Fiche de révision
SVTEEHB

Structure et composition chimique du chromosome

Chromatides, centromère, ADN et histones : comment 2 mètres d’ADN tiennent dans un noyau de quelques micromètres.

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Fiche de révision de SVTEEHB : « Structure et composition chimique du chromosome », proposée par ndolomath.com

Structure et composition chimique du chromosome

Module I : Le monde vivantSéquence 1 : Identité biologique des organismesSéance 3 : Structure et composition chimique d’un chromosome
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💡 Idée principale : un chromosome est un filament de chromatine condensé, visible pendant la division. Il est formé d’une ou de deux chromatides reliées par un centromère. Chimiquement, c’est une longue molécule d’ADN enroulée autour de protéines, les histones.
Étapes résumées
  1. Pendant l’interphase, l’ADN forme la chromatine diffuse ; pendant la mitose, il se condense en chromosomes.
  2. Un chromosome métaphasique : 2 chromatides sœurs identiques unies au centromère.
  3. Composition chimique : ADN + protéines (histones surtout) + un peu d’ARN.
  4. ADN enroulé autour des histones = nucléosomes, puis fibre de 30 nm, puis chromosome.
  5. Chaque espèce a un nombre fixe de chromosomes : 46 chez l’Homme (caryotype).
les chromosomes
l’ADN
le virus
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Situation problème

À l’hôpital Laquintinie de Douala, le médecin propose aux parents d’un nouveau-né un examen appelé « caryotype ». Le père, Monsieur Ekané, demande : « Qu’allez-vous regarder exactement dans les cellules de mon enfant ? » Le biologiste répond : « Nous allons compter et observer ses chromosomes, qui sont faits d’ADN et de protéines. »

Consignes :

  1. Relève le problème posé.
  2. Qu’est-ce qu’un chromosome ? À quel moment de la vie cellulaire le voit-on ?
  3. Comment pourrait-on savoir de quelles substances il est fait ?

Compétence visée

Identifier la structure et la composition chimique des chromosomes, supports du maintien de l’identité biologique.

Objectifs de la leçon

  • Décrire un chromosome métaphasique et légender ses parties.
  • Déduire la composition chimique du chromosome à partir d’expériences.
  • Expliquer les niveaux d’organisation de la chromatine.
le problème
l’objectif
la naissance
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La structure d’un chromosome

Activité 1 : observer un chromosome métaphasique

Le document 1 représente un chromosome observé au microscope au moment de la métaphase, et le même chromosome à la fin de la mitose.

Document 1 : chromosome à deux chromatides et chromosome à une chromatide.

  1. De combien de chromatides est formé le chromosome métaphasique ?
  2. Comment s’appelle le point qui unit les chromatides ?
  3. Quelle différence vois-tu avec le chromosome de droite ?
Ce qu’il faut comprendre : au début de la mitose, chaque chromosome est formé de deux chromatides sœurs identiques, reliées au niveau du centromère, qui délimite un bras court et un bras long. Après la séparation des chromatides (anaphase), chaque chromosome n’a plus qu’une chromatide.

Chromatine et chromosome : la même substance

Chromatine (interphase)

Filaments très fins et déroulés, dispersés dans le noyau : l’ADN peut être lu et copié.
⇄

Chromosome (division)

Chromatine très condensée en bâtonnets épais, visibles au microscope optique et faciles à répartir.
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La composition chimique du chromosome

Activité 2 : expériences de digestion enzymatique

Des chromosomes isolés sont traités par différentes enzymes, puis colorés par le réactif de Feulgen, qui colore l’ADN en rouge violacé.

TraitementAspect du chromosomeColoration de Feulgen
aucun (témoin)structure normalepositive (violet)
protéase (digère les protéines)filament étiré, déroulépositive
ADNase (digère l’ADN)structure détruitenégative
ARNase (digère l’ARN)presque normalepositive

Document 2 : action d’enzymes spécifiques sur des chromosomes.

  1. Quelles molécules entrent dans la constitution du chromosome ?
  2. Quelle molécule assure la continuité du filament chromosomique ?
Ce qu’il faut comprendre : le chromosome contient de l’ADN (Feulgen positive, détruit par l’ADNase) et des protéines (la protéase le déroule). L’ADN forme l’axe continu du chromosome ; les protéines assurent son enroulement. L’ARN n’y est présent qu’en faible quantité.
les protéines
les feux de brousse
l’enzyme
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1. Composition chimique moyenne de la chromatine

ConstituantProportion approximativeRôle
ADNenviron 1/3porte l’information génétique
Histonesenviron 1/3protéines basiques : enroulement de l’ADN
Protéines non histonesun peu moins de 1/3régulation, enzymes, charpente
ARNfaible quantitéen cours de fabrication

Du filament d’ADN au chromosome condensé

2. Les niveaux d’enroulement de l’ADN

Document 3 : l’ADN s’enroule sur lui-même de plus en plus.

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3. Le nucléosome, unité de compaction

La molécule d’ADN (2 nm de diamètre) fait environ deux tours autour d’un groupe de huit histones : c’est un nucléosome. Les nucléosomes forment un « collier de perles » qui s’enroule à son tour en fibre de 30 nm, puis en boucles de plus en plus serrées jusqu’au chromosome métaphasique.

Exemple : l’ADN d’une seule cellule humaine mesure près de 2 m déroulé ; condensé, il tient dans un noyau de 6 µm de diamètre.

Le caryotype, carte d’identité chromosomique

4. Le caryotype

C’est la photographie des chromosomes d’une cellule en métaphase, classés par paires, selon leur taille et la position du centromère. Chez l’Homme : 23 paires, soit 22 paires d’autosomes et 1 paire de chromosomes sexuels (XX chez la femme, XY chez l’homme).

le cortex
la cellule
X et Y
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5. Nombre de chromosomes (2n) de quelques espèces

Espèce2nRemarque
Homme46caryotype normal : 46,XX ou 46,XY
Maïs20céréale très cultivée dans l’Ouest et le Nord
Haricot22légumineuse
Chien78le nombre ne dépend pas de la taille
Moustique anophèle6vecteur du paludisme

Pourquoi c’est important

  • Le nombre et la forme des chromosomes sont constants dans toutes les cellules d’un individu et chez tous les individus d’une espèce.
  • Une anomalie de nombre entraîne des troubles : trois chromosomes 21 → trisomie 21.
  • Le caryotype permet de dépister ces anomalies.
les ombres
le moustique
la moustiquaire
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Trace écrite : ce que je retiens

À retenir
  • Le chromosome est de la chromatine condensée, visible pendant la division cellulaire.
  • Un chromosome métaphasique a deux chromatides sœurs unies par un centromère.
  • Il est formé d’ADN associé à des protéines (histones) et à un peu d’ARN.
  • L’ADN enroulé autour des histones forme des nucléosomes, base de la condensation.
  • Le caryotype (46 chromosomes chez l’Homme) est constant pour une espèce.

Vocabulaire à connaître

Chromatidechacun des deux filaments identiques d’un chromosome dédoublé.Centromèrezone de jonction des deux chromatides.Histonespetites protéines autour desquelles s’enroule l’ADN.NucléosomeADN enroulé autour d’un groupe de huit histones.Caryotypeensemble des chromosomes d’une cellule, classés par paires.
je retiens
nuages et pluie
la protéine
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Je m’évalue

1. Quelles parties distingue-t-on sur un chromosome métaphasique ?
2. Quelles molécules constituent le chromosome ?
3. Qu’est-ce qu’un nucléosome ?
4. Combien de chromosomes compte une cellule humaine ?

Réponses : deux chromatides, centromère, bras · ADN, histones, un peu d’ARN · ADN enroulé autour d’histones · 46, soit 23 paires. Le corrigé détaillé et d’autres exercices de ce chapitre sont dans les exercices corrigés.

Erreurs fréquentes

  • Confondre chromatide et chromosome : un chromosome peut avoir une ou deux chromatides.
  • Penser que les chromosomes n’existent que pendant la mitose : en interphase, ils sont seulement déroulés (chromatine).
  • Croire que plus un être vivant est grand, plus il a de chromosomes.
je réfléchis
la division cellulaire
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Méthode

Pour exploiter des résultats de digestion enzymatique : pour chaque enzyme, rappelle la molécule qu’elle détruit, observe ce qui change dans le résultat, puis conclus « le chromosome contient… » ou « … n’est pas indispensable à… ». Termine par une phrase de synthèse.

Activité d’intégration

Au laboratoire d’un hôpital de Yaoundé, on réalise le caryotype de deux enfants. Le premier présente 46 chromosomes ; le second en possède 47, avec trois chromosomes n° 21. On traite aussi des chromosomes isolés avec une protéase : ils se déroulent en un très long filament qui reste coloré par le réactif de Feulgen.

  1. Quel est le caryotype normal d’un être humain ?
  2. Que montre l’expérience avec la protéase sur la composition du chromosome ?
  3. Explique pourquoi le second enfant présente une anomalie.

La correction détaillée de cette activité et d’autres sujets type est dans les cours et exercices corrigés.

la famille
l’embryon
le vaccin
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