chapitre 20 La biotechnologie
469
retour sur le ConCept 20.1
1. Le site de restriction pour une enzyme appelée PvuI
est la séquence suivante :
5CGATCG3
3GCTAGC5
On effectue des coupures décalées entre T et C sur
chaque brin. Quels types de liaisons ont été rompues ?
2. FaItes un dessIn La séquence d’un brin d’ADN est
la suivante : 5CCTTGACGATCGTTACCG3. Dessinez l’autre brin. L’enzyme PvuI peutelle couper
cette molécule ? Si oui, dessinez les produits.
3. Quelles sont les difficultés potentielles qu’entraîne
l’utilisation de vecteurs plasmidiques et de cellules
hôtes bactériennes pour produire de grandes quan tités
de protéines à partir de gènes d’Eucaryotes clonés ?
4. FaItes des lIens Comparez les figures 20.8 et
16.20 (p. 368). Comment la réplication d’extrémités
d’ADN au cours de l’ACP se dérouletelle sans que
les fragments soient raccourcis chaque fois ?
Voir les réponses proposées à la fin du chapitre.
ConCept
20.2
La biotechnologie nous permet
d’étudier la séquence, l’expression
et la fonction d’un gène
Grâce à l’obtention de grandes quantités de segments d’ADN
spécifiques par clonage de l’ADN, nous pouvons maintenant
aborder des questions intéressantes concernant un gène particulier et sa fonction. Par exemple, la séquence du gène de la
bglobine de colibri révèletelle une structure protéique permettant de transporter l’oxygène plus efficacement que sa
contrepartie dans une espèce au métabolisme moins actif ?
Un gène particulier varietil d’une personne à l’autre, et certains de ses allèles sontils liés à une maladie héréditaire ? Où
et quand estil exprimé dans l’organisme ? Et enfin, quel rôle
un gène particulier jouetil dans l’organisme ?
Avant de commencer à aborder ces questions fascinantes,
il nous faut examiner quelques techniques courantes de laboratoire utilisées pour analyser l’ADN des gènes.
L’électrophorèse sur gel
et le buvardage de Southern
De nombreuses approches pour étudier les molécules d’ADN
s’appuient sur l’électrophorèse sur gel. Dans cette technique, on emploie un gel constitué d’un polymère, comme
l’agarose, un polysaccharide. Ce gel agit comme un tamis
moléculaire qui sépare les acides nucléiques ou les protéines
en fonction de leur taille, de leur charge électrique et d’autres
propriétés physiques (figure 20.9). Étant donné qu’elles portent des charges négatives sur leurs groupements phosphate,
MéthODe De recher che
. Figure 20.9
L’électrophorèse sur gel
applICatIon L’électrophorèse sur gel permet de séparer les acides
nucléiques ou les protéines selon leur taille, leur charge électrique ou
d’autres propriétés physiques. Les molécules d’ADN sont séparées par l’électrophorèse sur gel dans l’analyse des fragments de restriction des gènes
clonés (voir la figure 20.10) et de l’ADN génomique (voir la figure 20.11).
teCHnIQue L’électrophorèse sur gel consiste à séparer les macromolécules en fonction de leur vitesse de déplacement dans un gel d’agarose
sous l’effet d’un champ électrique : la distance parcourue par la molécule
d’ADN est inversement proportionnelle à sa longueur. Le produit de
départ est un mélange de molécules d’ADN, habituellement des fragments produits par la digestion (découpage) effectuée grâce à une
enzyme de restriction ou à l’amplification en chaîne par polymérase.
Durant l’électrophorèse, ce mélange est séparé en bandes successives.
Chaque bande contient des milliers de molécules de la même longueur.
Potentiel
électrique
–
+
Potentiel
électrique
1 Chaque échantillon, constitué d’un mélange de molécules d’ADN,
est placé dans un puits situé à une des extrémités d’une fine plaque
de gel d’agarose. Le gel est maintenu en place dans un petit support
de plastique ; il baigne dans une solution tampon aqueuse
dans un plateau et à chaque extrémité du dispositif se trouvent
des électrodes. Des fragments d’ADN de taille connue peuvent aussi
être ajoutés dans un des puits pour servir de référence.
2 Lorsque le courant est appliqué, les molécules d’ADN de charge
négative se dirigent vers l’électrode positive ; les molécules plus
courtes se déplacent plus rapidement que les longues. Les bandes
sont illustrées ici en bleu, mais, en réalité, elles ne sont pas
encore visibles.
Mélange
de molécules
d’ADN
de taille
différente
Cathode
Anode
Gel
Puits
Molécules
plus courtes
Molécules
plus longues
–
+
résultats Après avoir coupé le courant, on ajoute un colorant (bromure
d’éthidium) qui se lie à l’ADN. Les bandes émettent une lumière rose par
fluorescence lorsqu’elles sont placées sous une lumière ultraviolette, ce qui
permet de distinguer les bandes séparées auxquelles le colorant est lié. Sur
le gel ci-dessous, les bandes roses correspondent aux fragments d’ADN de
longueurs différentes séparés par électrophorèse. Si tous les échantillons
sont au départ coupés par la même enzyme de restriction, les motifs de
bandes différents indiquent alors qu’ils proviennent de différentes sources.
469
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1. Le site de restriction pour une enzyme appelée PvuI
est la séquence suivante :
5CGATCG3
3GCTAGC5
On effectue des coupures décalées entre T et C sur
chaque brin. Quels types de liaisons ont été rompues ?
2. FaItes un dessIn La séquence d’un brin d’ADN est
la suivante : 5CCTTGACGATCGTTACCG3. Dessinez l’autre brin. L’enzyme PvuI peutelle couper
cette molécule ? Si oui, dessinez les produits.
3. Quelles sont les difficultés potentielles qu’entraîne
l’utilisation de vecteurs plasmidiques et de cellules
hôtes bactériennes pour produire de grandes quan tités
de protéines à partir de gènes d’Eucaryotes clonés ?
4. FaItes des lIens Comparez les figures 20.8 et
16.20 (p. 368). Comment la réplication d’extrémités
d’ADN au cours de l’ACP se dérouletelle sans que
les fragments soient raccourcis chaque fois ?
Voir les réponses proposées à la fin du chapitre.
ConCept
20.2
La biotechnologie nous permet
d’étudier la séquence, l’expression
et la fonction d’un gène
Grâce à l’obtention de grandes quantités de segments d’ADN
spécifiques par clonage de l’ADN, nous pouvons maintenant
aborder des questions intéressantes concernant un gène particulier et sa fonction. Par exemple, la séquence du gène de la
bglobine de colibri révèletelle une structure protéique permettant de transporter l’oxygène plus efficacement que sa
contrepartie dans une espèce au métabolisme moins actif ?
Un gène particulier varietil d’une personne à l’autre, et certains de ses allèles sontils liés à une maladie héréditaire ? Où
et quand estil exprimé dans l’organisme ? Et enfin, quel rôle
un gène particulier jouetil dans l’organisme ?
Avant de commencer à aborder ces questions fascinantes,
il nous faut examiner quelques techniques courantes de laboratoire utilisées pour analyser l’ADN des gènes.
L’électrophorèse sur gel
et le buvardage de Southern
De nombreuses approches pour étudier les molécules d’ADN
s’appuient sur l’électrophorèse sur gel. Dans cette technique, on emploie un gel constitué d’un polymère, comme
l’agarose, un polysaccharide. Ce gel agit comme un tamis
moléculaire qui sépare les acides nucléiques ou les protéines
en fonction de leur taille, de leur charge électrique et d’autres
propriétés physiques (figure 20.9). Étant donné qu’elles portent des charges négatives sur leurs groupements phosphate,
MéthODe De recher che
. Figure 20.9
L’électrophorèse sur gel
applICatIon L’électrophorèse sur gel permet de séparer les acides
nucléiques ou les protéines selon leur taille, leur charge électrique ou
d’autres propriétés physiques. Les molécules d’ADN sont séparées par l’électrophorèse sur gel dans l’analyse des fragments de restriction des gènes
clonés (voir la figure 20.10) et de l’ADN génomique (voir la figure 20.11).
teCHnIQue L’électrophorèse sur gel consiste à séparer les macromolécules en fonction de leur vitesse de déplacement dans un gel d’agarose
sous l’effet d’un champ électrique : la distance parcourue par la molécule
d’ADN est inversement proportionnelle à sa longueur. Le produit de
départ est un mélange de molécules d’ADN, habituellement des fragments produits par la digestion (découpage) effectuée grâce à une
enzyme de restriction ou à l’amplification en chaîne par polymérase.
Durant l’électrophorèse, ce mélange est séparé en bandes successives.
Chaque bande contient des milliers de molécules de la même longueur.
Potentiel
électrique
–
+
Potentiel
électrique
1 Chaque échantillon, constitué d’un mélange de molécules d’ADN,
est placé dans un puits situé à une des extrémités d’une fine plaque
de gel d’agarose. Le gel est maintenu en place dans un petit support
de plastique ; il baigne dans une solution tampon aqueuse
dans un plateau et à chaque extrémité du dispositif se trouvent
des électrodes. Des fragments d’ADN de taille connue peuvent aussi
être ajoutés dans un des puits pour servir de référence.
2 Lorsque le courant est appliqué, les molécules d’ADN de charge
négative se dirigent vers l’électrode positive ; les molécules plus
courtes se déplacent plus rapidement que les longues. Les bandes
sont illustrées ici en bleu, mais, en réalité, elles ne sont pas
encore visibles.
Mélange
de molécules
d’ADN
de taille
différente
Cathode
Anode
Gel
Puits
Molécules
plus courtes
Molécules
plus longues
–
+
résultats Après avoir coupé le courant, on ajoute un colorant (bromure
d’éthidium) qui se lie à l’ADN. Les bandes émettent une lumière rose par
fluorescence lorsqu’elles sont placées sous une lumière ultraviolette, ce qui
permet de distinguer les bandes séparées auxquelles le colorant est lié. Sur
le gel ci-dessous, les bandes roses correspondent aux fragments d’ADN de
longueurs différentes séparés par électrophorèse. Si tous les échantillons
sont au départ coupés par la même enzyme de restriction, les motifs de
bandes différents indiquent alors qu’ils proviennent de différentes sources.