Meselson et stahl

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  • Publié le : 27 septembre 2010
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Expérience de Meselson et Stahl

I. Introduction
Cette expérience date de 1958. Elle permet de démontrer le caractère semi-conservatif de la multiplication de la molécule d'ADN chez les bactéries. Cette expérience a pu être réalisée grâce à plusieurs mises au points techniques :
1 - Meselson et Stahl mettent au point une technique d'obtention de gradient de densité par centrifugation. Enutilisant du chlorure de Césium de densité moyenne 1,72, ils obtiennent après 24h de centrifugation à grande vitesse un gradient de densité (environ de 1,70 à 1,75), gamme qui englobe la densité de l'ADN (1,710).
2 - Ils cultivent les bactéries dans un milieu dans lequel les substances organiques utilisées comme source d'azote contiennent de l'azote lourd (15N). Au cours de la culture, toutes lesmolécules azotées et en particulier l'ADN contiennent une forte proportion d'azote 15N. L'ADN "lourd" a une densité de 1,724 et peut être distingué de l'ADN "léger" (1,710).
3 - Ils mettent au point une méthode qui permet de synchroniser pendant quelques générations la division des bactéries.

II. Le problème à résoudre
Depuis Watson et Crick (1953), on sait que l'ADN est une molécule formée dedeux brins antiparallèles, formant une double hélice. Dès leur publication originale sur la structure de l'ADN, Watson et Crick ont proposé que cette double hélice puisse s'ouvrir, permettant ainsi la synthèse de nouveaux brins, complémentaires des brins originaux.
L'ADN peut ainsi servir de matrice à sa propre réplication, étape essentielle du cycle cellulaire. Cette duplication de l'ADN (etdonc des chromatides) permet de passer de chromosomes à une chromatide à des chromosomes possédant deux chromatides identiques, portant la même information génétique. Lors de la mitose, ces deux chromatides sont réparties, chaque cellule - fille héritant d'une chromatide de chaque chromosome. On obtient ainsi deux cellules possédant la même information génétique que la cellule - mère.
Le problèmequi se posait à Meselson et Stahl était alors de comprendre comment se réalisait cette réplication : selon quelles modalités passe-t-on d'une molécule d'ADN formée de deux brins à deux molécules d'ADN bicaténaires identiques ?

III. Les hypothèses
Pour expliquer la duplication d'un ADN bicaténaire, trois modèles ont été proposés. Ces modèles se basent tous sur l'utilisation de la molécule d'ADN"mère" comme matrice pour sa réplication, mais selon des modalités différentes :

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Hypothèse 1: modèle conservatifA partir d'une molécule d'ADN bicaténaire "mère", on forme une nouvelle molécule d'ADN bicaténaire.
On garde donc ici une molécule "mère", non modifiée (elle est donc conservée), tout en "créant" une nouvelle molécule ("fille"). | Hypothèse 2: modèlesemi-conservatifOn dissocie les deux brins de la molécule d'ADN biacténaire "mère".
Chaque brin sert donc de matrice à la synthèse d'un brin complémentaire, l'ensemble reformant une molécule d'ADN bicaténaire. Chaque nouvelle molécule "fille" ne conserve donc que la moitié de la molécule "mère". | Hypothèse 3: modèle dispersifOn ne conserve aucun brin intact.
La copie se réalise par fragments dispersés dansl'ensemble de l'ADN, permettant de former les deux molécules d'ADN bicaténaires "filles". |

IV. L'expérience : résultats observés
Des bactéries cultivées depuis longtemps en présence de molécules azotées 15N sont repiquées sur un milieu contenant des molécules azotées 14N et permettant la synchronisation des divisions. Des fractions sont prélevées après différents temps correspondant à 1, 2, 3,... divisions. L'ADN est extrait, placé dans la solution de chlorure de Césium et centrifugé 24h à 100.000 g. La position des ADN est repérée par une mesure de la densité optique.
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Position des différentes bandes d'ADN au cours du temps. Les chiffres donnent le nombre de divisions. |
Après 1 génération, tout l'ADN est hybride (du point de vue de sa densité). Il n'y a plus d'ADN 15N....
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