Génétique

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Réf :
512 081
Français – p 1
Version : 1106
Kit Structure et fonctions de l’ADN
Génétique
Kit Structure et les fonctions de l’ADN
Réf :
512 081
1. Instructions
Ce kit fournit des molécules et des liaisons pour construire un modèle d'ADN
comprenant 30 nucléotides (15 paires de bases).
2. Composition du kit
Le polymère d'ADN est une double chaîne de nucléotides.
Un nucléotide est composé d'un sucre (désoxyribose), d'un phosphate et
d'une des bases azotées suivantes : adénine, thymine, cytosine, ou guanine.
Ce kit contient :
41 sucres à 3 chevilles de couleur pourpre
41 phosphates à 2 chevilles de couleur jaune
11 adénines à 3 chevilles de couleur rouge
11 thymines à 3 chevilles de couleur noire
11 cytosines à 4 chevilles de couleur verte
11 guanines à 4 chevilles de couleur argentée
122 liaisons covalentes transparentes
51 liaisons hydrogène longues et blanches
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liste de contrôle
3. Partie I : Construction d'une molécule d'ADN
Avant d'assembler le modèle, identifiez les éléments qui représentent les
molécules de sucre, d'adénine, de guanine, de cytosine, de thymine et un
atome de phosphate.
Étape 1 : Construction d'un nucléotide
Assemblez 1 nucléotide en plaçant 1 liaison creuse transparente sur la
cheville de la molécule de sucre pourpre au sommet de l'angle de 130°, la plus
éloignée des 2 autres chevilles (voir Figure 1).
Figure 1
Ensuite, insérez une cheville d'une base de thymine de couleur noire dans la
liaison que vous venez de placer sur la molécule de sucre.
Pour compléter le nucléotide, placez des liaisons transparentes sur les
chevilles de la molécule de sucre qui sont les plus proches les unes des
autres et placez une cheville de phosphate jaune dans l'une des ces liaisons
transparentes.
Le phosphate est maintenant placé sur le carbone 5’ du nucléotide que vous
venez de construire. Disposez-le conformément à la Figure 2.
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Figure 2
Demandez à votre professeur de contrôler votre modèle de nucléotide [2], et
désignez les extrémités 3’ et 5’ [3].
Étape 2 : Construction de nucléotides supplémentaires
Construire 29 nucléotides supplémentaires à partir des molécules et des
liaisons transparentes restantes.
Étape 3 : Construction d'un brin de 15 nucléotides
Reliez le phosphate jaune du nucléotide comportant de la thymine à un
carbone 3’ sur un sucre d'un nucléotide comportant de l'adénine. Vous venez
de construire un dinucléotide, qui devrait ressembler à celui de la Figure 3.
Figure 3
Demandez à votre professeur de vérifier votre modèle de dinucléotide [4].
Continuez à relier les nucléotides supplémentaires les uns aux autres jusqu'à
ce que vous ayez un brin de 15 nucléotides.
La séquence des bases doit être la suivante : 3’—TAC CCA CTT CGA ACT—5’.
Les 5 premiers nucléotides de votre modèle doivent être la réplique de la
chaîne à 5 nucléotides présentée sur la Figure 4.
Figure 4
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Étape 4 : Construction d'une molécule d'ADN double
brin
Pour achever la construction d'une molécule d'ADN, fixez les nucléotides
restants à leurs compléments sur le brin que vous venez de construire.
Placez des liaisons hydrogène (blanches) sur les 2 chevilles non fixées de la
base du premier nucléotide (à l'extrémité 3’) de la chaîne.
Reliez la base d'un nucléotide non fixé à ces liaisons hydrogène
conformément au schéma suivant : le rouge est relié au noir; le vert est relié à
l'argent. L'extrémité 5’ du nucléotide doit être située sur le côté gauche (voir
Figure 5).
Figure 5
Continuez à fixer les bases des nucléotides à leurs compléments à l'aide des
liaisons hydrogène comme vous venez de le faire.
Lorsque vous avez fini d'ajouter les 14 nucléotides restants, insérez les
phosphates dans les liaisons creuses transparentes sur le sucre situé après
chaque phosphate.
L'ADN double-brin est appelé un duplex d'ADN. Comparer le diagramme d'un
duplex d'ADN sur la Figure 6 avec votre modèle.
Figure 6
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4. Partie II : L'hélice d'ADN
2 étudiants tenant un modèle d'ADN peuvent démontrer l'enroulement primaire
de la molécule dans la conformation ADN B avec 10 paires de bases par tour.
Le fait d'utiliser le modèle de cette façon met en évidence l'enroulement
similaire à celui d'un double escalier des deux chaînes de la double hélice de
l'ADN B autour d'un axe commun, plutôt qu'une conformation d'échelle vrillée.
5. Partie III : Réplication d'une molécule d'ADN
Étape 1 : Ouverture de l'ADN
Commencez par retirer les 5 dernières paires de nucléotides en laissant une
molécule d'ADN comprenant 10 paires de bases.
Les éléments phosphates de couleur jaune demeurent sur le nucléotide
comportant de la cytosine de couleur verte sur le brin inférieur (3’–5’) et
également sur le nucléotide comportant de la cytosine de couleur verte sur le
brin supérieur (5’–3’).
Séparez cette unité de 5 paires de bases en nucléotides distincts.
Conservez le modèle de la molécule d'ADN de 10 paires de base dans sa
configuration en double hélice comme dans la seconde partie. Ce modèle
avec 10 paires de base permettra de présenter un tour complet de la molécule
d'ADN.
En agissant à la manière des enzymes hélicases, déroulez le modèle d'ADN
et déposez-le à plat sur la table dans une configuration linéaire.
En agissant à la manière des enzymes topoisomérases de l'ADN, débutez du
côté gauche du modèle et déplacez vous sur le modèle vers la droite, rompez
les liaisons hydrogène blanches de votre modèle en retirant les pièces en
plastique du brin inférieur des nucléotides (les pièces en plastique peuvent
rester attachées au brin supérieur pour gagner du temps) comme indiqué sur
la Figure 8. Cette méthode d'ouverture est connue sous le nom de "fourche de
Réplication‖.
Avez-vous fait contrôler votre modèle ouvert [13] ?
Étape 2 : Réplication
Vous ajouterez de nouveaux nucléotides aux bases exposées de votre modèle
―ouvert‖ (séparé) à l'aide des molécules distinctes issues de l'unité de 5 paires
de base que vous avez retirée de votr e modèle dans l'étape 1 : en ouvrant
l'ADN et à l'aide des nucléotides supplémentaires issus de la Partie I
construire une Molécule d'ADN.
En agissant à la manière de l'enzyme ADN Polymérase, débutez du côté
gauche du brin inférieur du modèle et déplacez vous sur le modèle vers la
droite (dans le sens 3’ vers 5’), et ajoutez les bases complémentaires aux
bases exposées de votre modèle ouvert comme indiqué sur la Figure 9. Ce
brin inférieur sera par la suite désigné sous le nom de "brin avancé‖ parce que
la réplication de l'ADN se fera en descendant vers la fourche de réplication.
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La réplication du brin supérieur (5’ vers 3’) est un peu plus exigeante. Du fait
que la réplication de l'ADN ne se fait que dans le sens 5’ vers 3’, la réplication
du brin supérieur ne peut commencer qu'à l'extrémité (5’) du brin supérieur
(les nouvelles bases doivent ajoutées dans le sens 5’ vers 3’.)
Débutez au niveau de la cinquième base en partant de la gauche du brin
supérieur (ATGGG...) et ajoutez des bases complémentaires sur le brin
supérieur en allant de la droite vers la gauche (5’ vers 3’).
Après avoir ajouté ces 5 bases complémentaires, déplacez vous vers
l'extrémité droite du brin supérieur ouvert et de nouveau, ajoutez des bases
complémentaires sur les bases exposées de la droite vers la gauche (5’ vers
3’) comme indiqué sur la Figure 10.
En agissant comme l'enzyme ADN ligase, placez l'élément phosphate jaune
(5’) dans l'élément creux transparent exposé (3’) au milieu du modèle du brin
supérieur. Cette activité de liaison représente la formation de la liaison
phosphodiester.
Un brin (brin retardé) d'un modèle d'ADN devra toujours être répliqué en
groupes de nucléotides avec la réplication débutant en plusieurs endroits le
long du brin. Ces groupes de nucléotides complémentaires sont appelés des
fragments Okazaki.
Remarquez que les 2 nouveaux modèles d'ADN sont exactement semblables
au modèle de 10 paires de base avec lequel vous avez débuté dans la Partie
III.
Avez-vous fait vérifier vos modèles répliqués [15] ?
6. Partie IV : Mutation ponctuelle
Dans les régions où sévit la malaria, il est fréquent que les personnes
présentent un patrimoine génétique responsable d'une modification de leur
hémoglobine d'une conformation caractéristique de leurs hématies dite
'falciforme' (en forme de faucille).
La vie des personnes qui possèdent les deux gènes identiques responsables
de la pathologie, ou sujets homozygotes, est en danger.
Le gène code le remplacement d'un acide aminé, en l'occurrence l'acide
glutamique, par de la valine en sixième position de la chaîne polypeptidique ß.
La molécule d'hémoglobine compte deux chaînes polypeptidiques ß.
Quand de la valine est présente dans les 2 chaînes polypeptidiques ß de
l'hémoglobine, les hématies contenant les molécules d'hémoglobine ont une
forme irrégulière dite en forme de faucille. Ces cellules présentent une
susceptibilité importante à la lyse, obstruant les petits capillaires et le sang
véhicule difficilement l'oxygène. L'anémie falciforme qui en résulte peut alors
être fatale.
C'est le triplet CTT des bases dans l'ADN qui code l'acide glutamique. Une
mutation ponctuelle qui modifie ce triplet CTT en CAT engendre le
remplacement de l'acide glutamique par la valine. Ce kit d'ADN peut servir de
2x manières à démontrer ce type de mutation.
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Simulation de mutation
Induire une mutation, ou autrement dit, modifier votre modèle d'ADN de
manière à ce que la séquence originale ait un nouveau triplet en troisième
position à partir de l'extrémité 3’, comme indiqué sur la Figure 11.
7. Service après vente
La garantie est de 2 ans, le matériel doit être retourné dans nos ateliers.
Pour toutes réparations, réglages ou pièces détachées, veuillez contacter :
JEULIN - SUPPORT TECHNIQUE
Rue Jacques Monod
BP 1900
27 019 EVREUX CEDEX France
0 825 563 563*
*0,15 €/TTC à partir d’un téléphone fixe
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