ADN et spécialisation cellulaire

Rappel de 3eme : du chromosome à l’ADN

Toutes les cellules d’un organisme sont issues d’une cellule unique à l’origine de cet organisme. Elles possèdent toutes initialement 46 chromosomes constitués d’un ou deux filaments. Dans chacun des filaments, il y a une molécule d’ADN. (Acide DésoxyriboNucléique).

Introduction :

• Introduction histoire des sciences La première découverte de l’ADN (article Pour la Science septembre 2008)
• Pour rappel Eucaryotes/Procaryotes etc… Diaporama

A la fin de cette séance j’ai compris que :

• toutes les cellules d’un organisme sont issues d’une cellule unique

• toutes les cellules possèdent la même information génétique

• les cellules spécialisées n’expriment qu’une partie de l’ADN
• l’information génétique est organisée en gène constitué d’ADN

Notions fondamentales : ADN, double hélice, nucléotides (adénine, thymine, cytosine, guanine), complémentarité, gène, séquence.

A/ Architecture moléculaire de la molécule d’ADN – livre p22-23

TP2 : Architecture de la molécule d’ADN

Comment est organisée cette molécule d’ADN ?

Quelle que soit son origine eucaryote ou procaryote, la molécule d’ADN est constituée de 2 chaînes d’Acide Désoxyribonucléique. Elles sont enroulées l’une autour de l’autre. Chaque chaîne est constituée de 4 éléments de base, les nucléotides. Chaque nucléotide contient une base azotée parmi les 4 suivantes : Adénine, Guanine, Cytosine et Thymine. Elles sont complémentaires 2 à 2 : A avec T et G avec C. L’ADN est un message codé par 4 lettres. C’est la succession (=séquence) des nucléotides qui constitue le message.

Aide : Visualiser la structure de la molécule d’ADN.

Exercice possibles : exercice 8p32 Décoder l’ADN et exercice 9p32 Calculer le % des différents nucléotides.

B/ Origine de la spécialisation cellulaire – livre p20-21

TP Mise en évidence que les cellules spécialisées n’expriment qu’une partie de l’ADN

Toutes les cellules d’un individu sont issues de la cellule-œuf et qu’elles possèdent toutes le même caryotype, quelle que soit leur spécialisation. Toutes les cellules d’un organisme sont issues d’une cellule unique à l’origine de cet organisme. Elles possèdent toutes initialement la même information génétique organisée en gènes constitués d’ADN (acide désoxyribonucléique). Cependant, les cellules spécialisées n’expriment qu’une partie de l’ADN.

Le gène est un fragment d’ADN dont la séquences de nucléotide code une protéine donnée.

Le langage codé de l’ADN et l’origine des allèles.

Situation initiale : ‘un gène est un fragment d’ADN qui « code » un polypeptide donné (assemblage d’acides aminés) permettant à l’organisme d’exprimer un caractère. Question : Comment l’information est portée par l’ADN et comment cette information peut être à l’origine de la synthèse de protéines ?

Matériel : Certains logiciels permettent d’afficher des séquences de gènes (ou de protéines) sous la forme d’une succession de lettres (ATGC) représentant les nucléotides. C’est le cas du logiciel Anagène. Une seule chaîne de la molécule d’ADN est alors représentée.

2. Ouvrir Anagène (ou Geniegen). Dans le « Fichier » choisir thème d’étude, relation génotype-phénotype , phénotype drépanocytaire . Puis OK. Sélectionner Gène de la glucokinase et de l’élastine
3. Cliquer sur traiter comparaison, puis comparaison simple. Les tirets indiquent l’identité des nucléotides par rapport à ceux de la première séquence qui sert de référence. Utiliser la barre de défilement horizontal pour rechercher les différences entre les deux séquences nucléotidiques et le grand curseur pour préciser leur position.
4. Qu’observez-vous ?
5. Expliquer comment l’organisation structurale de la molécule d’ADN permet la codification de l’information génétique.
6. Avec les fonctionnalités du logiciel, montrer que les cellules spécialisées n’expriment qu’une partie de l’ADN.

Exercice 7p32 Les cellules sanguines

Pour aller plus loin : une interview de Christophe Dessimoz : encoder l’information dans l’ADN et un article de bioinformaticien: comment stocker de l’information dans la molécule d’ADN?

Connaissances : Toutes les cellules d’un organisme sont issues d’une cellule unique à l’origine de cet organisme. Elles possèdent toutes initialement la même information génétique organisée en gènes constitués d’ADN (acide désoxyribonucléique). Cependant, les cellules spécialisées n’expriment qu’une partie de l’ADN.

Notions fondamentales : ADN, double hélice, nucléotides (adénine, thymine, cytosine, guanine), complémentarité, gène, séquence.

Objectifs : les élèves apprennent que la structure moléculaire de l’ADN lui permet de porter une information.