Chapitre 5 Les apports de la biologie moléculaire

Chapitre 5 : Les apports de la biologie moléculaire
Quelles sont les notions construites de 1940 à 1965 sur lesquelles se construira la révolution biotechnologique ?
I. L'avènement de la biologie moléculaire (1941-1965)
1. La relation gène-protéine (1941 , Beadle et Tatum)
Document 1 p 74
Grâce à l'utilisation de champignons Neurospora crassa mutants pour des gènes codant pour des enzymes, le concept un gène-une enzyme est
introduit. Il deviendra un gène -une protéine.
2. La nature chimique du matériel génétique (1944 - Avery, Mc Leod et Mc Carthy)
Document 2 p 74
La composition chimique de l'ADN étant connue depuis 1929, on démontre que des bactéries pneumocoques peuvent acquérir un caractère
héréditaire au seul contact de l'ADN : l'ADN est le support chimique des gènes.
3. La structure de l'ADN (1953 - Watson et Crick)
Document 3 p 75
La molécule d'ADN est une double hélice formée de deux chaînes complémentaires de nucléotides reliées entre elles par des liaisons
hydrogène.
4. La réplication semi conservative de l'ADN (1958 - Meselson et Stahl, Taylor)
Document 4 p 75
Chaque chaîne dissociée de sa chaîne complémentaire sert de matrice pour la production d'une nouvelle chaîne complémentaire.
5. L'expression génétique (1961-1965 - Nirenberg et Matthaei, Jacob et Monod)
Document 5 p 75
L'ADN d'un gène est transcrit en ARNm dans le noyau qui sont ensuite transférés dans le cytoplasme et traduits en séquences d'acides
aminés.
Les 64 combinaisons de trois nucléotides (codons) codant pour 20 acides aminés constituent le code génétique : il est universel et
redondant.
La biologie moléculaire se distingue de la génétique classique formelle car elle résulte de la rencontre de la biochimie et de la génétique et
elle utilise de nombreux micro-organismes comme les virus, les bactéries, les levures.
II. La révolution technologique du début des années 1970
1. La découverte des enzymes de restrictions
Document 1 p 76
Les enzymes de restriction découvertes chez les bactéries (mais absentes chez la majorité des végétaux et animaux) sont des « ciseaux
moléculaires ».
Une enzyme de restriction reconnaît une séquence spécifique de quelques bases (site de restriction) dans l'ADN de n'importe quelle espèce.
On obtient des « fragments de restriction » de quelques milliers de bases où il est plus facile de trouver un gène.
Document 2 p 76
On réalise une cartographie de restriction par électrophorèse. Les fragments de restriction, chargés négativement migrent de la cathode vers
l'anode dans un gel à une vitesse proportionnelle à leur taille.

2. La construction d'ADN recombinant pour cloner et séquencer les gènes
Document 3 p 77,1 p 78, 2 p 79
Les extrémités des fragments de restriction réalisés avec une enzyme de restriction précise possèdent des extrémités « cohérentes ». Les
bactéries possèdent des petites molécules d'ADN circulaires : les plasmides. On peut obtenir des plasmides recombinants en y collant un
fragment d'ADN d'une espèce différente avec une enzyme appelée ADN ligase.
Les plasmides obtenus sont donc des vecteurs des gènes introduits. Ils les reproduisent à des millions d'exemplaires : c'est le principe du
clonage des gènes.
Les virus bactériophages sont aussi de bons vecteurs.
On peut déterminer les séquences de nucléotides par séquençage (Documents p 80)
III. Une nouvelle conception du gène
1. Le morcellement des gènes
Chez les procaryotes, le gène est une séquence linéaire de nucléotides correspondant exactement à la séquence linéaire des acides aminés
d'une protéine : il y a colinéarité.
Chez les eucaryotes, l'ARNm est plus court que l'ADN du gène. Le gène des eucaryotes est donc constitué de partie non codantes (les
introns) et de parties codants (les exons) .11 y a excision épissage après transcription d'un ARN pré messager pour donner l'ARNm : le gène
est morcelé.
2. L'épissage alternatif
Les ARNm produits à partir d'un gène ne sont pas toujours composés des mêmes exons transcrits : un gène peut donner des protéines
différentes.
3. Le polymorphisme
Avec le séquençage, on détecte les familles multigéniques, la diversité des allèles ainsi qu'un extrême polymorphisme de séquences situées
entre les gènes.