TP n°07 : La structure de l`ADN - Site professionnel de M. BOCK

Lycée Rotrou – Dreux (28)
Seconde - B.BOCK
TP 7 : La structure de l’ADN et le codage de l’information génétique
Objectifs méthodologiques :
-
s’informer à partir d’un texte, d’une animation et d’un logiciel
Mettre en relation des informations
Construire un schéma bilan
TICE : Utiliser un logiciel permettant de visualiser des modèles moléculaires en 3D (initiation aux TP de bac).
Cours : Nous avons vu précédemment que le métabolisme des cellules, c’est à dire l’ensemble des réactions chimiques qui
s’y déroulent, est contrôlé par le programme génétique et par les conditions de l’environnement.
Par ailleurs, vous avez appris en 3ème que les chromosomes contenus dans le noyau des cellules sont le support du
programme génétique et que ces chromosomes contiennent de l’ADN.
Introduction : La molécule d’ADN est trop petite pour que l’on puisse observer sa structure au microscope, même
électronique. En 1953, deux scientifiques Watson et Crick ont utilisé une méthode indirecte, la diffraction au rayon X pour
élucider sa structure. Aujourd’hui, on peut visualiser cette structure à l’aide de logiciels de modélisation moléculaire en 3D
tels que le logiciel Rastop. Vous allez visualiser un petit fragment d’ADN provenant de l’intérieur d’un noyau d’une cellule
pour déterminer l’organisation moléculaire de cette très grosse molécule.
Activité 1 : La structure globale de la molécule d’ADN.
- Ouvrir le logiciel Rastop
- Cliquer sur « fichier », puis « ouvrir » et sélectionner le document « ADN» : la molécule d’ADN s’affiche.
- Aller dans « Liaison», « représentation », choisir « bâtonnets », « 10 ». Cliquer ensuite sur le carré bleu
représentant une sorte d’haltère. Chaque boule représente un atome et chaque bâtonnet une liaison
chimique entre chaque atome.
Vous pouvez à tout moment :
 Faire tourner la molécule (clic gauche tout en déplaçant la souris)
 Zoomer ou s’éloigner de la molécule (shift + clic gauche + déplacement souris)
- Aller dans « Atomes», choisir « Colorer > Chain».
1/ Recherchez la signification des lettres A.D.N.
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2/ Indiquez combien de chaînes composent la molécule d’ADN.
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3/ Justifiez le terme de « double hélice » utilisé pour caractériser l’ADN.
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- Retourner dans « Atomes », choisir « Colorer > CPK ». Survoler les atomes avec votre souris, leur nom
s’affiche en bas d’écran. Sinon chaque type d’atome apparaît alors dans une couleur différente, selon le code
ci-dessous :
Atome
Carbone
Phosphore
Hydrogène
Couleur
Gris
Orange
non représenté ou blanc
Atome
Chlore
Oxygène
Azote
Couleur
Vert
Rouge
Bleu
4/ Déduisez-en quels sont les atomes qui composent la molécule d’ADN.
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Activité 2 : Les constituants de l’ADN et leur assemblage.
L’ADN est constitué d’une succession de motifs de bases appelés nucléotides.
Chaque nucléotide est composé de 3 parties reliées entre elles par des liaisons covalentes (= liaisons
fortes) :
1 –Un acide phosphorique ou groupement phosphate.
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2 – Un sucre, le désoxyribose (glucide simple cyclique à 5 atomes de carbone, représentés par des angles).
3 – Une base azotée parmi les 4 existantes : l'adénine (A), la cytosine (C), la guanine (G) et la thymine (T)
composées principalement d’atomes de carbone et d’azote.
Adénine
Thymine
Guanine
Cytosine
1/ Repérez ces 3 parties sur les nucléotides ci-dessous et entourez-les (une couleur pour chaque partie).
N’oubliez pas d’entourer aussi ceux du cadre précédent comme légende et donnez un nom à chaque
nucléotide.
nom :
2/ Faites un schéma simplifié de chaque nucléotide en utilisant les figurés suivants :
Désoxyribose :
Groupement phosphate :
P
Base azotée :
A, T, G ou C
Liaison covalente :
3/ Visualiser ces 4 types de nucléotides dans l’ADN
- Retourner dans « Atomes », choisir « Colorer > Shapely ». Chaque type nucléotide apparaît alors dans une
couleur différente. Pour les distinguer, toujours dans « Atomes » choisir « Labels» et « Résidus ». Une
représentation en fil de fer permet de mieux voir les Labels.
On a coloré tous les nucléotides à
- Adénine en .................................... - Guanine en ................................
- Thymine en ...................................- Cytosine en ................................
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4/ Observez la molécule ainsi obtenue. Que remarquez vous quant à l’association des nucléotides des deux
chaînes ?
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......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
Les nucléotides d’une même chaîne sont liés les uns aux autres par des liaisons covalentes (= liaisons
fortes) alors que les nucléotides d’une chaîne sont liés aux nucléotides de l’autre par des liaisons hydrogène
(= liaisons faibles).
Afficher ces liaisons faibles grâce aux commandes suivantes :
« Liaisons», « liaisons hydrogènes > Afficher »
5/ Combien y a-t-il de liaisons hydrogène entre chaque paire de nucléotides ?
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Colorer à nouveau par type d’atomes en tapant « Atomes», puis en allant dans « colorer », « par CPK».
Afficher les codes des nucléotides : « Atomes > Label > Résidus »
6/ À l’aide de l’ensemble des informations découvertes au cours du TP, réalisez (au verso de cette page)
un schéma simplifié représentant la molécule d’ADN « à plat ». Pour cela, utilisez les mêmes figurés
que dans la question 2 et représentez les liaisons hydrogène en pointillés.
7/ À l’aide du document 4 p 55 de votre livre (Belin-2010), calculez les rapports A/T et C/G en arrondissant
vos résultats.
Comment pouvez vous expliquez les
Espèce
A/T
C/G
résultats obtenus ? Qu’est ce qui
Homme
pourrait
être
à
l’origine
de
programmes
génétiques
Levure
différents selon les espèces ?
Bactérie
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
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N’oubliez pas de fermer tous les logiciels ouverts SANS enregistrer les modifications apportées.
Travail à la maison : La transgénèse base des OGM
1/ Expliquez succinctement le principe de
l’expérience présentée dans ce document cidessous. Identifiez l’espèce donneuse, l’espèce
receveuse, le gène transféré et le caractère
nouveau obtenu chez le receveur.
2/ Comment s’appelle ce type d’expérience ?
3/ Quel nom donne-t-on aux organismes obtenus
par cette technique ?
4/ D’après cette expérience, quelle définition du
mot gène pouvez-vous donner ?
5/ On peut réaliser cette expérience avec toutes
les espèces vivantes. Voyez le résultat en couleur
chez d’autres êtres vivants dans votre livre (Belin
2010 doc 6 p. 53). En quoi ce type d’expérience
permet-il d’affirmer que l’ADN est le support
universel de l’information génétique ?
Document : Un exemple de transgénèse Source : Belin 2000