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Métabolisme et Hérédité en Biologie

Title: URL Source: blob://pdf/f56899a5-faa5-4d5b-ab54-02f5b9d3564f Markdown Content: # SP [SVT-Maroc] du Prof Kebdani : [email protected] (Licence CC BY-NC-SA 4.0) Astuce Concours Examen pige # Mtabolisme nergtique # Pr. KEBDANI, M. Pr. KEBDANI, M. SOMMAIRE Fiche 01 : Respiration (Dfinitions & tapes) Fiche 02 : Respiration (synthse) Fiche 03 : Fermentation (Dfinitions et tapes) Fiche 04 : Concours-mdecine Fiche 05 : Structures musculaires Fiche 06 : Contractions musculaires Fiche 07 : nergtique musculaire Fiche 08 : Enregistrements musculaires # Fiches de rvision SVT du BAC Srie : Sciences physiques Lessentiel RETENIR en SVT pour RUSSIR son BAC avec MENTION > https://sites.google.com/view/svt-maroc # 01-Mtabolisme : Respiration (Dfinitions & tapes) Astuce Concours Examen pige TAPE I : La glycolyse - Elle phosphoryle 4 ADP mais hydrolyse 2 ATP ; - Elle rduit 2 NAD+ en 2 NADH2 ( dshydrognation) - Son bilan e st donc : + 2 ATP et + 2NADH2. > C6H12O6 2 CH3-CO-COOH > 2ADP+2Pi 2ATP > 2NAD+ 2NADH,H+ TAPE II : La formation de l'actyl-Coenzyme A - Elle dgage du CO2 ( par dcarboxylation du mtabolite grce la dcarboxylase ) ; - Elle rduit la NAD+ en NADH2 ( dshydrognation) TAPE III : Le cycle de Krebs (= cycle de lacide citrique). - Elle dgrade l Actyl-CoA selon un cycle de ractions chimiques - Elle dgage : 2 CO2 ; - Elle fournit : 3 NADH2 + 1 FADH2 + 1 ATP (GTP) ; (GTP dans les cellules animales ) TAPE IV : Ractions de la chane respiratoire ou phosphorylation oxydative + Oxydation des transporteurs NADH2 en NAD et FADH2 en FAD => libration des lectrons et des protons H+ . + Transfert des e - via les protines membranaires vers loxygne => nergie utilise par les pompes protons (H+) + Transfert des H+ de la matrice vers lespace inter- membranaire => cration du gradient H+. + Retour des H+ de lespace inter-membranaires vers la matrice travers la sphre pdoncule => nergie utilise pour la phosphorylation. + Phosphorylation oxydative de l'ADP en ATP. + Rduction de lO2 par les protons H+ => formation de H2O. DFINITION DE LA RESPIRATION CELLULAIRE TAPES DE LA RESPIRATION CELLULAIRE > Sphre > pdoncule > ADN > ribosomes > membrane > externe > membrane > interne > Espace inter- > membranaire > crte > matrice > Hyaloplasme Ultrastructure mitochondriale - Cest le transfert de lnergie de la matire organique vers la molcule dATP en arobiose (+O2) . - C'est la dgradation complte (totale) de la matire organique (glucose ) en arobiose avec consommation d'O2 et dgagement de CO2 et d'H2O comme matire minrales. La production dnergie est importante (38 ATP ) et fait intervenir la mitochondrie dans les cellules eucaryotes . Raction globale de la respiration cellulaire C6 H 12 O6 + 6O 2 6 CO 2 + 6 H 2 O + Energie (2860 Kj ) 38 ATP Chaleur > ADP+Pi > 2H+ > RH 2 > R 2e- O 2H2O e- + + > Espace inter- > membranaire > Matrice > ATP > H+ > Membrane > interne > H+ H+ H+ > R= NAD ou FAD > Protines intgres > (Enzymes, transporteurs , > rcepteurs de H+ et e-, > pompes. [SVT-Maroc] du Prof Kebdani : [email protected] (Licence CC BY-NC-SA 4.0) https://sites.google.com/view/svt-maroc Ractions de la chane respiratoire Astuce Concours Examen pige Glucose 2 pyruvates actyl-CoA I 2 ATP (-2+4) CO 2 CO 2 CO 2 ATP (GTP) FADH 2 NADH 2 (C2) C4 C6 C5 C4 C4 NADH 2 NAD FADH 2 FAD ADP+Pi ATP O2 H2O C4 (2xC3) (C6) 2 NADH2 NADH 2 NADH 2 NADH 2 CH 3-CO-COOH C6H12 O6 CH 3-CO-CoA [H+] II III IV ATP + H 2O ADP + Pi ADP + Pi ATP + H 2O NAD + + 2H + + 2e- NADH + H + (ou NAD + 2H + + 2e- NADH 2) Hydrolyse : ATPase Phosphorylation : ATP-Synthtase Rduction : Dshydrognase FAD + 2H + + 2e- FADH 2 Rduction : Dshydrognase GDP + Pi GTP + H 2O GTP + ADP GDP + ATP Phosphorylation : GTP-Synthtase NADH + H + NAD + + 2H + + 2e- (ou NADH 2 NAD + 2H + + 2e-) FADH 2 FAD + 2H + + 2e- O 2 + 2H + + 2e- H 2O Oxydation: Oxydase Rduction dO2 (Formation eau) Glycolyse Hyaloplasme Respiration + Fermentation Formation de l Actyl-CoA Matrice Respiration Cycle de Krebs Matrice Respiration Phosphorylation Oxydative = Ractions de la chane respiratoire Membrane interne mitochondriale Respiration > Mitochondrie Dcarboxylation : Dcarboxylase # CO 2 1 2 5 6 7 1 2 3 3 4 5 6 2 2 7 3 3 3 3 4 4 4 TAPES DE LA RESPIRATION CELLULAIRE BILAN RESPIRATOIRE 1 NADH2 = 3 ATP et 1 FADH2 = 2 ATP => Bilan respiratoire = 38 ATP # 02-Mtabolisme : Respiration (Synthse) [SVT-Maroc] du Prof Kebdani : [email protected] (Licence CC BY-NC-SA 4.0) https://sites.google.com/view/svt-maroc X2 03-Mtabolisme : Fermentation (Dfinitions & tapes) Astuce Concours Examen pige TAPE I : La glycolyse - Elle phosphoryle 4 ADP mais hydrolyse 2 ATP ; - Elle rduit 2 NAD+ en 2 NADH2 ( dshydrognation) - Son bilan e st donc : + 2 ATP et + 2NADH2. TAPE II : Formation de lthanol - Elle produit un alcool thylique - Elle dgage du CO2 par dcarboxylation ; - Elle saccompagne dune oxydation de la NADH2 . TAPE II : Formation du lactate - Elle produit un acide lactique - Elle saccompagne dune oxydation de la NADH2 . DFINITION DE LA FERMENTATION TAPES DE LA FERMENTATION - Cest le transfert de lnergie de la matire organique vers la molcule dATP en anarobiose (- O2). - C'est la dgradation incomplte (partielle) de la matire organique (glucose ) en anarobiose (= absence d'O2) avec production d'un rsidu organique (thanol ou lactate) - La production dnergie est faible (2 ATP). Raction globale de la fermentation alcoolique C6 H 12 O6 2CH 3CH 2OH + 2 CO 2 + Energie (14 OKj ) Raction globale de la fermentation lactique C6 H 12 O6 2CH 3CHOH COOH + Energie NB-1 : Relation fermentation-Oxygne Chez certaines souches de levure la fermentation se produit mme en prsence d'O2 (si le glucose est abondant ou bien si la souche ne contient pas de mitochondries nativement). Glucose : C6H12O6 (C6) Pyruvate : 2 CH3-CO-COOH (2xC3) > nergie 2ATP 2NAD H2 - 2 ATP + 4 ATP > Hyaloplasme > (cytosol) Fermentation alcoolique Fermentation lactique Acide lactique 2 CH3-C HOH-COO H (2xC3) thanol 2 CH3-C H2 -OH (2xC2) + 2CO2 (2xC1) 2NAD H2 2NAD 2NAD H2 2NAD Bactries, Levures ... Muscle BILAN FERMENTAIRE = 2 ATP 2 ATP Chaleur NB-2 : Relation structure mitochondriale-Activit cellulaire - Fermentation = > [nombre, taille, crte des mitochondries] => nergie => rendement faible => [croissance, multiplication, synthse, mouvement] - Respiration = > [nombre, taille, crte des mitochondries] => nergie => rendement important => [croissance, multiplication, synthse, mouvement] [SVT-Maroc] du Prof Kebdani : [email protected] (Licence CC BY-NC-SA 4.0) https://sites.google.com/view/svt-maroc Astuce Concours Examen pige GLYCOLYSE Glucose : C6 ATP ADP ATP ADP 2NAD + + 2Pi 2 (NADH,H +) 2ADP 2ATP 2ADP 2ATP Glucose-6-P : C6 Fructose-6-P : C6 Fructose-1-6-P : C6 2xGlycraldhyde-3-P : 2xC3 2x1,3diphosphoGlycrate : 2xC3 2x3-phosphoGlycrate : 2xC3 2xPhosphoenolpyruvate : 2xC3 2xPyruvate : 2xC3 2x2-phosphoGlycrate : 2xC3 # 04- Mtabolisme : Concours-mdecine CYCLE DE KREBS [SVT-Maroc] du Prof Kebdani : [email protected] (Licence CC BY-NC-SA 4.0) https://sites.google.com/view/svt-maroc NAD + NADH,H + 1 2 3 4 5 6 7 8 9- Elle est riche en mitochondrie , myoglobine, en glycogne et en myofibrilles stries. - Son sarcoplasme entour dun sarcolemme qui contient le rticulum sarcoplasmique (REL) riche en calcium . R.E.L. = Rticulum Endoplasmique Lisse = Rticulum sarcoplasmique Plaque motrice Fibre nerveuse Fibre musculaire Capillaire sanguin Relation nerf-muscle-sang Myofibrilles # 05-Mtabolisme : S tructures musculaires Ultrastructure de la fibre musculaire Appareil de Golgi Noyau Sarcolemme Sarcoplasme Myofibrille Tubule transverse (systme T) Rticulum sarcoplasmique Glycogne Myoglobine Mitochondrie myosine sarcomre strie z strie z (A) M H bande sombre actine bande claire (I) Ultrastructure du sarcomre tte de myosine myosine tropomyosine actine troponine Ultrastructure des myofilaments > HIA-H - La myofibrille = myofilaments protiniques pais et fins organiss en sarcomre tel que : ~ pais = myosine (2 ttes) ; ~ fins = actine +troponine + tropomyosine . - Sarcomre = unit de structure et de fonction du muscle : ~ Bande claire = isotrope (I) centre par la strie Z ; ~ Bande sombre = anisotrope (A) centre par la zone H. Astuce Concours Examen pige - Muscle squelettique = fibres musculaires ; - Fibre musculaire = Cellule contractile gante pluri-nucle. CARACTRISTIQUES MUSCULAIRES DU MUSCLE [SVT-Maroc] du Prof Kebdani : [email protected] (Licence CC BY-NC-SA 4.0) https://sites.google.com/view/svt-maroc - diminution (raccourcissement) du sarcomre, des bandes claires (I), de la zone H ; - constance (stabilit) des bandes sombres (A), des myofilaments pais (myosine) et fins (actine). Donc : la contraction = glissement (=coulissage) entre les myofilaments d'actine et de myosine. # 06-Mtabolisme : Contractions musculaires LES 3 TAPES DE CONTRACTION Attachement Pivotement Dtachement 1- Excitation du rticulum sarcoplasmique Libration du Ca 2+ Fixation du Ca 2+ la troponine relchement de la tropomyosine dmasquage des sites actines formation du complexe acto- myosine entre les ttes de la myosine et l'actine (= pont acto-myosine) => ATTACHEMENT 2- Complexe acto-myosine = ATPase H ydrolyse de l'ATP dissociation de l'ADP et du Pi rotation des ttes de myosine (angle : 90 45 ) glissement (dplacement) de l'actine vers le centre du sarcomre => PIVOTEMENT 3- Fixation d'une nouvelle ATP sur la tte de la myosine + retour du Ca 2+ au (R.E.L) dissociation du complexe acto-myosine (angle : 45 90 ) => DTACHEMENT Astuce Concours Examen Dtachement Attachement - ATP (hydrolyse) + Ca 2+ - Ca 2+ + ATP Relchement Contraction Cycle de la contraction Modification du sarcomre > ATP > ATP > Ca 2+ > Ca 2+ Pi Pivotement NB : Le relchement est passif : Il est du la contraction du muscle antagoniste . pige > Ca 2+ > Ca 2+ > ATP [SVT-Maroc] du Prof Kebdani : [email protected] (Licence CC BY-NC-SA 4.0) https://sites.google.com/view/svt-maroc MODIFICATION DU SARCOMRE PENDANT LA CONTRACTION 07-Mtabolisme : nergtique musculaire Astuce Concours Examen pige CARACTRISTIQUE NERGTIQUE DE LATP Ractions nergtiques de lATP ATP + H2O ADP + Pi + nergie Caractristiques de lATP du muscle l'ATP consomme obit 4 rgle : - Rgle 1 : S eule source directe de l'nergie. - Rgle 2 : Capacit de stockage est limite ; - Rgle 3 : La quantit d'nergie consomme dpasse celle que peut fournir l'ATP stocke ; - Rgle 4 : La quantit d'ATP reste constante dans le muscle malgr sa consommation permanente. Donc : L'ATP est continuellement RENOUVELE (= rgnre ) dans le muscle. Effort faible moyen + longue dure : Marathon, course du 10000 m, football + ATP rgnre par voie arobie lente (Respiration cellulaire) + Fibre musculaire majoritaire : Type I (rouge:lente) : plus de mitochondries, plus de vascularisation, plus de myoglobine mais moins de fatigabilit (lactates). VOIES DU RENOUVELLEMENT DE LATP DU MUSCLE Voie mtabolique lente, arobie de la respiration cellulaire (C 6H10 O5)n C 6H12 O6 + 6O 2 + 38 (ADP+PI) 6CO 2 + 6H 2O + 38 ATP + chaleur (retarde) Voie mtabolique " rapide", anarobie de la fermentation lactique (C 6H10 O5)n C 6H12 O6 + 2(ADP+PI) 2CH 3-CHOH-COOH + 2 ATP + chaleur (initiale) Lactate => fatigue musculaire Voie mtabolique rapide, anarobie de la cratine phosphate (CP) (= voie anarobie alactique) CP + ADP C + ATP + Chaleur (initiale) La voie mtabolique rapide, anarobie de l'ADP (ngligeable) ADP + ADP AMP + ATP Glycogne Glucose Glycogne Glucose Effort intense + courte dure : Le lancer, la course du 100 m, du 200 m > ATP rgnre par voie anarobie rapide (CP + fermentation Lactique ) > Fibre musculaire majoritaire : type II (blanche:rapide). moins de mitochondries, moins de vascularisation, moins de myoglobine mais plus de fatigabilit (lactates). PHYSIOLOGIE DE LEFFORT CHEZ LES SPORTIFS Glucose+O2 CO2+H2O ATP ADP+Pi Effort musculaire bref et intense CP C+Pi ATP ADP+Pi Dette d'oxygne : O2 respiratoire supplmentaire => production ATP => reconstitution de la CP et limination du lactate. [SVT-Maroc] du Prof Kebdani : [email protected] (Licence CC BY-NC-SA 4.0) https://sites.google.com/view/svt-maroc 08-Mtabolisme : Enregistrements musculaires Astuce Concours Examen pige 1 4 2 3 1 2 3 A : Initiale B : Retarde 1 -2 - 3 Contraction Relchement - Myographe / Myogramme : Appareil / Enregistrement mcanique musculaire. - Secousse musculaire : Activit mcanique musculaire (latence, contraction, relchement) suite une stimulation efficace unique . - Sommation : Addition des effets des stimulations efficaces. - Ttanos imparfait : M yogramme ondul , stimulation pendant relchement (frquence lente ) sommation (fusion) partielle. - Ttanos parfait : Myogramme rectiligne , stimulation pendant contraction (frquence rapide ) sommation (fusion) totale. - Recrutement : augmentation puis constance de lamplitude (nombre de fibres) si augmentation des intensits des stimulations. - Stimulations infraliminaires = non efficaces, supraliminaires = efficaces, seuil = stimulation minimale efficace. Myographe > stylet 1. Latence 2. Contraction 3. relchement 4. amplitude Secousse musculaire Sommation 1- fusion partielle (incomplte) 2- fusion totale (complte) Ttanos imparfait Myogramme ondul Myogramme rectiligne Ttanos parfait 1 2 Amplitude : Dure : Fatigue musculaire 1. Influx nerveux Na+/K+ 2. Activit du Ca 2+ 3. Secousse musculaire Activit lectrique Activit thermique A. Chaleur initiale > 1 : Contraction : activation [ATP] > 2 : Contraction : maintien [CP] > 3 : Relchement : [fermentation] B. Chaleur retarde [respiration] I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8 I9 I10 Phnomne du recrutement > myogramme > excitations DFINITIONS ET CARACTRISTIQUES DE LACTIVIT MUSCULAIRE [SVT-Maroc] du Prof Kebdani : [email protected] (Licence CC BY-NC-SA 4.0) https://sites.google.com/view/svt-maroc [SVT-Maroc] du Prof Kebdani : [email protected] (Licence CC BY-NC-SA 4.0) Astuce Concours Examen pige # Hrdit & gntique mendlienne # Pr. KEBDANI, M. Pr. KEBDANI, M. SOMMAIRE Fiche 01 : Nature de linformation gntique Fiche 02 : Synthse des protines Fiche 03 : Interphase et mitose Fiche 04 : Cycle cellulaire (schmas) Fiche 05 : Rplication semi-conservative Fiche 06 : Caryotype Fiche 07 : Miose et diversit gntique Fiche 08 : Interphase et miose (schmas) Fiche 09 : Fcondation et diversit gntique Fiche 10 : Monohybridisme Fiche 11 : Monohybridisme (schmas) Fiche 12 : Dihybridisme Fiche 13 : Dihybridisme (schmas) Fiche 14 : Concours-mdecine > https://sites.google.com/view/svt-maroc Lessentiel RETENIR en SVT pour RUSSIR son BAC avec MENTION # Fiches de rvision SVT du BAC Srie : Sciences physiques NATURE ET LOCALISATION DU MATRIEL HRDITAIRE + Chez les eucaryotes => vrai noyau = chromatine , nucloles , nucloplasme , membrane et pores nuclaires + Chez les procaryotes , il ny a pas de vrai noyau = simples nuclofilaments . # 01-Hrdit : Nature du matriel hrditaire > [SVT-Maroc] du Prof Kebdani : [email protected] (Licence CC BY-NC-SA 4.0) Astuce Concours Examen pige CG A=T CG T=A GC GC '5 '5 '3 '3 O '1 '2'3 '4 '5 Base azote Dsoxyribose C5 > Acide > phosphorique > H3PO4 P Structure du nuclotide Double hlice d'ADN ADN complmentaire et antiparallle + La chromatine = nuclofilaments = chromosomes de la division cellulaire = ADN + protines ( les histones) . + La nature chimique du matriel hrditaire est l'ADN chez la majorit des tres vivants sauf les rtrovirus qui ont de lARN. + ARN : Acide Ribo nuclique. Il est monocatnaire (1 brin). + Nuclotide (ARN) = acide phosphorique (H3PO4) + ribose + bases azotes (A, U, C et G). + Prsente dans t oute la cellule et se classe en ARNm , ARNr et ARNt . + ARNr est produite dans les nuclole et forme les ribosomes. LADN (selon le modle Crick & Watson) + ADN = Acide dsoxyribo nuclique + ADN se trouve dans le noyau, mitochondrie et plaste . + ADN = macromolcule = ensemble de nuclotides . + Nuclotide = acide phosphorique (H3PO4) + dsoxyribose (sucre en C5) + base azote . + Nucloside = nuclotide acide phosphorique + ADN = 4 bases azotes A, T, C, G ( A:Adnine, T:thymine, C:cytosine, G:guanine) relies de faon complmentaire grce aux liaisons hydrognes : 2 liaisons entre A=T et 3 liaisons entre CG. + LADN est bicatnaire (= 2 brins = 2 chanes = 2 squences de nuclotides) avec une structure en double hlice , anti-parallle , complmentaire . + C, T et U = pyrimidines alors que A et G = purines + A+G/T+C 1 mais A+T/G+C varie en fonction des espces. LARN > https://sites.google.com/view/svt-maroc Structure du noyau 02-Hrdit : Biosynthse des protines > [SVT-Maroc] du Prof Kebdani : [email protected] (Licence CC BY-NC-SA 4.0) Astuce Concours Examen pige La transcription La traduction La transcription : ADN ARNm + Elle se fait dans le noyau et permet la synthse de l'ARNm messager + Louverture de lADN et la polymrisation de lARNm se font grce lenzyme : ARN -polymrase. + AUCG de l'ARNm sont complmentaires TAGC de l'ADN. + Un s eul brin d'ADN est transcrit. Lautre brin non transcrit = codant. + L'longation de l'ARNm se fait toujours dans le sens : 5' 3'. La traduction : ARNm Protine (polypeptide) + Elle se fait dans le cytoplasme et permet la synthse dune protine par polymrisation des acides amins. + Le transfert des acides amins se fait grce l'ARNt . + Le codon de l'ARNm doit correspondre l'anticodon de l'ARNt. + La traduction de l'ARNm se fait toujours dans le sens : 5' 3'. TAPES DE L'EXPRESSION GNTIQUE Les tapes de la traduction - I nitiation : Codon AUG = acide amin Methionine (extrmit Nt ) - L'longation : Succession des acides amins lis par des liaisons peptidiques . - La terminaison : C odons stop :UAA, UAG et UGA . Pas dacides amins (extrmit Ct de la protine ). polysomes = Ribosomes + ARNm LA MUTATION + Cest une modification alatoire, rare, brusque et hrditaire de l'information gntique (ADN). + Elle est soit spontane soit provoques et peut tre soit neutre soit innovante . + La mutation est source de diversit alllique (gntique). + La forme originale du gne = allle sauvage et la forme modifie = allle mutant + Les mutations peuvent tre de substitution (= remplacement) , d'insertion (= addition), de dltion (= suppression). + Les mutations sont de type: silencieuse (si mmes acides amins), faux- sens (si acides amins diffrents ), non-sens (si remplacement de l'acide amin par le signal STOP ). DFINITION + Gne de structure : Fragment d'ADN responsable de la synthse d'une protine . + Allle : squence de bases azotes d'un gne dtermin. Cest une version dun gne. + Caractre hrditaire : Attribut (trait, marque) qui se transmet de gnration la suivante. + Code gntique : Systme de correspondance entre les codons et les acides amins + le signal STOP . (4 3 =64 possibilits : 61 triplets peptides + 3 triplets stop). + le code est dgnratif (plusieurs codons mme peptide), universel (presque identique chez les tres vivants) > https://sites.google.com/view/svt-maroc # 03-Hrdit : Interphase et mitose > [SVT-Maroc] du Prof Kebdani : [email protected] (Licence CC BY-NC-SA 4.0) Astuce Concours Examen pige Division cellulaire Cycle cellulaire = interphase + mitose . Linterphase : - P hase de prparation la division, en 3 tapes : G1 S G2 . G1 : Membre nuclaire, nuclole et nuclofilaments simples . S : Membre nuclaire, nuclole et nuclofilaments aux yeux de rplication. G2 : Membre nuclaire, nuclole et nuclofilaments dupliqus . CARACTRISTIQUES DE LA DIVISION CELLULAIRE La mitose : - Cest une division dune cellule mre en deux cellules filles identiques entre elles et identiques la cellule mre (Clones) - Elle comprend 4 tapes : Prophase , mtaphase , anaphase et tlophase . P : + "Disparition" de la membrane nuclaire et du nuclole. + Individualisation des chromosomes 2 chromatides. + Dbut de formation du fuseau achromatique . M : + Chromosomes deux chromatides aligns (organiss ) en plaque quatoriale entre les fibres du fuseau achromatique. A : + Migration polaire des chromosomes fils une chromatide aprs clivage (sparation) des centromres. T : + Apparition de deux cellules filles chromosomes une seule chromatide aprs cytodirse (=sparation du cytoplasme) Diffrence entre mitose animale et mitose vgtale : + Mitose animale : asters + cytodirse par tranglement quatorial. + Mitose vgtale : calottes polaires + cytodirse par une nouvelle paroi. NB : le chromosome au sens strict nest observable que pendant la mitose. Cycle du chromosome Consquences du cycle cellulaire sur linformation gntique - Pendant linterphase (tape S) : Il y a duplication de linformation gntique (ADN et chromosomes) dans la cellule mre. - Pendant la mitose (anaphase) : Il y a rpartition gale de linformation gntique (ADN et chromosomes) entre les deux futures cellules filles. Conclusion : Cette reproduction est donc conservatrice (conforme). Les cellules filles sont gntiquement identiques et constituent un clone . Interphase Mitose > Prophase > Mtaphase Anaphase > Tlophase > S > G1 > G2 > il de rplication > Dspiralisation et > dcondensation des > chromosomes > Spiralisation et > condensation des > chromosomes > https://sites.google.com/view/svt-maroc Relation structurelle chromosome-ADN Variation de lADN lors du cycle cellulaire 04-Hrdit : Cycle cellulaire (Schmas) [SVT-Maroc] du Prof Kebdani : [email protected] (Licence CC BY-NC-SA 4.0) Astuce Concours Examen pige o n MITOSE ANIMALE Prophase Mtaphase Anaphase Tlophase > Cycle cellulaire > Cellule animale Vue de profil Vue polaire G1 G2 S h i j k l m > INTERPHASE > 2n=4 > Cycle cellulaire > Cellule vgtale 2n=2 Chromatide Centromre 1 chromosome mtaphasique = 2 chromatides G1 a: membrane plasmique, b: cytoplasme, c: membrane nuclaire, d: nucloplasme, e: centrioles (centrosome), f: chromatine (nuclofilaments), g: nuclole, h: chromosome (centromre), i: aster, j: fuseau achromatique (fuseau de division), k: plaque quatoriale, l : chromatide, m: tranglement quatorial, n: calotte polaire, o: nouvelle paroi mdiane. S G2 a Prophase Mtaphase Anaphase Tlophase b c d e f g MITOSE VGTALE TAPES DU CYCLE CELLULAIRE https://sites.google.com/view/svt-maroc > INTERPHASE # 05-Hrdit : Rplication semi-conservative > [SVT-Maroc] du Prof Kebdani : [email protected] (Licence CC BY-NC-SA 4.0) Astuce Concours Examen pige ADN mre ADN filles Synthse de deux nouveaux brins d'ADN (Fourche de rplication) G1 S G2 > AT > TA > CG > CG > GC > AT > AT > GC > AT > TA > CG > CG > GC > AT > AT > GC > AT > TA > CG > CG > GC > AT > AT > GC > AT > TA > CG > CG > GC > AT > AT > GC > AT > AT > GC > 5' 5' 5' 5' > 5' > 5' > 5' 5' 3' > 3' > 3' > 3' > 3' > 3' > 5' > 5' > 3' > 3' 3' > 3' - Pendant la phase S de linterphase se fait la duplication de lADN. - Elle se fait au niveau des yeux de rplication et on distingue 2 tapes : + 1e tape : Ouverture des deux brins de lADN mre par rupture des liaisons hydrognes entre les bases azotes grce lenzyme Hlicase . + 2e tape : Polymrisation des nuclotides libres pour former deux nouveaux brins (noforms) en complmentarit avec les deux anciens brins ( matrice ) tel que : A-T et C-G. Cette synthse est catalyse par lenzyme ADN polymrase et se fait toujours dans le sens 5' 3'. MCANISME DE LA DUPLICATION DADN PREUVES EXPRIMENTALES Consquence + On obtient deux ADN filles identiques entre elles et identiques lADN mre dans leurs squences de bases azotes . + Chaque ADN filles est constitue d un brin orignal (ancien) et dun brin nouveau => rplication semi-conservative. Modle semi-conservatif Modle conservatif Modle dispersif Exprience de Taylor Techniques (autoradiographie / radioactivit) : thymine radioactive + 1 e gnration G1 : Tous les chromosomes ont des chromatides radioactives + 2 e gnration G2 : Chaque chromosome a une chromatide radiative et une chromatide normale + 3 e gnration G3 : La moiti des chromosomes a une chromatide radioactive et une chromatide normale , lautre moiti a deux chromatides normales . Hypothses historiques Exprience de Meselson & Stahl : Techniques (centrifugation / isotope) : 14 N Azote lger et 15 N Azote lourd ADN lger : ADN lourd : ADN Hybride : 1e gnration G1 : 100 % ADN Hybride 2e gnration G2 : 50 % ADN Hybride + 5 0 % ADN Lger 3e gnration G3 : 25 % ADN Hybride + 75 % ADN Lger Interprtation chromosomique de la rplication dADN G1 G0 G2 G3 > https://sites.google.com/view/svt-maroc Rplication semi- conservative de l'ADN 06-Hrdit : Caryotype (Carte chromosomique) > [SVT-Maroc] du Prof Kebdani : [email protected] (Licence CC BY-NC-SA 4.0) Astuce Concours Examen pige Caryotypes humains Caryotypes des gamtes humains Mle Femelle Dfinition : Le caryotype est lensemble des chromosomes mtaphasiques dune seule cellule, organiss en fonction de leurs aspects , leurs tailles et la position de leurs centromres dans un ordre dcroissant . Analyse dun caryotype humain - Si chromosomes identiques deux deux (chromosomes homologues), alors la cellule est diplode et sa formule chromosomique est 2n . Exemple : Cellules somatiques (soma) comme les cellules normales du corps.. - Si chromosomes diffrents entre eux, la cellule est haplode et sa formule chromosomique est n. Exemple : cellules germinales (germen) comme les cellules reproductrices ou gamtes. Formule chromosomique du caryotype humain - Chez le mle humain : la garniture chromosomique est reprsente par la formule : 2n = 46 = 22AA+XY = 44 A + XY [ou 22 AA + XY ou (46, XY)] Ses gamtes mles ou spermatozodes : n = 23 = 22 A + X et n = 22A + Y [ou (23, X) et (23, Y)] - Chez la femelle humaine : la garniture chromosomique est reprsente par la formule : 2n = 46 = 22AA+XX = 44 A + XX [ou 22 AA + XX ou (46, XX)] Ses gamtes femelles ou ovules : n = 23 = 22 A + X [ou (23, X)] On distingue deux types de chromosomes chez lHomme. + Les chromosomes autosomes (A) au nombre de 44 . + Les chromosomes sexuels ou gonosomes ou htrochromosomes (X et Y) au nombre de 2, Caryotype de la drosophile - Chez le mle ; 2n = 8 = 3AA + XY = 6 A + XY - Chez la femelle : 2n = 8 = 3AA + XX = 6 A + XX Caryotypes de la drosophile Mle Femelle CARACTRISTIQUES DU CARYOTYPE > https://sites.google.com/view/svt-maroc # 07-Hrdit : Miose et diversit gntique > [SVT-Maroc] du Prof Kebdani : [email protected] (Licence CC BY-NC-SA 4.0) Astuce Concours Examen pige Pendant le cycle de vie (ou cycle de dveloppement ) de tout organisme, la reproduction sexue alterne deux phnomnes : - La miose caractrise par la rduction chromatique (2n n) ; - La fcondation caractrise par la la caryogamie (n 2n) ; LA MIOSE Dfinition : + Succession de deux divisions cellulaires prcde d'une seule rplication d'ADN (interphase); + La 1e rductionnelle DR (2n n), la 2 e quationnelle DE (n n) ; + Elle produit 4 cellules filles (n) partir d' une seule cellule mre (2n) . Rle de la miose : + La miose produit des cellules reproductrices ou gamtes (gamtogense ) et parfois des spores . + Les cellules haplodes sont diffrentes car la miose permet le brassage gntique (= recombinaison gntique) source de diversit gntique donc de polymorphisme ; Les diffrents types de brassage gntique miotique - Pendant la prophase I : Prsence de ttrades (= bivalents ) donc de chiasmas entre chromatides des chromosomes homologues => crossing -over (= enjambement ) => Recombinaison intrachromosomique => formation de cellules type recombin TR => diversit gntique. Dfinition du CO : change de segments de chromatides entre chromosomes homologues - Pendant l'anaphase I : Migration (rpartition) alatoire des chromosomes => sparation indpendante des chromosomes => Recombinaison interchromosomique => formation de cellules types recombines TR => diversit gntique. NB : On peut observer un brassage in ter chromosomique l'anaphase II sil est prcd dun crossing-over en P-I. 2n n > Fcondation Miose > 1 cellule > mre (2n) 2 cellules filles (n) 4 cellules > Filles (n) > Division quationnelle Division rductionnelle > M E I O S E PROPHASE I ANAPHASE I Brassage Intrachromosomique Brassage Interchromosomique > Centromres > https://sites.google.com/view/svt-maroc Crossing-over 08-Hrdit : Interphase et miose (Schmas) [SVT-Maroc] du Prof Kebdani : [email protected] (Licence CC BY-NC-SA 4.0) Astuce Concours Examen pige INTERPHASE ## 2n=4 DIVISION RDUCTIONNELLE > Crossing-over > (enjambement) > Migration > indpendante DIVISION QUATIONNELLE ## 2n=4 ## n = 2 ## n = 2 ## n = 2 G1 : Membrane nuclaire et nucloles Nuclofilament simple Centrioles simples G2 : Membrane nuclaire et nucloles Nuclofilament dupliqu Centrioles dupliqus S : Membrane nuclaire et nucloles Nuclofilament avec yeux de rplication Duplication des centrioles P-I : Individualisation des chromosomes Ttrades (chiasmas/chr homologues) M-I : Fuseau achromatique (asters) Plaque quatoriale Chromosomes de part et d'autre du plan quatorial (face--face) A-I : Fuseau achromatique (asters) Migration polaire des chromosomes sans clivage (sans sparation) des centromres T-1 : ( Membrane nuclaire et nucloles) Deux cellules filles (deux noyaux) Chromosomes deux chromatides P-II : Chromosomes individualiss non apparis M-II : Plaque quatoriale avec des Chromosomes Sur le plan quatorial (cte--cte) A-II : Migration polaire des chromosomes avec clivage des centromres T-II : Membrane nuclaire et nucloles Quatre cellules filles (4 noyaux) Chromosomes une chromatide TAPES DE LA MIOSE https://sites.google.com/view/svt-maroc 09-Hrdit : Fcondation & diversit gntique > [SVT-Maroc] du Prof Kebdani : [email protected] (Licence CC BY-NC-SA 4.0) Astuce Concours Examen pige Dfinition : + C'est lunion de deux gamtes (n) mle et femelle pour donner une cellule-uf ou zygote (2n) ; + La fusion des deux noyaux mle et femelle s'appelle caryogamie alors que la fusion des deux cytoplasmes sappelle plasmogamie ; CARACTRISTIQUE DE LA FCONDATION 1 cellule-uf = Zygote (2n) 2 gamtes (n) FCONDATION Plasmogamie Caryogamie Rle de la miose : + Pendant la fcondation se dtermine le sexe en fonction du type de chromosomes sexuels (XX ou XY) ; + La fcondation donne des zygotes diffrents par brassage interchromosomique donc il y a une recombinaison gntique source de diversit gntique (= polymorphisme ); Gamte TP Gamte TP Gamte TR Gamte T R Gamte TP Gamte TP Gamte TR Gamte T R > FCONDATIONS Gamtes maternels Gamtes paternels Fcondation et brassage interchromosomique > Quantit dADN par cellule en > UA > Temps > INTERPHASE MIOSE FCONDATION MITOSE > DR DE > G1 > S > G2 > G1 > G2 > S # * ZYGOTE > SI LE > SPERMATOZODE > PNTRE DANS > UNE OVULE # *CARYOGAMIE Variation de la quantit dADN lors de la fcondation CONSQUENCE DE LA FCONDATION On constate que lalternance de la miose et de la fcondation entrane: - Une conservation du nombre de chromosomes = constance du caryotype car si la miose rduit la formule chromosomique : 2n n, la fcondation rtablit la diplodie : n 2n. - Une diversit gntique = recombinaison gntique car il y a brassage de linformation gntique pendant la miose et la fcondation. > https://sites.google.com/view/svt-maroc 16 zygotes possibles 10-Hrdit : Monohybridisme > [SVT-Maroc] du Prof Kebdani : [email protected] (Licence CC BY-NC-SA 4.0) Astuce Concours Examen pige + 1 caractre hrditaire => monohybridisme ; + F1 homogne = uniforme => - vrification 1LM (= loi de luniformit) - Parents : lignes (races) pures (RP) + Type de dominance : complte ? Incomplte (codominance) ? Astuce : Si 2 [ ] pour 1 caractre => dom. Complte Si 3 [ ] pour 1 caractre => dom. incomplte [A] P2 X P1 [a] F1 : 100% [A] + Croisement F1xF1 => Autocroisement (autofcondation si vgtaux) ; + F2 Non uniformit avec: 75 % [A] et 25 % [a ] soit - => 2 LM vrifie (= loi de puret des gamtes = loi de sgrgation des allles) (si codominance F2= - ) => les parents F1 de ligne hybrides . (Formation de gamtes de probabilit = ) CROISEMENT INITIAL (PARENTAL) AUTOCROISEMENT [A] F1 X F 1 [A] F2 : [A] - [a] + Croisement [A ] ? x rcessif => test-cross ; + Rsultats : Si 50% [A] 50% [a] => [A] ? htrozygote : A//a Si 100% [A] 0 % [a] => [A] ? homozygote : A//A Homozygote = race pure (Gnotype : mme allles) donne un seul type de gamtes. Htrozygote = race hybride (gnotype : diffrents allles) donne plusieurs types de gamtes BACK-CROSS/TEST-CROSS [A] ? X Individu rcessif [a] F'2 : [A] - [a] Cas particulier de la liaison au sexe : - F1 non uniforme malgr des parents purs; - Diffrence et : dimorphisme sexuel ; - Rsultats des croisements rciproques ; - Transmission du phnotype de la mre sa descendance seulement ; - La codominance chez les seulement . Conclusion : Le caractre est li au sexe et port par X NB : - Si le caractre est prsent chez les et les => Locus du gne sur X - Si le caractre est uniquement chez les => Locus du gne sur Y Cas particulier de la ltalit : - Non uniformit de F2 avec: 66,6 %[A] et 33,3% [a] soit 2/3 -1/3 => Non vrification de la 2 LM => les parents F1 de ligne hybride . => prsence dun gne ltal (mortel) : mort du [A] homozygote A//A. NB : si le croisement de deux individus de phnotypes identiques donne une descendance non uniforme : => Le phnotype parental correspond l'allle dominant et les parents sont hybrides Dfinitions + Croisement test ou test-cross Croisement d'un individu de phnotype dominant avec un individu rcessif . Son but est d'identifier le gnotype inconnu . + Croisement en retour ou back-cross C'est un croisement d'un individu de la descendance (F1, F2, Fn) avec l'un des parents rcessif ou dominant . Gnotype = allles Gnome = gnes Phnotype = caractre NB : - Back-cross = Test-cross si le croisement se fait avec le parent rcessif . - Si codominance, pas de test-cross (car pas de rcessif) remplac par le back-cross . Dfinition + 1e loi de Mendel : Le croisement entre deux races pures de phnotypes diffrents donne une gnration F1 uniforme qui ressemble lun des parents (le dominant). Dfinition + 2e loi de Mendel : L e croisement entre deux races hybrides de mme phnotype donne une gnration F2 non uniforme 3/4 phnotype dominant et 1/4 rcessif. > https://sites.google.com/view/svt-maroc # 11-Hrdit : Monohybridisme (suite) > [SVT-Maroc] du Prof Kebdani : [email protected] (Licence CC BY-NC-SA 4.0) Astuce Concours Examen pige A A A AA A A A A A A A A A a a a aa a a a a a a A a a a a A Aa a A A a a a A A P1 : [A] A//A P2 : [a] a//a F1 : [A] A//a > Gamtes P1 Gamtes P2 Gamtes F1 Interphase Interphase DR DE Interphase DR DR DE DE a MIOSE ET FCONDATION LORS DU MONOHYBRIDISME X Y Rgion spcifique X Rgion spcifique Y Rgion commune X et Y - Chez l'homme, la drosophile et les plupart des organismes vivants : + Le mle : htrogamtique (XY ) ; donne 2 types de gamtes + La femelle : homogamtique (XX ) ; donne 1 type de gamte - A l'inverse, chez les oiseaux, quelques poissons et certains insectes comme les papillons : + Le mle : homogamtique (XX ou ZZ ) ; donne 1 type de gamte + La femelle : htrogamtique (XY ou ZW ) ; donne 2 types de gamtes STRUCTURE DES CHROMOSOMES SEXUELS > https://sites.google.com/view/svt-maroc DTERMINATION CHROMOSOMIQUE DU SEXE 12-Hrdit : Dihybridisme > [SVT-Maroc] du Prof Kebdani : [email protected] (Licence CC BY-NC-SA 4.0) Astuce Concours Examen pige + 2 caractres hrditaires => di hybridisme ; + F1 homogne = uniforme => - vrification 1LM (= loi de luniformit) - Parents : lignes (races) pures (RP) + Caractre 1 : Type de dominance ? + Caractre 1 : Type de dominance ? [A,B] P2 X P1 [a,b] F1 : 100% [A,B] - Croisement F1xF1 => autocroisement ; - F2 non uniforme : 4 phnotypes diffrents => F1 hybride ; ********** Premier cas ******************* Si F2 = 56,25 %-18,75 %-18,75 %-6,25 % soit F2= 9/16 -3/16 -3/16 -1/16 => 3 LM vrifie + Les gnes sont libres = indpendants (Indpendance ) => gnotype : => Les 4 types de gamtes se forment avec la mme probabilit = 1/4 => Formation des gamtes TR par brassage interchromosomique . ********* Second cas ***************** Si F2 56,25 %-18,75 %-18,75 %-6,25 % soit F2 9/16-3/16-3/16-1/16 => 3 LM non vrifie + Les gnes sont lis (L ynkage = liaison gntique) => gnotype : => Les 4 types de gamtes se forment avec une probabilit diffrente 1/4 => Formation des gamtes TR par brassage intrachromosomique (crossing-over). CROISEMENT INITIAL (PARENTAL) AUTOCROISEMENT [A,B] F1 X F 1 [A,B] F2 : [A,B]-[A,b]-[a,B]-[a,b] BACK-CROSS/TEST-CROSS [A,B] ? X Individu double rcessif [a,b] F2 : [A,B]-[A,b]-[a,B]-[a,b] Cas particulier de la liaison au sexe : + Si les deux gnes sont lis au sexe => gnes lis . + Si un seul des deux gnes est li au sexe => gnes indpendants . - Croisement [A,B] ? x [a,b] => Test-cross ; - F2 non uniforme : 4 phnotypes diffrents => le parent [A,B] est hybride , tel que dans F2 : [A,B] + [a,b] = TP [A,b] + [a,B] = TR ************ Premier cas ******************* Si : %TP = %TR => Les gnes sont indpendants (libres ) => gnotype : => Les 4 types de gamtes se forment avec la mme probabilit = 1/4 => Formation des gamtes TR par brassage interchromosomique . ************ Second cas ******************* Si : %TP > %TR => Les gnes sont lis (liaison gntique) => => gnotype : => Les 4 types de gamtes se forment avec une probabilit diffrente 1/4 => Formation des gamtes TR par brassage intrachromosomique (crossing-over). Les lois de Mendel et leurs exceptions selon Morgan : - La 1 LM (100 %, uniformit) Gne li au sexe (50 % - 50 %, non uniformit) ; - La 2 LM (3/4 1/4) Gne ltal (2/3 1/3) ; - La 3 LM (Indpendance : 9-3-3-1) Gnes lis (Liaison). % Particuliers en gntique 100 % 50 %-50 % 25 %-50 %-25 % 25 %-75 % 33,33 %-66,66 % 25 %-25 %-25 %-25 % 56 %-19 %-19 %-6 % > https://sites.google.com/view/svt-maroc # 13-Hrdit : Dihybridisme (suite) > [SVT-Maroc] du Prof Kebdani : [email protected] (Licence CC BY-NC-SA 4.0) Astuce Concours Examen pige A a b B A Aa a B b b B B B a a A A b b A B A Ba a b b D R D E A B a b A b * A b * a B * a B * Anaphase I Tlophase I Tlophase II F1 : A a b B A A a a B b b B Ba a b BA A b A B A B a a b b DR A B a b DE Gamte TP > Gamtes > TR Prophase I A B A b * a B * a b Tlophase I Tlophase II Interphase F1 : Gamte TP A A a a B b b B CO duplication A Aa a B b b B G1 G2 G1 Formation de gamtes recombins TR (Gnes lis/Liaison) : brassage int ra chromosomique = Crossing-over Formation de gamtes recombins TR (Gnes libres/Indpendance): brassage int er chromosomique = indpendance G2 duplication Interphase > Gamtes > TR CARACTRISTIQUES DU DIHYBRIDISME + Test-cross dans le dihybridisme : Croisement d'un individu de phnotype dominant avec un double-rcessif. Son but : dcouvrir le gnotype inconnu et savoir si les gnes sont lis ou indpendants . + Codominance dans le dihybridisme : En F2, les phnotypes > 4 + Type de liaison gntique : - Liaison relative (partielle) si %TP > %TR avec %TR 0 % . - Liaison absolue (totale) si %TP > %TR avec %TR = 0 %. Exemple de liaison absolue : le de la drosophile ou la du bombyx , nont pas de crossing-over => les 2 gamtes recombins (TR) ne se forment pas . tablissement de la carte factorielle : Dans le cas du Lynkage gntique . On peut calculer l a distance gntique (d) entre les loci et donc raliser une carte factorielle . Ainsi dans le cas du test-cross : d > Chromosome Centromre Locus du gne 1 Locus du gne 2 Carte factorielle d = % TR (cmg) cmg : unit centi mor gan Ou cM . > https://sites.google.com/view/svt-maroc # 14-Hrdit : Concours-mdecine [SVT-Maroc] du Prof Kebdani : [email protected] (Licence CC BY-NC-SA 4.0) Astuce Concours Examen pige SYNTHSE DES PROTINES + Nucloside = Nuclotide Acide phosphorique + L'ADN = dans le noyau +mitochondries et plastes . - Initiation = codon AUG = acide amin Mthionine limin lors de la maturation de la protine (extrmit Nt de la protine ). - Terminaison = codons stop :UAA, UAG et UGA (extrmit Ct de la protine). - ADN non transcrit = codant - pissage = limination des introns et conservation des exons . - Mutation silencieuse (mme acide amin), faux-sens (acide amin diffrent, non-sens (codon stop) RPLICATION SEMI-CONSERVATIVE + La synthse de lADN se fait de manire continue vis-a-vis du brin 3' 5' mais de manire discontinue avec une amorce dARN (= fragments Okasaki ) vis-a-vis du brin 5' 3'. MEIOSE + Pendant la miose : Brassage intra chromosomique ( CO ) la prophase I et brassage inter chromosomique (sparation indpendante ) l anaphase I et la naphase II si prcde dun CO. Rsultat : diversit gntique. + Pendant la fcondation (caryogamie) s'opre un brassage inTER chromosomique qui va amplifier la diversit gntique cause par la miose Si miose anomale anomalie chromosomique : + Si crossing-over ingal (PI)=> chromatides ingales => anomalie de structure des chromosomes => maladie gntique (inversion, duplication, dltion). + Si migration ingale (AI - AII)=> rpartition ingale des chromosomes => anomalie du nombre des chromosomes => maladie gntique (monosomie ou trisomie) (Fourche de rplication) S > AT > TA > CG > CG > GC > AT > AT > GC > AT > AT > GC > 5' > 5' 3' > 5' > 5' > 3' > 3' > 3' Synthse discontinue (Okazaki) Synthse continue Anaphase I et II anormales Anaphase I et II anormales Prophase I anormale Spliceosome pissage https://sites.google.com/view/svt-maroc