Activité 2 Thème 1A La duplication des chromosomes

Thème 1A 1ère S Expression, stabilité et variation du patrimoine génétique
1
Avant la mitose, on observe le doublement des chromatides de chaque chromosome. Chaque chromatide contient une molécule d’ADN.
Il ya donc duplication de chaque molécule d’ADN avant une mitose.
A partir des documents proposés, de vos observations et vos connaissances, choisir le modèle de duplication de la molécule d’ADN
parmi les 3 modèles proposés en justifiant votre choix
Production attendue :
- Schémas et proportions des différentes molécules d’ADN obtenues au cours des différents cycles cellulaires des expériences de
Meselson et Stahl en représentant les brins lourds (avec 15N) et les brins légers (avec 14N) avec des couleurs différentes.
- Schémas des molécules d’ADN d’un chromosome au temps T0, T1 et T2 lors des expériences de Taylor en indiquant la présence
de la radioactivité à la Thymine tritiée si nécessaire
Document 1 : Quantité d’ADN dans une cellule au cours du temps (Livre p 20)
Document 2 : Les modèles de la duplication de l’ADN (Livre p 22)
En 1953, Watson et Crick décrivent la structure en double hélice de l’ADN. Ils
font l’hypothèse que, lors de la duplication de l’ADN avant une mitose, les deux
chaînes complémentaires se séparent et que, en vertu de l’appariement des
bases complémentaires des nucléotides, chacune d’elle sélectionne les bases
complémentaires. Un brin d’ADN est ainsi synthétisé à partir d’un brin qui a
servi de modèle : c’est un modèle de duplication semi-conservatif.
http://www.nature.com/nature/dna50/watsoncrick2.pdf
Cependant, en 1957, deux autres biologistes Delbrück et Stent, expliquent que
l’on peut envisager d’autres hypothèses pour expliquer la duplication de l’ADN :
un modèle conservatif et un modèle dispersif.
Thème 1A
Activité 2 : La duplication de l’ADN
Notions à construire
Chaque chromatide contient une molécule d’ADN.
Au cours de la phase S, l’ADN subit la réplication semi
conservative. En absence d’erreur, ce phénomène préserve, par
copie conforme, la séquence des nucléotides.
Ainsi, les deux cellules filles provenant par mitose d’une cellule
mère possèdent la même information génétique
Capacités
Mettre en œuvre une méthode (démarche
historique) et/ou une utilisation de logiciels et/ou
une pratique documentaire permettant de
comprendre le mécanisme de réplication semi
conservative.
Attitudes
Manifester du sens de l’observation,
de la curiosité, de l’esprit critique
Faire preuve d’autonomie
Percevoir le lien entre sciences et
technique

Thème 1A 1ère S Expression, stabilité et variation du patrimoine génétique
2
Document 3 : Chromosome et ADN (Livre p 21 et D’après http://www-ed-sdvs.u-strasbg.fr/openlab/lyceens-expert/adn.php)
Une molécule d’ADN est formée de 2 brins ou chaines enroulés en une double hélice. Chaque brin est constitue d’unités élémentaires
enchainées appelées nucléotides. Il existe 4 nucléotides différents se distinguant par la nature d’un de leurs constituants appelé bases
azotées : l’adenine (A), la cytosine(C), la guanine (G) et la thymine (T). Les 2 brins sont associés sur toute leur longueur de telle sorte que
A est toujours en face de T et G en face de C : on dit que les 2 brins sont complémentaires.
Une molécule d’ADN est caractérisée par sa séquence, c’est-a-dire le nombre, la nature et l’ordre dans lequel les nucléotides
s’enchainent.
Document 4 : Expérience de Meselson et Stahl (1958, livre p 22 ) http://www.pnas.org/content/44/7/671.full.pdf+html
Cette expérience a pu être réalisée grâce à plusieurs mises au point techniques :
1 - Meselson et Stahl mettent au point une technique d'obtention de gradient de densité par centrifugation. En utilisant du chlorure de
Césium de densité moyenne 1,72, ils obtiennent après 24h de centrifugation à grande vitesse un gradient de densité (environ de 1,70 à
1,75), gamme qui englobe la densité de l'ADN (1,710).
2 - Ils cultivent les bactéries dans un milieu dans lequel les substances organiques utilisées comme source d'azote contiennent de l'azote
lourd (15N). Au cours de la culture, toutes les molécules azotées et en particulier l'ADN contiennent une forte proportion d'azote 15N.
L'ADN "lourd" a une densité de 1,724 et peut être distingué de l'ADN "léger" (1,710) par gradient de densité par centrifugation.
3 - Ils mettent au point une méthode qui permet de synchroniser pendant quelques générations la division des bactéries.

Thème 1A 1ère S Expression, stabilité et variation du patrimoine génétique
3
Document 5 : Les expériences de Taylor 1957 (D’après http://www.incertae-sedis.fr/gl/docu1180_02a_experience-de-taylor.htm)
La méthodologie de Taylor repose sur des expériences de marquage à l'aide de nucléotides radioactifs et obtention de clichés
(= autoradiographie). Après culture des racines de liliacées dans un milieu contenant de la thymidine radioactive (le nucléotide
à thymine) susceptible de s'incorporer dans le végétal, on rince, on fixe (pour tuer les cellules et bloquer toutes les réactions
biochimiques), on coupe les racines et on les recouvre d'une émulsion photographique qui sera développée ultérieurement.
L'impression du papier photographique se fait au niveau des zones radioactives: on observe des taches noires marquant l'emplacement
des molécules radioactives.
http://www.pnas.org/content/44/7/671.full.pdf+html
T0 : les plantules sont laissées dans le milieu
radioactif le temps d'un cycle cellulaire.
Quelques cellules sont prélevées, après
blocage à la métaphase et soumises à
l'autoradiographie
T1 : les plantules restent sur le milieu
normal (non radioactif) pendant un cycle
cellulaire supplémentaire: des cellules
sont alors prélevées et soumises à
l'autoradiographie:
T2 : les plantules restent sur le milieu
normal (non radioactif) pendant un
second cycle cellulaire supplémentaire:
des cellules sont alors prélevées et
soumises à l'autoradiographie