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Avr 02 2015

La molécule d’ADN

Auteur : F Kuntz , lycée des Haberges , Vesoul

Mots clés : ADN , structure , information génétique
La notion de macromolécule biologique est difficile à faire passer . Le logiciel Rasmol permet de l’aborder de manière ludique , et de faire manipuler les macromolécules comme des objets qu’il est ensuite plus facile d’appréhender.

Matériel: logiciel Rasmol  installé sur des Pentium . La manipulation reste possible avec des 386 , mais elle est plus laborieuse.
Installer un raccourci vers Rasmol sur le bureau , ce qui facilite l’accès pour les élèves
L’objectif du TP est de déterminer la structure de la molécule d’ADN , c’est-à-dire la manière dont sont disposés et reliés entre eux les atomes qui la composent , puis de montrer comment cette organisation contient de l’information

Prérequis: la molécule d’ADN contient l’information génétique
A partir d’un dialogue avec les élèves , vérifier que les notions d’atome , de molécule , de liaison entre atomes sont bien acquises

Problème à résoudre: comment une structure chimique peut-elle être associée à une information?

Organisation de la page :
– Fiche pratique du logiciel et document « Les composants de l’ADN » téléchargeables
– Description des activités élèves en ligne

Si vous avez des remarques ou des suggestions , écrivez-moi

I] STRUCTURE D’ENSEMBLE DE LA MOLECULE D’ADN

La première partie permet de se familiariser avec la molécule dans son ensemble et avec la manipulation du logiciel. Elle a pour but d’identifier l’existence de 2 brins non reliés par des liaisons covalentes

Activité élève

Utilisez la fiche pratique n° 1 pour visualiser à l’écran une petite molécule d’ADN et améliorer la représentation moléculaire

adn
1/ Choisissez la bonne structure : Cette molécule a-t-elle une structure en chaîne linéaire unique ? en plusieurs chaînes reliées entre elles par des liaisons covalentes ? en chaînes non reliées entre elles ?

Définition :On appellera brin une chaîne d’ADN

2/ Quelle est la forme de la molécule dans l’espace ? Utilisez un vocabulaire descriptif

II] L’ADN EST UN POLYMERE

Cette partie permet d’établir l’existence d’une succession de monomères reliés entre eux , et familiarise les élèves avec les constituants de l’ADN, ce qui leur permet ensuite de se repérer
Il est également intéressant de faire construire aux élèves leur propre représentation simplifiée de la molécule

Informations: Définition : un polymère est une molécule composée de n fois le même motif chimique
Le motif de base de l’ADN ,ou monomère , s’appelle un nucléotide. Il existe 4 nucléotides différents, ce qui fait de l’ADN un Ajouter au dictionnaire
Objectifs : apprendre à identifier les monomères de l’ADN , puis  établir la manière dont ils sont reliés entre eux dans la molécule d’ADN

Activité élève

21 Les monomères de l’ADN

Le document Les composants de l’ADN(document téléchargeable)  , fourni avec la fiche pratique du logiciel , donne des images de ces 4 constituants , et de leur représentation simplifiée . La représentation choisie est celle en bâtonnets, un bâtonnet représentant un atome et les liaisons covalentes avec les atomes voisins. Un code de couleurs fourni sur le document permet d’identifier les atomes représentés
nucthym
Quels sont les atomes constitutifs d’un monomère ?
Pourquoi parle-t-on de base azotée ?
Utilisez la fiche 2 pour isoler successivement les 2ème et 3éme monomères d’un brin d’ADN(le brin A) ; déterminez ces 2 nucléotides , et notez la réponse en recopiant leur représentation simplifiée sur votre feuille de TP.

 

Documents tirés en nombre limité

tpadn1-01

22 La liaison entre nucléotides

Il faut visualiser à l’écran une seule chaîne de nucléotides ( fiche pratique n° 3)
Précisez où se situe la liaison covalente qui relie 2 nucléotides successifs en faisant une représentation symbolique de 2 nucléotides reliés(symboles du document 2).

Il est nécessaire de bien expliquer aux élèves ce qu’on leur fournit et ce qui reste à faire , et malgré tout cela reste difficile pour eux . Peut-être faut-il partir des couples de nucléotides isolés plutôt que de faire construire une séquence (il suffit de faire Restrict A,T pour avoir tous les nucléotides correspondant et rien qu’eux à l’écran )

 

III] LA LIAISON ENTRE 2 CHAINES DE NUCLEOTIDES

Cette partie permet d’établir la notion de bases azotées complémentaires , ce qui réduit la quantité d’information nécessaire à la description d’une molécule d’ADN
On définit momentanément l’information génétique comme la quantité minimale d’information nécessaire pour décrire une molécule d’ADN particulière par rapport aux autres molécules d’ADN existantes
Activités élèves
La liaison  s’effectue grâce à des liaisons électrostatiques faibles : les liaisons hydrogènes . Celles-ci s’établissent entre l’atome N électropositif d’une base azotée et un atome O électronégatif de la base azotée qui lui fait face
Utiliser la fiche pratique n° 4 pour visualiser ces liaisons H à l’écran . Vous pouvez constater que ces liaisons se produisent entre 2 bases azotées qui se font face: bases azotées complémentaires

Image à l’écran

tpadn3

Vous allez ensuite compléter la séquence de la molécule d’ADN pour déterminer les règles de complémentarité

Document élève à compléter

tpadn2

1 Déterminez la séquence de la chaîne de nucléotides qui fait face à la chaîne A sur le document 5 en utilisant la fiche pratique n° 5 . Complétez la séquence de la chaîne B sur le document polycopié2 En déduire les règles d’appariement par liaison hydrogène entre les bases azotées qui se font face dans les 2 chaînes.
Bilan

Un collègue généticien vous adresse une information correspondant à la molécule d’ADN qu’il est en  train d’étudier : »J’ai trouvé la séquence d’un brin : CG  »
Tentez de représenter la molécule d’ADN qu’il étudie en en faisant une représentation simplifiée  . Si vous y parvenez , cette information constitue l’information génétique
Si les élèves sont attentifs , ils doivent dégager une question : il y a 2 types d’information possible selon que l’on choisit l’un ou l’autre brin , ce qui permet de poser la question de l’utilisation de la molécule dans la cellule (programme de première)