cellulaires donc il contient le programme
de son développement en information génétique qui est transmise au cytoplasme
puis aux cellules filles de l'individu de même espèce.
Le chromosome est un filament de chromatine condensé
ou enroulé au cours d'une période de la vie cellulaire appelée métaphase de
la division.
Observer le schéma et essayer de répondre aux
questions suivantes.
Q8: De quoi est formé un chromosome? → R8
Q9: Sous quelle forme se présente chaque chromatide? →
R9
Observer le schéma (détail d'une partie du schéma)
Q10: Décondensée ou déroulée, de quoi est formée
chaque chromatide? → R10
Ø En métaphase de la division cellulaire, on peut
compter aisément et identifier le nombre et forme de chromosomes dans une
cellule d'une espèce, au microscope optique.
Ø La position de centromère varie suivant la forme de
chromosomes.
Ø Chez l'être humain, chaque cellule contient 23 paires
de chromosomes. C'est-à-dire 46 chromosomes qui vont 2 par 2: l'un d'origine
paternelle et l'autre d'origine maternelle.
L'ADN ou acide désoxyribonucléique est une
macromolécule d'acide nucléique connue dans la nature. C'est le
constituant essentiel de chromosome.
C'étaient Watson et Crick qui ont proposé pour la
première fois le modèle moléculaire de l'ADN.
1 Structure en double hélice
Observer le schéma et essayer de répondre aux
questions suivantes.
Q11: Comment se présente la molécule d'ADN? → R11
Q12: De combien de chaînes est-elle formée? → R12
Q13: Comment sont les deux chaînes entre elles? → R13
2 Structure
d’ADN déroulée et mise à plat
Pour analyser ce document, répondre aux questions
suivantes:
Q14: Sous quelle forme se présente la molécule d'ADN
déroulée et mise à plat? → R14
Q15: De quoi sont formés les montants? → R15
et les barreaux? → R15
Q16: Quelles sont les composantes d'un nucléotide? →
R16
Q17: Combien de bases azotées existe-t-il? → R17
Q18: Alors, combien de nucléotides existe-t-il pour la
molécule d'ADN? → R18
Q19: Essayer de former les 4 types de désoxyribonucléotides
ou nucléotides d'ADN→ R19
Q20: Repérer les liaisons strictes entre les 3
composantes de nucléotides→ R20
Q21: Est-ce que les bases azotées formant les barreaux
se lient n'importe comment? →R21
Une molécule d'ADN est formée d'une double chaîne
enroulée en hélice l'une autour de l'autre. Déroulée et mise à plat, la
molécule ressemble à une échelle dont chaque montant est une chaîne formée
alternativement de P (acide phosphorique) et de D (sucre désoxyribose) et dont
les barreaux correspondent à l'association de deux bases azotées. L'analyse
chimique montre l'existence de 4 types de base azotée. L'association entre deux
bases n'est pas quelconque: on dit que les bases sont deux à deux
complémentaires: A de T et G de C. Ces bases azotées sont liées par des
liaisons hydrogènes: 3 liaisons H pour C=G et 2 liaisons H pour
A=T
L'unité, Acide phosphorique - sucre – Base azotée
constitue un nucléotide dans lequel le sucre désoxyribose se lie à
l'acide et au base: le nucléotide est le monomère de l'ADN.
2 chaînes de nucléotides forment une molécule d'ADN:
on dit que l'ADN est bicatenaire.
Suivant l'ordre de succession ou séquence des bases de
nucléotides constitutifs, la molécule d'ADN constitue une Information codée
qui peut être traduite en protéine.
On dit que :
- l'ADN est le support de
l'Information génétique
- la protéine correspondante
synthétisée exprime celle-ci.
Une protéine est constituée par l'assemblage de
plusieurs molécules d'acides aminés liés entre eux par une liaison peptidique.
Sa nature et sa fonction dépendent de la séquence d'acides aminés constitutifs.
Comparer la structure de l’ADN et Protéine en
complétant le tableau ci-dessous (utiliser les leçons précédentes)
|
|
ADN
|
Protéine
|
|
Nombre de chaînes
|
R22
|
R23
|
|
Molécule élémentaire ou monomère constitutive
|
R24
|
R25
|
|
Nature et propriété
|
R26
|
R27
|
D’après Watson et Crick, la séquence des bases de
nucléotides d’ADN dans le noyau détermine la nature de protéine dans le
cytoplasme c’est-à-dire la séquence d’acides aminés constitutifs de protéine.
Comme l’ADN se trouve dans le noyau et la synthèse de
protéine s’effectue dans le cytoplasme au niveau des ribosomes, la
correspondance entre Information génétique(ou ADN) et son expression (protéine)
ne se réalise pas de manière directe, elle fait intervenir une autre molécule
d’acide nucléique appelé ARN.
C’est un autre type d’acide nucléique constitué
également de l’enchaînement de nucléotides ou ribonucléotides comme l’ADN avec
quelques différences.
·
Pour l’ARN : le sucre est le ribose
La base azotée thymine est remplacée par Uracile
U, les trois autres bases sont identiques pour les deux acides nucléiques.
·
L’ARN est formé d’une seule chaîne
de nucléotides, cependant il existe une complémentarité des bases : A
complémentaire de U et G de C. On dit que l’ARN est monocatenaire.
·
Trois sortes d’ARN existent :
-ARN ribosomal ou ARNr localisé au niveau des
ribosomes dans lesquels sont combinés des protéines. Les ARN ribosomaux constituent, avec des protéines, les sous- unités des
ribosomes, qui participent à la traduction lors de la synthèse de protéine;
-ARN messager ou ARNm constitué d’une chaîne
linéaire, synthétisée sur le modèle de chaîne d’ADN par complémentarité de
bases dans le noyau. Puis il passe dans le cytoplasme par les pores nucléaires
pour transporter le message commandé par l’ADN pour la synthèse de protéine
Les bases d’ARNm se groupent par trois pour former un
triplet de bases de nucléotide appelé codon.
-ARN de transfert ou ARNt petite molécule
constituée de 70 à 80 nucléotides formant une seule chaîne repliée sur
elle-même. Ce repliement présente souvent un triplet de bases appelé anti-codon
correspondant à un acide aminé et au codon.
Il est chargé d’adapter l’acide aminé au codon complémentaire d’anti-codon.
Compléter le tableau comparant l’ADN et l’ARN
(utiliser les leçons précédentes)
|
Acides nucléiques
|
ADN
|
ARN
|
|
Nucléotide
|
Acide
|
R28
|
R29
|
|
Sucre
|
R30
|
R31
|
|
Bases
|
R32
|
R33
|
|
Structure
|
R34
|
R35
|
|
Localisation
|
R36
|
R37
|
On peut mettre en évidence ces acides nucléiques par
des tests de coloration :
Test de Feulgen :
·
Traiter à l’HCl au préalable, la
cellule
·
Faire agir le réactif de Schiff ou
fuscine décolorée par l’acide sulfurique sur la cellule préalablement traitée
L’ADN recolore en rouge la
fuschine décolorée.
- Résultat : Au niveau des filaments de
chromatine dans le noyau, la fuschine est recolorée en rouge donc on peut
déduire que de l’ADN est localisé au niveau des filaments de chromatine
Test de Bracket
Réactif utilisé : mélange
de vert de méthyl-pyronine
Le vert de méthyl
colore en vert l’ADN
La pyronine colore
en rose l’ARN.
Traiter d’abord la cellule par
une enzyme spécifique hydrolysant un acide nucléique que l’on ne veut pas
encore localiser.
Faire agir le mélange de vert
de méthyl-pyronine sur la cellule déjà traitée
Résultats après chaque
expérience :
Dans le noyau, les filaments de
chromatine colorés en vert signifient que l’ADN est localisé au niveau des
filaments de chromatine
Des colorations roses
apparaissent au niveau de nucléole dans le noyau et du cytoplasme: cela
signifie que l’ARN est localisé aussi bien dans le nucléole que dans le
cytoplasme.
Chez les Eucaryotes, le noyau des cellules renferme de l’ADN qui est le
support de l’information génétique et qui est identique dans toutes les
cellules d’un même organisme.
Les protéines, molécules
primordiales de la vie cellulaire, sont l'expression de l'information génétique
contenue dans l'ADN.
ü La synthèse de ces polymères d'acides
aminés a lieu dans le cytoplasme, au niveau de petits organites: les ribosomes.
Elle se réalise lors de l'interphase.
ü Le gène
est la plus petite portion d’ADN capable d’induire la synthèse d’une molécule
de protéine spécifique, responsable d’un caractère de la cellule de l’individu.
L’ensemble des caractères de l’individu est transmis aux descendants.
Comme un individu présente plusieurs caractères, il
existe alors plusieurs protéines responsables donc il doit exister
nécessairement plusieurs gènes dans chaque cellule de l’individu. Plusieurs
gènes sont localisés sur un même chromosome. L’emplacement de chaque gène sur
un chromosome s’appelle locus
La synthèse de protéine à partir de l’ADN se fait en 2
étapes :
- la transcription qui se déroule dans le noyau
- la traduction, dans le cytoplasme
- La transcription de l’ADN en ARNm correspond à la synthèse d'ARNm à partir d'un seul
brin codant ou brin transcrit d'ADN, en présence d'ARN polymérase, par
complémentarité des bases.
Les étapes suivantes se succèdent :
- Fixation de l’ARN polymérase sur une séquence d’ADN
qui contient le site d’initiation ou promoteur où la synthèse d’ARNm va
commencer
- Coupure des liaisons hydrogènes entre les bases complémentaires
et ouverture de la double chaîne
- Copie de brin transcrit : fixation des
nucléotides d’ARNm à bases complémentaires sur le brin codant formant ainsi une
chaîne.
- Arrivée au niveau du signal de terminaison, l’ARN
polymérase libère la matrice d’ADN et la chaine d’ARNm.
La molécule
d’ARNm formée sort du noyau par les pores nucléaires et va dans le cytoplasme
pour être traduite en séquence d’acides aminés à l’origine d’une protéine
La traduction de l’ARNm
en protéine correspond à exprimer l'information portée par l'ARNm
(séquence nucléotidique) en une séquence d'acides aminés (protéines). C'est la
synthèse de protéine qui se déroule dans le hyaloplasme.
Ses
principaux acteurs sont :
- un modèle, détenteur
de l'information: l'ARNm
- un système de
lecture: les ribosomes
- des adaptateurs, les ARNt,
qui assurent la correspondance entre acides aminés et ARNm
- le stock cellulaire
d'acides aminés
- un fournisseur d'énergie,
des systèmes enzymatiques et des facteurs protéiques conditionnant le
fonctionnement des ribosomes
La synthèse
d'une chaîne polypeptidique comporte trois étapes successives qui sont:
·
L'initiation qui consiste à la mise en place
- de la petite sous-unité
ribosomiale,
- d'un ARNt porteur d'un
premier acide aminé (complexe ARNt-méthionine activée ou ARNt formyl-méthionine
activée),
- puis de la grosse
sous-unité ribosomiale;
·
L'élongation s'effectue par adjonction de nouveaux acides aminés.
Cet accrochage successif se fait en 3 temps:
- Association
codon-anticodon ;
- Transfert d'énergie
permettant la formation d'une liaison peptidique entre 2 acides aminés;
- Translocation (décalage
ribosome/ARNm sur une longueur d'un codon, dans le sens 5' -7 3')
·
La terminaison apparaît lors de la lecture d'un codon-stop : Elle
entraîne la dissociation de l’ARNm - les deux sous-unités ribosomiales - la
méthionine (1er acide aminé au bout de la chaîne) - la chaîne
polypeptidique constituée, qui acquiert spontanément sa configuration
tridimensionnelle (protéine).
Code génétique
La séquence des 20 acides
aminés qui peuvent constituer une protéine est programmée dans l'ADN et donc
dans sa copie transcrite: l'ARNm. Il existe un système de correspondance entre
la séquence des 4 nucléotides (et donc des 4 bases azotées) de l'ADN et la
séquence de 20 acides aminés : l'unité de code ou codon est un triplet de bases d’ARNm.
Comme il existe 4 bases d’ARNm différentes pour former
un triplet, alors on a 43 combinaisons possibles c'est-à-dire 64
codons. On sait maintenant que la plupart des codons correspondent à un acide
aminé précis. Cette correspondance codon-acide aminé constitue le code
génétique. Le code génétique est le
même chez tous les êtres vivants : Il
est universel.
La lecture des codons est non chevauchante : une base
n'appartient qu'à un seul codon à la fois.
Le lien entre les acides aminés et les codons est
assuré par les ARNt. Chacun d'entre eux reconnaît le codon grâce à un triplet de bases d’ARNt qui forment l'anticodon.
Les 64 codons possibles pour 20 acides aminés, se
répartissent en :
- codons synonymes (triplets différents
mais codant pour un même acide aminé), le code est redondant;
- codons ponctuations qui
indiquent le début et la fin de traduction, le message est ponctué. AUG marque le début du gène : c’est le codon
initiateur correspondant à l’acide aminé Méthionine(Met) ; codons non-sens
ou codon stop marquent la fin du gène
- Dans la pratique, on désigne parfois le nom de
chaque acide aminé par ses trois premières lettres pour simplifier; exemples
Serine = Ser, Leucine=Leu
Remarques
·
Toute modification de la séquence
de nucléotides de l'ADN peut avoir des répercussions sur la qualité du polypeptide
synthétisé: c'est une mutation
·
Toutes les activités biologiques à
l’intérieur de la cellule nécessitent de l’énergie ; celle-ci est fournie
par l’hydrolyse d’ATP produit par les mitochondries responsables de la
respiration cellulaire.
·
Les protéines synthétisées dans
une cellule sont :
soit utilisée dans
cette même cellule
soit exportée hors de
la cellule par exocytose
Observer le schéma et essayer de répondre aux
questions suivantes.
Q43 : Que comprend un
cycle cellulaire ? →R43
Q44 : Comment évolue la
structure de chromosomes pendant le cycle cellulaire ? (de combien de
chromatides est-il formé ? condensé ou décondensé) →R44
Le cycle cellulaire comprend
deux phases successives qui s’alternent régulièrement : Interphase et Mitose
Au cours de ces deux phases,
les chromosomes, éléments permanents de la cellule évoluent différemment :
- A une ou à deux chromatides
- Condensés ou décondensés
(filiformes)
Deux évènements fondamentaux
et complémentaires assurant la transmission de la totalité du programme
génétique (Information génétique) de la cellule mère aux deux cellules filles :
- Duplication ou
réplication d’ADN lors de la
phase S de l’interphase. Elle permet le doublement du matériel
chromosomique.
- Mitose correspondant à une autoreproduction de la
cellule: A partir d’une cellule mère, on obtient deux cellules filles
identiques entre elles et identiques à la cellule mère.
Il y a partage égale de ces
matériels génétiques aux cellules filles sous forme de lot de chromosomes à une
seule chromatide.
Le maintien de l’identité
biologique au cours du développement et du renouvellement cellulaire est alors assuré :
c’est la reproduction conforme.
.
Guide d’exploitation du
document intitulé « CYCLE CELLULAIRE ET REPLICATION DE L’ADN »
Q45 : quelle relation
existe-t-il entre ADN et chromosome ? → R45
Q46 : que se passe-t-il
au niveau des bases complémentaires de la double chaîne d’ADN ? →R46
Q47 : en face de chaque
chaîne, après ouverture, qu’est-ce qu’il y a ? →R47
Q48 : qu’obtient-on à la
fin de ce phénomène ? Comparer la séquence des bases de nucléotides de la
molécule mère d’ADN du départ à celle des deux molécules filles. →R48
Q49 : comparer
l’évolution de la molécule d’ADN et de chromosomes pendant l’interphase du
cycle cellulaire. Tirer une conclusion. →R49
Pendant la phase S de
l’interphase, la réplication d’ADN permet le doublement de la quantité
d’ADN : on l’explique de la façon suivante :
-
Il y a séparation
locale des deux brins d’ADN en plusieurs points appelés « yeux de
réplication ». Ces séparations se propagent de part et d’autre de ces
points. Au fur et à mesure de l’ouverture, des nucléotides libres d’ADN vont
s’apparier aux anciennes chaînes de nucléotides ; ce qui donne naissance à
un nouveau brin d’ADN apparié à chacun des deux brins préexistants. On obtient
ainsi deux nouvelles molécules d’ADN complétement identiques en séquence de
nucléotides entre elles et à la molécule mère, ceci maintient l’intégrité des
caractères : c’est la reproduction conforme.
-
Puisque chacune
des deux molécules filles obtenues conserve la moitié de la molécule du départ,
on dit que la réplication est semi-conservative.
C’est l’ensemble de nombre et
forme des chromosomes caractéristiques d’une espèce.
Le nombre de chromosomes est
fixe pour chaque espèce.
Exemples :
maïs=20 ; Blé=48 ; chien=78 ; drosophile=8 ; Homme=46.
Ce sont des nombres pairs que
l’on peut noter 2n chromosomes.
Les formes de chromosomes sont
2 à 2 identiques dont l’un d’origine maternelle et l’autre d’origine
paternelle. Une cellule avec ces deux exemplaires de chromosomes ou 2n
chromosomes s’appelle cellule diploïde.
Certaines cellules qui sont
les cellules sexuelles ou gamètes ne présentent qu’un seul exemplaire de
chromosomes ou n chromosomes : elle s’appelle cellule haploïde.
Chez des nombreuses espèces à
sexe séparé, on constate qu’il existe une paire de chromosomes dont les
constituants sont différents chez le mâle et la femelle ; ces
chromosomes sont appelés chromosomes sexuels ou gonosomes ou au aussi
hétérochromosomes, les autres paires identiques chez le mâle et la
femelle sont appelés autosomes.
- Pour les Mammifères et la
plupart des insectes, l’individu mâle présente son gonosome constitué de deux
chromosomes de forme différente noté X et Y : le mâle est
dit hétérogamétique.
L’individu femelle présente
son gonosome constitué de deux chromosomes de forme identique noté X et X ;
la femelle est dite homogamétique.
Exemples chez l’être humain,
on peut écrire les formules chromosomiques chez les deux sexes :
Homme mâle : 2n=46=44+XY :
hétérogamétique
Homme femelle :
2n=46=44+XX : homogamétique
44=autosomes et XY ou
XX=gonosomes
- Chez les papillons et les
oiseaux, ce sont les femelles qui sont hétérogamétiques et les mâles
homogamétiques. On note leur gonosome :
Pour les femelles X et O
Pour les mâles X et X
Représentation schématique
de caryotype de drosophile (mouche de vinaigre) 2n=8 avec 2paires de
chromosomes en V, 1 paire en point et 1 paire en bâtonnet.
Les trois premiers pairs en V
et en point sont identiques chez les mâles et des femelles : ce sont les
autosomes.
La quatrième paire en
bâtonnet différente chez les mâles et les femelles : ce sont les
gonosomes.
|
|
Males : hétérogamétique
|
Femelle : homogamétique
|
|
|
1 ère paire
|
V V
|
V V
|
autosomes
|
|
2ème paire
|
v v
|
V v
|
|
3ème paire
|
C c
|
C c
|
|
4ème paire
|
X Y
|
X X
|
gonosomes
|
|
Formule chromosomique
|
2n = 8 = 6+XY
|
2n = 8 = 6+XX
|
|
|
|
|
|
|
Le processus de division est
commun à toutes les cellules eucaryotes : division du noyau (mitose) et division
du cytoplasme (cytodiérèse)
Au cours de la mitose, les
structures cellulaires se modifient progressivement ; bien que la mitose soit
un phénomène biologique continu, les comportements des chromosomes et des
microtubules cytoplasmiques permettent de distinguer 4 phases qui sont : prophase,
métaphase, anaphase et télophase
Elle permet aux cellules de
se reproduire identiques à elles mêmes. Le matériel génétique de départ de
mitose est divisé par deux à l'arrivée.
Pendant le cycle cellulaire,
la chromatine (matériel génétique) subit différents états : elle est compactée
en chromosomes au début de la mitose, décondensée sous forme de filament fin en
fin de mitose.
Au cours de cette division
par la mitose, à partir d’une cellule mère diploïde (2n chromosomes), on
obtient deux cellules filles diploïdes (2n chromosomes)
1cellule mère
2n---------2cellules filles 2n
C’est la reproduction
conforme : l’identité biologique est maintenue au niveau des cellules
filles par la séquence des bases de nucléotides d’ADN au niveau des chromosomes.
Remarques sur les cellules végétales : les phénomènes y sont identiques à deux
détails près :
-le centrosome, absent dans les cellules végétales,
est remplacé par une zone condensée du cytoplasme appelée calotte polaire.
-à la limite des deux cellules filles en
télophase ; s’élabore une nouvelle paroi cellulosique rigide qui évolue du
centre de la cellule mère vers la périphérie : évolution centrifuge
La mitose permet la croissance des organismes jeunes
par multiplication cellulaire. Elle permet également le remplacement des
cellules usées à l’intérieur de l’organisme. Cette multiplication suit la
formule N=2n où N=nombre de cellules et n=nombre de mitose
La mitose assure le maintien du caryotype dans une
espèce
C’est le seul mode de reproduction chez les organismes
unicellulaires.
