Les extrémophiles
TPE lycée Notre-Dame
Utilités des extrémophiles
Les enzymes, une aide indispensable
Les enzymes sont des protéines permettant d'accélérer (catalyser) des millions de fois les réactions chimiques des organismes. Sans elles, certaines réactions normales de l’organisme ne pourraient pas avoir lieu à une vitesse suffisante.
Il existe un grand nombre d'enzymes qui jouent un rôle important dans les processus physiologiques (digestion, conduction nerveuse, synthèse d'hormones, etc.).
Enzyme en 3D travaillant sur un brin d'ADN
Cycle enzymatique
Les enzymes sont le plus souvent des protéines, et sont donc constituées de chaînes d'acides aminés. Parfois, les activités enzymatiques sont portées par des ARN, et sont dans ce cas appelées des ribozymes.
La partie importante de l'enzyme est constituée du site actif. C'est dans ce site, qui prend souvent la forme d'une cavité, que se fixe le substrat qui pourra alors être soumis à l'action de l'enzyme afin de le transformer en produit.
La PCR, un outil plus qu'utile
La «Polymerase Chain Reaction» ou PCR est une technique de réplication ciblée in vitro. Elle permet d'obtenir d'importantes quantités d'un fragment d'ADN spécifique de longueur définie. L'ordre de grandeur est celui du million de copies en quelques heures.
Matériel de PCR
Le principe et les conditions expérimentales qui en découlent sont très simples. Il s'agit de réaliser une succession de réplication du brin d’ADN. Chaque réaction met en oeuvre deux amorces qui définissent, la séquence à amplifier en la bornant.
Imaginée par K. Mullis en 1985 (prix Nobel dès 1993), la technique connaît un essor considérable lors de la commercialisation (vers 1988) d'une ADN polymérase résistante aux températures élevées (la Taq polymérase), qui permet une automatisation de la technique.
La PCR se divise en de nombreux cycles. Chaque cycle consitué de trois phases différentes à trois températures différentes : la dénaturation, l'hybridation (ou annelage) et l'élongation (ou extension des amorces).
Tout ces cycles se déroulent dans un appareil nommé thermocycleur qui permet de garder une température constante à chaque étape de la réaction.
Cycle de la PCR
Les amorces de l'ADN servent de point de départ à la création du brin d'ADN complémentaire.
La polymérisation se fait par ajout successif des désoxyribonucléotides (présents dans le mélange en large excès).
Chaque base ajoutée est complémentaire de la base correspondante du brin matrice.
Ce processus se répétera alors de nombreuses fois. Un cycle double le nombre de segment d’ADN.
Théoriquement, en partant de deux brins d'ADN initaux on obtient 4 segments d'ADN à la fin du premier cycle, 8 à la fin du second, 16 à la fin du troisième, jusqu'à 2 à la puissance n après n cycles ... Soit plus d'un million de copies en une vingtaine de cycles !
Températures de la PCR
La dénaturation consiste a ce que les liaisons faibles qui assurent la cohésion de la double hélice d'ADN soient rompues pour donner deux simples brins d’ADN.
L'hybridation des amorces sur l'ADN repose sur le principe de la complémentarité des bases.
Le choix de la température d'hybridation résulte d'un compromis entre plusieurs paramètres (longueur et séquence des amorces).
La température d'hybridation est inférieure à la température de dénaturation.
Les ADN polymérases sont des enzymes qui permettent de synthéthiser l’ADN. Les polymérases utilisées en PCR sont extraites de bactéries vivant naturellement à des températures élevées.
Ces polymérases ne sont pas dénaturées par la chaleur. La plus connue est la Taq polymérase.
