l`adn, support de l`information genetique
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SVT SECONDE TP 5 Activité élève : L’ADN, SUPPORT DE L’INFORMATION GENETIQUE L’acide desoxyribonucléique ou ADN, contenu dans le noyau des cellules eucaryotes est le constituant principal du matériel dit chromosomique et génétique. Problématique : Comment expliquer le rôle de cette molécule caractérisant le vivant ? Objectifs Analyser des documents - réaliser un schéma bilan - utiliser un logiciel - raisonner - faire une synthèse. I – Les enseignements de la transgénèse La transgénèse (technique née en 1982) permet la fabrication des organismes génétiquement modifiés (OGM). Une plante et un animal dits « transgéniques » sont des organismes dont le génome a été modifié par l’introduction d’un gène provenant d’une espèce différente, gène qui apporte un caractère héréditaire nouveau. Supports documentaires utilisés / Documents 1 à 4 p 53 du manuel Utilisation du site assemblée nationale OGM : Fabrication du maïs Bt http://www.assemblee-nationale.fr/site-jeunes/ogm2/activites/sequence1/animation.asp Q 1 – Remplir le tableau suivant en prenant deux exemples Exemples (réf.) Caractéristiques Organisme ou cellule donneurs Organisme ou cellule receveurs Gène transféré dit d’intérêt Nouveau caractère conféré Organisme génétiquement modifié ou OGM Q2 - Montrer dans quelle mesure la transgénèse prouve que l’ADN est le support d’une information génétique et que ce support est universel. Q3 - Préciser à l’aide d’un schéma fonctionnel les étapes à suivre afin de réaliser une transgénèse. II– Modélisation de la structure moléculaire de l’ADN Lancement du logiciel Raswin : Cliquer sur Raswin puis sur File (fichier), Open (ouvrir), adnarn, ADN. Ou Rastop « « moladn et choisir la molécule adn-hum1 et ouvrir Informations : - On peut utiliser différents modes de représentation pour schématiser la molécule en cliquant sur Display. - On utilise différentes couleurs pour identifier les atomes : Carbone =gris ; Azote = bleu ; Oxygène = rouge ; Phosphore = orange ; Chlore = vert ; Soufre = jaune ; Calcium,Fer = gris foncé. - Pour faire tourner la molécule sur elle-même, cliquer dessus et maintenir enfoncé tout en déplaçant la souris. Pour déplacer la molécule, cliquer dessus avec le bouton droit et le maintenir enfoncé tout en déplaçant la souris. Pour zoomer, appuyer sur la touche Maj., et en même temps cliquer sur la molécule tout en déplaçant la souris. 1- Allure globale de la molécule, de sa composition et de sa structure : - Cliquer sur Display pour visualiser la molécule en bâtonnets (sticks) - Visualiser le modèle en sphères (spacefill) et faites-la tourner sur elle-même. - Utiliser le modèle en rubans (ribbons) pour comprendre la structure. Q1 - Décrire la molécule d’ADN. Quelle est la forme générale ? Q2 - Identifier les atomes constitutifs de cette macromolécule 2 - Motifs ou unités moléculaires constituant une chaîne : les nucléotides L’association d’une base azotée, d’un groupement phosphate et d’un sucre constitue un nucléotide. Une chaîne d’ADN est un polymère de nucléotides. Les éléments qui constituent les hélices de l’ADN sont invariants (sucre et phosphate) ; seules les bases azotées qui occupent la partie centrale sont variables. On distingue 4 bases azotées : Adénine (A), Thymine (T), Guanine (G) et Cytosine (C). - Cliquer sur Display puis sur modèle en bâtonnets sticks, puis sur colorer colors puis shapely. Chaque nucléotide apparaît d’une couleur différente : Adénine en bleu, Thymine en vert, Guanine en rouge et Cytosine en orange. - En utilisant le modèle en bâtonnets sticks, explorer l’ensemble de la molécule par rotation sur elle-même. Les bases azotées occupent l’espace central et sont associées par paires (= appariées). L’appariement n’est pas quelconque, on parle des paires de bases complémentaires. Q1 - Noter les paires caractéristiques des bases Q2 – Construire un modèle à plat d’un fragment d’ADN (5 paires de nucléotides) en utilisant les symboles suivants : Groupement phosphate 2 Liaisons hydrogènes entre les brins d’ADN - Cliquer sur la seconde fenêtre de Raswin nommée « Rasmol Command » et taper en minuscules hbonds on . Valider avec Entrée. - Puis taper hbonds 10 . Valider avec Entrée. - Puis taper color hbonds green . Les liaisons hydrogènes sont maintenant affichées en pointillées et colorées en vert. Q1 - Comment les 2 brins d’ADN sont-ils associés ? III – Relation ADN – information génétique L’ADN est le support moléculaire de l’information génétique. Q1 – Formuler une hypothèse permettant d’expliquer comment cette information pourrait être codée. Q2 – Pourquoi un seul des deux brins de la portion d’ADN correspondant à un gène suffit-il pour connaitre l’ensemble du gène ? Q3 – En quoi diffèrent ces cinq gènes ? Pourquoi dit-on que l’ADN est un langage codé à « 4 lettres » ? Q4 – Donner une définition d’un gène et revenir à l’hypothèse. IV – Diversité génétique et variabilité de l’ADN Dans chaque espèce, il est facile de constater une grande variabilité de caractères génétiquement déterminés. Cette diversité génétique s’explique si l’on considère une autre propriété de l’ADN qui est sa variabilité. Chez l’homme, les groupes sanguins A, B, AB ou O sont déterminés par un gène, localisé sur le chromosome 9, ce gène étant présent en deux exemplaires (un pour chaque chromosome de la paire n°9). Les groupes sanguins A, B et AB correspondent à la présence de marqueurs présents à la surface des globules rouges : présence du marqueur A pour le groupe A, du marqueur B pour le groupe B et présence des deux types de marqueurs pour le groupe AB, le groupe O correspond à une absence de marqueur. Ces marqueurs sont eux-mêmes codés par différentes formes du gène, appelées allèles, présents dans le programme génétique. Les allèles A et B codent pour, respectivement, les marqueurs A et B, l’allèle O ne code pour aucun marqueur. L’exploitation du logiciel ANAGENE nous permet de comparer les différents allèles d’un gène. - Lancer le logiciel Anagène - Cliquer sur Fichier. Puis entrer dans la boite de dialogue « Thème d’études » - Sélectionner « Relations génotype – phénotype » puis « Phénotype groupes sanguins ABO ». - Cliquer sur OK. Vous obtenez un brin de chacun des allèles du gène étudié. Comparer les séquences des allèles A et B en les sélectionnant (cliquer sur le petit carré à gauche des séquences) puis en cliquant sur « Traiter », sélectionner l’icône « comparez les séquences ». Dans la boite de dialogue, choisir « comparaison simple », puis cliquer sur OK. Observer l’ensemble de la comparaison en cliquant sur la flèche à droite en bas de la comparaison. Q1– Retrouver la signification : - des traits et des bases azotées indiqués au niveau de la séquence B ; - des nombres indiqués au dessus des séquences. Q2– Notez les ressemblances et les différences entre les deux allèles A et B du gène (longueur, succession des bases azotées).Faites de même avec les séquences des allèles A et O. Q3 – Déterminer l’origine de la notion de variabilité caractérisant l’ADN à partir de l’exemple étudié.
