Activité 14 - SVT - 1ère Spécialité

1ère spécialité SVT

Activité 14 :

La réplication de l'ADN

F. Stauder

La réplication de l'ADN est une étape essentielle du cycle cellulaire. Suivez les différentes étapes dans l'ordre afin de comprendre comment se réalise cette réplication de l'ADN. À l'aide des étapes 2 et 3, complétez la Fiche bilan distribuée par le professeur. Elle sera ensuite intégrée à votre cours.

Étape 1

Quelques rappels

Étape 2

Étape 3

Étape 4

Des hypothèses à tester

Une expérience déterminante

Conclusion

Menu Principal

Rappel : La compréhension de la structure de la molécule d'ADN.

Au début des années 1950, les biologistes savent que la molécule d’ADN est le support de l’information génétique. Ils savent qu’elle est formée de 4 nucléotides distinguables par leurs bases azotées : l’adénine, la thymine, la guanine et la cytosine. Grâce à la diffraction par rayons X et le cliché obtenu par Rosalind Franklin, James Watson et Francis Crick comprennent la structure de l’ADN en 1952. Ils publient dans le magazine Nature en 1953 et proposent le modèle d’ADN en doubles hélices. La structure de l’ADN suggère aux biologistes un mécanisme possible de réplication de l’ADN permettant de dupliquer les chromosomes. Ainsi Watson et Crick écrivaient : « Nous n’avons pu nous empêcher de remarquer que l’assemblage par paires spécifiques […] suggère immédiatement un possible mécanisme de copie du matériel génétique. »

Francis Crick

James Watson

Quelques rappels

Étape

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Rappel : La nécessaire étape de la réplication.

Réplication de l'ADN

Cycle cellulaire avec mitose

Cycle cellulaire avec méiose

La mitose et la méiose sont deux divisions cellulaires qui débutent avec une cellule possédant un stock de chromosomes bichromatidiens. Cette présence de chromosomes doubles dans les cellules impliquent forcément une étape permettant à ces chromosomes de se dupliquer = Duplication des chromosomes. Nous savons déjà que la duplication des chromosomes se fait durant la phase S du cycle cellulaire (= phase de synthèse de l'ADN) Ainsi durant cette phase S, chaque molécule d'ADN est répliquée. Cela signifie que chaque molécule est copiée ; ce qui permet l'obtention d'une deuxième chromatide pour chaque chromosome.

Etape 1 terminée

Quelques rappels

Étape

Trois modèles expliquant comment se réalise la réplication de l'ADN ont été proposés mais un seul est correct. Il va falloir l'identifier.

Hypothèse B :

Chaque molécule fille d’ADN contient un brin de la molécule mère d’ADN et un brin nouvellement synthétisé. C’est la réplication semi-conservative.

Hypothèse A :

Les deux brins d’ADN de la molécule mère restent ensemble après avoir servis de modèle. C’est la réplication conservative.

Hypothèse C :

Les deux molécules filles d’ADN comportent des fragments d’ADN initial et d’ADN nouvellement synthétisé. C’est la réplication dispersive.

Des hypothèses à tester

Lexique :

Étape

- Molécule mère d'ADN

- Molécule fille d'ADN

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Consigne : Placez les schémas au niveau des hypothèses correspondantes et mémorisez bien les 3 possibilités afin d'identifier par la suite laquelle est correcte.

Hypothèse B :

La réplication semi-conservative

Hypothèse A :

La réplication conservative

Hypothèse C :

La réplication dispersive

Bien joué ! Tu peux retourner au menu principal et passer à la suite. Note le début du code : 19

Des hypothèses à tester

Étape

En bleu : Brin d'ADN initial (issue de la molécule mère).

En jaune : Brin d'ADN néoformé.

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L’expérience historique de M. Meseslon et F. Stahl (1958).

Principe de l'expérience

Résultats attendus et analyse des résultats obtenus

Une expérience déterminante

Étape

Menu Principal

Menu - ETAPE 3

Principe de l'expérience

L’idée novatrice de Meselson et Stahl est d’utiliser les isotopes 14 (léger) et 15 (lourd) de l’azote qui vont s’intégrer aux bases azotées des nucléotides lors de la réplication de l’ADN de bactéries.

Les bactéries (E. Coli) sont cultivées pendant de nombreux cycles cellulaires dans un milieu enrichi en azote lourd (15N) puis transférées dans un milieu enrichi en azote léger (14N). À chaque réplication, l’azote, qu’il soit lourd ou léger, s’incorpore à l’ADN bactérien (puisque, nous l’avons vu, l’ADN est riche en bases azotées). Un échantillon de chaque culture est prélevé, puis l’ADN bactérien est extrait et centrifugé. Cela permet d’évaluer la proportion d’ADN lourd, léger ou intermédiaire (15N et 14N) : en effet, sous l’effet de la centrifugation, l’ADN forme une bande qui est localisée d’autant plus près du fond dans du tube que la molécule est lourde.

Une expérience déterminante

Précisions

Connaissances de chimie

Étape

Menu Principal

Résultats attendus et analyse des résultats obtenus

Menu - ETAPE 3

Imaginons ce qu'il devrait se passer pour chacune de nos 3 hypothèses de réplication et quels seraient alors les résultats attendus après un premier cycle cellulaire et donc une réplication en présence de 14N (azote léger) !

Une expérience déterminante

Étape

Menu Principal

Résultats attendus et analyse des résultats obtenus

Menu - ETAPE 3

Résultats attendus possibles

Consigne : Placez les schémas au bon endroit dans le tableau et mémorisez bien les 3 résultats attendus possibles.

Bien joué ! As-tu bien mémorisé les résultats attendus ? Tu peux donc poursuivre la réflexion.

Une expérience déterminante

Étape

En bleu : Brin d'ADN contenant de l'azote lourd 15N.

En jaune : Brin d'ADN contenant de l'azote léger 14N. .

Menu Principal

Résultats attendus et analyse des résultats obtenus

Menu - ETAPE 3

Consigne : À partir du résultat obtenu, identifiez l'hypothèse dont les résultats attendus ne correspondent pas et qui peut donc être invalidée :

Hypothèse A :

Modèle de la réplication conservative.

Résultats obtenus par Meselson et Stahl

Hypothèse B :

Modèle de la réplication semi-conservative.

Hypothèse C :

Modèle de la réplication dispersive.

Une expérience déterminante

Étape

Menu Principal

Menu - ETAPE 3

Résultats attendus et analyse des résultats obtenus

Consigne : À partir du résultat obtenu, identifiez l'hypothèse dont les résultats attendus ne correspondent pas et qui peut donc être invalidée

Résultats obtenus

Les résultats attendus de ce modèle (50 % d'ADN lourd et 50 % d'ADN léger) ne correspondent pas aux résultats obtenus (100% d'ADN intermédiaires). L'hypothèse de ce modèle (conservatif) est donc invalidée.

Une expérience déterminante

Notez la suite du code : 6puis poursuivez !

Étape

Menu Principal

Menu - ETAPE 3

Résultats attendus et analyse des résultats obtenus

Consigne : À partir du résultat obtenu, identifiez l'hypothèse dont les résultats attendus ne correspondent pas et qui peut donc être invalidée

Résultats obtenus

Les résultats attendus de ce modèle correspondent bien aux résultats obtenus (100% d'ADN intermédiaires). L'hypothèse de ce modèle ne peut donc pas être invalidée.

Réessayez !

Une expérience déterminante

Étape

Menu Principal

Menu - ETAPE 3

Résultats attendus et analyse des résultats obtenus

Il reste toujours deux modèles possibles et un seul est correct... Imaginons maintenant les résultats attendus après un deuxième cycle cellulaire et donc une deuxième réplication en présence de 14N (azote léger) !

Une expérience déterminante

Étape

Menu Principal

Menu - ETAPE 3

Résultats attendus et analyse des résultats obtenus

Consigne : Placez les schémas au bon endroit dans le tableau et mémorisez bien les 3 résultats attendus possibles.

Bien joué ! As-tu bien mémorisé les résultats attendus ? Tu peux donc poursuivre la réflexion.

On prévoit tout de même les résultats pour ce modèle bien que celui-ci ait été invalidé...

Une expérience déterminante

Étape

En jaune : Brin d'ADN contenant de l'azote léger 14N. .

En bleu : Brin d'ADN contenant de l'azote lourd 15N.

Menu Principal

Résultats attendus et analyse des résultats obtenus

Menu - ETAPE 3

Consigne : À partir du résultat obtenu, identifiez l'hypothèse qui peut désormais être validée.

Hypothèse A :

Modèle de la réplication conservative.

Résultats obtenus par Meselson et Stahl

Hypothèse B :

Modèle de la réplication semi-conservative.

Hypothèse C :

Modèle de la réplication dispersive.

Une expérience déterminante

Étape

Menu Principal

Résultats attendus et analyse des résultats obtenus

Menu - ETAPE 3

Consigne : À partir du résultat obtenu, identifiez l'hypothèse qui peut désormais être validé.

Résultats obtenus

Les résultats attendus de ce modèle (50 % d'ADN intermédiaire et 50 % d'ADN léger) correspondent aux résultats obtenus par Meselson et Stahl. L'hypothèse de ce modèle (semi-conservatif) est donc validée.

Une expérience déterminante

Notez la fin du code : 2puis revenez au menu principal !

Étape

Menu Principal

Menu - ETAPE 3

Résultats attendus et analyse des résultats obtenus

Consigne : À partir du résultat obtenu, identifiez l'hypothèse qui peut désormais être validé.

Résultats obtenus

Ce modèle conservatif a déjà été invalidé précédemment...

Une expérience déterminante

Réessayez !

Étape

Menu Principal

Menu - ETAPE 3

Résultats attendus et analyse des résultats obtenus

Consigne : À partir du résultat obtenu, identifiez l'hypothèse qui peut désormais être validé.

Résultats obtenus

Les résultats attendus de ce modèle ne correspondent pas aux résultats obtenus. L'hypothèse de ce modèle ne peut donc pas être validée.

Une expérience déterminante

Réessayez !

Étape

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