Exercice réplication de l adn

Exercice réplication de l’ADN
Consigne : A partir de l’exploitation des expériences historiques de Taylor et de Meselson et Stahl, validez un des
modèles de réplication de l’ADN proposés par Meselson et Stahl (document de référence).
Document de référence « Nous avons cherché à savoir si l'ADN se réplique de façon conservative, de
façon semi-conservative ou de façon dispersive. Autrement dit, à chaque division, est-ce que les deux
brins restent indéfiniment accolés et permettent la synthèse, à côté d'eux, d'une molécule dont les
deux brins sont nouvellement synthétisés? Ou bien est-ce que les deux brins se séparent, restent sous
la forme simple brin pendant un certain temps puis se trouvent chacun associés à un brin nouvellement
synthétisé? Ou bien est-ce qu'ils se disloquent et sont ensuite dispersés?»
Brin foncé = brin mère et brin clair = brin fils.
Remarque : seule la molécule d’un des deux chromosomes de la paire est représentée.
L’expérience de Taylor (1957) :
• En 1957, quatre ans après la découverte de l'ADN, Taylor met en culture de jeunes
plantules dans un milieu nutritif contenant un « précurseur marqué » de l'ADN. Ce
précurseur est le nucléotide T de l'ADN dans lequel certains atomes d'hydrogène ont
été remplacés par l'isotope radioactif de cet élément, le tritium (3H). Lorsque les
cellules répliquent leurs molécules d'ADN, elles incorporent ce précurseur et l'ADN
formé devient radioactif. Cette molécule est alors détectable par la technique
d'autoradiographie : les cellules en culture sont écrasées et mises en contact avec un
film photographique. Le rayonnement émis par les molécules radioactives impressionne le
film, formant ainsi une tache noire (rouge dans le schéma) qui révèle la position de ces
molécules dans la cellule.
• Les plantules sont cultivées pendant la durée d'un cycle cellulaire sur ce milieu
radioactif. Taylor prélève alors des racines et réalise une première autoradiographie
(a). Les plantules sont ensuite transférées dans un second milieu, non radioactif. Une
seconde autoradiographie (b) est réalisée après un second cycle cellulaire.
Après un cycle de réplication, la radioactivité se retrouve dans les 2 chromatides ce qui veut dire que la thymidine
marquée s’est incorporée à l’ADN. Il y a eu synthèse d’un nouveau brin d’ADN.
Après 2 cycles de réplication dont un sans thymidine radioactive, on voit que la radioactivité est localisée dans une seule
chromatide.
On en déduit que la chromatide initiale ne disparaît pas et qu’il y a synthèse d’ADN à partir d’un brin initial.
Les expériences de Meselson et Stahl (1958) :
Principe et résultats de l'expérience. Les
bactéries sont cultivées pendant de nombreux
cycles dans un milieu enrichi en azote lourd
(15N) puis transférées dans un milieu enrichi en
azote léger (14N). À chaque réplication, l'azote,
qu'il soit lourd ou léger, s'incorpore à l'ADN
bactérien. Un échantillon de chaque culture est
prélevé, puis l'ADN bactérien est extrait, placé
dans un tube et centrifugé. Cela permet
d'évaluer la proportion d'ADN «lourd» (= avec
15
N), «léger» (= avec
et
15
14
N) ou «mixte» (avec
14
N
N) : sous l'effet de la centrifugation,
l'ADN forme une bande qui est localisée