2nd-tp-p1-27 Chapitre 2 : la nature du vivant Objectif : structure de l'ADN - B2I Observation : chez certains organismes (mutants), le métabolisme est modifié, les informations génétiques sont modifiées. Problème : comment l'information génétique est-elle codée par l'ADN ? Le codage est-il le même chez tous les êtres vivants ? Matériel : livre p. 67, GéniGen, Rastop + fichiers de molécules dans les répertoires élèves. Capacités et attitudes Utiliser un logiciel de données Mise en relation de données Utiliser un logiciel de données Mise en relation de données Activités expérimentales 1 - La structure de l'ADN Déterminer les caractéristiques de l'ADN à l'aide du logiciel Rastop et d'une banque de séquences, réaliser le protocole expérimental p. 2 à 4. Conclusion : mettre en évidence des points communs entre les séquences d'ADN des différents organismes. 2 - Le code Étudier des séquences d'ADN à l'aide du logiciel Génigen, réaliser le protocole expérimental p. 5. Conclusion : expliquer comment ce fait le codage sur l'ADN, les conséquences d'un changement dans la séquence. Compétences Approcher la structure de l’ADN et la nature du message codé Manipuler, modéliser, recenser, extraire et organiser des informations pour mettre en évidence l’universalité de l’ADN. Bilan Résumer les caractéristiques de l'ADN, définir les gènes, les allèles et les mutations. Rédaction d’un compte-rendu sur feuille double faisant apparaître la démarche expérimentale. Mise en relation de données 1 2nd-tp-p1-27 Chapitre 2 : la nature du vivant 1 - La structure de l'ADN On ne peut pas observer directement les molécules, mais des méthodes indirectes permettent d'en construire des modèles que l'on peut visualiser par ordinateur en 3 D. Ouvrir le logiciel de visualisation Rastop -> Double clic sur le répertoire BIOLOGIE puis sur le répertoire Rastop… puis Rastoppvf et RasTop.exe -> cliquer sur fichier, ouvrir et indiquer le chemin. Les répertoires se trouvent sur R : Ressources (sous solstice) rép SVT, rép ADN pour Rastop et ADN structure ou ADN constituant ou ADN humaine ou ADN des organismes. couleur sphère sélectionner 2 2nd-tp-p1-27 a) ADN structure Nom Adn_h.pdb Adn_cycl.pdb Chapitre 2 : la nature du vivant Nature ADN humain - molécule hydrogénée Très bel enroulement de la molécule d'ADN humain (sans histone) Nombre de nucléotides 36 292 (exceptionnel) Traiter les deux molécules de la façon suivante et en parallèle (fenêtre mosaïque). → Cliquer sur : atome, représentation, rayon fixe : taper "150" et valider. → Faire tourner la molécule à l'aide de la souris en cliquant bouton gauche de la souris sur la molécule et en déplaçant la croix qui apparaît. Q 1 : décrire la molécule. → Choisir atomes, puis colorer par : chaînes. → Choisir Rubans : Trace. Q 2 : combien de chaînes constituent la molécule ? → Cliquer sur l’icône sphère puis choisir atomes, puis colorer par : CPK. → Utiliser le zoom (bandeau du bas) pour ajuster la taille de la molécule. Faire tourner la molécule à l'aide de la souris en cliquant bouton gauche de la souris (changer sa position bouton droit). → Les atomes : O en rouge ; N en bleu ; C en gris ; P en orange (atomes d'Hydrogène en blanc, s'ils sont représentés). L'ADN est une molécule possédant un squelette comportant de nombreux atomes de carbone associés à des atomes d’hydrogène. → choisir rubans puis Squelette carboné. Q 3 : de quelle catégorie fait partie cette molécule ? → Choisir atomes Coloré par : Forme. Q 4 : combien y a-t-il de formes différentes et comment sont-elles associées ? → Choisir dans Éléments un nucléotide (A T C G) ou un couple A-T C-G puis nouvelle sélection et la couleur. Q 5 : repérer les différents nucléotides et comment ils sont associés. → Sélectionner ADN_h, cliquer sur Molécule puis sur séquence afin d’afficher la séquence en nucléotides de la portion d’ADN représentée (attention les chaînes sont inversées). Q 6 : recopier verticalement la séquence des 8 premiers nucléotides de la chaîne A en respectant le code couleur suivant : A : bleu T : vert G : rouge C : orange, puis écrire la chaîne complémentaire. 3 2nd-tp-p1-27 Chapitre 2 : la nature du vivant b) ADN constituants Nom Nature Nom Nature Adn chaîne A.pdb ADN humain H3PO4.pdb Acide phosphorique Adenine.pdb Adénine Desribh.pdb Désoxyribose Thymine.pdb Thymine Guanine.pdb Guanine Bases A_T.pdb Complémentarité des bases AT Cytosine.pdb Cytosine Bases C_G.pdb Complémentarité des bases CG → Ouvrir Adn chaîne A.pdb, H3PO4.pdb, Desribh.pdb, Adenine.pdb, Thymine.pdb, Guanine.pdb, Cytosine.pdb, afficher les sphères. Q 7 : de quoi se compose un nucléotide ? → Ouvrir les nucléotides associés C_G.pdb et Bases A_T.pdb (fenêtre mosaïque). Repérer les associations des nucléotides. A G T C Q 8 : schématiser la molécule, avec groupement phosphate désoxyribose et les bases. P D c) ADN humaine Nom Nature Nombre de nucléotides Adn-hum1.pdb Hydrolase ADN 22 Adn-hum2.pdb Transcription ADN 36 Adn-hum3.pdb Facteur de transcription 36 Adn-hum4.pdb Tumor factor protein p53 et ADN 42 → Ouvrir ADN humaine, afficher les molécules en mosaïque, les atomes en sphère, les nucléotides (atomes coloré par forme) et rubans trace. Q 9 : comparer les molécules. d) ADN des organismes Nom Nature Adn-ec.pdb ADN bactérie : Escherichia coli Adn-lev.pdb ADN de levure (Saccharomyces sp) Herpes.pdb ADN du virus de l’Herpès (Human Herpes virus 4) Rat.pdb ADN de Rat (Rattus norvegicus) → Ouvrir ADN des organismes, afficher comme précédemment (mosaïque, sphère, forme et rubans). Q 10 : comparer les molécules. Nombre de nucléotides 26 20 36 16 4 2nd-tp-p1-27 Chapitre 2 : la nature du vivant 2 - Le code Enregistrer les deux fichiers sur le site dans téléchargement (clic droit puis enregistrer…). Le gène Ouvrir Génigen Faire -Fichier puis -Charger des séquences, choisir alpha.adn Ecrire la séquence complémentaire (se limite à 20 bases) Puis comparer les séquences Définir ce qu'est un gène. La séquence de la chaine alpha de l'hémoglobine s'affiche Faire -Fichier puis Entrée d'une séquence Faire -Affichage ADN 3' 5' puis Affichage -Comparaison Les allèles Faire -Fichier puis -Charger des séquences, choisir ABO Les séquences des groupes sanguin s'affichent Les comparer Faire -Action puis Alignement (un tiret indique une identité) Afficher les informations Définir ce que sont les allèles. Les mutants Expliquer ce que sont les levures Ade2 p.66 et 67 Définir ce qu'est une mutation. 5