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DES DÉBUTS DE LA GÉNÉTIQUE AUX … 6 Les enzymes de restric tion et le génie génétique

Entre les années 1950 à 1970, la structure de l’ADN, son mode de réplication, les modalités d’expression des

gènes et le code génétique ont été découverts. On ne dispose cependant d’aucun outil permettant de

manipuler facilement l’ADN et les gènes qu’il contient. La découverte des enzymes de restriction constitue

une avancée décisive en ce sens.

Quels sont les apports des enzymes de restriction ?

Doc1. Les enzymes de restriction : des ciseaux moléculaires.

Qu1. Rechercher   la particularité de la séquence des bases des sites de restriction. Comment l’ADN est-ilcoupé dans les sites présentés ? 

Toutes les espèces ont, dans leur ADN, des sites de restriction pour différentes enzymes. Une enzyme derestriction découpe par conséquent n’importe quel ADN. On peut ainsi disposer de petits morceaux d’ADN, oufragments de restriction, plus simples à manipuler que des molécules entières.

Qu2. Estimer le nombre de fragments attendus en découpant le chromosome 1 de l’homme (270.106 paires de

bases ; 1 site de restriction en moyenne toutes les 3000 bases).

Doc2. Deux outils pour un « couper-coller » d’ADN.

Qu3. Quelle perspective offre le « couper-coller » de l’ADN ? 

Un fragment découpé se terminepar « un bout collant » qui peutétablir des liaisons hydrogèneavec la séquence de basescomplémentaire d’un autrefragment. La soudure définitivedes deux fragments est réaliséepar une autre enzyme, l’ADN

ligase.On fabrique de cette façon unenouvelle molécule qui est unADN recombinant.

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 Note : en employant plusieurs enzymes de restriction différentes, on obtient des fragments de restriction de

tailles différentes que l’on peut réorganiser par la suite, de manière à obtenir des cartes de restriction.

Qu4. Établir la relation qui existe entre la taille des fragments et leur vitesse de migration. Comment peut-onestimer leur taille en nombre de paires de bases ?

Doc4. À la recherche des gènes. Cette méthode, mise au point par E. Southern, s’appelle un Southern Blot.

Qu5. Pourquoi dénaturer l’ADN avant de l’hybrider avec une sonde ?

Doc3. La séparation des fragments de restriction d’un ADNviral.

Précision : l’ADN est d’abord dénaturé (séparation desdeux brins) avant l’électrophorèse.

 PS : nucléases de restriction=

enzymes de restriction.

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Les bactéries ont été les premiers organismes utilisés pour cloner les gènes. Ces microorganismes possèdent, enplus de leur grand chromosome, des petites molécules d’ADN circulaire, les plasmides qui peuvent être coupéspar une enzyme de restriction au niveau d’un site unique et se refermer après avoir intégré un gène d’unorganisme quelconque découpé par la même enzyme. De plus, les bactéries se reproduisent très vite (unedivision toutes les 20 minutes dans des conditions très favorables).

Doc5. Le principe du clonage.

Qu6. Pourquoi l’ADN du plasmide et celui de l’organisme dont on veut cloner le gène sont-ils découpés par lamême enzyme de restriction ? Par quels mécanismes la multiplication du gène cloné est-elle assurée ?

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Doc6. Une méthode moderne pour séquencer rapidement l’ADN.

Qu7. Déterminer la séquence des nucléotides 15 à 25.

Synthèse. Répondre à la question de départ.

Documents : 1, 2, 5 et 6 © Bordas TS 2002 ; 3 © Hatier TS 2002 ; 4 © Didier TS 2002.