Notion de l'information génétique — Cours SVT Bac SVT

Dans le programme du Bac SVT

Coefficient 7 en Bac SVT, à égalité avec les Mathématiques : la SVT est la matière qui structure la filière. Ce chapitre ouvre le thème « génétique » (le plus lourd de l'année) et fournit les bases moléculaires réinvesties dans l'expression de l'information génétique, le génie génétique et la génétique humaine.

À l'épreuve

Exercice de biologie appuyé sur des documents : analyse d'expériences historiques (transformation bactérienne, Meselson-Stahl, autoradiographie), exploitation des règles de Chargaff pour un calcul de composition en bases, et schéma légendé de la structure de l'ADN ou d'une fourche de réplication. La rédaction « analyse → interprétation → conclusion » est exigée.

Objectifs d'apprentissage

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

Notions clés

Structure de l'ADN

L'ADN est une double hélice de deux brins antiparallèles. Chaque brin est une succession de nucléotides (phosphate + désoxyribose + base azotée). Appariement par liaisons hydrogène : A = T (2 liaisons), G ≡ C (3 liaisons). D'où les règles de Chargaff : %A = %T et %G = %C.

Gène, allèle, chromosome

Un gène est un segment d'ADN portant l'information d'un caractère héréditaire ; il occupe une position précise (locus) sur un chromosome. Ses différentes versions sont les allèles. Un chromosome est une molécule d'ADN associée à des protéines, plus ou moins condensée selon le moment du cycle cellulaire.

Réplication semi-conservative

Avant la division, chaque molécule d'ADN est copiée : les deux brins se séparent et servent de matrice à la synthèse d'un brin complémentaire (ADN polymérase). Chaque molécule fille comporte un brin parental et un brin néosynthétisé : c'est le modèle semi-conservatif, démontré par Meselson et Stahl (1958).

Erreurs fréquentes

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

Oublier l'antiparallélisme : un brin est orienté 5'→3', l'autre 3'→5'.

Croire la réplication conservative ou dispersive : l'expérience de Meselson-Stahl établit qu'elle est semi-conservative (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'-ATG CGA TTC-3'. Donner la séquence du brin complémentaire, puis, sachant que le fragment complet contient 30 % d'adénine, calculer le pourcentage de chaque base.

Correction

Brin complémentaire. Complémentarité + antiparallélisme : en face de 5'-ATG CGA TTC-3', on écrit 3'-TAC GCT AAG-5' (soit 5'-GAA TCG CAT-3').

Règles de Chargaff. %A = %T, donc %T = 30 % et %A + %T = 60 %.

Bases G et C. %G + %C = 100 − 60 = 40 %, et %G = %C, donc %G = %C = 20 %.

Bilan. A : 30 % ; T : 30 % ; G : 20 % ; C : 20 %.

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3 exercices pour t'entraîner

Exercice 1

Facile

Nommer les quatre bases azotées de l'ADN et donner les règles d'appariement, en précisant le nombre de liaisons hydrogène.

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Adénine (A), Thymine (T), Guanine (G), Cytosine (C). A s'apparie avec T par 2 liaisons hydrogène ; G s'apparie avec C par 3 liaisons hydrogène.

Exercice 2

Moyen

Dans l'expérience de Meselson et Stahl, après une génération de bactéries cultivées en milieu léger (¹⁴N), tout l'ADN présente une densité intermédiaire. Qu'en déduit-on ?

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Ce résultat élimine le modèle conservatif (qui donnerait deux bandes : une lourde ¹⁵N/¹⁵N, une légère ¹⁴N/¹⁴N). Il est conforme au modèle semi-conservatif : chaque molécule fille possède un brin parental (¹⁵N) et un brin néosynthétisé (¹⁴N), d'où une densité intermédiaire unique.

Exercice 3

Difficile

Une molécule d'ADN comporte

10\,000

paires de nucléotides, dont

2\,400

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

Voir la correction

C = 2400 ⇒ G = 2400 (appariement G-C). Nombre total de nucléotides :

2\times10\,000=20\,000

. Donc A + T =

20\,000-4\,800=15\,200

, et A = T = 7600. Liaisons hydrogène : paires G-C :

2400\times3=7200

; paires A-T :

7600\times2=15\,200

. Total :

7200+15\,200=22\,400

liaisons hydrogène.

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Questions fréquentes

Quelle différence entre ADN, gène, allèle et chromosome ?

L'ADN est la molécule qui porte l'information. Un gène est un segment de cet ADN codant un caractère. Un allèle est une version particulière d'un gène. Un chromosome est l'ADN associé à des protéines, visible sous forme condensée lors de la division cellulaire.

Qu'est-ce que la réplication semi-conservative ?

Un mode de copie de l'ADN où chaque molécule fille conserve un brin de la molécule mère et reçoit un brin nouvellement synthétisé. C'est le modèle validé par l'expérience de Meselson et Stahl.

Que montrent les règles de Chargaff ?

Que dans toute molécule d'ADN, %A = %T et %G = %C. C'est une conséquence directe de la complémentarité des bases entre les deux brins de la double hélice.