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Sciences de la vie et de la Terre

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01 / 09 / 2005 | Sacha Touille

Classe de1ère S Programme 2002

Partie I - Sciences de la Vie

DU GÉNOTYPE AU PHÉNOTYPE, RELATIONS AVEC L’ENVIRONNEMENT.

 

Connaissances exigibles

 

1  La diversité des phénotypes est en relation avec la diversité des protéines.

1-1 Le phénotype aux échelles de l’organisme et de la cellule trouve son origine à l’échelle des molécules.

1-1-1
A
l’échelle de l’organisme, on peut observer des caractères morphologiques,
anatomiques, physiologiques et comportementaux.

1-1-2A
l’échelle cellulaire, le phénotype concerne
des caractères structuraux et métaboliques.

1-1-3A
l’échelle moléculaire, le phénotype concerne
les protéines de structure, les protéines
enzymatiques et le résultat de leur activité.

1-2  L’activité d’une protéine est liée à sa structure.

1-2-1
Une
protéine se caractérise par
la séquence de ses acides
aminés.

1-2-2Une
séquence d’acides
aminés acquiert une structure spatiale particulière dans des
conditions de milieu données.

2 Les enzymes sont des protéines qui contribuent à l’expression du phénotype.

2-1  Les enzymes sont des catalyseurs biologiques.

2-1-1Une
enzyme possède les propriétés d’un catalyseur

  •  
    Un
    catalyseur accélère la vitesse d’une réaction chimique
  • Il
    est intact en fin de réaction
  • Il
    agit à faible concentration.

2-1-2Les
enzymes agissent dans des conditions de
milieu compatibles avec la vie.

2-1-3
La
formation d’un complexe enzyme-substrat
pendant une très courte durée est une étape indispensable à l’activité
de catalyse.

2-2 L’activité enzymatique obéit à une double spécificité :

2-2-1
La
structure spatiale d’une enzyme lui confère
la possibilité de s’associer spécifiquement à un substrat.

2-2-2
L’
enzyme ne catalyse alors qu’un seul type
de réaction chimique, c’est la spécificité
d’action.

2-2-3
La
double spécificité d’une enzyme
s’explique par la configuration spatiale de son site
actif.

  • Le
    site actif est une zone en creux de l’enzyme
    o des acides aminés se lient avec le
    substrat
  •  
    Des
    acides aminés réagissent avec le substrat
    au cours de la catalyse.

2-3 Des modifications de la protéine
enzymatique peuvent moduler ou abolir son activité.

2-3-1 Ces modifications peuvent avoir pour
origine un changement dans la séquence
des acides aminés.

  •  Le changement
    d’un ou plusieurs acides aminés peut
    modifier le site actif de l’enzyme.

2-3-2 Ces modifications
peuvent avoir pour origine un changement de conditions du milieu.

  • Une augmentation
    de température peut modifier la forme donc la fonction de l’enzyme.
  • Un changement de pH 
    peut modifier la forme donc la fonction de l’enzyme.

3 La séquence des acides aminés des protéines est imposée par l’information génétique.

3-1 Un gène se caractérise par une séquence de nucléotides de l’ADN.

  • La molécule
    d’ADN d’un chromosome est le support de très nombreux gènes.

3-2  La transcription, première étape de la synthèse protéique, se déroule dans le noyau.

3-2-1 Des acides
ribonucléiques messagers (ARNm) complémentaires du brin d’ADN
transcrit sont synthétisés.

3-2-1-1 L’ARN, comme l’ADN, est formé d’un encha”nement de nucléotides.

  • L’ARNm
    est une molécule simple brin.
  • Trois nucléotides
    possèdent les mêmes bases que l’ADN : Adénine / Cytosine /
    Guanine.
  • Un nucléotide
    possède une base différente : Uracile à la place de Thymine.

3-2-1-2 L’encha”nement des nucléotides
de l’ARNm est complémentaire de l’encha”nement des nucléotides
du brin d’ADN transcrit.

  • Le nucléotide
    à Adénine est complémentaire du nucléotide
    à Uracile,
  • Le nucléotide
    à Cytosine est complémentaire du nucléotide
    à Guanine.

3-2-2 En fin de
transcription, les ARNm produits passent
dans le cytoplasme.

3-3 La traduction, deuxième étape de la synthèse des protéines, se fait dans le cytoplasme.

3-3-1 Le code
génétique permet la correspondance entre acides
aminés et nucléotides.

  • Trois
    nucléotides consécutifs d’ARNm forment
    un codon.
  •  A un codon
    correspond un seul acide aminé.
  • Plusieurs
    codons peuvent correspondre à un acide aminé : le code
    génétique est dégénéré.
  • Le code
    génétique est identique pour la quasi totalité des êtres vivants :
    il est universel.

3-3-2 La séquence
des nucléotides de l’ARNm est traduite
en séquence d’acides
aminés de la cha”ne polypeptidique.

  • La traduction
    commence au niveau d’un codon initiateur.
  • Elle se
    termine au niveau d’un codon stop.

4 Un phénotype résulte d’interactions complexes entre le génotype et l’environnement.

4-1  Un phénotype peut correspondre à plusieurs génotypes.

4-1-1 Le
phénotype dépend de la combinaison des
différents allèles de chaque gène impliqué.

4-1-2 Un
même phénotype peut être obtenu chez un
individu homozygote ou hétérozygote.

  • Chez un
    homozygote, les deux allèles
    du gène sont identiques : le phénotype
    traduit directement le génotype.
  • Chez un
    hétérozygote, les deux allèles
    du gène sont différents : le phénotype
    peut résulter de l’expression d’un seul allèle.

4-2  Un phénotype peut être gouverné par plusieurs gènes agissant successivement.

4-2-1 La
réalisation d’un phénotype comporte souvent
plusieurs étapes constituant une cha”ne de biosynthèse.

  •  Ces étapes
    aboutissent à la synthèse d’une molécule.
  • Chaque
    étape dépend de l’activité d’une enzyme.

4-2-2 La mutation
d’un seul gène participant à une cha”ne de biosynthèse
peut suffire à modifier le phénotype.

4-2-3 Un même phénotype
peut être obtenu lors de la mutation de
différents gènes d’une même cha”ne de biosynthèse.

4-3  Les facteurs de l’environnement contribuent à la réalisation du phénotype.

4-3-1 Les
facteurs de l’environnement peuvent modifier
directement l’information génétique par mutation.

4-3-2 Un même génotype
peut conduire à des phénotypes différents
en fonction des facteurs de l’environnement.

 

EXPRESSIONS et MOTS CLéS  :

les mots et expressions
clés sont écrits en rouge dans
le texte du référentiel.

acides aminés

génotype

séquence

allèles

hétérozygote

site actif

ARN messager

homozygote

spécificité

cha”ne de biosynthèse

mutation

traduction

code génétique

nucléotides

transcription

environnement

phénotype

 

enzyme

protéine

 



SVT Académie de Créteil

 

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