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Unitée 2: Nature et mécanisme de l'expression du matériel génétique - le Génie génétique

L'information génétique est un programme qui se transmet d'une cellule à l'autre pour s'exprimer en caractères héréditaires
Les individus d'une espèce ont des caractères héréditaires communs et individuels
L'ensemble de ces caractères héréditaires constitue le phénotype, qui résulte de l'expression d'un programme ou d'une information génétique
Les cellules-œufs, issues de la fécondation, se multiplient par divisions (mitoses) pour donner des embryons qui se ressemblent, mais dont le développement conduit à des individus différents. Chaque cellule-œuf possède un programme génétique propre et unique qui se transmet aux cellules filles
L'information génétique est localisée dans le noyau de la cellule
L'acétabulaire est une algue marine verte unicellulaire géante qui peut atteindre 10 cm de longueur
L'acétabulaire présente des variations dans la forme de son chapeau
L'expérience de section et de régénération de l'acétabulaire montre que le noyau est essentiel pour la régénération, suggérant que l'information génétique est localisée dans le noyau
L'expérience de greffe croisée de noyaux d'espèces différentes d'acétabulaires montre que l'information génétique qui contrôle l'expression des caractères de l'individu est localisée dans le noyau
Dans un élevage, les souris noires croisées entre elles donnent toujours des souriceaux noirs, et les souris blanches donne des souriceaux blancs, montrant que l'information génétique contrôle les caractères
Une cellule eucaryote possède un noyau entouré d'une membrane nucléaire. L'interphase est l'intervalle de temps entre deux divisions successives (mitoses) de la cellule
Le noyau est un organite cellulaire délimité par une enveloppe percée de pores et constitué d'un matériel plus ou moins granuleux (chromatine et nucléole) baignant dans le nucléoplasme
La mitose est un mode de division cellulaire qui se déroule en quatre phases: Prophase, Métaphase, Anaphase et Télophase
Dans la prophase, l'enveloppe nucléaire et le nucléole se désorganisent, et les chromosomes apparaissent. En métaphase, les chromosomes se positionnent au centre de la cellule, formant la plaque équatoriale. En anaphase, les chromatides sœurs se séparent et migrent vers les pôles opposés, et en télophase, les chromosomes se regroupent aux pôles, l'enveloppe nucléaire se reconstitue, et la cellule se divise en deux cellules filles

Activité 1 : Localisation de l'information génétique dans la cellule

Mise en évidence de l'information génétique chez une espèce végétale unicellulaire: l'acétabulaire
L’acétabulaire est une algue marine verte unicellulaire et géante (sa longueur peut atteindre 10cm)
L'Acétabulaire présente un noyau, une tige et un chapeau dont la forme diffère selon l'espèce.
L'expérience de section et de régénération montre que le noyau est essentiel pour la régénération.
L'expérience de greffe croisée indique que l'information génétique se trouve dans le noyau qui contrôle l'expression des caractères de l'individu
L'information génétique contrôle l'expression des caractères

Activité 2 : Transfert de l'information génétique d'une cellule à l'autre : la mitose

L'expérience pour mettre en évidence la mitose chez les cellules végétales utilize des racines d'oignon, plongeant dans du carmin acétique bouillant
L'expérience a permis l'observation des différentes phases de la mitose
L'interphase est la phase qui précède la mitose, et durant laquelle le noyau est entouré par la paroi nucléaire, et contient le nucléole et la chromatine
L'observation des étapes de la mitose permet de constater la division des cellules et l'observation des chromosomes.
Les différentes phases de la mitose chez les cellules végétales: Prophase (1, 2), Métaphase (3), Anaphase (4) et Télophase (5)
La mitose est une division cellulaire qui se déroule en quatre phases
Les chromosomes sont le support de l'information génétique et assure la transmission de l'information génétique d'une cellule à l'autre

Activité 3 : Nature chimique de l'information génétique

L'expérience de Griffith (1928) montre que certains éléments chimiques des bactéries S mortes peuvent transformer des bactéries R vivantes en bactéries S.
L'expérience d'Avery, MacLeod et McCarty (1944) identifie l'ADN comme le principe transformant dans l'expérience de Griffith.
L'ADN est constitué de trois types de molécules : Désoxyribose, Acide phosphorique et Quatre types de bases azotées
L'ADN est l'acide désoxyribonucléique (ADN). Il est constitué de trois types de molécules : Le désoxyribose, L'acide phosphorique, et les bases azotées (Adénine, Thymine, Guanine et Cytosine)
Les bases azotées sont complémentaires (A-T et G-C)

Activité 4: Composition et structure de la molécule d'ADN

L'ADN est composé de trois constituants: Le désoxyribose, L'acide phosphorique et les bases azotées.
Les quatre bases azotées sont l'adénine, la thymine, la cytosine et la guanine.
L'ADN a une structure en double hélice; les deux brins sont complémentaires
Les modèles de réplications de l'ADN sont conservatif, semi-conservatif et dispersif
Les travaux de Chargaff ont démontré la complémentarité entre les bases azotées, les rapports A+G/T+C sont égaux à 1 et différent de 1 pour A+T/G+C

Activité 5 : Les chromosomes : unités de transmission de l'information

Un caryotype est une représentation photographique ou dessinée de l'ensemble des chromosomes d'une cellule d'une espèce donnée
L'être humain a 46 chromosomes organisés en 23 paires
Les 22 paires sont des autosomes
La 23ème paire est constituée des chromosomes sexuels ou gonosomes (XX chez la femme et XY chez l'homme)

Activité 6: Mécanisme de la réplication de l'ADN

La quantité d'ADN est doublée lors de la phase S (Synthèse) de l'interphase du cycle cellulaire
La réplication de l'ADN est semi-conservative
La réplication de l'ADN est assurée par l'ADN polymérase qui fonctionne dans le sens 5' vers 3'