Activité 3 : Observation de l`ADN et mécanisme de la réplication

Activité 3 : Observation de l'ADN et mécanisme de la réplication
Objectifs
Chromatine, œil de réplication,
réplication semi-conservative.
Connaissances
Ra : Formuler des hypothèses.
Ra : Interpréter une expérience historique.
I : Observation d'une photo en microscopie
Capacités
électronique.
Co : Traduire des informations sous forme d'un
schéma.
Avant toute division cellulaire, la quantité d’ADN double et chaque chromosome apparaît constitué de
deux chromatides. A l'époque plusieurs hypothèses ont été émises pour expliquer comment le doublement de la
quantité d’ADN permet la formation des deux chromatides d’un chromosome dupliqué.
1 – Formuler les hypothèses permettant d'expliquer le doublement de la quantité d'ADN.
A partir d'un double brin d'ADN (en bleu), imaginer comment peut se répliquer ce double brin en dessinant les
nouveaux brins en vert.
2 – Grâce aux documents 1, 2 et 3, en déduire le bon modèle à partir des hypothèses de départ.
3 – A partir des documents 4 et 5 avec les éléments apportés par la question 2, construire un schéma légendé
illustrant les mécanismes impliqués dans la réplication de l’ADN au niveau d’un œil de réplication.
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Approche expérimentale de la réplication de l’ADN :
Document 1 : « Les 3 hypothèses de la réplication et les expériences de Meselson et Stahl »
Document 2 : L'expérience historique de Meselson et Stahl (1957)
Les expériences mises en œuvre par les américains Meselson et Stahl en 1957 ont permis de trancher
entre ces trois hypothèses. Meselson et Stahl ont travaillé sur une souche de bactéries de l’espèce Escherichia
coli. Les bactéries sont d’abord cultivées pendant plusieurs générations sur un milieu où le seul azote disponible
est du 15N. L’ADN extrait de ces bactéries est entièrement marqué par l’isotope lourd ; on vérifie par
centrifugation sur un gradient de densité* qu’il est effectivement plus dense que de l’ADN normal 14N.
Dans un second temps, ces bactéries dont l’ADN est marqué par du 15N sont transférées sur un milieu
normal, où l’azote disponible est du 14N. Puis à des temps variés, les auteurs prélèvent des échantillons de ces
bactéries, afin de mesurer la densité de leur ADN. L’intervalle de temps entre chaque prélèvement d’échantillon
correspond au doublement des bactéries dans la culture (le temps d'un cycle cellulaire). Le premier doublement
correspond donc à la synthèse d’ADN en l’absence de 15N, le second à une seconde phase.
Remarque : Isotope naturel 14N, isotope lourd 15N.
* centrifugation sur gradient de densité : lors de cette centrifugation, les éléments se localisent au niveau de
la densité qui est la plus proche de la leur.
Les résultats et leur interprétation obtenus pour différentes cultures sont représentés ci-dessous (la
quantité d’ADN introduit dan un tube est toujours la même) :
Document 3 : Tableau d'analyse de l'expérience (à compléter !)
% ADN lourd
Tube 1 (génération 0)
Tube 2 (génération 0)
Tube 3 (génération 1)
Tube 4 (génération 2)
% ADN hybride
% ADN léger
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Observation au microscope électronique d’un chromosome en cours de duplication :
Document 4 : Œil de réplication sur un chromosome de la drosophile (vue au MET)
Brin matrice (en
rouge)
Brin néoformé
(en bleu)
Remarque : On peut observer un filament (l'ADN) avec des sortes de sphères (protéines indiquées par des
flèches). Cette structure du chromosome s'appelle de la chromatine (ADN + protéines stabilisatrices).
Document 5 : Voir document 2 page 16 (Bordas).