Eléments de correction du DS n°5

Eléments de correction du DS n°5 :
L’ADN, molécule de conservation de l’information génétique
Introduction
Molécule banalisée dans nos sociétés (crèmes enrichies en ADN,…)
Signification de l’acronyme ADN, acide désoxyribonucléique. D’un point de vue
biochimique il s’agit d’un polynucléotide.
Problématique : en quoi les caractéristiques de l’ADN lui permettent d’assurer la
conservation de l’information génétique au cours des générations cellulaires ?
Annonce du plan
I. L’ADN, molécule informative :
1. Démonstration du rôle informatif de l’ADN
- travaux de Griffith puis Avery et coll. sur les Pneumocoques.
Inutile de s’attarder sur les expériences de Herschey et Chase
Rappeler que ce qui est valable chez les procaryotes l’est aussi chez les eucaryotes
2. Un rôle génétique conféré par la séquence des bases
- Démonstration de la colinéarité ADN-protéine à partir des travaux de Yanofsky sur
la tryptophane synthase.
Le caractère informatif correspond à l’ordre des bases azotées sur la molécule.
Occasion d’évoquer le caractère linéaire de la molécule (non branché)
Attention à ne pas confondre information génétique et code génétique
Possibilité d’insérer à ce niveau les techniques de séquençage de l’ADN (cf poly sur
l’ADN recombinant et TD)
3. Une capacité de stockage importante
- grande taille de la molécule ex chez E. coli :4.7 Mpb ; un chromosome humain
renferme entre 50 et 250 Mpb.
- existence de plusieurs molécules d’ADN linéaires dans le noyau des cellules
eucaryotes, d’un ADN circulaire chez les procaryotes dans la région nucléoïde
Transition : comment cette macromolécule peut être stable au fil des générations
cellulaires ?
II. L’ADN, une molécule stable
1. Stabilité assurée par la structure remarquable de la molécule
- Découverte de la double hélice par Watson et Crick aidés de Franklin, molécule
double brin
- Oses et phosphate assurent le « squelette » et enferment au cœur de l’édifice les
bases
- Association par liaisons hydrogènes des bases de façon complémentaire en
rappelant les règles de Chargaff ; double intérêt : augmentation de la stabilité des
bases (évite les tautomères), caractère complémentaire des deux séquences
(connaissant une séquence il est aisé de retrouver l’autre)
Une représentation moléculaire d’un fragment d’ADN était ici indispensable, la nature
des ponts phosphodiesters devait être précisée (ce sont des liaisons covalentes
donc fortes) ; bannir les représentations simplistes de niveau 3ème : les deux rubans
tordus associés par des barreaux d’échelle.
2. Stabilité assurée par des associations durables avec des molécules
- Association par liaisons ioniques avec les protéines histones chez les eucaryotes
(notion de chromatine) et les polyamines basiques des procaryotes. Ce sont des
interactions non spécifiques qui limitent l’accès de molécules nocives à l’ADN mais
qui permettront de rendre la molécule d’ADN plus mobile lors de sa transmission.
3. Stabilité assurée par des mécanismes réparateurs
- un exemple de mutagène potentiel : la désamination des cytosine
- le mécanisme réparateur fait intervenir 4 enzymes
Inutile de multiplier les exemples mais traiter bien celui-ci en envisageant les
conséquences de la présence d’un uracile, en montrant l’intérêt de la
complémentarité des bases et qu’un arsenal enzymatique est nécessaire pour
assurer la conservation. Généraliser ensuite…
Conclusion partielle et transition : des propriétés intrinsèques de la molécule et des
interactions avec les protéines permettent la bonne conservation de l’ADN ;
cependant cette molécule doit être transmise de façon fidèle au cours des
générations cellulaires.
III L’ADN, molécule transmissible
1. Mise en évidence du processus de réplication
- Travaux de Meselson et Stahl sur les bactéries cultivées dans des milieux qui
diffèrent par leur source d’azote (14N ou 15N) ; interprétation des résultats obtenus
après centrifugation des molécules d’ADN en gradient de densité.
- Le principe : chaque brin de la molécule mère sert de matrice pour la synthèse du
brin complémentaire.
Il n’était pas question de marquage radioactif ici ; de plus ce ne sont pas des
molécules d’ADN qui sont cultivées mais des bactéries.
2. La réplication semi- conservative, un processus fidèle
- Mode d’action de l’ADN polymérase ; spécificité très fine de substrats, aspect
énergétique, correction sur épreuves qui limite les mésappariements. Intérêt de la
complémentarité des bases.
- Intervention des enzymes telles que l’hélicase, les primases.
- Simultanément ont lieu l’ouverture de la molécule et la synthèse des deux
nouveaux brins.
- Les protéines SSB stabilisent le brin monocaténaire.
Ne pas oublier d’évoquer la similarité des processus chez les procaryotes et les
eucaryotes. Signalez la rapidité du phénomène (1000 nucléotides par seconde pour
la polyIII)
3. Conséquences pour la conservation de l’ADN
- Deux molécules d’ADN filles sont obtenues strictement identiques entre elles et à
la molécule mère.
- La division par scissiparité des Bactéries permet leur répartition dans les
générations suivantes. Obtention de clones (rappel TP microbiologie)
- La mitose permet l’égale répartition de l’ADN dans les cellules filles chez les
eucaryotes grâce à l’association ADN/protéines histones qui forme le chromosome.
Attention à ne pas se lancer dans le déroulement de la mitose qui ne faisait pas
partie du sujet ; en effet la séparation des chromatides lors de l’anaphase n’est pas
une propriété intrinsèque de la molécule d’ADN.
Conclusion :
Récapitulation des principales propriétés de la molécule qui garantissent ce rôle
conservatif.
Ouverture possible sur les molécules d’ARN, de nature chimique proche mais qui
diffèrent par leur taille et leur instabilité