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4.2 – Structure des acides nucléiques SBI 4U Dominic Décoeur.

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1 4.2 – Structure des acides nucléiques SBI 4U Dominic Décoeur

2 Que signifie « ADN »? Quelles sont ses différentes composantes? Quelles sont ses fonctions?

3 Reportage Les 50 ans de lADN (version vidéo) Les 50 ans de lADN (version vidéo) canada.ca/actualite/decouverte/repo rtages/2003/ / /adn.html canada.ca/actualite/decouverte/repo rtages/2003/ / /adn.html

4 La communication scientifique À la suite du reportage, les élèves sont amenés à discuter de l'une des découvertes les plus importantes du 20 e siècle et de son rôle fondamental dans la science daujourdhui. À la suite du reportage, les élèves sont amenés à discuter de l'une des découvertes les plus importantes du 20 e siècle et de son rôle fondamental dans la science daujourdhui.

5 Animation Une visite dans lADN Une visite dans lADN ome/dna.html# ome/dna.html# Un retour à la base Un retour à la base nt/begin/tour/ nt/begin/tour/

6 Crick et Watson, 1953 Découverte de la structure de la molécule d'ADN ADN = polymère de nucléotides A cide D ésoxyribo N ucléique Watson et Crick Un peu dhistoire…

7 Ribose vs Désoxyribose La structure du ribose présent dans lARN et la structure du désoxyribose présent dans lADN. Dans le ribose, le carbone C2 est lié à un groupement hydroxyle. Dans le désoxyribose, ce carbone est lié à un seul atome dhydrogène plutôt quau groupement hydroxyle.

8 La structure générale dun nucléotide. Dans lADN, le sucre est du désoxyribose et la base azotée est lune des suivantes : adénine (A), guanine (G), cytosine (C) ou thymine (T). Dans lARN, le sucre du ribose et la base azotée de luracile (U) remplace la thymine. La structure dun nucléotide

9 Les 4 sortes de bases azotées Purines : Purines : dont la structure comporte deux anneaux. dont la structure comporte deux anneaux. Pyrimidines : Pyrimidines : dont la structure comporte un seul anneau.

10 Il y a donc 4 sortes de nucléotides : A, T, C, G Les nucléotides peuvent se lier les uns aux autres par leur sucre (désoxyribose) et leur groupement phosphate.

11 Les bases azotées Une purine se lie toujours avec une pyrimidine. Ainsi, les bases appariées ont toujours une largeur totale constante de trois anneaux.

12 Donc, si on sépare une molécule d'ADN en nucléotides, on obtient toujours: Il peut y avoir plus de AT que de CG ou l'inverse (ça varie selon les espèces), mais il y a toujours autant de A que de T et de C que de G. Pourquoi ? Structure de lADN

13 A peut s'apparier avec T et C avec G : A avec T : deux liaisons hydrogène (liaisons faibles) C avec G : trois liaisons hydrogène Les liaisons dhydrogène

14 DONC… Deux chaînes de nucléotides peuvent s'unir l'une à l'autre si leurs bases sont complémentaires (A face à T et C face à G).

15 L'orientation entre les liaisons donne une structure en forme de double hélice:

16 LADN : comme une échelle… LADN est 2 longs brins de nucléotides reliés ensemble sous forme dune double hélice. Pas enroulé, lADN ressemblerait à une échelle. LADN est 2 longs brins de nucléotides reliés ensemble sous forme dune double hélice. Pas enroulé, lADN ressemblerait à une échelle. Les « montants » sont formés par les molécules de carbone et de phosphate tandis que « les barreaux de léchelle » sont formés de bases azotées (A, C, G, T). Ils sont liées par des liaisons dhydrogène. Les « montants » sont formés par les molécules de carbone et de phosphate tandis que « les barreaux de léchelle » sont formés de bases azotées (A, C, G, T). Ils sont liées par des liaisons dhydrogène.

17 LADN : comme une échelle… LADN : comme une échelle… Les groupements phosphate servent de ponts entre les nucléotides. Les groupements phosphate servent de ponts entre les nucléotides. Le brin fait un tour complet de lhélice toutes les 10 paires de bases. Le brin fait un tour complet de lhélice toutes les 10 paires de bases. Le carbone 5 (sucre de pentose à 5 atomes de carbone) dun nucléotide est relié à un groupement hydroxyle sortie par le carbone 3 sur lautre nucléotide. Le carbone 5 (sucre de pentose à 5 atomes de carbone) dun nucléotide est relié à un groupement hydroxyle sortie par le carbone 3 sur lautre nucléotide.

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19 Sa stabilité Trois types de force contribuent à la stabilité de lADN : Trois types de force contribuent à la stabilité de lADN : lien P dans les côtés lien P dans les côtés lien H entre les bases lien H entre les bases hydrophobe (bases azotés) et hydrophiles (gr. P + sucre) hydrophobe (bases azotés) et hydrophiles (gr. P + sucre)

20 Ses fonctions Sa fonction principale est de stocker linformation génétique, information qui détermine le développement et le fonctionnement d'un organisme. Cette information est contenue dans l'enchaînement non-aléatoire de nucléotides. Sa fonction principale est de stocker linformation génétique, information qui détermine le développement et le fonctionnement d'un organisme. Cette information est contenue dans l'enchaînement non-aléatoire de nucléotides. Une autre fonction essentielle de l'ADN est la transmission de cette information de génération en génération, et cela avec la plus grande fidélité possible. C'est ce qu'on appelle l'hérédité. Une autre fonction essentielle de l'ADN est la transmission de cette information de génération en génération, et cela avec la plus grande fidélité possible. C'est ce qu'on appelle l'hérédité. L'information portée par l'ADN peut se modifier au cours du temps. Ce sont des mutations dues principalement à des erreurs lors de la réplication des séquences de l'ADN, nécessaire avant chaque division cellulaire. C'est un des moteurs principaux de lévolution. L'information portée par l'ADN peut se modifier au cours du temps. Ce sont des mutations dues principalement à des erreurs lors de la réplication des séquences de l'ADN, nécessaire avant chaque division cellulaire. C'est un des moteurs principaux de lévolution. Source : Wikipédia

21 Direction de lADN Lorientation directionnelle dun brin est dans le sens contraire de celle de lautre brin de la double hélice. Donc, chaque brin dADN a une extrémité de 5` et une autre extrémité de 3`. Lorientation directionnelle dun brin est dans le sens contraire de celle de lautre brin de la double hélice. Donc, chaque brin dADN a une extrémité de 5` et une autre extrémité de 3`. Les 2 brins dADN ne sont pas identiques mais plutôt complémentaires. Les 2 brins dADN ne sont pas identiques mais plutôt complémentaires. Donc, si le brin A a la séquence nucléotide GTACTAG, comment doit-on écrire la séquence du brin B? Donc, si le brin A a la séquence nucléotide GTACTAG, comment doit-on écrire la séquence du brin B?

22 Deux chaînes de nucléotides peuvent s'unir l'une à l'autre si leurs bases sont complémentaires, c'est à dire si le A d'une chaîne fait face à un T de l'autre et si le C d'une chaîne fait face au G de l'autre. Direction de lADN : le concept de complémentarité

23 Direction de lADN Les brins sont aussi antiparallèle. Donc, les 5 ponts phosphate 3`sont orientés en direction inverse dans chaque brin. Les brins sont aussi antiparallèle. Donc, les 5 ponts phosphate 3`sont orientés en direction inverse dans chaque brin. Cela signifie que lextrémité de chaque molécule dADN à double brin contient lextrémité 5` dun brin et lextrémité 3` de lautre. Cela signifie que lextrémité de chaque molécule dADN à double brin contient lextrémité 5` dun brin et lextrémité 3` de lautre.

24 La direction de lADN : le concept « antiparallèle »

25 Animation Building DNA Building DNA ex.cfm?method=cResource.dspView& ResourceID=439 ex.cfm?method=cResource.dspView& ResourceID=439

26 Labo réflexe (p. 227) Labo réflexe (p. 227)

27 ARN vs ADN On retrouve lADN et lARN dans la plupart des bactéries et dans le noyau des cellules eucaryotes. On retrouve lADN et lARN dans la plupart des bactéries et dans le noyau des cellules eucaryotes. On retrouve 3 différences remarquables entre lARN et lADN : On retrouve 3 différences remarquables entre lARN et lADN : Le sucre de lARN est le ribose et non le désoxyribose. Le sucre de lARN est le ribose et non le désoxyribose. Il ny a pas de nucléotide thymine dans lARN. Il est remplacé par luracile. Il ny a pas de nucléotide thymine dans lARN. Il est remplacé par luracile. LARN est formé dun seul brin (ou simple brin) même si parfois, il se replie sur lui-même. LARN est formé dun seul brin (ou simple brin) même si parfois, il se replie sur lui-même. Les différentes structures que peut prendre la molécule dARN produisent différents types dARN. (ARNm, ARNt, ARNr) Les différentes structures que peut prendre la molécule dARN produisent différents types dARN. (ARNm, ARNt, ARNr)

28 Sucre (ribose tous ses OH) Sucre (désoxyribose manque OH) Chaîne simple Chaîne double en forme dhélice Partout dans la cellule (noyau + cytoplasme) Seulement dans le noyau Former de bases azotées C, G, U, A Former de bases azotées C, G, A, T Acide ribonucléique Acide désoxyribonucléique ARNADN

29 Lorganisation du matériel génétique Les cellules eucaryotes ont plus de 10 fois plus dADN quune cellule procaryote. Les cellules eucaryotes ont plus de 10 fois plus dADN quune cellule procaryote. Chaque noyau cellulaire humain contient environ 2 m dADN ou six milliards de paires de bases. Chaque noyau cellulaire humain contient environ 2 m dADN ou six milliards de paires de bases. LADN doit donc sorganiser pour être compacte lors de la mitose ou la méiose. (ce qui revient à 50 km de corde qui tiendrait dans le creux de ta main) LADN doit donc sorganiser pour être compacte lors de la mitose ou la méiose. (ce qui revient à 50 km de corde qui tiendrait dans le creux de ta main)

30 Lorganisation du matériel génétique Lordonnance successive du matériel génétique dans la cellule eucaryote : 1) La double hélice senroule autour des protéines appelées « histone » et forment un fil de nucléosome. 2) Les nucléosomes sorganisent en réseau et forme la chromatine. 3) La chromatine forme des boucles qui éventuellement vont se repliées pour prendre la forme dun chromosome.

31 Animation Du chromosome à lADN Du chromosome à lADN maire.html maire.html

32 On peut maintenant choisir le sexe de son enfant…

33 Cloner Mimi nt/tech/cloning/clickandclone/ nt/tech/cloning/clickandclone/ nt/tech/cloning/clickandclone/ nt/tech/cloning/clickandclone/

34 Des petits jeux en ligne Fabriquez un clone, donnez des cheveux bouclés à votre bébé, mutez votre nom, effectuez des tests d'ADN et synthétisez une protéine. Tentez ces jeux en ligne. Fabriquez un clone, donnez des cheveux bouclés à votre bébé, mutez votre nom, effectuez des tests d'ADN et synthétisez une protéine. Tentez ces jeux en ligne. 1/041_f.cfm 1/041_f.cfm

35 LADN dune banane… F7o_8G8 F7o_8G8 F7o_8G8 F7o_8G8

36 Devoirs p. 231 p. 231 (3, 4, 5, 6, 7)

37 Correction du devoir Correction du devoir Cloner Mimi Cloner Mimi Des petits jeux en ligne Des petits jeux en ligne Fables et faits Fables et faits Mêli-mêlo de gènes Mêli-mêlo de gènes Passe-moi tes gènes Passe-moi tes gènes Course contre la cellule Course contre la cellule


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