Cours : CYTOLOGIE

Fichier(s) joint(s)

Vous aimez ce cours ? Partagez le !


Chapitre 1 : La cellule et l'unité des êtres vivants
Tous les êtres vivants sont constitués d'une ou plusieurs cellules qui se composent d'une membrane, d'un cytoplasme et d'un noyau.
A- La cellule, unité des êtres vivants
1- Organismes unicellulaires et pluricellulaires
Le propre des êtres vivants est d'être constitué de cellule(s). La cellule constitue l'unité structurale et fonctionnelle commune à tous les êtres vivants. Ce fait est un indice de la parenté entre tous les êtres vivants.
Certains organismes sont constitués d'une cellule unique, ce sont les organismes unicellulaires, comme les bactéries. D'autres sont constitués de plusieurs cellules : ce sont des organismes pluricellulaires (ou multicellulaires), comme l'Homme. Dans le cas des organismes pluricellulaires, les cellules se regroupent pour former des tissus (par exemple la peau), eux-mêmes regroupés pour former des organes dont l'ensemble forme l'organisme.
2- Cellules eucaryotes et cellules procaryotes
Il existe une grande diversité de types de cellules parmi les êtres vivants. On peut les regrouper en différentes catégories, selon leurs spécificités structurales (comment elles sont constituées) et fonctionnelles (ce qu'elles font).
Cellule
La cellule est l'unité du vivant car tous les êtres vivants sont constitués de cellule(s). Elle est constituée d'une membrane plasmique qui permet des échanges de matière et d'énergie avec l'environnement, et qui enveloppe un cytoplasme pouvant contenir ou non un noyau et des organites. (Une cellule possédant un noyau entourée d’une membrane nucléaire est dite eucaryote, une cellule sans membrane nucléaire est procaryote)
Une graine est une cellule, la peau est constituée de cellules, ainsi que les vaisseaux sanguins. Toutefois, l'ensemble de la matière composant un être humain n'est pas uniquement cellules. Le squelette est produit par des cellules mais n'est pas un ensemble de cellules.
Il existe des cellules dont le matériel génétique (chromosomes) se trouve dans un noyau délimité par une enveloppe nucléaire, lui-même contenu dans le cytoplasme de la cellule. Ce sont les cellules dites eucaryotes. Dans le monde vivant, les Eucaryotes sont représentés par les animaux, les végétaux et les champignons. De plus, les cellules eucaryotes contiennent des organites.
Organite
Un organite est une structure intra-cellulaire, de forme définie, délimité par une membrane intracellulaire et remplissant une fonction particulière.
Les mitochondries sont des organites cytoplasmiques dans lesquels se produit la respiration cellulaire. Les chloroplastes, uniquement présent dans les cellules végétales, sont également des organites cytoplasmiques, dans lesquels se produit la photosynthèse.
Dans le monde vivant, les cellules procaryotes correspondent aux bactéries. De plus, les cellules procaryotes sauf exception ne contiennent pas d'organites dans leur cytoplasme.


Schéma de cellules eucaryote et procaryote
3- Cellule animale et cellule végétale
On observe également des différences structurales entre les cellules animales et végétales.
Les cellules animales sont eucaryotes, elles possèdent un noyau et des mitochondries. Elles sont généralement de forme ovale et leur taille est généralement comprise entre 1 et 100 micromètres.
Les cellules végétales sont eucaryotes, possèdent un noyau, des mitochondries ainsi que deschloroplastes, de couleur verte, comme organites. Ces cellules adoptent des formes plutôt géométriques et leur taille est généralement comprise entre 1 et 300 micromètres. De plus, les végétaux et les champignons possèdent une paroi squelettique épaisse et rigide, constituée de cellulose, autour de leur membrane plasmique, ce qui leur donne ces formes souvent polygonales. Cette paroi est différente des parois présentes chez les bactéries. Les cellules animales quant à elles n'en possèdent pas.
B- Le métabolisme cellulaire
1- Les transformations chimiques se produisant dans une cellule
Métabolisme
Le métabolisme correspond à l'ensemble des transformations chimiques qui se produisent dans une cellule.
La respiration, la photosynthèse ou encore la contraction musculaire font partie du métabolisme car elles consistent en des successions de réactions chimiques à l'intérieur des cellules spécialisées pour ces fonctions.
Par exemple, les cellules, lors de la respiration, consomment du glucose et de l'oxygène pour produire de l'énergie.
Il s'agit donc d'un métabolisme consommateur de dioxygène et de glucose, au cours duquel il se produit une réaction de dégradation du glucose, qui produit, grâce à la présence d'oxygène, de l'énergie, de l'eau et des déchets comme le dioxyde de carbone.
Les éléments utilisés pour effectuer ces réactions sont puisés par les cellules dans leur environnement. De plus, certaines de ces réactions chimiques se déroulent à l'intérieur d'un organite particulier. Par exemple, la respiration a lieu dans les mitochondries des cellules animales et végétales, et la photosynthèse à lieu dans les chloroplastes des cellules végétales.
2- Le contrôle du métabolisme cellulaire
Le métabolisme cellulaire est influencé par les conditions environnementales auxquelles est soumise cette cellule. En effet, les facteurs du milieu comme la température, l'éclairement ainsi que la quantité disponible en oxygène et en nutriments dans le milieu peuvent constituer un facteur limitant le métabolisme.
Les cellules humaines, qui sont des eucaryotes, ont besoin d'oxygène et de glucose pour que leur métabolisme fonctionne correctement. Si on les met en milieu anaérobie, c'est-à-dire sans oxygène, leur métabolisme cesse de fonctionner et elles peuvent en mourir. De même, la température optimale pour que les réactions chimiques se produisent correctement est d'environ 37°C. Si cette température varie fortement, leur activité baisse.
En plus de l'environnement, le métabolisme dépend du patrimoine génétique. Lorsque certains gènes sont absents ou non-fonctionnels, par exemple suite à une mutation génétique, certaines molécules peuvent ne plus être synthétisées et/ou utilisées. La cellule n'est alors plus capable de réaliser certaines réactions chimiques, ce qui modifie le métabolisme de cette cellule.

Chapitre 2 : La respiration cellulaire
Les cellules eucaryotes respirent, elles produisent de l'énergie sous forme d'ATP à partir du glucose. Cette respiration nécessite de l'oxygène et rejette du dioxyde de carbone, à l'échelle de la cellule. Elle se décompose en glycolyse, cycle de Krebs et chaîne respiratoire, qui se déroulent dans des compartiments cellulaires différents. En conditions anaérobies, certaines cellules sont capables de faire la fermentation, qui ne nécessite pas d'oxygène, mais a un bilan énergétique moins rentable. Il existe plusieurs types de fermentations dont la fermentation alcoolique et la fermentation lactique.
I- Généralités sur la respiration
La respiration telle qu'on l'entend en biologie est la respiration cellulaire.
La plupart des cellules eucaryotes respirent.
Respiration
La respiration consiste à oxyder la matière organique en matière minérale grâce au dioxygène pour en tirer de l'énergie nécessaire au fonctionnement de la cellule.
Toutes les cellules de l'être humain respirent.
La respiration, à partir du glucose, produit de l'énergie sous forme d'ATP. Cet ATP est produite :
• Directement.
• Indirectement par la production de molécules RH2.
La respiration est composée de plusieurs étapes qui se déroulent dans des compartiments cellulaires différents :
• La glycolyse qui se déroule dans le hyaloplasme.
• Le cycle de Krebs dans la matrice mitochondriale.
• La chaîne respiratoire mitochondriale dans la membrane interne des mitochondries.
Hyaloplasme
Le hyaloplasme est le liquide dans lequel baignent les organites à l'intérieur de la cellule.
II- La glycolyse
Glycolyse signifie glyco = glucose, lyse = dégradation, soit la dégradation du glucose.
Elle se produit dans le hyaloplasme.
Elle nécessite :
• 1 glucose (C6H12O6)
• 2 ATP
• 4 ADP et 4 Pi
• 2 R
Grâce à l'énergie tirée de la dégradation des 2 ATP, la glycolyse permet :
• La dégradation d'un glucose en 2 pyruvates (CH3−CO−COOH)
• La réduction de deux R en RH2
• La formation de 4 ATP à partir des 4 ADP et des 4 Pi.
Le bilan de la glycolyse est : C6H12O6+2R+2ADP+2Pi=2CH3−CO−COOH+2ATP+2RH2
Ainsi, la glycolyse permet d'obtenir 4 molécules énergétiques : 2 ATP et 2 RH2.
Glycolyse
La glycolyse est la réaction de dégradation du glucose dans le hyaloplasme de la cellule. C'est la première étape de la respiration cellulaire.

La glycolyse
III- Le cycle de Krebs
Le cycle de Krebs se déroule dans la matrice mitochondriale.
Mitochondrie
La mitochondrie est un organite des cellules eucaryotes. Elle possède son propre ADN, et est composée :
• D'une membrane externe
• D'une membrane interne sous forme de crêtes où se situe la chaîne respiratoire
• D'un espace intermembranaire
• D'une matrice où se déroule le cycle de Krebs
Le cycle de Krebs nécessite :
• 2 pyruvates issus de la glycolyse
• 10 oxydants R'
• 6 molécules d'eau
• 2 ADP et 2 Pi
Il permet d'obtenir la production de 2 ATP et 10 R'H2 par la décarboxylation des 2 pyruvates. C'est au cours du cycle de Krebs qu'est produit le CO2 rejeté par expiration.
Le bilan du cycle de Krebs est : 2CH3−CO−COOH+10R′+6H2O+2ADP+2Pi=6CO2+10R′H2+2ATP
Cycle de Krebs
Le cycle de Krebs est une suite de réactions biochimiques qui se produisent dans la matrice mitochondriale, et qui ont pour but de produire des composés RH2 qui vont permettre la production de molécules d'ATP par la chaîne respiratoire.

Le cycle de Krebs
IV- La chaîne respiratoire
La chaîne respiratoire se situe dans la membrane interne de la mitochondrie.
Elle nécessite :
• 12 RH2 issus de la glycolyse et du cycle de Krebs
• 32 ADP et 32 Pi
• 6 O2 issus de l'inspiration
Cette chaîne permet la production de 32 ATP grâce à l'énergie contenue dans les molécules RH2 produites par les étapes précédentes de la respiration. Les ATP vont permettre de donner l'énergie nécessaire aux réactions chimiques permettant le fonctionnement de la cellule.
Chaîne respiratoire
La chaîne respiratoire, dans la membrane interne de la mitochondrie, est un ensemble de réactions qui permettent, à partir des composés RH2 produits par la glycolyse et le cycle de Krebs, de produire les molécules d'ATP, énergétiques, nécessaires au fonctionnement de la cellule.

La chaîne respiratoire mitochondriale
V- Bilan énergétique de la respiration
La respiration permet à terme, à partir d'un glucose, la production de 36 ATP. Ces ATP serviront ensuite à fournir l'énergie nécessaire au fonctionnement de la cellule.
VI- La fermentation
A- Généralités sur la fermentation
La glycolyse nécessite de l'oxygène. Or certaines espèces sont capables de vivre en milieu anaérobie.
Milieu anaérobie
Un milieu anaérobie est un milieu sans oxygène. Les organismes capables d'y vivre sont dits anaérobies.
Les organismes anaérobies ou aérobies-anaérobies (capables d'avoir les deux métabolismes) font la fermentation en milieu dépourvu d'oxygène.
La fermentation commence par la glycolyse, exactement la même réaction que dans la respiration. Mais les deux pyruvates produits par la glycolyse vont être dégradés dans une réaction qui ne nécessite pas d'oxygène.
Il existe plusieurs types de fermentations, dont :
• La fermentation alcoolique
• La fermentation lactique
B- La fermentation alcoolique
La fermentation alcoolique, aussi dite éthanolique, consiste en :
• La glycolyse : production de 2 pyruvates, de 2 ATP et de 2 RH2.
• La transformation des deux pyruvates en 2 éthanols et 2 CO2 grâce aux composés RH2 produits par la glycolyse.
La fermentation alcoolique permet ainsi de produire 2 ATP pour un glucose, au lieu de 36 ATP pour la respiration : C3H12O6+2ADP+2Pi=2C2H6O+2CO2+2ATP
Ce procédé est notamment utilisé dans la vinification.
C- La fermentation lactique
La fermentation lactique consiste en :
• La glycolyse : production de 2 pyruvates, de 2 ATP et de 2 RH2.
• La transformation des deux pyruvates en 2 lactates grâce aux composés RH2 produits par la glycolyse.
La fermentation lactique permet ainsi de produire 2 ATP pour un glucose, au lieu de 36 ATP pour la respiration : C6H12O6+2ADP+2Pi=2C3H6O3+2ATP
La fermentation lactique est utilisée par exemple pour la fabrication de la choucroute.


Chapitre 3 : La photosynthèse
I- Généralités sur la photosynthèse
Les végétaux chlorophylliens sont des organismes autotrophes.
Autotrophe
Un organisme autotrophe est un organisme capable de synthétiser sa propre matière organique à partir de matière minérale.
Les végétaux chlorophylliens sont des organismes autotrophes.
Les cellules chlorophylliennes des plantes sont les cellules des feuilles, de couleur verte. La couleur verte est due à la présence de chlorophylle dans les chloroplastes des cellules.
Chloroplaste
Le chloroplaste est un organite photosynthétique de la cellule chlorophyllienne. Il capte les ondes lumineuses nécessaires à la photosynthèse.
Chlorophylle
La chlorophylle est un pigment photosynthétique qui absorbe les ondes lumineuses bleues et rouges. Elle se trouve dans les chloroplastes des cellules chlorophylliennes de la plante.
La photosynthèse est le processus qui confère à la plante son autotrophie. C'est un ensemble de réactions chimiques qui permet la production de matière organique nécessaire au fonctionnement et à la croissance de la plante.
Elle se découpe en deux phases :
• La phase photochimique, ou phase claire
• La phase non photochimique, ou phase chimique, ou phase sombre
II- La phase photochimique
La phase photochimique, aussi appelée phase claire, se déroule pendant la journée, car elle nécessite l'énergie lumineuse.
Elle se déroule dans la membrane des thylakoïdes, structure des chloroplastes.
Elle nécessite :
• L'énergie lumineuse captée par la chlorophylle.
• De l'eau absorbé par les racines.
• De l'ADP et du Pi nécessaires à la formation d'ATP.
• Un oxydant nommé R.
La chlorophylle capte l'énergie lumineuse, ce qui permet :
• De réduire l'oxydant R en RH2.
• De former un ATP à partir d'un ADP et d'un phosphate inorganique (noté Pi).
• D'oxyder l'oxygène de l'eau, ce qui entraîne la formation de dioxygène.
De la sorte, l'énergie lumineuse est convertie en énergie chimique conservée dans l'ATP et le RH2.
ATP
L'ATP est une molécule énergétique. ATP signifie adénosine triphosphate, il est formé à partir de l'ADP (adénosine diphosphate), couplé avec un phosphate inorganique.
L'ATP et le RH2 vont être utilisés lors de la seconde phase de la photosynthèse, la phase chimique.
Le bilan de la phase photochimique de la photosynthèse est :
2H2O+2R+ADP+Pi=O2+2RH2+ATP

Le chloroplaste

La phase photochimique de la photosynthèse
III- La phase chimique
La phase chimique, aussi appelée phase non-photochimique ou phase sombre, ne nécessite pas de lumière. Elle se déroule à partir des produits de la phase claire, elle démarre donc peu après le début de celle-ci, et s'arrête peu après sa fin.
Elle se déroule dans le stroma du chloroplaste.
Elle nécessite :
• 3 ATP produits par la phase photochimique.
• 2 RH2 produits par la phase photochimique.
• Du CO2 issu de l'atmosphère.
L'ATP et le RH2 sont utilisés par le chloroplaste dans le cycle de Calvin. Ce cycle intègre le CO2 grâce à l'énergie des ATP et des RH2, ce qui permet à terme la formation de glucose.

IV- Bilan de la photosynthèse
Le bilan de la photosynthèse est le suivant :
6CO2+6H2O+énergie lumineuse=C6H12O6+6O2
Soit une molécule organique, le glucose (C6H12O6), pour 12 molécules minérales : 6 dioxydes de carbone et 6 molécules d'eau.



A- La photosynthèse
Les végétaux chlorophylliens possèdent dans leurs feuilles et certaines tiges, des cellules contenant des chloroplastes, qui sont des organites du cytoplasme. Ces chloroplastes contiennent un pigment vert, la chlorophylle, qui donne aux végétaux leur couleur verte. La photosynthèse est une réaction chimique qui forme de la matière organique à partir de matière minérale et d'énergie lumineuse. La photosynthèse a lieu dans les chloroplastes. La chlorophylle capte l'énergie lumineuse nécessaire à la photosynthèse, qui est une réaction nécessitant de l'énergie. Des ions minéraux sont aussi utilisés, comme les nitrates NO−3, les phosphates PO3−4 et le potassium K+. Les ions minéraux sont des molécules chargées positivement ou négativement, qui sont présents dans le sol et absorbés par les racines de la plante, avec l'eau.
L'équation bilan de la photosynthèse est :

Équation bilan de la photosynthèse
Le CO2 nécessaire à cette réaction est prélevé dans l'air. L'eau et les ions minéraux sont prélevés dans le sol. Le glucose formé par la photosynthèse peut ensuite être transformé en autres molécules organiques, comme les acides aminés (constituants des protéines).
La photosynthèse permet donc le stockage de l'énergie solaire sous forme de matière organique végétale.

Le fonctionnement d'une cellule chlorophyllienne
B- Les rôles de la photosynthèse
La photosynthèse est indispensable à la vie sur Terre, pour plusieurs raisons :
Elle produit du dioxygène O2, qui est nécessaire à la respiration de tous les êtres vivants.
La photosynthèse est également une source importante de production de biomasse. En effet, la plupart des chaînes alimentaires partent d'un végétal.
Biomasse
La biomasse est l'ensemble de la matière organique, végétale et animale.
Lorsque l'on parle de biomasse comme source d'énergie, on considère la plupart du temps que c'est sous forme de combustion.
Chaîne alimentaire
Une chaîne alimentaire est un ensemble d'êtres vivants liés par des relations alimentaires (aussi appelées relations trophiques).
Fleur, insecte, oiseau forment une chaîne alimentaire.
Réseau trophique
Un réseau trophique est un ensemble de chaînes alimentaires liées entre elles.
Dans l'exemple de la définition précédente, l'insecte peut aussi être mangé par une grenouille. L'ensemble de ces liens alimentaires forme un réseau trophique.
On dit que les végétaux sont les producteurs primaires, ils sont capables de synthétiser leur propre matière organique à partir de molécules minérales. Ils peuvent se nourrir eux-mêmes et sont donc autotrophes. Les végétaux servent de nourriture à d'autres organismes, appelés producteurs secondaires. Les animaux sont obligés de consommer un autre être vivant pour se nourrir, on dit aussi qu'ils sont hétérotrophes.
Les décomposeurs terminent le cycle : ils se nourrissent de restes d'êtres vivants, et produisent de la matière minérale. La photosynthèse permet donc de fournir de la nourriture aux êtres vivants.

Chapitre 4 : L'information génétique et la molécule d'ADN
L'information génétique est contenue dans l'ADN, qui est une molécule constituée de nucléotides. La séquence de nucléotides est essentielle car elle code, sous forme de gènes, l'information génétique, et ce pour tous les êtres vivants. L'universalité de l'information génétique est un indice de la parenté entre les êtres vivants. De plus, l'ADN peut varier grâce à des mutations qui créent de nouvelles versions des gènes, les allèles.
I- Le matériel génétique
A- La molécule d'ADN
1- La structure de l'ADN
L'ADN, ou acide désoxyribonucléique, est une longue molécule qui constitue les chromosomes des cellules.
Chez tous les êtres vivants, l'ADN a une structure identique : elle est constituée de deux brins ou chaînes enroulées en hélice. On parle de double-hélice. Chacun de ces brins est un assemblage d'éléments appelés nucléotides.
Chaque nucléotide est constitué :
• D'un sucre, le désoxyribose.
• D'un acide phosphorique.
• D'une base azotée.
Il existe 4 bases azotées différentes : l'adénine A, la thymine T, la cytosine C et la guanine G.

Structure d'un nucléotide
Les bases azotées des deux brins de l'ADN sont complémentaires deux à deux. L'adénine est complémentaire de la thymine, la cytosine est complémentaire de la guanine. La complémentarité entre les deux brins est une propriété essentielle pour la réplication de l'information génétique. Si on connaît la séquence de nucléotides d'un brin, on peut en déduire l'autre.
Si un brin a une séquence : A T C C G C T A
Le brin complémentaire a une séquence : T A G G C G A T

Représentation d'une portion de molécule d'ADN
L'ordre dans lequel se succèdent les nucléotides dans un brin d'ADN n'est pas dû au hasard. Une séquence de nucléotides, ayant un ordre particulier, constitue un code qui porte des informations. Cette information génétique est essentielle et universelle dans le monde du vivant, c'est-à-dire que tous les êtres vivants utilisent le même code.
Séquence d'ADN
La séquence de l'ADN correspond à l'ordre dans lequel sont assemblés les nucléotides. C'est la séquence qui contient l'information génétique et les bases (A, T, C et G) sont comme les lettres qui composent des mots.
Chez l'humain, l'ensemble des chromosomes définit une séquence de 3,4 milliards de bases. Toutefois, l'information génétique est découpée en plus petites portions.
2- L'universalité de l'ADN
La molécule d'ADN et sa structure sont communes à tous les êtres vivants. On dit que l'ADN est le support universel de l'information génétique. De plus, l'information génétique est écrite dans un langage universel.
L'universalité de l'ADN est un indice de l'origine commune des êtres vivants : il s'agit d'un indice de parenté.
La molécule d'ADN est universelle. Il est donc possible d'en prélever un fragment dans un organisme d'une espèce et de l'implanter dans un organisme d'une autre espèce. C'est ce qu'on appelle la transgénèse, qui produit des organismes génétiquement modifiés (OGM).
La transgénèse est le processus de transfert et d'intégration d'un ADN « étranger » dans une cellule.
On constate que l'organisme dans lequel le gène a été transféré se met à produire la même protéine associée au gène transféré que l'organisme à l'origine de ce gène. Cela montre que l'information génétique est comprise par les cellules de n'importe quelle espèce.
B- Les gènes et l'information génétique
La molécule d'ADN est constituée de séquences de nucléotides qui codent des informations. On peut ainsi découper une molécule d'ADN en un certain nombre de séquences porteuses d'informations qu'on appelle gènes. Chaque gène porte donc une information génétique précise, qui dépend de la séquence en nucléotides. Les gènes codent pour des protéines, qui sont responsables des caractères constituant le phénotype observable d'un individu. Le phénotype de chaque individu dépend donc de son génotype.
Gène
Un gène est un fragment d'ADN qui code pour une protéine. Cela signifie que ce gène contient l'information permettant de fabriquer une protéine. Chaque protéine est responsable d'un caractère précis.
Le gène du système ABO qui détermine le groupe sanguin code une protéine de la famille des glycosyltransférases.
Génotype
Le génotype est l'ensemble des gènes d'un individu.
Le génotype d'un humain est composé d'envrion 40 000 gènes. Le génotype d'un grain de riz est composé de plus de 50 000 gènes.
Phénotype
Le phénotype est l'ensemble des caractères observables d'un individu.
La couleur des yeux, la taille, le groupe sanguin sont des caractères qui font partie du phénotype. Le fait d'être bronzé ou blessé, bien qu'étant des caractères transitoires, font également partie du phénotype.
Génome
Le génome est l'ensemble des gènes d'une espèce. Cela étend le concept de génotype qui s'applique à un individu à une espèce entière.
Les individus de la même espèce possèdent le même génome. Ils ont cependant des phénotypes différents. Cela suggère qu'il existe une variabilité au niveau des gènes eux-mêmes. En effet, tous les individus n'ont pas le même génotype. De plus le phénotype dépend du génotype mais également de facteurs environnementaux.
II- La variabilité de L'ADN et de l'information génétique
A- es mutations
Mutation
Une mutation est une modification de la séquence en nucléotides d'un gène.
La séquence ATACCGT provient de la mutation de la séquence ATAGCGT
Il peut se produire des modifications au hasard dans la séquence des nucléotides. Ces modifications, appelées mutations, se produisent lorsqu'un nucléotide est remplacé par un autre (substitution), perdu (délétion) ou ajouté dans la séquence. Un gène muté peut alors coder pour une protéine différente. Elle peut également ne pas modifier l'information et toujours coder pour la même protéine. Dans ce dernier cas, la mutation est dite silencieuse.
Les mutations modifient l'ADN, et sont donc responsables de sa variabilité. Elles conduisent notamment à de nouvelles versions des gènes, c'est-à-dire des nouveaux allèles.
B- Les allèles
Allèle
Les allèles sont les différentes versions d'un gène. Différents allèles ont des séquences différentes mais qui définissent un même caractère. Les séquences sont souvent proches.
Le groupe sanguin est déterminé par un gène, appelé ABO. Il existe trois allèles de ce gène : l'allèle A, l'allèle B et l'allèle O.
Les mutations sont donc à l'origine de nouveaux allèles, et ainsi de la diversité du vivant.
Chaque individu possède deux allèles de chacun de ses gènes, allèles qui peuvent être identiques ou différents. Chaque chromosome d'une paire de chromosomes homologues porte un des allèles.



LA REPRODUCTION CONFORME DE LA CELLULE ET LA REPLICATION DE L'ADN
I- Les caractéristiques des chromosomes
Les chromosomes sont des structures constantes des cellules eucaryotes.
Cellule eucaryote
Les cellules eucaryotes sont les cellules possédant une membrane plasmique, un cytoplasme, et l'ADN contenu dans un noyau fermé par une membrane nucléaire.
Les cellules végétales et animales sont des cellules eucaryotes.

Cellule eucaryote
Les chromosomes sont en nombre constant au sein d'une espèce. Ils existent sous forme de condensation variable au cours du cycle cellulaire. Pour que leur nombre soit conservé au cours des cycles, l'ADN est doublé avant la division, on obtient alors des chromosomes à deux chromatides.
Un cycle cellulaire est composé de quatre phases:
• Phase G1 : c'est une phase de latence dans laquelle la plupart des cellules se trouvent. Les chromosomes sont à une chromatide.
• Phase S : c'est la phase de réplication de l'ADN. Les chromosomes passent à deux chromatides.
• Phase G2 : c'est la phase de réparation des erreurs de réplication. Les chromosomes sont à deux chromatides.
• Phase M : C'est la mitose, la phase de division cellulaire. La cellule-mère avec des chromosomes à deux chromatides donne deux cellules filles avec des chromosomes à une chromatide.
Les phases G1, S, G2 forment l'interphase.

Cycle cellulaire
Chromosome
Le chromosome est une portion d'ADN double brin dans des états de condensation variable au cours du cycle cellulaire. Il peut être à une chromatide ou à deux chromatides selon la phase du cycle cellulaire. Le nombre de chromosomes est spécifique de l'espèce.
Il y a 46 chromosomes en 23 paires chez l'Homme.

Chromosome
II- La réplication de l'ADN
Pour que le nombre de chromosomes, et donc la quantité d'ADN, soit préservée au cours des divisions cellulaires, l'ADN est doublé avant la division cellulaire : c'est la réplication de l'ADN.

Quantité d'ADN dans la cellule au cours du cycle cellulaire
La réplication de l'ADN se produit en phase S du cycle cellulaire. La molécule d'ADN double brin s'ouvre en un œil de réplication. Au sein de cet œil, les nucléotides libres apportés par des nutriments sont positionnés de façon à former une molécule double, mi-mère, mi-néoformée, par complémentarité des bases. L'œil se déplace le long du chromosome jusqu'à obtenir un chromosome à deux chromatides.
Plusieurs yeux de réplication s'ouvrent en même temps, ce qui permet à la réplication chez l'homme de se faire en quelques heures à la vitesse de 50 nucléotides par seconde.

Réplication de l'ADN
Réplication de l'ADN
La réplication de l'ADN est le doublement de la quantité d'ADN en phase S du cycle cellulaire, en prévision de la division cellulaire.
III- La mitose
Une fois l'ADN doublé, la cellule vérifie les molécules néoformées grâce à des systèmes de réparation au cours de la phase G2.
Si l'ADN a été correctement répliqué, la cellule entre en phase de mitose. Elle se déroule en 4 phases :
• La prophase : l'ADN se condense, la membrane nucléaire se désagrège.
• La métaphase : les centromères des chromosomes s'alignent sur le plan équatorial qui sépare la cellule en deux.
• L'anaphase : les chromatides se séparent et migrent vers les pôles opposés de la cellule.
• La télophase : la cellule se sépare en deux, c'est la cytodiérèse. Les membranes nucléaires des deux nouvelles cellules se forment. Les chromosomes de décondensent. La mitose

Retour à l'index des catégories ou à la catégorie "Biologie cellulaire"
Pas d'image
INFORMATIONS

Ce cours a été créé par

rodesir
Voir ses contributions
Lui écrire

Votez pour ce cours !

Note actuelle : 2.5/5
Vous n'avez pas encore voté
Besoin d'aide ?

Si vous avez un doute, une question, n'hésitez pas à passer sur le forum. Votre question peut intéresser d'autres personnes, et peuvent nous permettre de compléter les cours.

Si vous voulez prendre gratuitement des cours de biologie en ligne par Skype, vous pouvez également contacter directement Mr Claude Paul Malvy, Professeur Emérite d'Université en Biologie :

Ecrire à claudepa

Autres catégories
En ligne
Il y a actuellement 8 biologistes connectés  sur eBiologie.
Liste des connectés :
  • 8 visiteurs