- 1 - Doc1. Les enzymes de restriction : des ciseaux moléculaires

DES DÉBUTS DE LA GÉNÉTIQUE AUX …
6 Les enzymes de restriction et le génie génétique
Entre les années 1950 à 1970, la structure de l’ADN, son mode de réplication, les modalités d’expression des
gènes et le code génétique ont été découverts. On ne dispose cependant d’aucun outil permettant de
manipuler facilement l’ADN et les gènes qu’il contient. La découverte des enzymes de restriction constitue
une avancée décisive en ce sens.
Quels sont les apports des enzymes de restriction ?
Doc1. Les enzymes de restriction : des ciseaux moléculaires.
Qu1. Rechercher la particularité de la séquence des bases des sites de restriction. Comment l’ADN est-il
coupé dans les sites présentés ?
Toutes les espèces ont, dans leur ADN, des sites de restriction pour différentes enzymes. Une enzyme de
restriction découpe par conséquent n’importe quel ADN. On peut ainsi disposer de petits morceaux d’ADN, ou
fragments de restriction, plus simples à manipuler que des molécules entières.
Qu2. Estimer le nombre de fragments attendus en découpant le chromosome 1 de l’homme (270.106 paires de
bases ; 1 site de restriction en moyenne toutes les 3000 bases).
Un fragment découpé se termine
par « un bout collant » qui peut
établir des liaisons hydrogène
avec la séquence de bases
complémentaire
d’un
autre
fragment. La soudure définitive
des deux fragments est réalisée
par une autre enzyme, l’ADN
ligase.
On fabrique de cette façon une
nouvelle molécule qui est un
ADN recombinant.
Doc2. Deux outils pour un « couper-coller » d’ADN.
Qu3. Quelle perspective offre le « couper-coller » de l’ADN ?
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PS : nucléases de restriction=
enzymes de restriction.
Doc3. La séparation des fragments de restriction d’un ADN
viral.
Note : en employant plusieurs enzymes de restriction différentes, on obtient des fragments de restriction de
tailles différentes que l’on peut réorganiser par la suite, de manière à obtenir des cartes de restriction.
Qu4. Établir la relation qui existe entre la taille des fragments et leur vitesse de migration. Comment peut-on
estimer leur taille en nombre de paires de bases ?
Précision : l’ADN est d’abord dénaturé (séparation des
deux brins) avant l’électrophorèse.
Doc4. À la recherche des gènes. Cette méthode, mise au point par E. Southern, s’appelle un Southern Blot.
Qu5. Pourquoi dénaturer l’ADN avant de l’hybrider avec une sonde ?
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Les bactéries ont été les premiers organismes utilisés pour cloner les gènes. Ces microorganismes possèdent, en
plus de leur grand chromosome, des petites molécules d’ADN circulaire, les plasmides qui peuvent être coupés
par une enzyme de restriction au niveau d’un site unique et se refermer après avoir intégré un gène d’un
organisme quelconque découpé par la même enzyme. De plus, les bactéries se reproduisent très vite (une
division toutes les 20 minutes dans des conditions très favorables).
Doc5. Le principe du clonage.
Qu6. Pourquoi l’ADN du plasmide et celui de l’organisme dont on veut cloner le gène sont-ils découpés par la
même enzyme de restriction ? Par quels mécanismes la multiplication du gène cloné est-elle assurée ?
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Doc6. Une méthode moderne pour séquencer rapidement l’ADN.
Qu7. Déterminer la séquence des nucléotides 15 à 25.
Synthèse. Répondre à la question de départ.
Documents : 1, 2, 5 et 6 © Bordas TS 2002 ; 3 © Hatier TS 2002 ; 4 © Didier TS 2002.
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