TP-TD 8 : Structure de la molécule d’ADN

Comment est organisé l’ADN au niveau moléculaire ?

Pré-requis : En utilisant les documents de votre livre page 55, donnez la définition et la composition de l’ADN.

Objectif de la séance : Bien comprendre l’organisation de l’ADN

 

I- L’organisation 3D de la molécule d’A.D.N

pastedGraphic.pngLancer le programme RasTop (Winxp:C ->SVT-> rastop-etzwain2011->rastopvf ->rastop.exe)

  •  Afficher la molécule d’ADN dans la fenêtre (pastedGraphic_1.pngfichier ouvrir suivant les indications de votre enseignant un exemple de molécule d’ADN).
  • pastedGraphic.pngCliquer sur l’icône pastedGraphic_2.pngpour afficher les différents atomes (boules) de la molécule reliés entre eux par des liaisons sous forme de bâtonnets.
  •  Faîtes tourner dans tous les sens la molécule. Pour faire pivoter la molécule dans l’espace, cliquer sur la molécule et maintenir le bouton gauche de la souris.
  • pastedGraphic_1.pngPuis choisissez Atomes et Colorer par Chaîne. Cliquer sur l’item Rubans

Questions : 

  1. De combien de chaînes est constituée la molécule d’ADN ?
  2. Quelle est la forme en trois dimensions de cette molécule ?
  3. Schématisez-la de manière simplifiée (légende obligatoire du schéma : chaîne ou hélice a, chaîne ou hélice b. Titre : double hélice d’ADN)

II- Les atomes constitutifs de la molécules d’ADN

  1. pastedGraphic.pngCliquer et pastedGraphic_1.png éditer Commande : taper restrict*B
  2. pastedGraphic_2.png Atomes Colorer par CPK et Rubans Effacer
  3. pastedGraphic_2.png En bas de l’écran, choisir Trans/Zoom puis actionner le curseur Z pour modifier la taille de l’affichage. Les curseurs X et Y permettent les déplacements horizontaux et verticaux.

En cliquant sur n’importe quel atome de la molécule d’A.D.N., la lettre de la base du nucléotide sélectionné apparaît en bas dans la fenêtre RasTop .à côté de Atom . Il s’agit uniquement de la première lettre. (dans l’exemple ci-contre : O)

Questions : 

  1. Quels sont les atomes présents dans la molécule (ne tenir compte que de la 1ère lettre) ?
  2. Cette molécule est-elle d’origine organique ? Justifiez votre réponse

III- Etudier les nucléotide

Chaque chaîne de la molécule d’A.D.N. est un hétéropolymère. Il est constituée d’une polymérisation d’unités répétitives : les nucléotides (=monomères)

En cliquant sur n’importe quel atome de la molécule d’A.D.N., la lettre de la base du nucléotide

sélectionné apparaît dans la fenêtre RasTop .à côté de Group . Il s’agit uniquement de la lettre (Dans l’exemple cité avant : G12).

1. pastedGraphic.pngPour colorer chaque nucléotide, cliquer sur Eléments et choisir dans la sélection le nucléotide à colorer. Cliquer sur l’icônepastedGraphic_1.png, puis sur la palette de couleurs pastedGraphic_2.pnget choisir la couleur.

  1. pastedGraphic.pngRecommencer la même opération pour les autres nucléotides.

Questions : 

  1. Combien existe-t-il de nucléotides ? Quels sont ils ? 
  2. Quelle forme a la molécule d’ADN ? 
  1. pastedGraphic.pnget pastedGraphic_3.png Editer Commande taper restrict A18B.

Un nucléotide est constitué par la liaison de trois éléments ; Un acide phosphorique (PO4H3), un sucre (C5=désoxyribose) et d’une base azotée (N). Repère ces trois éléments.

Questions : 

  1. Compléter le dessin 

  1. pastedGraphic.pnget pastedGraphic_4.png Ouvrir le fichier ADN.pdb Editer Commande taper restrict A18B, T19B.

Questions : 

  1. Compare-le nouveau nucléotide sélectionné avec le précédent : indique quelle est la partie qui diffère d’un nucléotide à un autre.
  2. Par quelle partie sont liés 2 nucléotides de la même chaîne (hélice) ?

III- L’organisation complète de l’ADN

Vous venez de comprendre que la molécule d’ADN est un polymère de nucléotides. Les nucléotides sont liés les uns aux autres par des liaisons covalentes fortes*, cette association forme une chaîne de nucléotides ou une hélice de la molécule d’ADN. Il nous reste à comprendre de quelle façon les deux hélices de la molécule d’ADN sont liées l’une à l’autre.

Information importante : 

Une liaison covalente entre deux atomes est une liaison de haute énergie avec mise en commun d’électrons.

Il existe des liaisons de faible énergie entre atomes, sans mise en commun d’électrons, entre par exemple un atome d’oxygène et un atome d’hydrogène, que l’on appelle des liaisons hydrogène ou liaisons H.

  1. pastedGraphic.pngetpastedGraphic_1.pngOuvrir le fichier ADN.pdb/ Editer Commande taper restrict A18B, T7A
  2. pastedGraphic_2.pngLiaisons hydrogène Afficher

Questions : 

  1. Précisez la nature et le nombre de liaisons entre 2 nucléotides des 2 chaînes de la molécule d’A.D.N.
  2. Par quelle partie sont liés 2 nucléotides de la même chaîne (hélice) ? 
  3. Complétez le schéma suivant : 

pastedGraphic.pngetpastedGraphic_3.pngOuvrir le fichier ADN.pdb Editer Commande taper restrict C23B, G2A

Questions : 

  1. Combien de liaisons hydrogènes ?
  2. Représentez par un schéma l’organisation des nucléotides de cette molécule d’A.D.N. en imaginant que l’on déroule la molécule, c’est à dire que l’on supprime les torsades. Utiliser les représentations ci- dessous.
  3. Comment l’information est-elle donc stockée ?

TP inspiré de http://www.reseau-canope.fr