L'essentiel
- L'ADN est un polymère de nucléotides, chacun formé d'un phosphate, d'un désoxyribose et d'une base (A, T, G ou C) ; l'information est portée par la séquence.
- La double hélice associe deux brins antiparallèles dont les bases sont complémentaires : A avec T (2 liaisons hydrogène), G avec C (3 liaisons hydrogène).
- Dans un ADN double brin, A = T et G = C (règles de Chargaff), mais (A + T)/(G + C) varie selon l'espèce.
- Un chromosome est une molécule d'ADN associée à des protéines ; après la réplication, il possède deux chromatides sœurs identiques réunies au centromère.
- Le caryotype humain compte 46 chromosomes (23 paires : 22 paires d'autosomes et XX ou XY) ; une cellule diploïde a 2n chromosomes, un gamète haploïde en a n.
- Le cycle cellulaire comprend l'interphase (G1, S, G2) et la phase M (mitose puis cytodiérèse).
- La quantité d'ADN passe de Q à 2Q pendant la phase S et revient à Q à la fin de la mitose.
- L'expérience de Meselson et Stahl (¹⁵N puis ¹⁴N, centrifugation) rejette l'hypothèse conservative à la génération 1 et l'hypothèse dispersive à la génération 2.
- La réplication est semi-conservative : chaque molécule fille contient un brin parental et un brin neuf.
- L'ADN polymérase ajoute des nucléotides complémentaires à la matrice, toujours dans le sens 5′ vers 3′, et relit son travail.
- La réplication démarre à des origines et progresse par deux fourches en sens opposés ; les chromosomes eucaryotes ont des milliers d'origines.
- La mitose comprend la prophase, la métaphase, l'anaphase et la télophase, puis la cytodiérèse.
- En anaphase, les chromatides sœurs se séparent : chaque pôle reçoit un lot complet de chromosomes à une chromatide.
- La cytodiérèse se fait par étranglement chez l'animal et par formation d'une plaque cellulaire chez le végétal.
- Réplication et mitose produisent des cellules filles génétiquement identiques (un clone), aux rares erreurs de réplication près.
Formules et définitions à connaître
| Notion | Relation ou valeur | Condition |
|---|---|---|
| Complémentarité | %A = %T ; %G = %C ; A + G = T + C | ADN double brin |
| Liaisons hydrogène | 2 par paire A-T, 3 par paire G-C | |
| Meselson et Stahl | ADN intermédiaire = 2/2ⁿ après n générations sur ¹⁴N | réplication semi-conservative |
| Durée d'une phase | durée = (cellules dans la phase / cellules comptées) × durée du cycle | population asynchrone |
| Index mitotique | cellules en mitose / cellules comptées | |
| Durée de réplication | (longueur / 2) / vitesse d'une fourche | une origine bidirectionnelle |
| Croissance d'un clone | N = N₀ × 2ⁿ | n divisions, toutes les cellules se divisent |
- Chromatides sœurs : les deux copies identiques d'une molécule d'ADN, issues de la réplication.
- Chromosomes homologues : les deux chromosomes d'une paire, d'origine paternelle et maternelle.
Pièges à éviter
- Croire que le nombre de chromosomes double en phase S : c'est le nombre de chromatides qui double.
- Confondre chromatides sœurs et chromosomes homologues.
- Penser que la génération 1 de Meselson et Stahl suffit à valider la réplication semi-conservative.
- Écrire le brin complémentaire sans respecter l'antiparallélisme ni indiquer les extrémités 5′ et 3′.
- Dire que l'ADN polymérase synthétise dans le sens 3′ vers 5′.
- Oublier que le palier haut d'une courbe d'ADN regroupe G2 et la mitose.
Je me teste
1. Complémentaire de 5′ AACG 3′ ? → 5′ CGTT 3′.
2. Un ADN double brin a 22 % de G : combien de A ? → 28 %.
3. Que se passe-t-il pendant la phase S ? → La réplication de l'ADN.
4. Quel résultat à la génération 2 de Meselson et Stahl ? → 50 % d'ADN intermédiaire et 50 % d'ADN léger.
5. Quelle enzyme assemble le brin neuf ? → L'ADN polymérase.
6. Dans quel sens se fait la synthèse ? → De 5′ vers 3′.
7. Quelle phase voit les chromosomes alignés à l'équateur ? → La métaphase.
8. Combien de chromatides dans une cellule humaine en métaphase ? → 92.
9. Comment se partage le cytoplasme d'une cellule végétale ? → Par une plaque cellulaire formée à l'équateur.
10. Pourquoi les cellules filles sont-elles identiques ? → Réplication semi-conservative fidèle, puis répartition d'une chromatide de chaque chromosome dans chaque cellule.