Les chromatides d’un chromosome sont identiques. Elles sont synthétisées au cours de la phase S de l’interphase.
I. L’ADN polymérase et la réplication
Doc1 Une molécule d’ADN
L’ADN est une molécule constituée de deux brins formés de nucléotides (nucléotides à adénine (A), thymine (T), guanine (G) et cytosine (C)). Ces deux brins sont complémentaires : les adénines d’un brin sont associées aux thymines de l’autre et les guanines aux cytosines.
La réplication est réalisée par une enzyme : l’ADN polymérase. Elle a lieu en plusieurs étapes.
Mot clé
Enzyme : voir chapitre 2.
II. Les étapes de la réplication
Doc2 Les étapes de la réplication
Cette enzyme sépare ponctuellement les deux brins d’une molécule d’ADN. Cela forme une structure appelée fourche de réplication (1).
Elle se déplace ensuite le long de la molécule d’ADN et associe à chaque nucléotide le nucléotide complémentaire (2).
Chaque brin initial sert donc de matrice au brin nouvellement synthétisé. On passe donc d’une molécule d’ADN à deux molécules génétiquement identiques (3).
Un chromosome va être répliqué par plusieurs ADN polymérases simultanément, ce qui accélère la vitesse de réplication de l’ADN de la cellule.
Pendant la phase S, un chromosome double donc la quantité d’ADN qu’il contient, cependant l’information génétique reste inchangée. Elle devient juste présente en deux exemplaires.
Chaque nouvelle molécule d’ADN est formée d’un brin présent initialement avant la réplication et d’un brin néosynthétisé, on dira donc que la réplication est semi-conservative.
Méthode
Déterminer la durée de la réplication par l’ADN polymérase
Escherichia coli est une bactérie intestinale commune.
Le tableau suivant décrit quelques caractéristiques de son génome et de sa réplication.
En combien de temps l’ADN polymérase de la bactérie Escherichia coli peut-elle répliquer l’intégralité du chromosome bactérien ?
Doc Quelques caractéristiques du génome et de l’ADN polymérase d’Escherichia coli
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Type de chromosome |
Circulaire |
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Nombre de chromosomes |
1 |
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Longueur du chromosome |
1,87 × 106 nm |
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Distance entre deux paires de nucléotides |
0,34 nm |
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Vitesse moyenne de l’ADN polymérase bactérienne |
500 paires de nucléotides par seconde |
Conseils
Étape 1 Calculer le nombre de paires de nucléotides total dans le chromosome de la bactérie.
Étape 2 Utiliser les données de vitesse de l’enzyme pour déterminer la durée de la réplication.
Étape 3 Conclure.
Solution
Étape 1 1,87 × 106× 0,34 = 5,5 × 106
Il y a donc 5,5 millions de paires de nucléotides dans le génome d’Escherichia coli.
Étape 2 5,5 × 106÷ 500 = 1,1 × 104
Il faut donc 11 000 secondes soit environ 3 heures.
Étape 3 Une ADN polymérase de la bactérie Escherichia coli est donc capable de répliquer l’intégralité du chromosome bactérien en 3 heures.