A. L'ADN: de la molécule en 3D à la schématisation 2D

1. Place dans les programmes:

Niveau Seconde. Partie: "Cellule, ADN et unité du Vivant"; thème: "Universalité et variabilité de la molécule d'ADN"

2. Objectifs notionnels:

- Caractéristiques invariantes de la molécule d'ADN:
Deux chaînes complémentaires
Polymère de nucléotides
Nucléotide = Base azotée + désoxyribose + acide phosphorique
- Variabilité de la molécule (séquence nucléotidique)

3. Objectifs pédagogiques:

- Observer => Repérage des constituants (et leur agencement) de la molécule d'ADN à partir de modélisations 3D.
Etablir des comparaisons afin d'identifier les éléments variants et invariants.
- Modéliser => Réaliser une schématisation simplifiée en 2D traduisant l'universalité et la variabilité de la molécule.
Le travail peut être organisé en sous groupes (activités individuelles) et aboutir à une production collective.

4. Activités réalisables:

Grâce à l'exploitation de résultats expérimentaux (expériences de transgenèse) et la comparaison de résultats d'extraction grossière (activité pratique), la molécule d'ADN apparaît aux yeux des élèves comme le support universel de l'information génétique, localisé dans le noyau. Se pose alors le problème du codage de l'information génétique: si une même molécule est responsable de l'expression de caractères différents, c'est qu'elle doit posséder une certaine variabilité tout en conservant une structure de base identique d'un organisame à l'autre.Une étude de la composition chimique s'impose donc. Devant la complexité et la lourdeur des protocoles visant à mettre en évidence (par voie chimique) les constituants de la molécule, le recours à la modélisation en 3D (réel substitué) peut être intéressant dans la mesure ou il n'exclue pas l'interactivité, l'observation et la réflexion.
L'activité repose sur l'utilisation de modèles moléculaires manipulables, et des pages vectorielles comportant des schémas interactifs (logiciel de dessin vectoriel = Draw (Open Office)).

Aperçu de la fenêtre principale d'Open Office Draw:

ATTENTION: La visualisation en 3D des molécules (liens ci-dessous) nécessite l'installation préalable du plugin MLD CHIME (voir au bas de la page pour le téléchargement)

L'observation d'une portion de molécule entière permet l'identification des 2 chaînes et des nucléotides (éléments répétés)

Aperçu de la page:

On se propose alors de préciser la nature chimique des nucléotides. Pour se faire, une comparaison des nucléotides avec quelques molécules simples (résultat de l'hydrolyse ménagée de l'ADN) est envisageable.

Aperçu de la page:

Cette comparaison permet d'appréhender l'universalité et la variabilité des nucléotides. Une page vectorielle comportant des objets déplaçables propose de traduire cette idée par une schématisation en deux dimensions (première étape de la schématisation)

L'observation de la molécule entière (une couleur par type de nucléotide) permet de poursuivre la schématisation en associant quelques nucléotides entre eux. Elle implique la prise en compte des complémentarités A-T et G-C (deuxième étape de la schématisation)

On se propose alors de comparer des portions d'ADN provenant d'organismes différents (Homme, bactérie et levure). L'interactivité des pages "molécules 3D" permet (comme dans les pages précédentes) d'exploiter en quelques clics divers modes de représentation et de colorisation. L'affichage d'une seule chaîne permet une identification plus facile de la séquence de chaque fragment d'ADN. Un travail en groupes autonomes peut être envisagé (une molécule par groupe)

Aperçu de la page:

La dernière étape de la schématisation consiste alors à reconstituer l'intégralité du fragment d'ADN de chaque espèce,en utilisant des éléments vectoriels de référence (les nucléotides cette fois-ci)..

La comparaison des schémas obtenus met en évidence l'universalité et la variabilité structurale de la molécule entière.

ADN Humain	ADN Levure	ADN Bacterien

• Télécharger la production

Le fichier "uvadn.xe" est auto-extractible. Après téléchargement, faire un double-clic gauche pour l'extraction. Ouvrir le dossier uvadn obtenu puis double clic gauche sur le fichier index pour démarrer.

* Pour permettre l'affichage des molécules en 3D, installer le plug-in MDL CHIME (gratuit mais nécessite un enregistrement en ligne pour le téléchargement)

* Les pages vectorielles sont au format Open Office Draw.
Open Office est téléchargeable à l'adresse: http://fr.openoffice.org/about-downloads.html