1.2 La réplication de l’ADN

Une introduction en musique (à réécouter à la fin de la séance, pour vérifier si on comprend mieux toutes les paroles…)

A la fin de ce chapitre je dois avoir compris les notions suivantes : réplication semi conservative, ADN polymérase, clone.

Pendant une mitose la quantité d’ADN d’une cellule est divisée par deux ce qui correspond à la séparation des chromatides de chaque chromosome. Dans les heures précédentes d’une mitose on observe que la quantité d’ADN d’une cellule double et chaque chromosome apparaît constitué de deux chromatides.

Comment passe-t-on de une à deux chromatides ?

A. La réplication du matériel génétique – livre p22-23

TP 3 La duplication de l’ADN

Visualiser la vidéo sur le cycle cellulaire et y situer la duplication de l’ADN

Avant de se diviser par mitose, une cellule réalise la réplication semi-conservative de ses molécules d’ADN : copie de l’information génétique basée sur la complémentarité des bases (l’adénine s’associe à la thymine et la guanine s’associe à la cytosine ) dont chaque brin de départ a servi de modèle à la synthèse du nouveau brin . Chaque nouvelle molécule d’ADN est formée d’un brin ancien et d’un brin nouveau. Les 2 molécules d’ADN issues de la réplication ont ainsi la même  séquence nucléotidique que la molécule d’ADN de départ.  Ces 2 molécules forment les deux chromatides identiques d’un chromosome à 2 chromatides, nécessaire avant la mitose.

Chaque chromatide contient une molécule d’ADN.

En absence d’erreur, ce phénomène préserve, par copie conforme, la séquence des nucléotides. Ainsi, les deux cellules provenant par mitose d’une cellule initiale possèdent exactement la même information génétique. La succession de mitoses produit un ensemble de cellules, toutes génétiquement identiques que l’on appelle un clone.

B. L’ADN polymérase – livre p24-25

TP 4 Découverte du principe de la PCR

L’ ADN polymérase est un complexe enzymatique capable d’ouvrir la molécule d’ADN, de la dérouler localement (hélicase), puis d’apparier des nucléotides libres en face de leur nucléotide complémentaire (A en face de T, C en face de G).

La découverte d’une polymérase capable de fonctionner à haute température (Taq polymérase extraite de la bactérie Thermus aquaticus) permet de répliquer l’ADN de façon automatique dans une machine (Polymerase Chain Reaction), ce qui permet d’obtenir rapidement des quantités d’ADN à étudier, à partir d’échantillons réduits.

La connaissance du mécanisme de la réplication par l’ADN polymérase permet de réaliser cette réplication dans un processus automatisé : la PCR. Cette PCR est utilisée dès que l’on a besoin de travailler à partir de prélèvements d’ADN. En effet, les quantités d’ADN prélevées sur le terrain (scène de crime, test de paternité, études paléontologiques sur de l’ADN « fossile », recherche de virus…) sont généralement insuffisantes pour que l’on puisse directement les exploiter directement : il faut d’abord amplifier les fragments d’ADN recueillis.

Animation de l’UPMC sur le principe de la Polymerase Chain Reaction

Noter que la PCR fonctionne à température élevée. L’ADN polymérase humaine est dénaturée à cette température. Mais d’autres organismes (comme la bactérie Thermus aquaticus) vivent à des hautes températures : leur ADN polymérase (Taq polymerase) supporte ces températures, et peut donc être utilisée dans la PCR (voir l’exercice 9p31 ADN polymérase et PCR).

Travail personnel

• Révise ton cours et tes connaissances grâce à une activité en ligne : La duplication, une étape indispensable avant la mitose
• exercice 9p31 ADN polymérase et PCR

aide : voir doc 5p25 ou ci-contre

• 10p31 réplication de l’ADN

aide : schématiser une mitose en colorant en bleu l’ADN parental et en rouge l’ADN néo-synthétisé

10p31 réplication de l’ADN

Pour aller plus loin :

Pour vous aider à réviser, le site « un seul brin d’ADN suffit ! »

Si vous voulez entendre la voix de M. Meselson, écoutez sa conférence sur la méiose à l’ENS le 22 Avil 2005 (en anglais!)

Chaque chromatide est constituée d’une longue molécule d’ADN associée à des protéines structurantes.

Au cours de la phase S, l’ADN subit la réplication semi-conservative. Il s’agit de la formation de deux copies qui, en observant les règles d’appariement des bases, conservent chacune la séquence des nucléotides de la molécule initiale. Ainsi, les deux cellules provenant par mitose d’une cellule initiale possèdent exactement la même information génétique. La succession de mitoses produit un ensemble de cellules, toutes génétiquement identiques que l’on appelle un clone.

Bilan des séances 1 et 2 en Classe Inversée

• Correction du  schéma présentant le modèle de réplication semi-conservatif si tu n’as pas eu le temps en TP
• Correction du  tableau