Chapitre 2 - L’ADN : Substance de l’hérédité

Question 1

Quels sont les processus majeurs concernant l’ADN (3)?

Answer 1

-La réplication : a lieu uniquement avant la division cellulaire (phase S du cycle cellulaire). Il en résulte la duplication génome, en entier, le plus fidèlement possible.

-La transcription : consiste à copier un segment d’un des brins d’une molécule d’ADN (un gène) en ARN.

-La traduction : consiste à lire les nucléotides de l’ARNm trois par trois afin d’assembler les acides aminés correspondants en un polypeptide (protéine). Le tout se déroule dans un ribosome.

Question 2

Que permet la réplication? Et la transcription et la traduction?

Answer 2

Réplication : Permet de transmettre le matériel génétique aux cellules-filles.

Transcription et traduction : Permet de fabriquer des protéines selon l’information contenue dans l’ADN.

Question 3

L’ADN est transcrit en ________. L’ARNm est traduit en _______.

Answer 3

-ARN
-Protéine

Question 4

Qu’est-ce qui constitue la fonction d’une cellule?

Answer 4

C’est la protéine.

Question 5

Comment est la stabilité de l’ADN, l’ARN et les protéines (polypeptides)? Et leur durée de vie?

Answer 5

ADN : Stable et durée de vie longue

ARN : Instable et durée de vie très courte

Protéines/polypeptides : Stabilité variable et durée de vie variable

Question 6

Que est Griffith? Quelle est son expérience? Quelle est sa découverte?

Answer 6

-Pionnier de la transformation bactérienne (créer une bactérie OGM)

-Fait des travaux sur la génétique de virulence de Streptococcus pneumoniae, une bactérie de type coccus qui est responsable de la pneumonie.

-Découvre qu’il existe naturellement deux différentes forme de cette bactérie : Smooth (S) et Rough (R).

Question 7

Quelles sont les différences entre la forme smooth (S) et rough (R) de la streptococcus pneumoniae (2)?

Answer 7

-Smooth (S) : possède une capsule, forme virulente

-Rough (R) : pas de capsule, forme non virulente

Question 8

Vrai ou faux : Chaque type de bactérie peut produire l’autre (R devient S ou S devient R) par une mutation qui est irréversible.

Answer 8

Faux : Chaque type de bactérie peut produire l’autre (R devient S ou S devient R) par une mutation qui est réversible.

Question 9

Expliquer l’expérience de Griffith sur la substance de l’hérédité.

Answer 9

1-Il a transplanté des bactéries vivantes de type R (non virulentes) dans une sourie = ne meurt pas

2-Il a implanté des bactéries vivantes de type S (virulentes) dans une sourie = meurt

3-Il a implanté des bactéries mortes de type S dans une sourie = ne meurt pas

4-Il a implanté des bactéries vivantes de type R + des bactéries mortes de type S dans une sourie = meurt

—>Conclusions : Quelque chose provenant de la souche IIIS morte a été transférée à la souche IIR
vivante. Cette chose a permis à la souche IIR,
normalement non virulente, de se transformer en IIIS, qui est virulente.

Question 10

Comment a été refaite l’expérience de Griffith? Quelle conclusion cela a-t-il donné?

Answer 10

L’expérience a été refaite in vitro.

L’extrait de IIIS a été obtenu par filtration, les débris cellulaires et les cellules intactes ont été enlevées. On peut donc isoler la substance transformante (gène virulent).

Question 11

Qu’arrive-t-il si on brise la membrane plasmique d’une cellule? Avec quoi peut-on la briser?

Answer 11

Si l’on brise la membrane plasmique d’une cellule (avec un détergent ou une force mécanique), on libère le contenu intracellulaire —> ADN, ARN, protéines, sucres, lipides (et autres organites).

Question 12

Comment a-t-il été découvert que l’ADN est la substance de l’hérédité?

Answer 12

Reprise de l’expérience de Griffith, en utilisant des extraits bactériens dont chacune des composantes « macromoléculaires » ont été isolées.

—>Seul l’ADN a permis a un type de bactérie R de devenir S.

Question 13

Quels sont les autres indices que l’ADN est la substance de l’hérédité (4)?

Answer 13

1. La longueur d’onde d’UV où il y a le plus de mutations correspond à la longueur d’onde d’absorbance de l’ADN, soit 260 nm (et non des protéines à 280 nm).
2. L’ADN est le seul constituant cellulaire à exister en quantité double dans les cellules somatiques que celle déterminée dans les cellules haploïdes (ovules et spermatozoïdes).
3. L’ADN est la seule substance cellulaire à conserver son intégrité à travers les générations de cellules.
4. L’ADN est la seule substance à conserver son identité dans toutes les cellules d’un même organisme (même ADN, cellules de types différents).

Question 14

Quel type de virus ne possède pas d’ADN? Qui s’occupe donc de porter et propager le matériel génétique?

Answer 14

Certains virus, les virus à ARN, ne possèdent pas d’ADN.

C’est donc l’ARN qui porte et propage le matériel génétique de génération en génération.

Question 15

Que sont l’ADN et l’ARN? Quelle est la différence dans leur structure?

Answer 15

Ce sont des acides nucléiques :
-Acide DésoxyriboNucléique (ADN), bicaténaire (double-hélice)
-Acide RiboNucléique (ARN), monocaténaire (un seul brin)

Question 16

Qu’est-ce qu’un acide nucléique?

Answer 16

Un acide nucléique, c’est un polymère de nucléotides : plusieurs nucléotides liés ensemble par des liaisons covalentes (phosphodiesters).

Question 17

Qu’est-ce qui compose les nucléotides (3)?

Answer 17

Molécules formées de trois parties : une base azotée liée à un pentose (sucre à 5 atomes de carbone), lui-même lié à un groupement phosphate (liaison phosphodiester).

Question 18

Dans quoi réside la diversité des acides nucléiques?

Answer 18

La diversité des acides nucléiques réside dans la séquence et le nombre des diverses bases enchaînées l’une à l’autre par le squelette phosphate-sucre.

Question 19

Quelles sont les bases azotées présentes dans l’ADN? Et dans l’ARN?

Answer 19

-ADN = A, T, C, G

-ARN = A, U, C, G

Question 20

Quelles sont les 2 familles de bases azotées? Par quoi se distinguent-elles? Décrire chaque famille.

Answer 20

2 familles de bases azotées : pyrimidine et purine.

Les diverses pyrimidines et purines retrouvées chez le vivant se distinguent par les différents groupements fonctionnels qui y sont liés.

-Pyrimidine :
—>Molécule cyclique contenant 4 C et 2 N.
—>3 bases azotées:
Cytosine (C)
Thymine (T) - seulement dans ADN
Uracile (U) - seulement dans ARN

-Purine
—>Molécule formée d’un double cycle contenant 5 C et 4 N.
—>2 bases azotées:
Adénine (A)
Guanine (G)

Question 21

Quelles bases azotées sont des pyrimidines (3)? Et des purines (2)?

Answer 21

-Pyrimidines : C, T, U

-Purine : A, G

Question 22

Les acides nucléiques sont nommés en fonction de quoi?

Answer 22

En fonction du type de sucre qu’ils contiennent.

Question 23

Quels sont les 2 types de pentose (sucre à 5 C)? Où se retrouve chaque type? Qu’est-ce qui les distingue?

Answer 23

2 types de pentose : ribose et désoxyribose.

• ARN : acide ribonucléique (OH sur le carbone 2’)
• ADN : acide désoxyribonucléique (H sur le carbone 2’)

Question 24

Que faut-il ajouter pour former un nucléotide?

Answer 24

Pour former un nucléotide, il faut ajouter un groupement phosphate (PO4) au carbone 5’ du pentose.

Question 25

Quel est le rôle des phosphates?

Answer 25

Les phosphates lient les pentoses entre eux
pour former une très longue chaîne de
phosphates-pentoses. Cette chaîne constitue
un squelette auquel se greffent latéralement les
diverses bases azotées.

Question 26

Quel est le type de liaison dans l’ADN?

Answer 26

Polymère linéaire de désoxyribonucléotides unis par des liaisons covalentes.

Question 27

Décrire la structure de l’ADN (4).

Answer 27

-Brin = chaîne de désoxyribonucléotides

-ADN bicaténaire = molécule double brin

-Brins antiparallèles = polarité inversée des 2 brins

-Structure = double hélice avec des liaisons hydrogène (H) entre les bases azotées des 2 chaînes complémentaires.

Question 28

Vrai ou faux : Les liaison H sont fortes et c’est ce qui donne beaucoup de stabilité à l’ensemble de l’ADN.

Answer 28

Faux : Les liaisons H sont faibles, mais leur grand nombre donne beaucoup de stabilité à l’ensemble.

Question 29

Qu’est-ce qui est essentiel à la réplication de l’ADN?

Answer 29

La complémentarité des bases azotées est essentielle à la réplication de l’ADN.

Question 30

Qu’est-ce que la complémentarité des bases?

Answer 30

-Adénine toujours unie à une thymine (A-T) par 2 liens H

-Cytosine toujours unie à une guanine (C-G) par 3 liens H

Question 31

Quelles sont les particularités de l’ARN (6)?

Answer 31

-Pyrimidine uracile au lieu de la thymine.

-Sucre des ribonucléotides est un ribose (OH sur le carbone 2’).

-Formation de boucles et d’épingles : appariement sur une même chaîne des bases azotées complémentaires (C - G ou A - U) = structure
secondaire instable.

-L’ARN est beaucoup moins stable que l’ADN.

-Sous forme monocaténaire (simple brin).

-Complémentaire à un segment d’un des brins d’une molécule d’ADN bicaténaire.

Question 32

Vrai ou faux : L’ADN est conservé pendant la division cellulaire.

Answer 32

Vrai

Question 33

Comment agit le génome pendant la division cellulaire (phase S et pendant la mitose)?

Answer 33

Le génome complet d’une cellule se réplique (fait une copie) avant le début de la mitose (phase S).

Pendant la mitose, les deux copies se séparent,
formant au final deux cellules génétiquement identiques à la cellule-mère.

Question 34

De quoi est composée une cellule-mère? Et une cellule-fille?

Answer 34

-Cellule-mère : deux chromosomes. Après réplication : deux chromosomes dupliqués.

-Cellules-filles : deux chromosomes chacune.

Question 35

À la base, il y avait trois hypothèses expliquant la réplication de l’ADN, quelles sont-elles? Quelle hypothèse est la bonne?

Answer 35

-Modèle semiconservatif (le bon)

-Modèle conservatif

-Modèle dispersif

Question 36

Quelle expérience a été faite pour déterminer quel modèle de réplication de l’ADN était le bon?

Answer 36

1-Afin de tester les 3 hypothèses, les chercheurs ont nourri des cellules avec deux types d’azote : léger 14N et lourd 15N.

2-Ceci a permis de distinguer entre les brins de départ et ceux qui ont été nouvellement synthétisés grâce à la centrifugation différentielle (permet de séparer des échantillons de différentes tailles).

Question 37

Quel est le principe du modèle semi-conservatif de la réplication de l’ADN?

Answer 37

Chaque cellule-fille hérite d’un brin de la cellule-
mère et d’un autre brin nouvellement synthétisé,
complémentaire au brin parental.

Question 38

La réplication de l’ADN est possible grâce à …

Answer 38

La complémentarité des bases (AT et CG).

Question 39

Comment se déplace l’enzyme ADN polymérase? En faisant quoi?

Answer 39

L’enzyme (ADN polymérase) se déplace sur le brin matrice de 3’ vers 5’ et ajoute des nucléotides sur un nouveau brin de 5’ vers 3’.

Question 40

Les nouveaux doubles-brins sont transférés aux cellules-filles pendant _______.

Answer 40

La mitose

Question 41

Que se passe-t-il pendant l’interphase? La mitose? La cytokinèse?

Answer 41

-Interphase = L’ADN est copié (1 double brin en 2 double brin)

-Mitose = L’ADN est séparé également en 2 cellules-filles

-Cytokinèse = Les deux cellules sont clivées

Question 42

Qu’est-ce que le génome?

Answer 42

Le génome, c’est l’ensemble du matériel génétique d’un organisme. C’est tout son ADN (ou ARN pour les virus à ARN).

Question 43

Qu’est-ce qui compose le génome (6)?

Answer 43

• Gènes (codantes et non-codantes, mais transcrites)

• Introns (non-codantes, mais transcrites)

• Promoteurs et séquences régulatrices (non-codantes, régulatrices)

• Séquences répétées : transposons/rétrotransposons (non-codantes), ADN satellite (généralement non-codantes)

• Les pseudogènes (non-codantes)

• Centromères et télomères (non-codantes)

Question 44

Où se trouve l’information génétique?

Answer 44

Dans le génome

Question 45

Vrai ou faux : Il existe généralement une corrélation positive entre la taille d’un génome (le nombre de pb), le nombre de gènes et la complexité de l’organisme.

Answer 45

Vrai

• Par contre à l’intérieur d’un même groupe d’organismes similaires on retrouve des grandes variations.

Question 46

Où est divisé le génome? Quelles sont les différences entre le génome eucaryotes et procaryotes (3)?

Answer 46

Le génome est divisé dans les chromosomes (ADN + protéines associées pour le compactage) :

• Eucaryotes : multiples, linéaires, nucléaires

• Procaryotes : unique, circulaire, cytoplasmique

Question 47

La plupart des animaux sont diploïdes (2n = 2x), qu’est-ce que ça veut dire?

Answer 47

La plupart des animaux sont diploïdes (2n = 2x), c’est-à-dire que leurs cellules (à l’exception des cellules sexuelles) contiennent deux copies du génome.

*Habituellement, une copie vient de la mère (ovocyte/ovule) et une copie provient du père (spermatozoïde).

Question 48

Que sont des chromosomes homologues?

Answer 48

Couples de chromosomes associés (caryotypes). Ils sont identiques, à l’exception de quelques mutations, nommées allèles (qui causent les changements dans les phénotypes : cheveux blonds
ou bruns).

Question 49

Qu’est-ce qu’un gène?

Answer 49

Endroit sur un chromosome qui code pour une protéine ou un ARN fonctionnel. Il peut présenter différents allèles.

Question 50

Que sont les allèles?

Answer 50

Représentent quelques différences dans le gène.

Question 51

Qu’est-ce qu’un locus?

Answer 51

Endroit sur un chromosome (coordonnées).

Question 52

Qu’est-ce que le caryotype?

Answer 52

Arrangement caractéristique des chromosomes d’une cellule, spécifique à un individu ou une espèce.

*Association des chromosomes homologues

Question 53

Selon quoi sont classés les chromosomes (4)?

Answer 53

-Le nombre
-La forme
-Les dimensions
-Les autres particularités qui peuvent servir à identifier un patron chromosomique particulier

Question 54

Quelles sont les raisons de faire un caryotype (6)?

Answer 54

-Retard mental ou retard de développement

-Malformation congénitale

-Ambiguïté sexuelle

-Antécédents familiaux d’anomalie chromosomique

-Fausses-couches à répétition

-Examen préliminaire pour fécondation in vitro ou don de gamètes

Question 55

Vrai ou faux : Les gènes (génotype) codant pour les protéines (phénotype) sont rassemblés dans une même région.

Answer 55

Faux : Les gènes (génotype) codant pour les protéines (phénotype) sont dispersés un peu partout sur tous les chromosomes.

Question 56

Vrai ou faux : Dans une cellule, il peut y avoir deux chromosomes.

Answer 56

Faux : Il y a soit un chromosome dupliqué ou deux chromatides sœurs (pas deux chromosomes).

Question 57

Quand apparaissent les chromatides sœurs?

Answer 57

Après la réplication de l’ADN

Question 58

Comment se nomme la division cellulaire chez les procaryotes (bactéries)? Quel est le type de cette division cellulaire? Quelles sont les caractéristiques de cette division (3)?

Answer 58

Chez les Procaryotes (bactéries), la division se
nomme scissiparité ou fission binaire.

Division cellulaire asexuée

• Réplication de l’ADN (chromosome circulaire)
• Formation d’une cloison pour séparer la
cellule-mère
• Séparation des cellules-filles

Question 59

Comment sont les deux cellules filles dans la division cellulaire des procaryotes?

Answer 59

Les deux cellules-filles sont génétiquement
identiques à la cellule-mère, à l’exception des
quelques mutations causées par les enzymes de la
réplication.

Question 60

Chez les eucaryotes, comment se nomme la division cellulaire des cellules somatiques? Quel est le type de cette division cellulaire? Quelles sont les caractéristiques de cette division (3)?

Answer 60

Chez les Eucaryotes, les cellules somatiques (toutes les cellules sauf celles des lignées germinales) se divisent par mitose.

Division cellulaire asexuée

—>Elle s’effectue après la réplication complète de l’ADN.
—>Elle s’effectue en plusieurs étapes, selon la position des chromosomes dans la cellule.
—>But : Produire deux cellules-filles au génome identique à la cellule-mère.

Question 61

Quelles sont les étapes de la mitose (5)? Décrire chaque étape.

Answer 61

1-Prophase :
• Condensation de l’ADN (formation des chromosomes mitotiques).
• Organisation du cytosquelette pour former le fuseau mitotique.
• Séparation du Centre Organisateur des Microtubules.

2-Prométaphase :
• Désintégation de l’enveloppe nucléaire.
• Liaison des microtubules aux centromères des chromatides-sœurs via les kinétochores.

3-Métaphase :
• Alignement des chromosomes sur la plaque équatoriale.
• Tous les centromères sont liés aux microtubules.

4-Anaphase :
• Séparation des chromatides-sœurs.
• Chaque chromatide-sœur est amenée à un pôle grâce aux microtubules et kinétochores.

5-Télophase et cytocinèse :

• Décondensation de l’ADN.
• Formation de l’enveloppe nucléaire.
• Cytocinèse : formation d’un sillon de division, puis division des deux cellules-filles.