etude de l`adn

Année 2015-2016
TP n°
SVT
TP-TD de Sciences de la Vie et de la Terre – Classe de seconde
Enseignement commun
6
Durée :
biologie
1h30
ETUDE DE L’ADN
THEME 1 : LA TERRE DANS L’UNIVERS, LA VIE ET L’EVOLUTION DU VIVANT
Nom :
Prénom :
Introduction :
Problématique :
Objectifs méthodologiques :
Date :
Toutes les cellules possèdent une information génétique sous forme d’ADN. Celui-ci est localisé dans le cytoplasme pour
les cellules sans noyau et situé dans le noyau pour les cellules eucaryotes. Décondensé sous forme de chromatine en
dehors de la division cellulaire, il se pelotonne lors des divisions cellulaires pour prendre la forme de chromosomes.
Pb 1 : Quelle est la structure de la molécule d’ADN ?
Pb 2 : Comment peut-elle déterminer les caractères de la cellule et de l’individu ?
Utiliser un logiciel de modélisation moléculaire ;
 Hypothèse 1 :
L’ADN est une macromolécule constituée de plusieurs petites molécules répétées.
I.
LA STRUCTURE MOLECULAIRE DE L’ADN
 Données :
L’ADN (Acide DésoxyriboNucléique) est une molécule très longue, contenant une multitude d’informations appelées
gènes. L’ensemble des gènes constitue l’information génétique. Mais la molécule d’ADN est aussi extrêmement fine et
la meilleure définition de son image visible directement en microscopie électronique est celle de la photo ci-contre. Il a
donc fallu comprendre, par d’autres moyens la structure tridimensionnelle de l’ADN. Nous nous proposons d’étudier un
modèle moléculaire d’un très court fragment de cette molécule.
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Lancez le logiciel de modélisation moléculaire Rastop. Affichez la molécule d’ADN en cliquant sur « Fichier », « Ouvrir », fichier « adnhumain1.PDB ».
Utilisez les fonctionnalités suivantes de Rastop:
faire tourner la molécule : maintenir le bouton gauche de la souris appuyé et déplacer la souris.
faire un zoom : maintenir la touche « maj » () puis maintenir le bouton gauche de la souris et la déplacer vers l’avant
pour s’éloigner et vers l’arrière pour zoomer.
déplacer la molécule : maintenir le bouton droit de la souris appuyé et déplacer la souris.
Sélectionnez « Atomes » puis « Colorer », « Par chaîne ». Vous affichez ainsi différentes couleurs selon le nombre de chaînes qui composent la molécule.
Cliquez sur « Liaisons », « Liaisons hydrogène » puis « Afficher ». Les liaisons hydrogène sont des
liaisons faibles, non covalentes et elles peuvent se rompre facilement par augmentation de la température par exemple. Repérez les liaisons hydrogène de la molécule en pointillés.
Afin de mieux visualiser ces liaisons, on peut modifier l’affichage de la molécule : cliquez sur « Liaisons », « Liaisons hydrogène » puis « Mode », « squelette carboné », puis allez dans l’onglet « Rubans », cochez l’option « Afficher seul ».
Nous cherchons maintenant à déterminer quels sont les éléments chimiques qui constituent cette molécule.
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Affichez à nouveau la molécule en boules (atomes) et bâtonnets (liaisons) en cliquant sur l’icône suivante :
Masquez les liaisons hydrogène dans le menu « liaisons ».
Vous pouvez cliquer sur chaque atome pour savoir de quel élément il s’agit ou aller dans « molécule », « information », « atomes sélectionnés » pour avoir accès à ces données.
1. Quelle est la forme générale de la molécule d’ADN ? Double hélice.
2. Combien de chaînes possède-t-elle ? Comment les brins (chaînes) sont-ils associés ? 2 brins associés par des liaisons hydrogènes .
3. Quels sont les éléments chimiques constituant l’ADN ? C,H,O,N,P.
 Regardez la vidéo « adn_nucleo », puis répondez aux questions suivantes sur votre feuille :
4. Quelle est la molécule de base de la macromolécule d’ADN ? nucléotide.
5. Quels sont les trois composants de cette molécule ? Phosphate, désoxyribose, base azotée.
6. Combien existe-t-il de nucléotides différents ? 4 .
7. Quelles sont les associations possibles entre les bases azotées ? Adénine/thymine ; Cytosine/guanine.
Y. CULUS
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8.
II.
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Enseignement commun
L’hypothèse de départ est-elle validée ? Justifiez votre réponse. Oui, l’ADN est une macromolécule formée par un long assemblage de nucléotides.
COMPARAISON DE PLUSIEURS MOLECULES D’ADN
Problème 2:
Comment la molécule d’ADN peut-elle détenir une information pour la cellule et déterminer ses caractères ?
9.
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Formulez une hypothèse (c’est-à-dire une solution possible à ce problème) et ses conséquences (si elle est juste, que devrait-on constater ?). L’ordre dans lequel s’enchaînent les nucléotides doit constituer un message codé. Ainsi, dans une
cellule, des gènes différents doivent posséder des séquences différentes de nucléotides.
Vérification de l’hypothèse avec Rastop :
Ouvrez les molécules « adn-humain1 », « adn-humain2 », « adn-humain3 » et « adn-humain4 » (4 molécules d’ADN différentes dans une
même cellule humaine et responsables chacune d’un caractère différent de la cellule).
Faîtes en sorte que les 4 molécules apparaissent à l’écran (
).
Réalisez pour chaque nouvelle molécule le traitement suivant :
o Affichez la molécule en boules et bâtonnets ;
o Réalisez une coloration par chaîne ;
o Réalisez une coloration par nucléotide : Choisissez dans les « Eléments » (barre de menu), le nucléotide à colorer (A, T, C ou G).
Cliquez sur l’icône
, puis sur la palette de couleurs
et choisissez sa couleur. Répétez l’opération pour les 3 autres.
10. Lecture : donnez la séquence (succession) des nucléotides de chacune des 4 molécules d’ADN pour un de leurs 2 brins. Présentez vos résultats dans un tableau (fichier « tableau comparatif ADN humains.pdf »).
11. Interprétation: comment, dans une même cellule, des molécules d'ADN peuvent-elles détenir des informations différentes?
Les 4 molécules d’ADN possèdent 4 séquences nucléotidiques différentes, donc 4 informations génétiques différentes.
12. Conclusion : votre hypothèse est-elle validée ? Oui, l’hypothèse est validée.
III.
SCHEMA-BILAN
13. Complétez le schéma suivant :
G
A
C
T
Désoxyribose
Base azotée
G
Phosphate
T
Nucléotide
C
A
T
C
l’ADN
Nucléotides
C’est la séquence des ……………………………………………..
qui constitue un message ou information génétique.
Y. CULUS
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