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Réplication de l'ADN et amorce


Pourquoi la nature s'appuie-t-elle sur l'amorce d'ARN pour le début de la réplication de l'ADN ? Pourquoi ne pas simplement utiliser DNA primer et vous simplifier la vie !


Biochimiquement, aucune des ADN polymérases dépendantes de l'ADN impliquées dans la réplication de l'ADN n'a la capacité de commencer l'élongation sans une amorce 5' à 3'.

La seule ADN polymérase qui peut catalyser l'élongation sans amorce 5' à 3' est la transcriptase inverse, cependant la transcriptase inverse est une ADN polymérase dépendante de l'ARN, ce qui explique la différence.

Et si votre prochaine question est, mais pourquoi, la réponse est que c'est ainsi que les systèmes ont évolué. De plus, les ADN polymérases ont un taux de fidélité beaucoup plus élevé en raison de la vérification des erreurs que les ARN polymérases, et comme les amorces d'ARN sont de toute façon supprimées et remplacées par de l'ADN, une erreur ici ou là dans l'amorce n'aura pas d'importance.

Le duplex ARN-ADN est également moins stable que le duplex ADN à ADN, il est donc plus facile pour FEN1 d'éliminer une amorce d'ARN qu'une amorce d'ADN, en supposant que le mécanisme d'élimination et de remplacement de l'amorce après l'avance et le retard complémentaires brins ont été synthétisés sont restés en place.


Réplication de l'ADN et amorce - Biologie

La formation d'une copie carbone ou d'une réplique de l'ADN à partir de l'ADN parental est appelée réplication de l'ADN ou duplication de l'ADN. La réplication a lieu à l'intérieur du noyau des eucaryotes dans le phage S du cycle cellulaire et dans le cytoplasme de la cellule procaryote. Watson et Crick ont ​​non seulement proposé le modèle tridimensionnel de l'ADN, mais ont également suggéré le mécanisme de réplication de l'ADN. Lors de la réplication, les deux brins d'ADN se déroulent et se séparent. Chaque brin agit comme un brin modèle pour la formation d'un nouveau brin d'ADN complémentaire. La matrice et le brin nouvellement synthétisé forment un nouveau double brin qui est identique à la molécule d'ADN parent.

Méthodes de réplication :

Del Bruck a suggéré trois méthodes théoriques pour la réplication du modèle Watson et Crick de l'ADN. Ils sont les suivants :

1) Mode conservateur de réplication : -

Dans ce type de réplication, l'ADN parent double brin synthétise une réplique ou un nouvel ADN, puis il reste conservé tel quel.

2) Mode dispersif de réplication : -

Dans ce type de réplication, l'ADN parental synthétise deux ADN filles après quoi il (l'ADN parental) se désintègre.

3) Mode de réplication semi-conservateur : -

Meselson et Stahl en utilisant les isotopes N 14 et N 15 de l'azote ont confirmé que la réplication de l'ADN dansE. coli la bactérie est semi-conservatrice.

Dans cette méthode, deux brins sont séparés en rompant les liaisons hydrogène de leurs bases azotées. Les deux brins d'ADN fonctionnent comme brin maître ou matrice qui synthétisent des brins nouveaux ou complémentaires à partir du milieu. En conséquence, deux nouvelles molécules d'ADN sont synthétisées dans lesquelles un brin est original et un autre brin et l'autre brin est nouvellement assemblé. Ainsi, un ADN nouvellement synthétisé est également appelé ADN hybride.

Exigences de base pour la réplication de l'ADN :

Le mécanisme de réplication de l'ADN est complexe et implique de nombreuses étapes. Plusieurs enzymes, facteurs protéiques et ions métalliques sont nécessaires pour ce processus.

A) ADN hélicase : C'est une enzyme qui brise le H2 lie et sépare les brins d'ADN. Ainsi, une fourche est formée à la jonction appelée fourche de réplication.

B)Protéines de liaison simple brin (SSB) :Ce sont les molécules de protéines qui se fixent étroitement à l'ADN simple brin exposé afin de stabiliser l'ADN simple brin suffisamment longtemps pour la réplication.

C) Prime :C'est une enzyme responsable de la synthèse de courtes amorces d'ARN. L'amorce AnRNA est un petit brin d'ARN qui guide la réplication.

RÉ)ADN polymérase :C'est une enzyme responsable de la catalyse de la synthèse de l'ADN. Il peut ajouter des nucléotides à l'ADN matrice,

E) Topoisomérase :C'est une enzyme responsable de provoquer une coupure dans le brin d'ADN afin de relâcher la tension créée lors du déroulement de l'ADN.

F)RNAse :C'est une enzyme qui digère les amorces d'ARN une fois la synthèse d'ADN terminée.

G) ADN ligase :C'est une enzyme qui scelle les lacunes dans le brin d'ADN synthétisé.

H) Substrats :Les quatre désoxyribonucléosides triphosphates (dNTP) tels que les dATP, les dGTP, les dCTPS et les dTTPS sont nécessaires comme substrats pour la synthèse de l'ADN. Le clivage de la liaison à haute énergie entre les phosphates fournit l'énergie nécessaire à l'ajout du nucléotide.

I) Acide folique :Elle est indispensable à la synthèse des bases azotées.

J)Ions Mg 2+ et Mn 2+ :Ceux-ci sont essentiels pour la synthèse de l'ADN.

Processus de mode semi-conservateur de réplication de l'ADN :

Le mécanisme de réplication de l'ADN est complexe et implique de nombreuses étapes. Les étapes sont :

1) Initiation de la réplication de l'ADN

2) Activation des désoxyribonucléotides

3) Exposition de brins d'ADN ou de bases azotées et formation d'une fourche en Y

6) Formation de nouveaux brins d'ADN

7) Relecture et réparation de l'ADN

8) Terminaison de la formation de l'hélice d'ADN.

1) Initiation de la réplication de l'ADN-

Le point de l'ADN à partir duquel la réplication commence est appelé point d'initiation ou origine de réplication ou site ori. Il est formé par la rupture ou l'entaille de la liaison phosphodiester par l'enzyme endonucléase sans élimination des nucléotides.

Dans la cellule procaryote, l'ADN forme une seule origine de réplication et dans la cellule eucaryote, l'ADN possède de nombreux sites d'ori-

2) Activation des désoxyribonucléotides-

Quatre types de désoxyribonucléosides monophosphates inactifs de l'ADN, à savoir deAMP, deGMP, deCMP et deTMP, se trouvent dans le nucléoplasme et réagissent avec les molécules d'ATP en présence d'enzymes phosphorylase pour former quatre types de désoxyribonucléotides triphosphates d'ADN, à savoir deATP, deGTP, deCTP et deTTP. Ce processus est appelé phosphorylation. [ip=phosphate inorganique]

fig : Activation des désoxyribonucléotides

3) Exposition de brins d'ADN et formation de fourches de réplication-

L'hélicase enzymatique brise les liaisons hydrogène entre les bases azotées de deux souches d'ADN au site ori. En conséquence, les deux brins d'ADN sont séparés l'un de l'autre et sont dans un état de tension de superenroulement. Pour soulager cette tension, l'enzyme topo-isomérase-I ou ADN gyrase joue un rôle essentiel. Les brins séparés sont établis dans la structure en forme de Y appelée fourche de réplication maintenue par la protéine de liaison simple brin (SSB).

4) Formation d'une amorce d'ARN-

La réplication de l'ADN a toujours lieu dans la direction 5' à 3' sur les brins maîtres ou matrices. Pour initier la synthèse d'ADN, une courte séquence d'amorce d'ARN est nécessaire. L'amorce d'ARN est synthétisée par une enzyme ADN polymérase, appelée primase. L'amorce d'ARN est formée à l'extrémité libre d'un brin d'ADN (extrémité 3') et une autre à l'extrémité fourchue d'un autre brin maître d'ADN.

5) Appairage de base-

Les brins d'ADN séparés sont appelés matrices. Les désoxyribonucléotides actifs présents dans le nucléoplasme se trouvent à l'opposé des bases azotées spécifiques du brin d'ADN et se lient selon la règle d'appariement des bases, c'est-à-dire A=T, G&equivC et T=A, C&equivG. Avec l'aide de l'enzyme pyrophosphatase, deux phosphates supplémentaires présents dans le désoxyribonucléotide triphosphate se séparent et de l'énergie est libérée. Cette énergie est utilisée dans la formation de liaisons hydrogène entre les nucléotides libres du nucléoplasme et les nucléotides des brins maîtres.

désoxyribonucléotide triphosphate (en présence d'enzyme pyrophosphatase) &rarr désoxyribonucléoside monophosphate +2ip

deATP (en présence d'enzyme pyrophosphatase)&rarr deAMP + 2ip + énergie

6) Formation de nouveaux brins d'ADN-

L'enzyme ADN polymérase, la molécule riche en énergie ATP ainsi que les ions manganèse et magnésium sont responsables de la formation de nouveaux brins d'ADN. Le nouveau brin d'ADN est synthétisé en continu dans la direction 5' à 3' sur le brin maître 3' à 5' qui est appelé brin principal.

D'autre part, des fragments discontinus d'ADN sont également formés dans la direction 5' à 3' de l'autre brin maître qui est appelé brin retardé. Les fragments discontinus formés par chaque amorce d'ARN sont appelés fragments d'Okazaki.

7) Relecture et réparation de l'ADN-

Lors de la réplication, la précision de l'appariement des bases est essentielle. Parfois, de mauvaises bases entrent dans le nouveau volet. La fréquence de cette introduction d'une base est de 100 000. Ceux-ci sont notés et éliminés par l'activité exo-noyau de l'enzyme ADN polymérase-I (correcteur d'épreuves). La structure de l'ADN nouvellement formée est réparée par l'enzyme ADN ligase.

8) Fin de la formation de l'hélice d'ADN-

Généralement, la réplication de l'ADN s'arrête lorsque deux fourches de réplication se rencontrent. Mais chez les procaryotes, une protéine de terminaison appelée « Tus » empêche le mouvement de l'hélicase et indique l'achèvement du processus de réplication.

Ainsi, la réplication de l'ADN est un processus semi-conservateur car l'ADN parental se réplique et forme deux ADN filles dont un brin est parental et un autre nouvellement formé.

source : www.rothamsted.ac.uk fig : mode semi-conservateur de réplication de l'ADN.

Keshari, Arvind K. et Kamal K. Adhikari. Un manuel de biologie secondaire supérieure (classe XII). 1er. Katmandou : Vidyarthi Pustak Bhandar, 2015.

Mehta, Krishna Ram. Principe de biologie. 2e édition. Katmandou : Asmita, 2068,2069.


Amorce d'ARN :

Tout d'abord, l'amorce ARN est non significative pour l'amplification PCR. Cependant, il est nécessaire pour le processus de réplication.

L'amorce d'ARN est un court tronçon d'acide nucléique composé de la molécule d'ARN simple brin.

Une ARN polymérase, appelée ADN primase, synthétise une courte portion de molécule d'ARN simple brin pour démarrer la réplication.

Il est très essentiel qu'une ADN polymérase commence son activité catalytique.

L'amorce d'ARN simple brin fournit un groupe OH 3' libre qui est requis pour l'ADN polymérase. Voir l'image,

Les amorces d'ARN sont de deux types utilisées dans la réplication. L'un, qui démarre les réplications de l'ADN et mesure environ 10 à 18 nucléotides au niveau du brin principal.

Alors que d'autres sont utilisés pour la synthèse de fragments d'Okazaki et ceux-ci ont une longueur de 8 à 10 nucléotides, au niveau du brin retardé.

Pourquoi la réplication dépend d'une amorce d'ARN au lieu d'une amorce d'ADN ?

La seule ARN polymérase est disponible pour synthétiser le ssRNA donc pas l'ADN mais l'ARN est utilisé dans la réplication.

Et à la fin, en raison de l'activité exonucléase de l'ADN polymérase, les amorces d'ARN sont supprimées, simultanément l'espace est rempli par la polymérase avec les nucléotides complémentaires et scellé avec de l'ADN ligase.

Pour ce faire, l'ADN polymérase remonte et trouve l'amorce d'ARN qui ne fait en réalité pas partie de notre brin d'ADN.

(L'ADN ligase comble le vide entre les nucléotides adjacents en formant la liaison phosphodiester.)

L'activité exonucléase 3' à 5' de l'ADN polymérase l'élimine.

Noter: un seul type d'amorce d'ARN est utilisé pour la réplication de l'ADN.

Fait intéressant:

L'ADN polymérase peut allonger le brin polynucléotidique mais ne peut pas le synthétiser directement (elle a besoin d'une extrémité 3' libre).

Seule l'ARN polymérase peut le faire, ainsi, l'amorce d'ARN est utilisée dans la réplication.

Il y a une différence entre synthétiser et allonger des chaînes nucléotidiques, voir l'image ci-dessous,


Initiation de la réplication de l'ADN : étape préparatoire

Étape 1 : Formation de la fourche de réplication.

Avant que l'ADN puisse être répliqué, la molécule double brin doit être «décompressée» en deux brins simples. Comme nous le savons, l'ADN a quatre bases appelées adénine (A), thymine (T), cytosine (C) et guanine (G) qui forment des paires entre les deux brins. L'adénine ne s'apparie qu'à la thymine et la cytosine ne se lie qu'à la guanine.

Afin de dérouler l'ADN, ces interactions de paires de bases doivent être rompues. Ceci est fait par une enzyme connue sous le nom d'ADN hélicase.

Cependant, il existe une protéine initiatrice spéciale qui est nécessaire pour déclencher la réplication de l'ADN, à savoir l'ADNA. Il se lie aux régions du site oriC tout au long du cycle cellulaire. Afin d'initier la réplication, cependant, la protéine DnaA doit se lier à quelques séquences oriC spécifiques qui ont cinq répétitions de la séquence de 9 pb (également connue sous le nom de site R).

Lorsque DnaA se lie au site oriC, il recrute une enzyme hélicase (DnaB hélicase). Maintenant, l'ADN hélicase rompt la liaison hydrogène qui maintient ensemble les bases d'ADN complémentaires.

La séparation des deux brins simples d'ADN crée une structure en forme de deux Y appelée fourche de réplication. ensemble, ils forment une structure en forme de bulle appelée bulle de réplication. Ces deux brins séparés servent de matrice pour la production des nouveaux brins d'ADN.

Comment la réplication fonctionne-t-elle réellement sur les fourches de réplication ?

L'hélicase est la première enzyme de réplication à être chargée à l'origine de la réplication. Le travail d'Helicase consiste simplement à déplacer les fourches de réplication vers l'avant en "déroulant" l'ADN. Comme nous le savons, l'ADN est très instable sous la forme d'un seul brin. De cette façon, les cellules peuvent les empêcher de se regrouper en double hélice.

Pour ce faire, une protéine spécifique appelée protéines de liaison à l'ADN simple brin (SSB) recouvre et maintient les brins d'ADN séparés près de la fourche de réplication.

Lorsque l'hélicase déroule rapidement la double hélice. Il augmente la tension sur la molécule d'ADN restante. La topoisomérase joue un rôle de maintenance important lors de la réplication de l'ADN. Cette enzyme empêche la double hélice d'ADN devant la fourche de réplication de devenir trop serrée lorsque l'ADN est ouvert. Pour ce faire, il crée des entailles temporaires dans l'hélice pour relâcher la tension, puis scelle les entailles pour éviter des dommages permanents.


POLRMT régule le basculement entre la formation d'amorces de réplication et l'expression génique de l'ADNmt de mammifère

Les mitochondries sont vitales pour fournir de l'énergie cellulaire via leur système de phosphorylation oxydative, qui nécessite l'expression coordonnée de gènes codés par les génomes nucléaire et mitochondrial (ADNmt). La transcription de l'ADNmt de mammifère circulaire dépend d'une seule ARN polymérase mitochondriale (POLRMT). Bien que le processus d'initiation de la transcription soit bien compris, on se demande si POLRMT sert également de primase pour l'initiation de la réplication de l'ADNmt. Dans le noyau, les ARN polymérases nécessaires à l'expression des gènes n'ont pas un tel rôle. Le knock-out conditionnel de Polrmt dans le cœur entraîne un dysfonctionnement mitochondrial sévère provoquant une cardiomyopathie dilatée chez les jeunes souris. Nous avons en outre étudié les conséquences moléculaires de différents niveaux d'expression de POLRMT et avons constaté que POLRMT est essentiel pour la synthèse d'amorces afin d'initier la réplication de l'ADNmt in vivo. De plus, l'initiation de la transcription pour la formation d'amorces a la priorité sur l'expression génique. Étonnamment, le facteur de transcription mitochondrial A (TFAM) existe dans un pool sans ADNmt chez les souris knock-out Polrmt. Les niveaux de TFAM restent inchangés malgré une forte déplétion de l'ADNmt, et le TFAM est ainsi protégé de la dégradation de la protéase AAA(+) Lon en l'absence de POLRMT. Enfin, nous rapportons que le facteur d'élongation de la transcription mitochondriale peut compenser un épuisement partiel de POLRMT chez les souris hétérozygotes Polrmt knock-out, indiquant un rôle régulateur direct de ce facteur dans la transcription. En conclusion, nous présentons des preuves in vivo que POLRMT a un rôle régulateur clé dans la réplication de l'ADNmt de mammifère et fait partie d'un mécanisme transcriptionnel qui permet de basculer entre la formation d'amorces pour la réplication de l'ADNmt et l'expression génique mitochondriale.

Mots clés: 7S ARN Mitochondries POLRMT knockout souris brin léger promoteur ARN mitochondrial polymérase expression du gène mitochondrial ADNmt réplication ADNmt TFAM sans ADNmt scintillement pool.

Les figures

Fig. 1. Coupure de Polrmt dans la lignée germinale…

Fig. 1. Coupure de Polrmt dans la lignée germinale et le cœur.

( UNE ) Analyse RT-PCR de…

Fig. 2. Capacité OXPHOS réduite dans Polrmt…

Fig. 2. Capacité OXPHOS réduite dans Polrmt coeur de souris knock-out.

( UNE ) Transmission électronique…

Fig. 3. Diminution de la réplication de l'ADNmt dans Polrmt…

Fig. 3. Diminution de la réplication de l'ADNmt dans Polrmt souris knock-out.

Fig. 4. La perte de POLRMT entraîne…

Fig. 4. La perte de POLRMT entraîne une augmentation du pool de TFAM sans ADNmt.

Fig. 5. LSP et HSP montrent différents…

Fig. 5. Le LSP et le HSP présentent des sensibilités différentes à de faibles concentrations de POLRMT.

Fig. 6. Caractérisation des hétérozygotes Polrmt Assommer…

Fig. 6. Caractérisation des hétérozygotes Polrmt souris knock-out.

( UNE ) Taux de protéines à l'état d'équilibre POLRMT…

Fig. 7. Modèle de POLRMT régulant la réplication…

Fig. 7. Modèle de POLRMT régulant la formation d'amorces de réplication et l'expression de l'ADNmt.


Primase

Résumé

La primase est l'enzyme qui synthétise les amorces d'ARN, des oligonucléotides liés de manière complémentaire à un polymère d'acide nucléique. La primase est nécessaire car les ADN polymérases ne peuvent pas initier la synthèse de polymères sur des matrices d'ADN simple brin, elles ne peuvent s'allonger qu'à partir du 3'-hydroxyle d'une amorce. Les primases se répartissent en deux grandes familles de séquences et de structures : les bactéries et les archées/nucléaires eucaryotes. Les primases bactériennes sont des monomères constitués de trois domaines. Le domaine N-terminal a un motif en doigt de zinc et est probablement responsable de la spécificité d'initiation de cette enzyme. Le domaine catalytique central se lie à l'ADN simple brin et catalyse l'initiation et l'élongation des polymères d'ARN qui lui sont complémentaires. Le domaine C-terminal interagit avec d'autres protéines, dont l'hélicase DnaB, de sorte que son activité se déroule au niveau de la fourche de réplication. Le gène de la primase bactérienne, adn, est le gène central de l'opéron de synthèse macromoléculaire portant les gènes des phases d'initiation de la traduction, de la réplication et de la transcription. Des trois gènes, adn est sous la plupart des niveaux de contrôle et est exprimé dans la quantité la plus faible. La primase archée/eucaryote réside dans un hétérotétramère constitué d'une petite sous-unité de primase, d'une grande sous-unité de primase, d'une phosphoprotéine régulatrice et d'une ADN polymérase alpha. La petite sous-unité a une activité de synthèse d'amorces qui est modulée par les trois autres protéines du complexe ainsi que par la protéine de réplication A, une protéine de liaison à l'ADN simple brin requise pour la synthèse d'ADN à brin en retard, et le complexe GINS, le noyau central autour de que les réplicases d'ADN des brins avant et arrière s'assemblent pour contrôler la progression de la fourche de réplication. Le GINS interagit avec l'hélicase MCM qui effectue une translocation sur la matrice du brin principal et interagit également avec le complexe ADN polymérase alpha/primase sur le brin retardé.


Réplication de l'ADN : Introduction

Réplication de l'ADN est le processus de production de deux répliques identiques à partir d'une molécule d'ADN originale. Ce processus biologique se produit dans tous les organismes vivants et est à la base de l'héritage biologique. L'ADN est composé de deux brins et chaque brin de la molécule d'ADN d'origine sert de matrice pour la production du brin complémentaire, un processus appelé semi-conservateur réplication. Les mécanismes de relecture cellulaire et de vérification des erreurs assurent une fidélité presque parfaite pour la réplication de l'ADN.

Pour la synthèse d'ADN, deux substrats clés sont nécessaires.

Substrat : Les quatre désoxynucléosides triphosphates (dNTP) - désoxyadénosine triphosphate (dATP), désoxyguanosine triphosphate (dGTP), désoxycytidine triphosphate (dCTP) et désoxythymidine triphosphate (dTTP) - sont nécessaires comme substrats pour la synthèse de l'ADN.

Amorce : jonction de gabarit : Le second substrat pour la synthèse d'ADN est un arrangement particulier d'ADNsb et d'ADNdb appelé jonction amorce:modèle.

  • Modèle. La réplication de l'ADN ne peut pas se produire sans matrice. Une matrice est nécessaire pour diriger l'ajout du désoxynucléotide complémentaire approprié au brin d'ADN nouvellement synthétisé. Dans la réplication semi-conservatrice, chaque brin d'ADN parental sert de matrice. Ensuite, chaque brin matrice et son brin complémentaire nouvellement synthétisé servent d'ADN dans les cellules filles.
  • Apprêt. La synthèse d'ADN ne peut pas démarrer sans une amorce, qui prépare le brin matrice pour l'ajout de nucléotides. L'amorce doit également avoir un 3’OH exposé car de nouveaux nucléotides sont ajoutés à l'extrémité 3′ d'une amorce qui est correctement appariée au brin matrice d'ADN, une nouvelle synthèse se produirait dans un 5′ à 3&# direction 8242.

La synthèse d'ADN qui se produit au cours du processus de réplication est catalysée par des enzymes appelées ADN polymérases dépendantes de l'ADN. Ces enzymes dépendent de l'ADN dans la mesure où elles nécessitent une matrice d'ADN. Elles sont plus communément appelées ADN polymérases.


Réplication de l'ADN et amorce - Biologie

La réplication de l'ADN est un processus semi-conservateur qui se produit pendant la phase S de l'interphase. C'est le processus par lequel l'ADN d'un organisme est répliqué pour produire deux copies identiques.

Il commence à l'origine de la réplication. Les procaryotes ont une origine de réplication, alors que les eucaryotes en ont plusieurs. A chaque origine de réplication, il y a une bulle de réplication qui contient deux fourches de réplication. À chaque fourche de réplication se trouve l'enzyme ADN hélicase qui déroule la structure en double hélice de l'ADN. Pour ce faire, il rompt les liaisons hydrogène entre les bases azotées, séparant les deux brins d'ADN. Les protéines de liaison simple brin empêchent les brins séparés de se rattacher à la fourche de réplication. Les deux brins d'ADN séparés sont maintenant appelés brins matrices.

L'ADN polymérase III est l'enzyme utilisée pour construire un brin d'ADN complémentaire à l'aide d'un brin matrice. Il le fait en attachant des nucléosides triphosphates à l'extrémité 3' d'un nucléotide. L'ADN polymérase III garantit également que les nucléotides attachés ont des bases complémentaires au brin matrice. Cependant, l'ADN polymérase III ne peut pas ajouter de nucléotides au brin matrice. Ainsi, l'ARN primase crée des amorces d'ARN : de courtes séquences d'ARN qui sont complémentaires du brin matrice d'ADN. L'ADN polymérase III a alors des extrémités 3' disponibles auxquelles ajouter des nucléotides. Cependant, l'ADN polymérase III ne peut le faire que dans une direction 5 'à 3'.

L'ADN est antiparallèle, c'est-à-dire que chaque brin va dans la direction opposée (comme le montre le schéma ci-dessous).

Pour cette raison, les deux brins du gabarit sont également dans des directions différentes. Dans le schéma ci-dessus, le brin de droite serait le brin principal. Cela signifie qu'une fois qu'une amorce d'ARN est placée à l'extrémité 3 'de ce brin, l'ADN polymérase peut construire son brin complémentaire en continu dans une direction 5' à 3'.

Le brin à droite du diagramme est le brin en retard. Le brin retardé semble croître dans une direction de 3' à 5', mais ce n'est pas le cas. Le brin retardé est divisé en segments appelés fragments d'Okazaki qui sont construits individuellement dans une direction 5 'à 3' par l'ADN polymérase III. Chaque fragment commence par une amorce d'ARN. Au fur et à mesure que l'hélicase décompresse la double hélice d'ADN, de plus en plus d'amorces sont ajoutées.

D'autres enzymes sont également impliquées dans la réplication de l'ADN. L'ADN polymérase I supprime les amorces d'ARN et les remplace par des nucléotides d'ADN. L'ADN ligase forme des liaisons phosphodiester entre les nucléotides d'ADN que l'ADN polymérase I ajoute et les extrémités des fragments d'Okazaki. Enfin, les enzymes relisent les brins d'ADN pour vérifier les erreurs, empêchant ainsi les mutations.

7.1.1 Les nucléosomes aident à surenrouler l'ADN.

Les nucléosomes aident également à réguler l'expression des gènes. Une partie de l'ADN est enroulée autour des histones dans le nucléosome et n'est pas accessible par l'ARN polymérase, elle ne peut donc pas être transcrite

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7.1.2 La structure de l'ADN suggère un mécanisme de réplication de l'ADN.

L'ADN est double brin et les deux brins sont reliés par un appariement de bases complémentaires. Par conséquent, il va de soi que lors de la réplication, les deux brins se séparent puis, par le biais d'un appariement de bases complémentaires, des nucléotides rejoignent les brins séparés. Et cela ferait 2 nouveaux brins d'ADN identiques.

7.1.3 Les ADN polymérases ne peuvent ajouter des nucléotides qu'à l'extrémité 3' d'une amorce.

L'ADN polymérase ne peut pas ajouter de liaisons au phosphate à l'extrémité 5' de l'ADN, elle crée donc des liaisons à l'extrémité 3'.

7.1.4 La réplication de l'ADN est continue sur le brin avant et discontinue sur le brin arrière.

La réplication de l'ADN se produit sur les deux brins de l'ADN, un brin est appelé le brin principal et l'autre est appelé le brin retardé. Le brin principal est celui qui se déplace dans une direction de 3' à 5' de la même manière que l'hélicase.

7.1.5 La réplication de l'ADN est réalisée par un système complexe d'enzymes.

ADN polymérase III - catalyse la réaction qui lie les nucléotides flottants libres pour former un nouveau brin d'ADN

Hélicase - Sépare les brins d'ADN d'origine

Gyrase/Topoisomérase - Aide à dérouler l'hélice d'ADN

ADN Primase - Fournit un site appelé primase pour l'ADN polymérase III pour commencer à ajouter des nucléotides.

ADN polymérase I - Remplace l'amorce d'ARN par de l'ADN

Protéines de liaison simple brin - Empêche l'ADN de se re-hybrider

Ligase - Relie les fragments d'okazaki ensemble

7.1.6 Certaines régions de l'ADN ne codent pas pour des protéines mais ont d'autres fonctions importantes.

L'ADN qui ne code pas pour une protéine est appelé séquence non codante. Certaines séquences non codantes ont des fonctions importantes telles que la régulation de l'expression des gènes en favorisant et en réprimant la transcription des gènes adjacents.

De plus, de nombreuses séquences codantes d'ADN sont interrompues par des séquences non codantes appelées introns. Les introns sont supprimés avant la traduction mais ils sont importants dans le traitement de l'ARNm

Aux extrémités des chromosomes se trouvent des séquences non codantes appelées télomères. Pendant la réplication de l'ADN, l'extrémité de la molécule ne peut pas être répliquée, de sorte que les télomères protègent des parties de l'ADN contre la perte pendant la réplication

Enfin, certaines séquences non codantes codent pour des molécules d'ARNt au lieu d'une protéine.


7.1.7 Enquête de Rosalind Franklin et Maurice Wilkins sur la structure de l'ADN par diffraction des rayons X.

En 1950, Marice Wilkins a développé une méthode de production d'un moyen d'imagerie d'une molécule d'ADN par diffraction des rayons X. Rosalind Franklin a travaillé dans le même laboratoire que Wilkins et a développé un détecteur haute résolution qui prenait des images très claires de l'ADN. Ses découvertes ont été essentielles dans la découverte de la double hélice par Crick et Watson

7.1.8 Utilisation de nucléotides contenant de l'acide didésoxyribonucléique pour arrêter la réplication de l'ADN lors de la préparation d'échantillons pour le séquençage des bases.

Le séquençage de l'ADN est un processus par lequel l'ordre des nucléotides dans l'ADN peut être trouvé. L'une des étapes préliminaires du séquençage de l'ADN consiste à fragmenter l'ADN en morceaux. Pour ce faire, on ajoute du ddNA (acide didésoxyribonucléique) qui n'a pas de molécule OH à l'extrémité 3' du sucre ribose, cela signifie que lorsque l'ADN polymérase atteint le ddNA, elle ne peut pas continuer à se répliquer.

L'électrophorèse sur gel est le processus par lequel la séquence de l'ADN est trouvée. L'ADN fragmenté est placé dans un gel et un courant électrique le traverse. L'ADN est une molécule polaire et est affecté par le courant électrique et descend le gel. Les fragments plus légers/plus petits de l'ADN se déplacent plus loin tandis que les fragments plus lourds/plus longs se déplacent très peu. Le résultat est un modèle de bandes que l'on peut utiliser pour déterminer la séquence de l'ADN. Mais rappelez-vous que la séquence du brin d'origine est complémentaire à celle montrée par les motifs de bandes puisque l'ADN s'est répliqué.


7.1.9 Les répétitions en tandem sont utilisées dans le profilage de l'ADN.

Une répétition en tandem à nombre variable (VNTR) est une courte séquence de nucléotides qui peut être utilisée pour créer le profil d'une personne en fonction du nombre de répétitions de la séquence. Le VNTR se trouve au même locus (emplacement sur le chromosome) chez différentes personnes, ce qui le rend relativement simple à trouver. Le profilage ADN peut être utilisé pour résoudre des affaires pénales et résoudre des différends parentaux, entre autres


7.1.10 Analyse des résultats de l'expérience Hershey et Chase fournissant la preuve que l'ADN est le matériel génétique.

Hershey et Chase ont mené une expérience pour voir si les protéines ou l'ADN étaient le matériel génétique de la cellule. Pour ce faire, ils ont infecté une bactérie E.coli avec le virus du phage T2. Les virus sont constitués uniquement d'ADN à l'intérieur d'une enveloppe protéique, il n'y avait donc pas d'autres variables dans le mélange.

L'ADN contient du phosphore mais pas du soufre, et les protéines peuvent contenir du soufre mais pas du phosphore. Cette distinction a été utilisée dans l'expérience utilisant des isotopes (différentes formes) de soufre et de phosphore. Ils ont fabriqué deux souches de la bactérie du phage T2, une avec un isotope de phosphore plus lourd dans l'ADN et une avec un isotope de soufre plus lourd dans les protéines. Ils l'ont fait en mettant le phage T2 dans une solution avec tout le nécessaire pour se répliquer et uniquement la version la plus lourde du soufre ou la version la plus lourde du phosphore. Après que le phage T2 se soit répliqué plusieurs fois, il serait principalement constitué de l'isotope le plus lourd

Hershey et Chase ont poussé le virus du phage T2 à injecter son matériel génétique dans la bactérie E. Coli. Et puis ils ont mis cette E. Coli dans un tube à essai et ont mis ce tube à essai dans une centrifugeuse pour le faire tourner très rapidement en cercle. En raison du mouvement circulaire rapide, les parties les plus lourdes de l'E. Coli se sont déplacées vers le fond du tube à essai tandis que les isotopes les plus légers étaient au sommet.

Lorsque la souche de soufre a injecté son matériel génétique, le pourcentage d'isotopes lourds par rapport aux isotopes légers était négligeable. Cependant, lorsque la souche phosphorée du virus a injecté son matériel génétique dans la bactérie, 65 % de l'ADN de l'E. Coli était de l'isotope lourd d'après les résultats de la centrifugation.


Étape 2 : Reliure d'apprêt

Le brin principal est le plus simple à reproduire. Une fois les brins d'ADN séparés, un court morceau d'ARN appelé amorce se lie à l'extrémité 3' du brin. L'amorce se lie toujours comme point de départ de la réplication. Les amorces sont générées par l'enzyme ADN primase.

Les enzymes connues sous le nom d'ADN polymérases sont responsables de la création du nouveau brin par un processus appelé élongation. Il existe cinq types différents connus d'ADN polymérases dans les bactéries et les cellules humaines. Dans les bactéries telles que E. coli, la polymérase III est la principale enzyme de réplication, tandis que les polymérases I, II, IV et V sont responsables de la vérification et de la réparation des erreurs. L'ADN polymérase III se lie au brin au site de l'amorce et commence à ajouter de nouvelles paires de bases complémentaires au brin pendant la réplication. Dans les cellules eucaryotes, les polymérases alpha, delta et epsilon sont les principales polymérases impliquées dans la réplication de l'ADN. Etant donné que la réplication se déroule dans la direction 5' à 3' sur le brin avant, le brin nouvellement formé est continu. Le brin retardé commence la réplication en se liant à plusieurs amorces. Chaque amorce n'est distante que de plusieurs bases. L'ADN polymérase ajoute ensuite des morceaux d'ADN, appelés fragments d'Okazaki, au brin entre les amorces. Ce processus de réplication est discontinu car les fragments nouvellement créés sont disjoints.

Une fois que les brins continus et discontinus sont formés, une enzyme appelée exonucléase supprime toutes les amorces d'ARN des brins d'origine. Ces amorces sont ensuite remplacées par des bases appropriées. Une autre exonucléase « corrige » l'ADN nouvellement formé pour vérifier, supprimer et remplacer toute erreur. Une autre enzyme appelée ADN ligase relie les fragments d'Okazaki pour former un seul brin unifié. Les extrémités de l'ADN linéaire posent un problème car l'ADN polymérase ne peut ajouter des nucléotides que dans la direction 5' à 3'. Les extrémités des brins parents sont constituées de séquences d'ADN répétées appelées télomères. Les télomères agissent comme des capuchons protecteurs à l'extrémité des chromosomes pour empêcher la fusion des chromosomes voisins. Un type spécial d'enzyme ADN polymérase appelée télomérase catalyse la synthèse de séquences de télomères aux extrémités de l'ADN. Une fois terminé, le brin parent et son brin d'ADN complémentaire s'enroulent dans la forme familière de double hélice. In the end, replication produces two DNA molecules , each with one strand from the parent molecule and one new strand.


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