1SPE TP libmol : réplication

TP

la réplication de l'ADN

M.Mayans-Lycée Beaussier-La Seyne sur mer

Comment se déroule la duplication de l'ADN en phase S ?

1. je révise l'ADN

Des expériences historiques pour élucider ce problème

2. je comprends les hypothèses à tester

3. je comprends l'expérience proposée

4. Le mécanisme de la réplication

Marie. Mayans-Lycée Beaussier-La Seyne sur mer

Partie 1 : je revois la structure de la molécule d'ADN

Pb : je cherche à réviser la structure de la molécule d'ADN

MATERIEL

LIBMOL

Proposition de résolution pratique (à l'oral)

Fiche technique libmol

fichier ADN

consignes

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version simplifiée de LIBMOL

Pb : je cherche à réviser la structure de la molécule d'ADN

LIBMOL

Fiche technique libmol

M.Mayans-Lycée Beaussier-La Seyne sur mer

LIBMOL

• Aller sur LIBMOL
• Tapez ADN dans l'onglet "fichier" "librairie de molécules"
• Choisir ADN 14 paires de bases

je revois l'utilisation de LIBMOL

Dans l'onglet "commandes" Choisir des colorations et représentations qui permettent de montrer : - Que l'ADN est une molécule formée de 2 chaines (brins) complémentaires : formée chacune d' une séquence de nucléotides Dans l'onglet "séquence"- Que les nucléotides sont complémentaires 2 à 2 (A/T; C/G) grâce à des liaisons hydrogène (utiliser interactions) - Ne montrer qu'un couple de nucléotides complémentaires (utiliser sélection et masquer/démasquer) Dans l'onglet "surface" - Vous pouvez visualiser la forme générale de l'ADN Grâce à l'outil mesure - Mesurer le diamètre de la double hélice

Fiche technique libmol

résultats

M.Mayans-Lycée Beaussier-La Seyne sur mer

des résultats

M.Mayans-Lycée Beaussier-La Seyne sur mer

Meselson et Stahl (1957)

le problème

Depuis Watson et Crick (1953), on sait que l’ADN est une molécule formée de deux brins , formant une double hélice. Dès leur publication originale sur la structure de l’ADN, Watson et Crick ont proposé que cette double hélice puisse s’ouvrir, permettant ainsi la synthèse de nouveaux brins, complémentaires des brins originaux.L’ADN peut ainsi servir de matrice à sa propre réplication, étape essentielle du cycle cellulaire. Cette duplication de l’ADN (et donc des chromatides) permet de passer de chromosomes à une chromatide à des chromosomes possédant deux chromatides identiques, portant la même information génétique. Lors de la mitose, ces deux chromatides sont réparties, chaque cellule-fille héritant d’une chromatide de chaque chromosome. On obtient ainsi deux cellules possédant la même information génétique que la cellule-mère.Le problème qui se posait à Meselson et Stahl était alors de comprendre comment se réalisait cette réplication : selon quelles modalités passe-t-on d’une molécule d’ADN formée de deux brins* à deux molécules d’ADN bicaténaires* identiques ?

Marie. Mayans-Lycée Beaussier-La Seyne sur mer

2. comprendre les trois hypothèses à tester

Pour expliquer la duplication d’un ADN bicaténaire (à 2 brins), trois modèles ont été proposés. Ces modèles se basent tous sur l’utilisation de la molécule d’ADN « mère » comme matrice pour sa réplication (copie), mais selon des modalités différentes :

modèle semi-conservatif

On dissocie les deux brins de la molécule d’ADN bicaténaire « mère ».Chaque brin sert donc de matrice à la synthèse d’un brin complémentaire, l’ensemble reformant une molécule d’ADN bicaténaire. Chaque nouvelle molécule « fille » ne conserve donc que la moitié de la molécule « mère ».

modèle conservatif

À partir d’une molécule d’ADN bicaténaire « mère », on forme une nouvelle molécule d’ADN bicaténaire.On garde donc ici une molécule « mère », non modifiée (elle est donc conservée), tout en « créant » une nouvelle molécule (« fille »).

On ne conserve aucun brin intact.La copie se réalise par fragments dispersés dans l’ensemble de l’ADN, permettant de former les deux molécules d’ADN bicaténaires « filles ».

modèle dispersif

PB

Marie. Mayans-Lycée Beaussier-La Seyne sur mer

déplacez les étiquettes et placez-les SUR les 3 schémas possibles

les 3 hypothèses

Schématisation

modèle conservatif

ADN d'origine

ADN produit pendant la réplication

modèle semi conservatif

modèle dispersif

schématisez les 3 hypothèses, remplissez le tableau

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3. l'expérience de Meselson et Stal (le principe)

Principe de la manipulation : L'isotope 15N de l'azote a une masse plus grande que l'azote ordinaire 14N. L'ADN peut être "marqué" par les isotopes de l'azote, qui s'intègrent au niveau des bases azotées A, T, G et C. Des molécules d'ADN marquées par le 15N sont donc plus lourdes que des molécules d'ADN marquées par le 14N. L'ADN lourd peut être séparé de l'ADN léger par centrifugation en gradient de densité.

• Culture de bactéries dans un milieu dans lequel les substances organiques utilisées pour la synthèse de l'ADN (nucléotides) contiennent de l'azote lourd (15N). Au cours de la culture, l'ADN incorpore ses molécules et contient alors une forte proportion d'azote 15N.

Mise au point d'une technique d'obtention de gradient de densité par centrifugation. l'ADN (1,710) qui y est déposé migre à une hauteur qui correspond à sa densité (et donc à sa masse).

complétez les résultats "témoins"

Marie. Mayans-Lycée Beaussier-La Seyne sur mer

tableau à compléter : comparez les résultats attendus pour chaque hypothèse avecles résultats obtenus par M & S

Marie. Mayans-Lycée Beaussier-La Seyne sur mer

l'expérience de Meselson et Stal (les résultats)

l'expérience

complétez le tableau

Marie. Mayans-Lycée Beaussier-La Seyne sur mer

Raisonner

Je vérifie que j'ai compris

Interpréter les résultats

- quels seraient les résultats après 1 cycle supplémentaire dans un milieu 14N ? - comparer avec les résultats donnés

en comparant votre résultat avec les conséquences prévisibles que vous avez établi, validez ou invalidez chaque hypothèseCONCLURE

complétez le tableauCONCLURE

Je fais un bilan

réalisez un schéma bilan de 3 cycles de division en utilisant une molécule d’ADN dont la séquence d’un brin est : CGTAAAGCA

Marie. Mayans-Lycée Beaussier-La Seyne sur mer

4. le mécanime de la réplication : l'implication d'une enzyme

Des expériences ont montré que la éplication est impossible en l'absence d'une enzyme : l'ADN polymérase

PB : on cherche à montrer comment l'ADN polymérase permet la réplication de l'ADN

MATERIEL

Proposition de résolution pratique (à l'oral)

rédiger une proposition de réalisation pratique

LIBMOL

Fiche technique libmol

ADN polymérase

M.Mayans-Lycée Beaussier-La Seyne sur mer

LIBMOL

• Aller sur LIBMOL
• Tapez ADN polymérase dans l'onglet "fichier" "librairie de molécules"

j'utilise LIBMOL en autonomie

Dans l'onglet "commandes" Choisir des colorations et représentations qui permettent de montrer : - Que l'ADN polymérase est une protéine dont la séquence assure la forme dans l'espace --> capacité à se fixer sur l'ADN et à le recopier - Que l'ADN est ouverte en 2 brins et qu'ils sont fidèlement recopiés Dans l'onglet "surface" - Vous pouvez visualiser la forme générale de l'ADN et/ou de la protéine pour montrer leur complémentarité de forme Dans l'onglet "séquence" : repérez la séquence des différents brins de l'ADN

Schématisez la molécule en réplication en respectant la séquence proposée

M.Mayans-Lycée Beaussier-La Seyne sur mer

Attention, ne pas confondre les 2 BRINS de la molécule d'ADN

...et les chromatides d'un chromosome double

On parle d'ADN bicaténaire

On a cultivé des bactéries pendant de très nombreux cycles cellulaires sur de l'14N ou de l'15N . La totalité de l'ADN contient de l'14N (ADN "léger") ou de l'15N (ADN "lourd") On repère la nature de l'ADN grâce à sa densité

Une enzyme est une PROTEINE qui catalyse (accélère) une réaction chimique cellulaire

les enzymes agissenr sur leur SUBSTRAT spécifique grâce à une complémentarité de FORME

Une protéine est caractérisée par sa SEQUENCE qui détermine sa FORME et donc, sa FONCTION

une paire de nucléotides complémentaires T-A

Cliquez

privilegiez "blanc" pour imprimer

Affichez les liaisons hydrogène

c'est en fait un complexe enzymatique (plusieurs enzymes) qui agit

- hélicase qui déroule et ouvre l'ADN

- ADN polymérase qui polymérise un nouveau brin d'ADN (néoformé) complémentaire au brin de l'ADN mère

A notre niveau on ne tiendra pas compte du sens de fonctionnement de l'ADN polymérase et des différences de fonctionnement pour les 2 brins copiés

Rappel