Fiche de révision : Cycle cellulaire et expression génétique

📋 Plan du Cours

1. Chromosomes et cycle cellulaire
2. Information génétique et spécialisation
3. Étapes et rôle de la mitose
4. Réplication semi-conservative de l’ADN
5. Transcription et maturation de l’ARN
6. De l’ARN messager à la protéine

📖 1. Chromosomes et cycle cellulaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Chromosome : Molécule d’ADN associée à des protéines et fortement compactée, qui comporte plusieurs gènes et une ou deux chromatides.
• Centromère : Région de contact qui relie les deux chromatides d’un chromosome à deux chromatides.

★ À maîtriser

• La quantité d’ADN Q correspond à la quantité normale d’ADN d’une cellule dont les chromosomes ont une chromatide.

• Le cycle cellulaire comprend, dans l’ordre, les phases G1, S, G2 et M, et les phases G1, S et G2 constituent l’interphase.

• En G1, la quantité d’ADN vaut Q et la cellule croît et exprime ses gènes ; en S, la quantité passe progressivement de Q à 2Q ; en G2, elle reste égale à 2Q ; en M, elle est divisée par deux.

Compléments

• Au cours du cycle cellulaire, les chromosomes peuvent avoir une ou deux chromatides et leur ADN peut être condensé ou décondensé.

💡 Astuce mémo

ADN condensé visible en mitose, décondensé pendant l’interphase

📖 2. Information génétique et spécialisation

🔑 Notions clés & Définitions

• Gène : Portion d’ADN caractérisée par une séquence particulière de nucléotides et permettant la mise en place d’un caractère héréditaire.
• Allèle : Version d’un gène à l’origine d’une forme d’un caractère.
• Spécialisation cellulaire : Présentation d’une structure cellulaire particulière, notamment par sa taille, sa forme, ses organites ou ses molécules, en lien avec une fonction particulière.
• Mutation : Modification de la séquence d’un gène qui peut entraîner l’apparition d’un nouvel allèle.

📝 Points essentiels

• Les nucléotides de l’ADN et leurs appariements sont :

  • adénine (A), appariée à la thymine (T)
  • thymine (T), appariée à l’adénine (A)
  • cytosine (C), appariée à la guanine (G)
  • guanine (G), appariée à la cytosine (C)

• Les cellules d’un organisme pluricellulaire possèdent le même ADN, mais leur spécialisation dépend de l’expression d’une partie seulement de l’information génétique.

💡 Astuce mémo

Expression sélective des gènes → spécialisation cellulaire

📖 3. Étapes et rôle de la mitose

🔑 Notions clés & Définitions

• Mitose : Division d’une cellule somatique qui répartit équitablement le matériel génétique en deux cellules-filles identiques.

★ À maîtriser

• La mitose comprend la prophase, la métaphase, l’anaphase et la télophase.

• En prophase, les chromosomes doubles se condensent, l’enveloppe nucléaire disparaît et les fibres du fuseau mitotique s’attachent aux centromères.

• En anaphase, la rupture des centromères et le raccourcissement des fibres du fuseau séparent les chromatides, qui migrent en deux lots identiques vers les pôles opposés de la cellule.

• Les deux cellules-filles issues de la mitose ont la même information génétique que la cellule-mère, avec le même nombre et la même morphologie des chromosomes ; la mitose est donc une reproduction conforme.

Compléments

• En métaphase, les chromosomes doubles s’alignent dans le plan équatorial de la cellule.

• En télophase, les chromatides arrivent aux pôles, les chromosomes simples se décondensent, l’enveloppe nucléaire se reforme, les organites se répartissent et le cytoplasme se divise.

💡 Astuce mémo

Prophase, métaphase, anaphase, télophase : les chromatides se séparent puis deux cellules se forment

📖 4. Réplication semi-conservative de l’ADN

🔑 Notions clés & Définitions

• Réplication semi-conservative : Production de molécules d’ADN hybrides contenant chacune un brin ancien et un brin nouvellement synthétisé.
• ADN polymérase : Complexe enzymatique qui permet de fabriquer un brin d’ADN complémentaire à partir d’un brin matrice.

★ À maîtriser

• Pendant la réplication en phase S, l’ADN s’ouvre localement, ses deux brins se séparent et chacun sert de matrice à la synthèse d’un brin complémentaire par l’ADN polymérase.

• À la fin de la réplication, les chromosomes à une chromatide sont devenus des chromosomes à deux chromatides.

Compléments

• Plusieurs ADN polymérases interviennent simultanément le long des chromosomes, ce qui réduit la durée de la réplication.

💡 Astuce mémo

Une double hélice ouverte dont chaque ancien brin guide la fabrication d’un brin neuf

📖 5. Transcription et maturation de l’ARN

🔑 Notions clés & Définitions

• Transcription : Synthèse d’un ARN à partir d’un gène de l’ADN, réalisée par l’ARN polymérase à l’aide d’un brin d’ADN matrice et par complémentarité des nucléotides.

★ À maîtriser

📌 L’ADN est constitué de deux brins en double hélice, contient du désoxyribose et la base T, tandis que l’ARN est constitué d’un seul brin, contient du ribose et la base U ; l’ARN est de courte durée de vie, se trouve dans le noyau et le cytoplasme et sert d’intermédiaire entre l’ADN et la protéine.

• Lors de l’épissage, les introns non codants sont retirés de l’ARN pré-messager et les exons codants restants sont liés pour former l’ARN messager.

Compléments

• Seules les portions de l’ADN correspondant à des gènes sont transcrites, un gène à la fois.

• Plusieurs ARN polymérases peuvent transcrire simultanément le même gène, ce qui permet de produire rapidement de nombreux ARN à partir d’un seul gène.

• Un même ARN pré-messager peut être épissé de différentes manières, permettant aux cellules de produire davantage de protéines différentes à partir d’un génome de taille limitée.

• L’ARN messager formé est exporté hors du noyau à travers les pores nucléaires.

💡 Astuce mémo

Les introns sont retirés, les exons sont conservés et liés

📖 6. De l’ARN messager à la protéine

🔑 Notions clés & Définitions

• Protéine : Enchaînement d’acides aminés reliés par des liaisons peptidiques.

★ À maîtriser

• La séquence des acides aminés détermine le repliement tridimensionnel de la protéine, sa forme et donc sa fonction.

• L’ordre des acides aminés d’une protéine est directement déterminé par la séquence de nucléotides du gène.

Compléments

• 🔄 L’expression génétique suit les étapes suivantes :

  1. Transcription de l’ADN en ARN pré-messager
  2. Maturation par épissage en ARN messager
  3. Exportation de l’ARN messager
  4. Traduction puis maturation de la protéine

• Les facteurs externes, comme les UV et la température, et les facteurs internes, comme les hormones, modulent l’expression de certains gènes en faisant varier leur niveau de transcription.

💡 Astuce mémo

Séquence du gène → séquence d’acides aminés → protéine repliée et fonctionnelle