Activité 2 : L`ADN polymérase

TP9 LA DIVISION CONFORME
TP guidé
Nous avons pu voir que la division cellulaire était précédée d’un doublement de la quantité d’ADN afin que chaque
cellule fille puisse disposer de la même quantité d’ADN, quantité équivalente à celle contenue dans la cellule mère. En
plus de cet équilibre quantitatif, il est nécessaire que les deux cellules filles héritent de la même information génétique,
c'est-à-dire de la même séquence en nucléotides (ATGC) : il doit y avoir équilibre qualitatif.
Il est donc nécessaire de trouver un fonctionnement qui assure à la cellule de pouvoir recopier son ADN de manière
précise et rigoureuse afin de pouvoir transmettre des molécules identiques à chacune des deux descendantes.
Problème : Comment la cellule assure-t-elle la copie conforme de son ADN ?
Activité 1 : Hypothèses sur la duplication de l’ADN
Dans les faits on s’aperçoit qu’une division cellulaire ne peut avoir lieu que lorsque les chromosomes sont à deux
chromatides, c’est à dire lorsque la molécule d’ADN s’est dupliquée (dédoublée) ; chaque chromatide représentant une
molécule d’ADN. Nous allons tenter dans cette activité de préciser ce phénomène.
Imaginez 3 hypothèses possibles pour passer de une à deux molécules d’ADN (identiques entre elles forcement). Représentez ces
trois hypothèses sous forme d’un schéma en dessinant la molécule d’origine en noir et les parties nouvellement synthétisées en
rouge
Hypothèse 1
Hypothèse 2
Hypothèse 3
Construisez les molécules obtenues avec les Lego, pour chacune des hypothèses. Vous veillerez à utiliser les bases azotées
« légères » pour les parties nouvelles des molécules et les bases azotées « lourdes » pour les parties d’origine. Construisez
également une molécule constituée uniquement de bases azotées lourdes. Pesez chacune des molécules ainsi construites.
En 1958, Meselson et Stahl mettent au point une expérience similaire à votre réalisation. Après avoir cultivé des bactéries dans de
l’azote lourd, ils mettent celle-ci dans un milieu contenant de l’azote léger durant une seule division. Ne pouvant peser les
différences de poids (trop infime), ils les séparent par centrifugation, sachant que les plus lourds vont migrer plus loin lors de la
centrifugation. Ils font de même avec deux molécules témoins : un ADN fait uniquement de bases azotées « lourdes » et un ADN
fait uniquement de bases azotées « légères ». Les résultats obtenus vous sont données dans le doc2p19.
D’après les résultats observés et vos modèles pesés validez la bonne hypothèse en justifiant votre choix.
Ra1 (Pratiquer une démarche scientifique : émettre des hypothèses, construire un protocole expérimentale en lien avec ces
hypothèses, conclure quant à ces hypothèses en fonctions des résultats)  
Justesse : L’hypothèse est plausible, réaliste/Les interprétations de résultats justes/Les réponses aux hypothèses sont exactes
Complétude : L’hypothèse permet de répondre à l’ensemble du problème/La réponse au problème est complète
Précisions : Les interprétations s’appuient sur des résultats chiffrés
Cohérence : Hypothèse et les réponses sont en lien avec le problème
Pertinence : Seules les informations utiles sont utilisées
Communicabilité : La trace écrite distingue bien les différentes phases : problème, hypothèse, expérimentation, résultats et
réponse.
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1ère S – Chap II : Expression, stabilité et variation du patrimoine génétique
Moi
Lui
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Activité 2 : L’ADN polymérase
Cette réplication est assurée par un complexe enzymatique nommé ADN polymérase. D’après le document 3, schématisez la
réplication de la molécule d’ADN pour une molécule de séquence :
ATTCAGGTCCAATCGATCA
Précisez le principe utilisé par l’ADN polymérase pour associé un nouveau nucléotide.
Activité 3 : Un système presque infaillible
A l’aide du logiciel Anagène, ouvrez les différentes versions du gène HLA : ouvrez anagène puis fichier, « banque
de séquences », « la système HLA », « HLAA ». Choisissez les versions HLAa0210, HLAa0211, HLAa0212,
HLAa1101. Comparez chacune des séquences et données sous forme de tableau la matrice de différences entre
chacune de ces versions (voir fiche méthode).
Considérant que ces modifications sont liées à des erreurs d’ADN polymérase, calculez le taux d’erreur de cette
enzyme. Comparez ces valeurs aux taux d’erreurs mesurés dans le document 3p85. Faites deux hypothèses
permettant d’expliquer les différences de fréquences obtenus.
Re2 (Utiliser l’outil informatique)  
Justesse : Toutes les fonctions sont utilisées correctement
Les résultats extraits sont justes
Moi
Lui
Précisions : Les données obtenues sont précises
Complétude : Toutes les fonctions nécessaires sont utilisées en
autonomie
Pertinence : Seules les fonctions utiles sont exploitées
Un regard critique est gardé sur les résultats ou les recherches
Communicabilité : Les documents imprimés sont suffisamment travaillés
et triés pour être explicite et simple à lire
Activité 4 : Vitesse de synthèse de l’ADN
La réplication de l’ADN est très rapide chez les bactéries : 500 à plusieurs milliers de paires de bases (pb) par seconde. Or, le
chromosome d’une bactérie (Escherichia coli) contient 4.106 pb. On a pu montrer, par ailleurs, que chez les mammifères, la
réplication de l’ADN est plus lente : 50 pb par seconde.
Calculez le temps nécessaire à la réplication du chromosome bactérien (on prendra une vitesse de 1000 pb par seconde).
Calculez le temps théoriquement nécessaire à la réplication du plus grand chromosome humain dont vous donnerez le
numéro. Sa longueur déroulée est de 8 cm. (On rappelle que la distance entre deux paires de bases est de 0.34 nm). On a pu
cependant déterminer que la durée réelle de la phase S pour une cellule humaine est égale à 6 heures.
Montrez que ce résultat est incompatible avec celui obtenu dans la question 2, si on admet que la réplication d’une
molécule d’ADN commence à un bout et se termine à l’autre bout du chromosome.
On plonge pendant quelques minutes, au cours de la phase S, des cellules humaines dans un milieu contenant de la thymine
radioactive. Puis ces cellules sont détruites, leur ADN est extrait et étalé sur une lame de verre, sur laquelle on place une
émulsion photographique. On obtient des images telles que celle-ci :
Interprétez et utiliser ce résultat pour reprendre et résoudre le problème soulevé dans la question 3.
Activité 4 : Bilan
Répondez au problème de départ
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1ère S – Chap II : Expression, stabilité et variation du patrimoine génétique
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