L'ADN et le Métabolisme Cellulaire: Guide Complet

II ADN et information génétique

1 Structure de la molécule d'ADN

L'ADN est le constituant des chromosomes qui se trouvent dans le noyau (1 chromosome = 1 molécule d'ADN).

L'ADN est constitué par 2 chaînes de nucléotides enroulées en double hélice.

Un nucléotide est constitué par un sucre (le désoxyribose), un groupe phosphate et une base azotée :

sucre ---------- phosphate

  l

  l                                                       un nucléotide

  l

base

Il existe 4 bases différentes :

• L'adénine, notée A
• La guanine, notée G
• La cytosine, notée C
• La thymine, notée T

Il existe donc 4 nucléotides différents :

D----P               D----P       D---P      D----P

l                        l                 l             l

l                        l                 l             l

A                      T                C           G

Les bases A, T, G et C sont complémentaires 2 à 2. A ne peut s'unir qu'avec T et C ne peut s'unir qu'avec G.

Dans la pratique, on écrira uniquement les bases azotées pour représenter la molécule d'ADN.

Dans ce cas :

TAGCCTGGAT

ATCGGACCTA

Exercice : écrire le brin complémentaire d'ADN

ATAACCCGTAGGCCATTTGCAAATGC

TATTGGGCATCCGGTAAACGTTTACG

2 L'ADN est une molécule codée

Un gène est une séquence de nucléotides constituant un message génétique (génotype) responsable de la réalisation d'un caractère (phénotype).

Un gène dirige la fabrication d'une protéine (macromolécule constituée d'acides aminés ; il y a 20 acides aminés différents).

Activité : à l'aide du logiciel Anagène, comparer la séquence du gène codant pour une hémoglobine normale et les séquences des allèles mutés de ce gène, responsables de la drépanocytose (anémie falciforme, globules rouges en forme de faucille) et de la thalassémie (anémie avec manque d'hémoglobine et donc de globules rouges).

• Ces 3 allèles se trouvent dans le chromosome n°11.
• Le gène responsable de la drépanocytose présente une mutation au nucléotide n°20 : T au lieu de A.
• Le gène responsable de la thalassémie présente une mutation au nucléotide n°52.

Dans les 2 cas, ce sont des mutations par substitution (un nucléotide à la place d'un autre).

3) L'ADN est une molécule universelle : la transgenèse

La transgenèse consiste à transférer un gène d'un organisme à un autre.

On appelle organismes génétiquement modifiés (OGM) ou organismes transgéniques les êtres vivants ayant incorporé un gène étranger. La transgenèse a de nombreuses applications en agronomie et en médecine.

Chapitre 2 : Le métabolisme des cellules

I) Le métabolisme cellulaire

On appelle métabolisme l'ensemble des réactions chimiques de dégradation (catabolisme) et de synthèse (anabolisme) de molécules organiques qui se produisent dans les cellules.

On distingue :

• Un métabolisme autotrophe : c'est le cas des cellules végétales chlorophylliennes et de certaines bactéries photosynthétiques. À partir de la matière minérale comme l'eau et le dioxyde de carbone, l'organisme autotrophe fabrique les molécules organiques dont il a besoin (photosynthèse).
• Un métabolisme hétérotrophe : c'est le cas des cellules animales, des cellules végétales non chlorophylliennes, des levures et de la plupart des bactéries. L'organisme hétérotrophe prélève dans son milieu de vie les molécules organiques dont il a besoin.

II) Respiration et fermentation, 2 voies métaboliques de dégradation du glucose

Quels sont les 2 métabolismes qui apparaissent dans ce graphique ?

• Un métabolisme aérobie (en présence de dioxygène) : c'est la respiration cellulaire.

• Un métabolisme anaérobie (en absence de dioxygène) : c'est la fermentation.

Dans ce cas, on parle de fermentation alcoolique car il y a production d'alcool.

Remarque :

Il existe aussi une fermentation lactique qui produit de l'acide lactique responsable des crampes et douleurs musculaires au cours d'un effort intense.

Les levures ont donc un métabolisme aérobie (la respiration) et un métabolisme anaérobie (la fermentation) pour dégrader le glucose et obtenir de l'énergie.

Le carbone du glucose se retrouve dans le CO2 rejeté lors de la respiration.

Les levures ont un métabolisme hétérotrophe puisqu'elles dépendent du glucose présent dans leur milieu de vie.

III) Le métabolisme autotrophe des cellules végétales chlorophylliennes : une réaction de biosynthèse, la photosynthèse

eau + dioxyde de carbone + minéraux + énergie solaire