chapitre 16 Les bases moléculaires de l’hérédité 375
Réponses du chapitRe 16
Questions des figures
Figure 16.2 Les cellules S vivantes trouvées dans l’échantillon de sang
ont été capables de se reproduire pour donner d’autres cellules S, ce qui
indique que le caractère S est un changement héréditaire permanent et
non une utilisation unique des capsules des cellules mortes de la souche S.
Figure 16.4 Une fois les protéines marquées à l’aide d’isotopes radioactifs (milieu 1), la radioactivité aurait dû être détectée dans le culot
des cellules bactériennes parce qu’il aurait fallu que les protéines entrent
dans les cellules bactériennes pour les programmer avec les instructions
génétiques. Il est difficile pour nous d’imaginer cela aujourd’hui, mais
l’ADN aurait pu jouer un rôle structural qui aurait permis à certaines des
protéines de pénétrer à l’intérieur de la cellule bactérienne pendant qu’il
restait à l’extérieur (on n’aurait donc pas détecté de radioactivité dans
le culot du le milieu 2). Figure 16.11 Le tube provenant de la première
réplication aurait la même apparence, avec une bande d’ADN hybride
(
15
N14 N) au milieu, mais le deuxième tube ne présenterait pas la bande
du haut avec les deux brins bleu clair. On observerait plutôt une
bande inférieure de deux brins bleu foncé, comme la bande inférieure
dans le résultat prédit après une réplication dans le modèle conservateur.
Figure 16.12 Dans l’œil tout à fait en haut de la micrographie en (b),
les flèches doivent être dessinées en pointant à gauche et à droite pour
indiquer les deux fourches de réplication. Figure 16.14 En regardant
n’importe quel brin d’ADN, on voit qu’une extrémité est appelée extrémité 59, et l’autre, extrémité 39. Si l’on se déplace de l’extrémité 59 vers
l’extrémité 39 sur le brin le plus à gauche, par exemple, on énumère
les composantes dans l’ordre suivant : groupement phosphate → C 59
du désoxyribose → C 39 → phosphate → C 59 → C 39. En allant dans
le sens contraire sur le même brin, les composantes sont orientées
dans l’ordre inverse : C 39 → C 59 → phosphate. Donc, les deux sens sont
différents : voilà pourquoi on dit que les brins ont une directionnalité.
(Revoyez la figure 16.5, si nécessaire.)
Figure 16.17
ADN ligase
Primase
ADN parental
Brin discontinu
ADN pol I
Brin directeur
Amorce
ADN pol III
ADN pol III
Figure 16.23 Les deux membres de la paire de chromosomes homologues
(qui seraient de la même couleur) seraient étroitement associés au niveau
de la plaque équatoriale. Cependant, à la métaphase de la mitose, chaque
chromosome s’alignerait indépendamment de son homologue, de sorte
que les deux chromosomes de la même couleur se retrouveraient à des
endroits différents sur la plaque équatoriale.
retour sur le concept 16.1
1. Selon les règles de Chargaff, les pourcentages de A et T et de G et C
présents dans l’ADN sont à peu près égaux, et les données sur les
mouches sont conformes à ces règles. (De légères variations proviennent
des limites des techniques d’analyse.) 2. On ne peut pas dire laquelle
est l’extrémité 59. Il faut savoir quelle extrémité porte un groupement
phosphate sur le carbone 59 (extrémité 59) ou quelle extrémité porte
un groupement —OH sur le carbone 39 (extrémité 39). 3. Il s’attendait à
ce que la souris qu’il avait inoculée avec le mélange de cellules R vivantes
et de cellules S tuées et lysées par l’action de la chaleur survive, étant
donné que ni l’un ni l’autre type de cellules seules ne sont pathogènes.
retour sur le concept 16.2
1. L’appariement des bases complémentaires fait en sorte que les
deux molécules filles sont des copies exactes de la molécule mère. Lorsque
les deux brins de la molécule mère se séparent, chacun d’eux devient
une matrice sur laquelle des nucléotides peuvent être ordonnés par
appariement des bases et former un nouveau brin complémentaire.
2.
Protéine
Fonction
Hélicase
Déroule la double hélice parentale aux fourches
de réplication.
Protéines
fixatrices
d’ADN
monocaténaire
Se lient à l’ADN monocaténaire et le stabilisent
jusqu’à ce qu’il puisse servir de matrice.
ADN gyrase
Allège les tensions dues au surenroulement
en amont des fourches de réplication en coupant
les brins d’ADN, puis en les faisant pivoter et
en les recollant.
Primase
Synthétise une amorce d’ARN à l’extrémité 59
du brin directeur et à l’extrémité 59 de chaque
fragment d’Okazaki.
ADN pol III
En utilisant l’ADN parental comme matrice,
synthétise un nouveau brin d’ADN par addition
de nucléotides liées par des liaisons covalentes
à l’extrémité 39 d’un brin d’ADN préexistant
ou d’une amorce d’ARN.
ADN pol I
Enlève les nucléotides d’ARN de l’amorce, à partir
de son extrémité 59 et les remplace avec des
nucléotides d’ADN.
ADN ligase
Lie l’extrémité 39 de l’ADN qui remplace l’amorce
au reste du brin directeur et lie les fragments
d’Okazaki du brin discontinu.
3. Dans le cycle cellulaire, la synthèse de l’ADN se produit pendant
la phase S, entre les phases G 1 et G 2 de l’interphase. La réplication de
l’ADN est donc terminée avant que la phase mitotique ne commence.
4. La synthèse du brin directeur est entreprise par une amorce d’ARN,
qui doit être enlevée et remplacée par de l’ADN ; cette tâche ne peut
pas être accomplie si l’ADN pol I de la cellule n’est pas fonctionnelle.
Dans la petite illustration de la figure 16.17, juste à gauche de l’origine
de réplication du haut, une ADN pol I fonctionnelle remplacerait
l’amorce d’ARN du brin directeur (en rouge) par des nucléotides d’ADN
(en bleu).
retour sur le concept 16.3
1. Un nucléosome est constitué de huit protéines histones, deux molécules
de chacun des quatre types différents, autour desquelles l’ADN est enroulé.
L’ADN internucléosomique relie les nucléosomes entre eux. 2. L’euchromatine est la chromatine qui devient moins compacte pendant l’interphase et est accessible aux structures cellulaires assurant l’activité génique.
L’hétérochromatine, au contraire, reste très condensée pendant l’interphase
et contient des gènes qui sont largement inaccessibles à ces structures.
3. La lamina nucléaire est un réseau protéique fibreux qui fournit un
soutien mécanique à la membrane interne de l’enveloppe nucléaire et
maintient donc la forme du noyau. L’existence d’une matrice nucléaire,
une structure de fibres protéiques qui s’étend à travers tout l’intérieur
du noyau, est également largement prouvée.
Questions du résumé des concepts clés
16.1 Chaque brin dans la double hélice a une polarité, l’extrémité
avec un groupement phosphate sur le carbone 59 du désoxyribose étant
Réponses du chapitRe 16
Questions des figures
Figure 16.2 Les cellules S vivantes trouvées dans l’échantillon de sang
ont été capables de se reproduire pour donner d’autres cellules S, ce qui
indique que le caractère S est un changement héréditaire permanent et
non une utilisation unique des capsules des cellules mortes de la souche S.
Figure 16.4 Une fois les protéines marquées à l’aide d’isotopes radioactifs (milieu 1), la radioactivité aurait dû être détectée dans le culot
des cellules bactériennes parce qu’il aurait fallu que les protéines entrent
dans les cellules bactériennes pour les programmer avec les instructions
génétiques. Il est difficile pour nous d’imaginer cela aujourd’hui, mais
l’ADN aurait pu jouer un rôle structural qui aurait permis à certaines des
protéines de pénétrer à l’intérieur de la cellule bactérienne pendant qu’il
restait à l’extérieur (on n’aurait donc pas détecté de radioactivité dans
le culot du le milieu 2). Figure 16.11 Le tube provenant de la première
réplication aurait la même apparence, avec une bande d’ADN hybride
(
15
N14 N) au milieu, mais le deuxième tube ne présenterait pas la bande
du haut avec les deux brins bleu clair. On observerait plutôt une
bande inférieure de deux brins bleu foncé, comme la bande inférieure
dans le résultat prédit après une réplication dans le modèle conservateur.
Figure 16.12 Dans l’œil tout à fait en haut de la micrographie en (b),
les flèches doivent être dessinées en pointant à gauche et à droite pour
indiquer les deux fourches de réplication. Figure 16.14 En regardant
n’importe quel brin d’ADN, on voit qu’une extrémité est appelée extrémité 59, et l’autre, extrémité 39. Si l’on se déplace de l’extrémité 59 vers
l’extrémité 39 sur le brin le plus à gauche, par exemple, on énumère
les composantes dans l’ordre suivant : groupement phosphate → C 59
du désoxyribose → C 39 → phosphate → C 59 → C 39. En allant dans
le sens contraire sur le même brin, les composantes sont orientées
dans l’ordre inverse : C 39 → C 59 → phosphate. Donc, les deux sens sont
différents : voilà pourquoi on dit que les brins ont une directionnalité.
(Revoyez la figure 16.5, si nécessaire.)
Figure 16.17
ADN ligase
Primase
ADN parental
Brin discontinu
ADN pol I
Brin directeur
Amorce
ADN pol III
ADN pol III
Figure 16.23 Les deux membres de la paire de chromosomes homologues
(qui seraient de la même couleur) seraient étroitement associés au niveau
de la plaque équatoriale. Cependant, à la métaphase de la mitose, chaque
chromosome s’alignerait indépendamment de son homologue, de sorte
que les deux chromosomes de la même couleur se retrouveraient à des
endroits différents sur la plaque équatoriale.
retour sur le concept 16.1
1. Selon les règles de Chargaff, les pourcentages de A et T et de G et C
présents dans l’ADN sont à peu près égaux, et les données sur les
mouches sont conformes à ces règles. (De légères variations proviennent
des limites des techniques d’analyse.) 2. On ne peut pas dire laquelle
est l’extrémité 59. Il faut savoir quelle extrémité porte un groupement
phosphate sur le carbone 59 (extrémité 59) ou quelle extrémité porte
un groupement —OH sur le carbone 39 (extrémité 39). 3. Il s’attendait à
ce que la souris qu’il avait inoculée avec le mélange de cellules R vivantes
et de cellules S tuées et lysées par l’action de la chaleur survive, étant
donné que ni l’un ni l’autre type de cellules seules ne sont pathogènes.
retour sur le concept 16.2
1. L’appariement des bases complémentaires fait en sorte que les
deux molécules filles sont des copies exactes de la molécule mère. Lorsque
les deux brins de la molécule mère se séparent, chacun d’eux devient
une matrice sur laquelle des nucléotides peuvent être ordonnés par
appariement des bases et former un nouveau brin complémentaire.
2.
Protéine
Fonction
Hélicase
Déroule la double hélice parentale aux fourches
de réplication.
Protéines
fixatrices
d’ADN
monocaténaire
Se lient à l’ADN monocaténaire et le stabilisent
jusqu’à ce qu’il puisse servir de matrice.
ADN gyrase
Allège les tensions dues au surenroulement
en amont des fourches de réplication en coupant
les brins d’ADN, puis en les faisant pivoter et
en les recollant.
Primase
Synthétise une amorce d’ARN à l’extrémité 59
du brin directeur et à l’extrémité 59 de chaque
fragment d’Okazaki.
ADN pol III
En utilisant l’ADN parental comme matrice,
synthétise un nouveau brin d’ADN par addition
de nucléotides liées par des liaisons covalentes
à l’extrémité 39 d’un brin d’ADN préexistant
ou d’une amorce d’ARN.
ADN pol I
Enlève les nucléotides d’ARN de l’amorce, à partir
de son extrémité 59 et les remplace avec des
nucléotides d’ADN.
ADN ligase
Lie l’extrémité 39 de l’ADN qui remplace l’amorce
au reste du brin directeur et lie les fragments
d’Okazaki du brin discontinu.
3. Dans le cycle cellulaire, la synthèse de l’ADN se produit pendant
la phase S, entre les phases G 1 et G 2 de l’interphase. La réplication de
l’ADN est donc terminée avant que la phase mitotique ne commence.
4. La synthèse du brin directeur est entreprise par une amorce d’ARN,
qui doit être enlevée et remplacée par de l’ADN ; cette tâche ne peut
pas être accomplie si l’ADN pol I de la cellule n’est pas fonctionnelle.
Dans la petite illustration de la figure 16.17, juste à gauche de l’origine
de réplication du haut, une ADN pol I fonctionnelle remplacerait
l’amorce d’ARN du brin directeur (en rouge) par des nucléotides d’ADN
(en bleu).
retour sur le concept 16.3
1. Un nucléosome est constitué de huit protéines histones, deux molécules
de chacun des quatre types différents, autour desquelles l’ADN est enroulé.
L’ADN internucléosomique relie les nucléosomes entre eux. 2. L’euchromatine est la chromatine qui devient moins compacte pendant l’interphase et est accessible aux structures cellulaires assurant l’activité génique.
L’hétérochromatine, au contraire, reste très condensée pendant l’interphase
et contient des gènes qui sont largement inaccessibles à ces structures.
3. La lamina nucléaire est un réseau protéique fibreux qui fournit un
soutien mécanique à la membrane interne de l’enveloppe nucléaire et
maintient donc la forme du noyau. L’existence d’une matrice nucléaire,
une structure de fibres protéiques qui s’étend à travers tout l’intérieur
du noyau, est également largement prouvée.
Questions du résumé des concepts clés
16.1 Chaque brin dans la double hélice a une polarité, l’extrémité
avec un groupement phosphate sur le carbone 59 du désoxyribose étant