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Travaux Pratiques

TP : La structure de L’A.D.N.

Avec le logiciel RasTop

Voici une séance de TP proposée par Perrine Douheret. Vous pouvez contacter l’auteur de cette séquence, Si vous souhaitez proposer d’autres ressources ou intervenir sur ce document, vous pouvez contacter l’animateur du site.

La structure de L’A.D.N. (logiciel RasTop)

Malgré la puissance des microscopes modernes, les images des molécules de la matière vivante ne sont pas assez détaillées. Par contre, on parvient, en combinant les résultats des analyses chimiques, cristallographiques et de résonance magnétique nucléaire (RMN) à fournir suffisamment d’informations à de puissants ordinateurs de centres de calcul pour qu’ils puissent calculer un modèle moléculaire en 3D que l’on peut ensuite manipuler grâce aux fonctions d’un logiciel de visualisation.

Lancer le programme RasTop.

Ouvrir le fichier ADN.pdb pour charger le modèle de la molécule d’acide désoxyribonucléique ou A.D.N..

I. L’ORGANISATION DANS L’ESPACE DE LA MOLÉCULE D’A.D.N.

Choisir la représentation en boules et bâtonnets

La faire tourner dans tous les sens.

Atomes Colorer par Chaîne.

1(I). De combien de chaînes est constituée la molécule d’ADN ?

Rubans Squelette carboné

2(I). Quelle est la forme en trois dimensions de cette molécule ?

3(C). Schématise-la de manière simplifiée (légende à mettre : chaîne ou hélice a, chaîne ou hélice b).

II. LES ATOMES CONSTITUTIFS DE LA MOLÉCULE D’A.D.N.

et Editer Commande taper restrict*B

Atomes Colorer par CPK et Rubans Effacer

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)

4(I). Quels sont les atomes présents dans la molécule (ne tenir compte que de la 1ère lettre) ?

5(Ra). Cette molécule est-elle d’origine organique ? Justifie.

III. LES NUCLÉOTIDES

Chaque chaîne de la molécule d’A.D.N. est constituée d’une polymérisation d’unités répétitives : les nucléotides. 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.

6(I). Combien existe-t-il de bases différentes ?

7(I). Lesquelles ?

et 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.

8(I). Complète le document A.

9(Ra). Combien existe-t-il de différents types de nucléotides dans une molécule d’A.D.N. ?

et Ouvrir le fichier ADN.pdb Editer Commande taper restrict A18B, T19B

10(I). Compare-le nouveau nucléotide sélectionner avec le précédent : indique quelle est la partie qui diffère d’un nucléotide à un autre. 11(I). Par quelle partie sont liés 2 nucléotides de la même chaîne (hélice) ? IV. L’ORGANISATION DES DEUX BRINS D’A.D.N. 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. *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.

et Ouvrir le fichier ADN.pdb Editer Commande taper restrict A18B, T7A

Liaisons Liaisons hydrogène Afficher 12(I). Précise la nature et le nombre de liaisons entre 2 nucléotides des 2 chaînes de la molécule d’A.D.N.

13(I). Complète le document B.

et Ouvrir le fichier ADN.pdb Editer Commande taper restrict C23B, G2A

14. Combien de liaisons hydrogènes ?

15(Ra). Quels sont les seuls appariements possibles des nucléotides présents dans la molécule d’ADN ?

16(C). Représente 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. Utilise les représentations ci- dessous.

17(Ra). Formule une hypothèse concernant la façon dont l’information génétique pourrait être stockée dans cette molécule.

Liens utiles :
- Télécharger sur le site de l’INRP RasTop et l’installer.
- Télécharger le fichier de la molécule ADN.pdb utilisée dans ce TP.

Documents joints :

- Le fichier de la molécule utilisée dans RasTop : ADN.pdb
- Fiche distribuée aux élèves comprenant les consignes et le barème : Fiche TP : La structure de l’ADN (logiciel RasTop).
- Les documents à compléter au cours du TP : La structure de l’ADN Doc A et B
- Devoir Maison : La structure de l’ADN
- Fiche distribuée lors des épreuves d’ECE pour l’utilisation de Rastop : Fiche Technique Rastop