1A2 Replication

Les modalités de réplication de la molécule d’ADN Problème : à chaque cycle cellulaire, la quantité d'ADN est divisée par 2 dans la cellule au cours de la mitose. Un processus compensatoire, nommé réplication, se déroule durant la phase S de l'interphase.

Activités I. Expériences historiques - A partir du texte de Meselson et Stahl publié en 1958 (fichier pdf), répondre au QCM. - Sous forme de schémas et en utilisant des couleurs différentes (bleu pour un brin ancien et rouge pour un brin nouveau), proposer deux hypothèses pour la réplication de l'ADN, une sur le mode conservatif et une sur le mode semi-conservatif - En s’appuyant sur vos réponses au QCM, choisir une hypothèse sur le mode de réplication de l’ADN et la justifier. - Validation de l’hypothèse retenue : Réaliser une série de schémas de la réplication de l’ADN qui rendent compte des observations de Taylor et qui valident l’hypothèse retenue Consignes : choisir un fragment d’ADN d’une dizaine de bases. Utiliser une couleur différente pour la base azotée radioactive (thymidine tritiée) Précision : il suffit qu’un des 2 brins d’une molécule d’ADN soit radioactif pour que la molécule d’ADN soit radioactive II. Visualisation moléculaire - Ouvrir le fichier de l’ADN polymérase dans Rastop et faire apparaître les différentes chaines de manière différente. Distinguer les parties nucléiques et les parties protéiques. Faire un schéma montrant les relations entre l’enzyme (chaine A), la molécule d’ADN mère (chaines T et P) et le nouveau brin d’ADN (chaine D) Bilan : Répondre au problème posé en une à deux phrases

Données - Document 1 : expériences de Meselson et Stahl

- Document 2 : expérience de Taylor

- Rastop + fiche technique - Fichier adnpolym.pdb (identifiant 1BPX)

Document 1 : expériences de Meselson et Stahl 1. Dans l’hypothèse proposée par Watson et Crick pour la duplication de l’ADN : a. A chaque division, les deux anciens brins d’ADN restent assemblés et une molécule entièrement nouvelle est synthétisée b. A chaque division les deux anciens brins d’ADN se séparent et sont associés chacun à un nouveau brin pour former une nouvelle molécule hybride c. A chaque division, des fragments des anciens brins d’ADN sont associés à des nouveaux pour former une nouvelle molécule d’ADN 2. Pour distinguer les brins d’ADN de la molécule initiale des brins d’ADN nouvellement formés, Meselson et Stahl utilisent : a. Des colorations différentes b. Des différences de densité c. Des marqueurs radioactifs 3. Meselson et Stahl travaillent sur l’ADN issu : a. De champignons microscopiques b. D’un singe antropomorphe c. D’une bactérie d. D’un protozoaire e. De la fille de Meselson 4. Pour différencier le brin ancien du brin nouveau de la molécule d’ADN, Meselson et Stahl utilisent un isotope : a. Du carbone b. Du fer c. De l’or d. De l’azote e. De l’oxygène 5. Pour séparer les ADN de différentes densités, Meselson et Stahl procèdent par : a. Sédimentation b. Distillation c. Explosion d. Centrifugation e. Fusion nucléaire 6. Les molécules d’ADN utilisées par Meselson et Stahl sont issues : a. De cellules bactériennes cultivées pendant 14 générations dans du 14N b. De cellules bactériennes cultivées pendant 1 génération dans du 15N c. De cellules bactériennes cultivées pendant 14 générations dans du 15N d. De cellules œufs cultivées pendant 14 générations dans du 15N e. De cellules bactériennes cultivées pendant 14 générations dans du 15O 7. Figure 4 : les résultats obtenus par Meselson et Stahl montrent que les cellules bactériennes de la génération 0 contiennent 100% d’ADN lourd. a. La génération 1 contient 100% d’ADN léger b. La génération 1 contient 100% d’ADN intermédiaire c. La génération 1 contient 50% d’ADN léger et 50% d’ADN lourd d. La génération 2 (1.9 sur le schéma) contient 100% d’ADN intermédiaire e. La génération 2 (1.9 sur le schéma) contient 50% d’ADN lourd et 50% d’ADN intermédiaire f. La génération 2 (1.9 sur le schéma) contient 50% d’ADN léger et 50% d’ADN intermédiaire g. La génération 3 contient 50% d’ADN léger et 50% d’ADN intermédiaire h. La génération 3 contient 25% d’ADN léger et 75% d’ADN intermédiaire i. La génération 3 contient 75% d’ADN léger et 25% d’ADN intermédiaire

Document 2 : Expérience historique de Taylor En 1957, quatre ans après la découverte de l’ADN, Taylor met en culture de jeunes plantules dans un milieu nutritif contenant un « précurseur marqué » de l’ADN. Ce précurseur est le nucléotide T de l’ADN dans lequel certains atomes d’hydrogène ont été remplacés par l’isotope radioactif de cet élément, le tritium (3H). Lorsque les cellules répliquent leurs molécules d’ADN, elles incorporent ce précurseur et l’ADN formée devient radioactif. Cette molécule est alors détectable par la technique d’autoradiographie : les cellules en culture sont écrasés et mises en contact avec un film photographique. Le rayonnement émis par les molécules radioactives impressionne le film formant ainsi une tache noire qui révèle la position de des molécules dans la cellule. Les plantules sont cultivées pendant la durée d’un cycle cellulaire sur ce milieu nutritif (milieu « chaud »). Taylor prélève alors des racines et réalise une première autoradiographie. Les plantules sont ensuite transférées dans un second milieu non radioactif (milieu « froid »). Une seconde autoradiographie est réalisée après un second cycle cellulaire puis une troisième après un troisième cycle cellulaire.