Histoire et mécanisme de la réplication de l'ADN

Histoire et mécanisme de la réplication de l'ADN

index

Introduction: le problème

Comprendre les trois hypothèses à tester

Comprendre une expérience historique et la modéliser

Manipuler

Raisonner et faire un bilan

1. INTRODUCTION: LE PROBLEME

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, mais selon des modalités différentes :

1. modèle conservatif

3. modèle dispersif

2. modèle semi-conservatif

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 ».

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 ».

A partir d'une molécule d'ADN bicaténaire "mère", on forme une nouvelle molécule d'ADN bicaténaire. On garde donc une molécule "mère" non modifiée (elle est conservée), tout en créant une nouvelle molécule ("fille").

Afin de schématiser les 2 premières hypothèses, remplir les colonnes 1, 3 et 4.

3. Comprendre une expérience historique et la modéliseR

Meselson & Stahl ont imaginé que la double spirale de l'ADN pouvait s'ouvrir, permettant ainsi la copie de nouveaux brins à partir des brins originaux. Ils réalisent des expériences sur la bactérie Escherichia coli permettant de déterminer comment. Témoins: Ils cultivent E. coli dans deux milieux de culture permettant la multiplication active de cette bactérie, qui réplique alors intensément son ADN: soit dans un milieu contenant des nucléotides "lourds", constitués d'un isotope lourd de l'azote, le 15N, soit dans un milieu contenant des nucléotides "légers", constitués d'un isotope léger de l'azote, le 14N. Ils réalisent ensuite une expérience: dans un premier temps les bactéries sont cultivées dans un milieu contenant de l'azote lourd, le 15N. Puis les bactéries sont prélevées et transférées dans un milieu contenant de l'azote léger, le 14N. A chaque étape l'ADN des bactéries en culture est extrait et centrifugé à grande vitesse dans un tube contenant une solution de densité appropriée. Après centrifugation, l'ADN se stabilise ainsi à un niveau correspondant à sa densité. Protocole et résultats des témoins sont illustrés dans le schéma ci-contre :

Compléter les colonnes 2 et 5.

4. MANIPULER

2. Tester les solutions d’ADN obtenues après plusieurs cycles cellulaires en présence de 15N de ou 14N

3. Tester les solutions d’ADN obtenues après un cycle cellulaire en présence de 14N

1. Réaliser le gradient

Préparer un gradient de concentration (densité) dans 3 tubes à essais. Dans chaque tube, verser très délicatement en faisant couler petit à petit le long des parois du tube : 2 ml de solution de saccharose à 65%. Puis au-dessus, avec la même précaution, 1 ml de solution de saccharose à 25%, ne pas mélanger! Puis au-dessus, avec la même précaution, 1 ml de solution de saccharose à 5%, ne pas mélanger! DEPOSER DOUCEMENT LE TUBE SUR LE PORTE-TUBE.

(bactéries d'abord cultivées en présence de 15N puis transférées sur un milieu en présence de 14N pour y réaliser un cycle cellulaire)

En respectant les mêmes consignes de précaution : Incliner le tube 1. Y verser doucement, le long de la paroi, 7 gouttes de solution bleue ; reposer doucement le tube sur le porte-tube. Réitérer la manipulation avec le tube 2 : verser doucement, le long de la paroi, 7 gouttes de solution rouge ; reposer doucement le tube sur le porte-tube.

Réitérer la manipulation avec le tube 3 : verser doucement le long de la paroi, 7 gouttes de solution verte, le reposer doucement sur le porte-tube .

Compléter la colonne 6.

5. Raisonner ET FAIRE UN BILAN

Interpréter les résultats

Bilan

En comparant le résultat obtenu avec les conséquences prévisibles , valider ou invalider chacune des 2 hypothèses testées.

Conclure en indiquant quel est le mécanisme de réplication.

Compléter la colonne 7.