Fiche de révision : Réplication de l’ADN

📋 Plan du Cours

1. Structure et compaction de l’ADN
2. Cycle cellulaire et quantité d’ADN
3. Modèles de réplication de l’ADN
4. Origines et mécanisme de réplication
5. Conservation du patrimoine génétique
6. PCR et amplification de l’ADN

📅 Repères chronologiques

1. 1953James Watson et Francis Crick ont proposé un modèle de l’ADN en double hélice après l’analyse des résultats de Rosalind Franklin.
2. 1957J. H. Taylor a mené une expérience sur la réplication de l’ADN.
3. 1958M. Meselson et F. Stahl ont mené une expérience sur la réplication de l’ADN.
4. 1958Le biochimiste américain Arthur Kornberg a mis en évidence l’ADN polymérase.
5. 1959Arthur Kornberg a reçu le prix Nobel.
6. 1985Kary Mullis a mis au point la réaction de polymérisation en chaîne, ou PCR.
7. 1993Kary Mullis a obtenu le prix Nobel pour ses travaux sur la PCR.
8. 2003Le déchiffrage complet de l’ADN du génome humain a été réalisé.

📖 1. Structure et compaction de l’ADN

🔑 Notions clés & Définitions

• Histones : Protéines autour desquelles l’ADN s’enroule pour être compacté.

★ À maîtriser

• La molécule d’ADN a un diamètre de 2 nm et est constituée de deux brins complémentaires formés d’une succession de nucléotides.

• L’ADN comprend quatre bases azotées :

  • l’adénine
  • la thymine
  • la guanine
  • la cytosine

📌 Dans l’ADN, l’adénine s’apparie avec la thymine et la guanine avec la cytosine.

Compléments

• Les progrès du séquençage permettent de développer une médecine génomique personnalisée.

• Au cours de la division cellulaire, la compaction de l’ADN autour des histones augmente et rend l’ensemble visible au microscope optique.

💡 Astuce mémo

Double hélice décondensée, chromosome condensé

📖 2. Cycle cellulaire et quantité d’ADN

★ À maîtriser

• Pendant la phase S de l’interphase, chaque chromosome à une chromatide se duplique et passe à deux chromatides.

• En G₁, la quantité d’ADN est de 1 et le chromosome est monochromatidien ; pendant S, la quantité passe de 1 à 2 et le chromosome de une à deux chromatides ; en G₂, la quantité est de 2 et le chromosome est bichromatidien.

• La mitose dure de 1 à 2 h et partage le matériel génétique ; la quantité d’ADN passe de 2 à 1 et les chromosomes de deux à une chromatide.

Compléments

• La phase G₁ dure de quelques heures à plusieurs années, la phase S dure de 6 à 20 h et la phase G₂ dure de 2 à 6 h.

• En G₁, la cellule synthétise des protéines, croît et assure sa vie ; en G₂, elle se prépare à la mitose par des vérifications et des contrôles.

📌 L’ADN est décondensé pendant l’interphase et condensé pendant la mitose.

💡 Astuce mémo

G₁ : 1 → S : 1 à 2 → G₂ : 2 → M : 2 à 1

📖 3. Modèles de réplication de l’ADN

★ À maîtriser

• Trois modèles ont été proposés pour la réplication de l’ADN :

  • le modèle conservatif
  • le modèle semi-conservatif
  • le modèle dispersif

• Les expériences de J. H. Taylor en 1957 et de M. Meselson et F. Stahl en 1958 ont conduit à retenir le modèle semi-conservatif.

Compléments

• Dans le tableau des résultats de Meselson et Stahl, après le passage de bactéries cultivées sur azote lourd à un milieu contenant uniquement de l’azote léger, la génération 1 présente 100 % d’ADN intermédiaire selon les modèles semi-conservatif et dispersif, contre 50 % lourd et 50 % léger selon le modèle conservatif. - M. Meselson et F. Stahl, 1958

• À la génération 2, le tableau prévoit 25 % d’ADN lourd et 75 % léger pour le modèle conservatif, 50 % intermédiaire et 50 % léger pour le modèle semi-conservatif, et 100 % intermédiaire pour le modèle dispersif. - M. Meselson et F. Stahl, 1958

💡 Astuce mémo

Conservative : ancien gardé ; semi-conservative : un ancien par molécule ; dispersive : ancien et nouveau mêlés

📖 4. Origines et mécanisme de réplication

🔑 Notions clés & Définitions

• ADN polymérase : Enzyme principale de la réplication de l’ADN, qui se fixe au niveau de la fourche de réplication.

★ À maîtriser

• Chez les cellules eucaryotes, la réplication commence simultanément en plusieurs endroits de la molécule d’ADN, au niveau des yeux de réplication.

• À chaque nucléotide des brins d’ADN ouverts, les ADN polymérases associent un nucléotide libre du noyau en respectant la complémentarité des bases.

Compléments

• Des protéines, dont l’hélicase, s’attachent à l’ADN et ouvrent ses deux brins ; les ouvertures formées constituent les yeux de réplication.

💡 Astuce mémo

Des yeux s’ouvrent sur l’ADN, puis des fourches avancent

📖 5. Conservation du patrimoine génétique

★ À maîtriser

• La réplication assure la conservation en quantité et en qualité du matériel nucléaire.

• Après la mitose, chaque cellule fille reçoit une chromatide sœur identique de chaque chromosome de la cellule mère et possède le même patrimoine génétique qu’elle.

Compléments

• La séquence ACCTAGCA sur un brin parental conduit à la séquence complémentaire TGGATCGT sur le brin néoformé.

💡 Astuce mémo

Brins complémentaires copiés → information génétique conservée

📖 6. PCR et amplification de l’ADN

📝 Points essentiels

• La PCR est une méthode de biologie moléculaire qui permet l’amplification considérable d’un fragment donné d’ADN, grâce notamment à une ADN polymérase thermorésistante.

• La première étape de la PCR consiste à dénaturer l’ADN par une augmentation de la température afin d’obtenir des matrices simple brin.