Activité 7 : Organisation de la molécule d’adn : logiciel rastop








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date de publication19.04.2017
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Thème 1 : la terre dans l'univers, la vie et l'évolution du vivant


Activité 7 : Organisation de la molécule d’ADN : logiciel RASTOP

Dans le noyau, se trouve l’ADN. Les expériences ont permis de mettre en évidence le fait que cet ADN est le support de l’information génétique.

En quoi la structure de la molécule d’ADN lui permet-elle d’être le support de l’information génétique ?

Objectifs méthodologiques : utiliser un logiciel de visualisation en 3D de molécules ; Saisir des informations à partir de documents.

Objectifs cognitifs : structure de l’ADN

Matériel : logiciel Rastop ; document annexe.

  1. A partir du document 1 en annexe, comparer les proportions des nucléotides chez différentes espèces

  2. A partir des documents historiques, décrire l’organisation de la molécule d’ADN et de ses constituants

Utiliser le logiciel RASTOP :

Visualiser les atomes constitutifs :
a- Afficher les molécules d’ADN dans la fenêtre
b- Cliquer sur l’icône pour afficher les différents atomes de la molécule reliés entre eux par des liaisons sous formes de bâtonnets
c- Pour faire pivoter la molécule dans l’espace, cliquer sur la molécule et maintenir le bouton gauche de la souris
Observer la forme de la molécule :
a- Cliquer sur l’Item Rubans
b- Pour colorer chaque chaîne ou brin de la molécule, cliquer sur l’Item Atomes, puis choisir Colorer par, puis Chaînes
Etudier la disposition des nucléotides
a- Pour colorer chaque nucléotide, cliquer sur Eléments et choisir dans la sélection le nucléotide à colorer. Cliquer sur l’icône , puis sur la palette de couleurs et choisir la couleur.
b- recommencer la même opération pour les trois autres nucléotides.

  1. A partir des données du logiciel RASTOP : décrivez la forme de la molécule d’ADN

  2. A partir des données du logiciel RASTOP : Précisez comment s’agencent les nucléotides au sein de la molécule d’ADN

  3. A partir des données du logiciel RASTOP : comparer une molécule d’ADN humaine et une de levure et essayer d’expliquer ce qui dans la molécule d’ADN porte l’information

  4. Réaliser un schéma simple de la molécule d’ADN en figurant les différents composants mis en évidence tout au long de l’activité.

http://s2.e-monsite.com/2010/02/03/02/h400039-watson_and_crick-spl.jpg

James Watson et Francis Crick posant devant une représentation dans l’espace de la molécule d’ADN (1953)

Documents annexes

Document 1 : Depuis les années 1940, les scientifiques savent que l’ADN est constitué de quatre unités nommées nucléotides : un nucléotide à adénine, un nucléotide à thymine, un nucléotide à guanine et un nucléotide à cytosine.
En 1950, le biochimiste américain E. Chargaff et ses collègues ont réussi à quantifier ces nucléotides (à 0,1% près) chez différents organismes. Voici ces proportions chez différentes espèces :

Espéces

Provenance de l’ADN étudié

Nucléotide à adénine (A)

Nucléotide à guanine (G)

Nucléotide à thymine (T)

Nucléotide à cytosine (C)

e. coli (bactérie)

Culture

23.7

26.3

23.6

26.4

Hareng

Sperme

27.7

22.4

27.5

22.4

Espèce humaine

Sperme

30.2

19.9

30.1

19.8

Levure

Culture

31.3

18.7

31.2

18.8

rat

Moelle osseuse

28.6

21.5

28.4

21.5

Document historique :

J.D. Watson et F.H. Crick

Medical Research Council Unit for the Study of the Molecular Structure of Biological Systems, Cavendish Laboratory, Cambridge

Article soumis le 2 avril 1953; publié le 25 avril 1953 (Nature 171, page 737)

Traduction : G. Furelaud, avril 2003
"Nous souhaitons suggérer une structure pour [...] l'acide désoxyribonucléique (ADN). Cette structure présente de nouvelles caractéristiques qui sont d'un intérêt biologique considérable." "Une structure pour l'acide nucléique a déjà été proposée par Pauling et Corey(1). [...] A notre avis, cette structure n'est pas satisfaisante." [...]"Nous souhaitons proposer une structure radicalement différente pour [...] l'acide désoxyribonucléique. Cette structure a deux chaînes hélicoïdales enroulées chacune autour du même axe. [...] Les deux chaînes suivent des hélices dextres, mais [...] de directions opposées (2). [...] Les bases sont à l'intérieur de l'hélice et les phosphates à l'extérieur. [...]"La nouvelle caractéristique de cette structure est la manière dont les deux chaînes sont maintenues assemblées par les bases puriques et pyrimidiques. Les plans des bases sont perpendiculaires à l'axe de la fibre. Elles sont regroupées en paires, une unique base d'une chaîne étant reliée par des liaisons hydrogènes à une unique base de l'autre chaîne, de manière à ce que les deux [bases] se trouvent côte à côte [...]. Une des bases de cette paire doit être une purine et l'autre une pyrimidine pour que les liaisons [hydrogènes] soient présentes." [...]"Les paires [de bases azotées] sont : adénine (purine) avec thymine (pyrimidine), et guanine (purine) avec cytosine (pyrimidine). En d'autres termes, si une adénine constitue un membre d'une paire, sur n'importe quelle chaîne, alors selon ces hypothèses l'autre membre doit être une thymine; il en est de même pour la guanine et la cytosine. La séquence des bases sur une simple chaîne n'apparaît aucunement restreinte. Toutefois, si seules des paires spécifiques peuvent être formées, il s'en suit que si la séquence des bases sur une chaîne est donnée, alors la séquence de l'autre chaîne est automatiquement déterminée. Il a été trouvé expérimentalement (3) que le rapport entre les quantités d'adénine et de thymine, et le rapport entre guanine et cytosine, sont toujours très proche de l'unité dans l'acide désoxyribonucléique." [...] (4) " Nous n'avons pu nous empêcher de remarquer que l'assemblage par paires spécifiques que nous postulons suggère immédiatement un possible mécanisme de copie du matériel génétique. Les détails complets de cette structure, incluant les conditions proposées pour sa mise en

place, accompagnés d'un ensemble de coordonnées des atomes, seront publiés ultérieurement (5)."
(1) Pauling (Prix Nobel de Chimie en 1954 pour ses travaux sur les structures moléculaires et en particulier la découverte de l'hélice alpha des protéines) et Corey ont proposé en 1953, juste avant la publication de Watson et Crick, que l'ADN était constitué de trois hélices, avec

les groupements phosphates placés à l'intérieur de la molécule. En fait, ils avaient commis plusieurs erreurs, qui n'avaient pas échappées à Watson et Crick (en particulier des atomes se "chevauchaient", et les phosphates situés à l'intérieur de la molécule étaient trop proches, et

devaient donc se repousser...). [N.D.T.]
(2) il s'agit donc de deux hélices dextres antiparallèles. [N.D.T.]
(3) en particulier par Chargaff. (voir ci dessous)
(4) suit une remarque sur le fait que plus d'expériences sont nécessaires pour confirmer cette structure, encore hypothétique. [N.D.T.]
(5) en particulier dans un article publié dans la même revue Nature le 30 mai 1953. [N.D.T.]

Schéma de la molécule d’ADN, de manière simplifiée :
http://chronos.activeweb.fr/quickplace/accesmad/pagelibrary85256ea100360389.nsf/0/47e8027519a9ab67c12572f8004947b1//adn_frag.gif?openelement&1181654340

L’ADN dans le noyau :

http://ressources2.techno.free.fr/informatique/sites/inventions/images2/adn.jpg

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