Les chromosomes sont constitués de chromatine: substance composée de protéines et d'une molécule d'ADN ( molécule enroulée en double hélice avec deux chaines reliées entre elles par des liaisons hydrogènes entre nucléotides complémentaires).
Le caryotype humain est composé de 23 paires de chromosomes différents.
I- Les chromosomes au cours du cycle cellulaire.
(Activité 1)
Le cycle cellulaire se compose de deux grandes étapes caractérisées par le nombre et l'état de condensation de la molécule de la chromatine.
L'interphase: les chromosomes sont complétement décondensés, l'ADN est donc accessible aux acteurs de la réplication.
- La phase G1 (gap of time): phase de croissance et d'activité cellulaire.
- La phase S (synthèse): réplication de l'ADN à l'identique. Les chromosomes à 1 chromatide ont maintenant 2 chromatides sœurs.
- La phase G2: phase de croissance et d'activité cellulaire.
(Activité 2)
La mitose: étape de division de la cellule qui permet de produire deux cellules filles identiques contenant l'intégralité de l'information génétique.
- ADN complètement condensée autour des protéines
- chromosomes visibles aux microscope
- Les deux chromatides sœurs se séparent
- Certaines cellules de la lignée germinale peuvent subir une division particulière : La méiose . Elle permet la formation de cellules reproductrices ou gamètes ne contenant que la moitié de l'information génétique (cellules haploïdes)
II- Les mécanismes des divisions cellulaires.
La mitose: (TP1)
Répartition équitable en 2 lots identiques de l'information génétique. Elle se décompose en 4 étapes: La prophase, la métaphase, l'anaphase, la télophase.
A l'issue de cette mitose, deux cellules filles sont formées: leur caryotype est le même que celui de la cellule mère. La mitose permet donc une reproduction conforme des cellules.
Définition
La prophase
Permet la condensation des chromatides sœurs, un réseau de protéine fibreuses s'accroche de part et d'autres du centromère. L'enveloppe nucléaire se fragmente.
La métaphase
Organisation des chromosomes à 2 chromatides dans l'espace cellulaire. Les centromères des chromosomes se place au niveau du plan équatorial.
L'anaphase
Phase de séparation des chromatides soeurs identiques permettant une répartition équitable de l'info génétique. Le fuseau mitotique accroché au centromère se raccourcit provoquant une séparation physique des deux chromatides de chaque chromosomes. Chaque duplicata migrent vers un pôle opposé de la cellule.
La télophase
Permet le retour à l'interphase. Une membrane nucléaire se forme autour de chaque lot de chromosomes, le fuseau mitotiques se désassemble, les chromosomes à une chromatide se décondensent, cytodiérèse (la répartition des organites du cytoplasme s'achève).
La méiose: (TP2)
Processus de division qui permet de produire des cellules haploïdes à partir d'une cellule diploïde.
Elle est constituée de 2 divisions cellulaires successives:
La 1ère division, précédée d'une réplication de l'ADN, elle consiste à séparer les chromosomes homologues de chaque paire, elle diminue donc de la moitié le nombre de chromosomes.
Cellule diploïde à 2n chromosomes ---------------> 2 Cellules haploïdes à n chromosomes
2 chromatides ( 4 ADN) --------------------- --> à 2 chromatides (2 ADN)
III- La réplication de l'ADN (TP3)
Qu'elle soit mitotique ou méiotique, une copie de l'information génétique est nécessaire avant l'entrée en face de division.
La réplication de l'ADN se fait selon un mode semi conservatif.
La réplication se déroule durant la phase S lorsque les molécules d'ADN sont très décondensées et donc accessible aux enzymes.
Les 2 chaines de nucléotides se séparent puis l'ADN polymérase reconstitue une molécule d'ADN en prenant comme modèle un brin ancien et en construisant un nouveau brin par complémentarité de base.
Après séparation des deux brins de l'ADN initiale, l'ADN polymérase assemble des nucléotides libres par complémentarité.
Les nucléotides nouvellement placés sont reliés entre eux par des liaisons covalentes.
Le chromosome à une chromatide devient un chromosome à deux chromatides .
Chez les cellules eucaryotes, plusieurs ADN polymérases interviennent en même temps sur la molécule d'ADN ce qui permet de diminuer la durée de réplication.
A l'issue de la réplication, chaque chromosome contient 2 exemplaires de son information génétique attaché par leur centromère qui seront répartis par la suite dans les deux cellules filles lors de la mitose. Ce sont des clones cellulaires.