Réplication d’ADN Biologie 122

Phase S La réplication d’ADN assure que chaque cellule fille aura un ensemble complet de molécules d’ADN. Durant la réplication d’ADN, les molécules d’ADN séparent en deux brins, et ensuite produisent deux brins complémentaires en suivant les règles de bases complémentaires. Chaque brin de double hélice sert de modèle pour le nouveau brin.

La réplication est semi-conservatrice parce que, après une série de réplication, la double hélice n’est pas conservée; plutôt, chaque brin de la double hélice devient une partie d’une autre double hélice. Chaque côté du brin d’ADN original devient un brin modèle duquel un nouveau brin complémentaire se forme.

Modèle conservatif

Modèle dispersif

Modèle semi-conservatif

Processus de réplication L’ADN se dégrafe afin de faire des copies. En premier, l’ADN se déroule et les liaisons d’hydrogène entre les deux brins sont brisés. Ce processus est possible à l’aide d’enzymes nommés hélicases. Des protéines fixatrices de brins simples empêchent les brins de se rejoindre, ce qui créé une bulle de réplication.

Des bulles de réplication se forment à différents endroits tout au long de la molécule d’ADN, ce qui accélère le processus de réplication. Chaque moitié de bulle de réplication est nommée une fourche de réplication (Y).

Fourche de réplication La fourche permet l’ajout de nucléotides. Ce n’est cependant pas aussi facile que le montre la figure à côté. Vidéo

La réplication du brin directeur Une fois que les brins sont déroulés et séparés (par les bulles de réplication), l’ADN polymérase III peut commencer à construire un nouveau brin. Le brin directeur est le nouveau brin qui grandit continuellement vers la fourche de réplication. L’ADN polymérase lit le brin modèle dans la direction de 3’ à 5’et construit un nouveau brin dans la direction 5’ à 3’ (l’opposé à celui qui est lu).

…brin directeur Cependant, l’ADN polymérase ne peut pas construire un nouveau brin à partir de zéro. Il peut seulement construire sur un brin préexistant. L’ADN primase synthétise les premiers nucléotides du nouveau brin. Le segment résultant d’ARN amorce fournit un bout 3’ libre à se lier.

…brin directeur L’ADN polymérase III peut maintenant assembler les nucléotides complémentaires à mesure qu’il se déplace au long tu brin parental dans la direction 5’ à 3’. L’hélice continue à se dérouler et s’ouvrir, ce qui permet au brin directeur à grandir continuellement vers la fourche de réplication. Par la suite, un différent type d’ADN polymérase, l’ADN polymérase I, remplace l’ARN amorce avec de l’ADN.

La réplication du brin trainant Le brin trainant est construit dans la direction opposée du déroulement de l’hélice. Le brin trainant est le nouveau brin qui grandit de façon discontinue, tout en s’éloignant de la fourche de réplication. En premier, l’ARN primase ajoute une section d’ARN amorce. Ensuite, l’ADN polymérase III commence à synthétiser le nouveau brin d’ADN.

…brin trainant Avant que d’autre brin trainant puisse être construit, l’hélice doit continuer à se dérouler. Donc, le brin trainant est construit de façon discontinue. Encore une fois, l’ARN primase commence le nouveau brin. Les sections discontinues sont nommés des fragments Okazaki.

Comme dans le brin directeur, l’ADN polymérase I change l’ARN amorce en ADN. Ensuite, le ligase rejoint les sections d’ADN ensemble. La replication continue de cette manière tout au long du brin trainant, en construisant des sections à mesure que l’hélice s’ouvre.

Direction de la réplication Les nouveaux brins d’ADN peuvent seulement grandir dans la direction 5’ à 3’

Résumé Une dernière fois : l’ajout de nucléotides lors de la réplication d’ADN (vidéo)

Les erreurs commises Les nouveaux brins d’ADN créés sont relus et vérifiés avant que la division cellulaire soit complétée. Si une erreur est détectée, on retourne au brin modèle! Le nucléotide qui était inséré par erreur est enlevé, et le bon est mis en place. Si la fonction de vérification va de travers, des enzymes de réparation sont disponibles pour arranger les choses.

Postes de contrôles qui ne fonctionnent pas bien… L’identification des erreurs et les mécanismes de réparation existent dans les organismes eucaryotes, mais les détails sur comment ils fonctionnent ne sont pas bien compris. Si une erreur dans un nouveau brin n’est pas détectée ou réparée avant la division cellulaire, l’erreur devient une mutation.

Mutation Une mutation est une déviation du brin d’ADN original. Les nucléotides ne sont plus dans les mêmes séquences. Quoique les mutations causent des défauts sérieux, toutes les mutations ne sont pas mauvaises.

Les types de mutations Les types de mutations incluent les mutations ponctuelles et les mutations de déphasage. Elles peuvent être catégorisées comme suit : Mutations ponctuelles substitutions Mutations de déphasage Effacements Insertions

Substitution – une mutation ponctuelle Exemple : Le code pour un gène particulier est : 5’ A T C G T C A G 3’ Le code pour le brin complémentaire devrait être : 3’ T A G C A G T C 5’ Une substitution survient et le nouveau brin est : 3’ T A C C A G T C 5’ La troisième base devrait être G au lieu de C. C’est mal, donc c’est une mutation. Puisque l’erreur est seulement une base, on l’appelle une mutation ponctuelle. Il est probable que la protéine créée ne soit pas affectée. Si c’est le cas, on nomme l’erreur une mutation silencieuse.

Les mutations de déphasage Lorsqu’une protéine est fabriquée, les bases d’azotes sont lues en groupe de trois à la fois. Si une base est effacée ou insérée, le reste du brin est mal lu. Ce type de mutation est ainsi nommée mutation de déphasage à cause de la lecture des groupes de code génétique est déphasée.

Exemple : mutation de déphasage Brin parental : 5’ A T C G T C A G G 3’ Brin complémentaire correct : 3’ T A G C A G T C C 5’ Brin complémentaire avec un effacement : 3’ T G C A G T C C 5’ (le 2e A est manquant) Brin complémentaire avec une insertion : 3’ T A A G C A G T C C 5’ (le 2e A est inséré deux fois)

Effacement – une mutation de déphasage Si, durant la création d’un nouveau brin d’ADN complémentaire, un nucléotide est lu mais la base complémentaire n’est pas insérée, le brin complémentaire manque un nucléotide. Ce type de mutation peut causer de sérieuses maladies. Exemples : fibrose cystique Dystrophie musculaire.

Insertion – Une mutation de déphasage Les insertions peuvent impliquées plusieurs bases ou même plusieurs centaines de bases. Exemple : Maladie de Huntington Neurofibromatose (« The Elephant Man »)