ADN: 2 preuves à l'appui de l'ADN en tant que matériel génétique

Les différentes preuves indirectes et directes à l’appui de l’ADN constituant du matériel génétique sont les suivantes:

Preuves indirectes:

1. Chaque cellule contient un noyau qui contrôle sa morphologie, sa physiologie et son hérédité.

Courtoisie d'image: Writersforensicsblog.files.wordpress.com/2013/01/dna-pipettes-up-close.jpg

2. Comme l'ont découvert Friedrich Miescher (1869) et ses collaborateurs, le noyau possède un acide nucléique désoxyribose. L'ADN est donc présent dans toutes les cellules.

3. L'ADN est capable de se répliquer. Les copies d'ADN sont similaires à l'ADN d'origine.

4. L'ADN se réplique avant la division cellulaire et est distribué équitablement dans les cellules filles.

5. L'ADN est capable de contrôler la structure et les fonctions cellulaires par la transcription et la traduction.

6. Des parties de l'ADN peuvent être réprimées ou déprimées selon les besoins métaboliques.

7. L'ADN peut présenter des variations infinies en raison de changements dans son type, sa séquence et sa longueur de nucléotide.

8. L'ADN a un système de réparation.

9. L'activation différentielle de segments d'ADN ou de gènes entraîne la différenciation cellulaire, la formation de tissus, la formation d'organes et la production de divers composants d'un corps multicellulaire.

10. Il a une horloge intégrée pour le développement.

11. La quantité d'ADN est normalement la même dans toutes les cellules d'un organisme. Cependant, il change une fois au cours du cycle cellulaire et du cycle de vie. Le niveau d'ADN double pendant l'interphase (phase S) lorsque les chromosomes se répliquent pour former leurs copies carbone. La méiose diminue de moitié lorsque le nombre de chromosomes est également réduit de moitié.

12. Les longueurs d'onde de rayons de haute énergie (ultraviolets, par exemple) absorbées par l'ADN sont également les longueurs d'onde qui donnent lieu à un nombre maximal de mutations ou à des variations héréditaires soudaines mais permanentes.

13. Un changement de structure chimique ou linéaire de l'ADN par réarrangement, addition ou suppression de nucléotides donne lieu à des mutations qui sont transmises aux cellules filles et se manifestent par un métabolisme modifié des cellules.

Preuves directes:

(a) Transformation (expérience de Griffith):

C'est le changement de la constitution génétique d'un organisme en captant les gènes présents dans les restes de ses proches morts. La transformation a d'abord été étudiée par un médecin britannique, SE Griffith, en 1928. Il étudiait le pouvoir pathogène de différentes souches de pneumonie à bactérie Streptococcus, également connue sous le nom de pneumonie à Diplococcus ou Pneumococcus. La bactérie a deux souches: virulente et non virulente.

La souche virulente provoque une pneumonie. Ses bactéries sont connues sous le nom de type S car, lorsqu'elles sont cultivées sur un milieu approprié, elles forment des colonies lisses. Ces diplocoques sont recouverts d'une gaine de mucilage (polysaccharide). La gaine est non seulement la cause de la toxigénicité mais protège également les bactéries des phagocytes de l'hôte. Les bactéries non virulentes ne provoquent pas la maladie. Ils forment des colonies irrégulières ou rugueuses. Ces diplocoques sont dépourvus de gaine de mucilage.

Les bactéries non virulentes sont donc appelées rugueuses ou de type R. Griffith a testé la virulence des deux souches de Pneumococcus en injectant séparément les bactéries vivantes de type R II et de type S IH à des souris. Il a découvert que la bactérie de type R ne provoquait aucune maladie, tandis que la bactérie de type S provoquait une pneumonie, puis la mort de la souris (tableau 6.1).

Cependant, les bactéries de type S tuées par la chaleur (entre 82 ° C et 90 ° C) ne produisirent aucun symptôme de la maladie. Enfin, Griffith a injecté à des souris une combinaison de bactéries de type S vivantes tuées à la chaleur et de type R. Aucune de ces bactéries n'est nocive si elle est présente seule. Lorsqu'elles ont injecté le mélange des deux souris, certaines souris ont survécu tandis que d'autres ont développé la maladie de pneumonie et sont décédées (figure 6.1).

L'autopsie des souris mortes a montré qu'elles possédaient les deux types de bactéries (type S virulent et type R non virulent), bien que les souris aient reçu une injection de bactéries mortes virulentes et non virulentes vivantes.

L’apparition de bactéries virulentes vivantes de type S n’est possible que par leur formation à partir de bactéries non virulentes de type R qui captent le caractère de virulence de bactéries mortes. Le phénomène est appelé effet de Griffith ou transformation. Griffith a proposé que le «principe de transformation» soit une substance chimique libérée par des bactéries tuées par la chaleur. Cela a transformé les bactéries R en bactéries S. Il s'agissait d'un changement génétique permanent, car la nouvelle bactérie de type S ne formait que des descendants de type S.

Cependant, les travaux de Griffith n’ont pu prouver que: (b) le caractère de virulence pouvait appartenir à n’importe quel composant du polysaccharide de la bactérie de type S contenant du mucilage, des protéines ou de l’ADN .

Bientôt, il s'est avéré que les souris n'étaient pas nécessaires à la transformation car le milieu de culture contenant des bactéries mortes de type S pourrait induire le caractère de virulence chez les bactéries non virulentes.

Tableau 6.1. Résumé des expériences de Griffith

Caractérisation biochimique du principe de transformation:

En 1944, Avery, MacLeod et McCarty purifièrent les produits biochimiques des bactéries de type S tuées par la chaleur en trois composants: l’ADN, les glucides et les protéines. La fraction d’ADN a ensuite été divisée en deux parties: l’une avec la désoxyribonucléase ou la DNase et l’autre sans elle. Les quatre composants ont ensuite été ajoutés à des tubes de culture séparés contenant des bactéries de type R (figure 6.2). Les tubes de culture ont été laissés tranquilles pendant un certain temps. Ils ont ensuite été analysés pour la population bactérienne.

Seul l'ADN de type S peut transformer le type de bactérie R en type S. Par conséquent, le caractère ou gène de virulence est situé dans l'ADN. Des gènes d'autres caractères seraient également situés dans ce produit chimique. Ils ont ainsi prouvé que le produit chimique à hériter est l’ADN et qu’il forme la base chimique ou moléculaire de l’hérédité. Cette expérience a également confirmé que l'ADN peut être extrait d'une cellule et passé dans une autre cellule. Cependant, tous les biologistes n'étaient pas convaincus de l'approche expérimentale d'Avery et al.

b) Multiplication de bactériophages (transduction):

Les bactériophages sont des virus bactériens. T2 est un bactériophage qui infecte Escherichia coli, la bactérie présente comme commensal dans l'intestin humain. Escherichia coli peut également être cultivé sur un milieu de culture. AD Hershey et Martha Chase (1952) ont cultivé deux cultures d’Escherichia coli. Une culture a été alimentée avec du soufre radioactif, ³⁵ S. L’autre culture a été fournie avec du phosphore radioactif, ³² P.

Le soufre radioactif est incorporé dans des acides aminés contenant du soufre (cystéine et méthionine) et fait donc partie intégrante des protéines bactériennes. Le phosphore radioactif est incorporé dans les nucléotides qui forment des acides nucléiques, principalement de l'ADN. Par conséquent, les bactéries des deux cultures sont devenues étiquetées (= chaudes).

Hershey et Chase ont ensuite introduit le bactériophage T2 dans les deux cultures bactériennes. Le virus est entré dans la bactérie où il s'est multiplié. La descendance virale a été testée dans les deux cas. Il était marqué, un type avec une protéine radio-active et un autre type avec un ADN radioactif (Fig. 6.3). Chaque type de bactériophages était maintenant introduit dans des cultures séparées contenant des bactéries normales ou non marquées.

Après un certain temps, les deux cultures ont été doucement secouées dans un mélangeur à 10 000 tr / min pour éliminer les capsides de phage (ou fantômes) vides collées à la surface des bactéries. La culture a ensuite été centrifugée.

Les bactéries les plus lourdes (également infectées) se sont déposées sous forme de granulés. Le surnageant contient des couches de virus plus légères qui ne pénètrent pas dans les cellules bactériennes. Le culot et le surnageant ont été analysés. Il a été constaté que le phage avec la protéine marquée ne rendait pas les bactéries marquées. Au lieu de cela, la radioactivité a été limitée au surnageant, qui ne contient que des capsides ou des fantômes de phage vides.

Dans la deuxième culture où un bactériophage marqué à l'ADN radioactif a été introduit, il a été constaté que le fait de secouer ne produisait aucune radioactivité dans le surnageant ayant des enveloppes vides de capsides. Au lieu de cela, les bactéries ont été étiquetées, prouvant que seul l’ADN du phage est entré dans la bactérie.

La descendance des deux types de bactériophages a été à nouveau testée pour la radioactivité. La radioactivité était absente dans les virus dérivés de parents ayant une protéine marquée. Les virus issus de parents ayant marqué l'ADN possédaient une radioactivité. Cela montre que le produit chimique génétique est l'ADN et non la protéine.