Notion de l'information génétique — Cours SVT Bac Agro

Dans le programme du Bac Agro

Coefficient 5 en Bac Sciences Agronomiques. Ce chapitre pose les bases moléculaires de l'hérédité, indispensables à la compréhension de la sélection végétale et animale : c'est parce que l'ADN se copie fidèlement qu'une lignée pure transmet ses caractères à l'identique.

À l'épreuve

Analyse d'expériences historiques (transformation bactérienne, Meselson-Stahl), exploitation des règles de Chargaff pour un calcul de composition en bases, schéma légendé de la double hélice ou d'une fourche de réplication, et interprétation de la stabilité d'une lignée pure.

Objectifs d'apprentissage

Justifier que l'ADN est le support de l'information génétique
Décrire la structure de l'ADN (double hélice, nucléotides, antiparallélisme)
Appliquer la complémentarité des bases et les règles de Chargaff
Distinguer chromosome, ADN, gène et allèle
Expliquer le caractère semi-conservatif de la réplication et la stabilité d'une lignée pure

Notions clés

Structure de l'ADN

Double hélice de deux brins antiparallèles. Chaque nucléotide = phosphate + désoxyribose + base azotée. Appariement par liaisons hydrogène : A = T (2 liaisons), G ≡ C (3 liaisons). Règles de Chargaff : %A = %T et %G = %C.

Gène, allèle, réplication

Un gène est un segment d'ADN codant un caractère, à une position fixe (locus) sur un chromosome ; ses versions sont les allèles. Avant chaque division, l'ADN est copié de façon semi-conservative : chaque molécule fille garde un brin parental et reçoit un brin néosynthétisé (ADN polymérase).

Lignée pure

Une lignée pure est homozygote pour les gènes considérés (deux allèles identiques). La fidélité de la réplication et l'autofécondation font que sa descendance est génétiquement identique : c'est la base des variétés fixées utilisées en agriculture.

Le cycle cellulaire et la mitose

Le cycle cellulaire alterne une interphase et une division. L'interphase comprend la phase

G_1

(croissance), la phase

S

(réplication de l'ADN : la quantité d'ADN par cellule passe de

Q

2Q

) et la phase

G_2

. La mitose répartit ensuite les chromosomes à deux chromatides en quatre phases : prophase (condensation des chromosomes, disparition de l'enveloppe nucléaire, formation du fuseau), métaphase (chromosomes alignés sur la plaque équatoriale), anaphase (séparation des chromatides sœurs, qui migrent vers les pôles) et télophase (reformation de deux noyaux, puis division du cytoplasme). Elle donne deux cellules filles génétiquement identiques à la cellule mère, et la quantité d'ADN revient à

Q

Erreurs fréquentes

Confondre chromosome (structure), ADN (molécule), gène (segment) et allèle (version d'un gène).

Oublier l'antiparallélisme des deux brins (l'un 5'→3', l'autre 3'→5').

Croire la réplication conservative : l'expérience de Meselson-Stahl montre une seule bande de densité intermédiaire après une génération.

Exemple corrigé

Énoncé

Un fragment d'ADN a pour séquence sur l'un de ses brins : 5'-GCA TTA CGG-3'. Donner la séquence du brin complémentaire, puis, sachant que le fragment complet contient

28\ \%

de guanine, calculer le pourcentage de chaque base.

Correction

Brin complémentaire. Complémentarité + antiparallélisme : 3'-CGT AAT GCC-5'.

Règles de Chargaff. %G = %C = 28 %, donc %G + %C = 56 %.

Bases A et T. %A + %T = 100 − 56 = 44 %, et %A = %T, donc %A = %T = 22 %.

Bilan. G : 28 % ; C : 28 % ; A : 22 % ; T : 22 %.

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3 exercices pour t'entraîner

Exercice 1

Facile

Qu'est-ce qu'un nucléotide ?

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Le maillon élémentaire de l'ADN, formé d'un groupement phosphate, d'un sucre (le désoxyribose) et d'une base azotée (adénine, thymine, guanine ou cytosine).

Exercice 2

Moyen

Une molécule d'ADN comporte

3\,000

paires de bases dont

900

adénines. Déterminer le nombre de nucléotides de chaque base et le nombre total de liaisons hydrogène.

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A = 900 ⇒ T = 900. Nombre total de nucléotides :

2\times3\,000=6\,000

. Donc G + C =

6\,000-1\,800=4\,200

, et G = C = 2100. Liaisons H : A-T :

900\times2=1\,800

; G-C :

2\,100\times3=6\,300

; total :

8\,100

Exercice 3

Difficile

Expliquer, à partir du modèle semi-conservatif, pourquoi une lignée végétale homozygote (« lignée pure ») transmet fidèlement ses caractères par autofécondation.

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Dans une lignée pure, chaque gène est homozygote (deux allèles identiques). La réplication semi-conservative recopie chaque brin à l'identique (appariement strict A-T, G-C), donc toutes les cellules filles ont la même séquence. À l'autofécondation, tous les gamètes portent le même allèle pour chaque gène : la descendance est génétiquement identique aux parents. C'est ce qui garantit la stabilité des variétés fixées en amélioration des plantes.

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Questions fréquentes

Pourquoi l'ADN est-il qualifié de molécule universelle ?

Parce que sa structure (double hélice, quatre mêmes bases, code génétique quasi identique) est commune à tous les êtres vivants, des bactéries aux plantes cultivées et aux animaux d'élevage. C'est ce qui rend possible le transfert de gènes entre espèces.

Qu'apporte la complémentarité des bases à la fidélité de la copie ?

Comme A ne s'apparie qu'avec T et G qu'avec C, chaque brin impose exactement la séquence du brin complémentaire à synthétiser : la copie est en principe sans erreur, ce qui assure la transmission conforme de l'information.

Qu'est-ce qu'une lignée pure ?

Une lignée homozygote pour les gènes étudiés : elle ne produit qu'un seul type de gamète par gène et sa descendance par autofécondation est génétiquement uniforme. C'est le point de départ des croisements contrôlés en sélection.