Textes et illustrations des sept modules du cours sur l’ADN créé dans le cadre de
l’expérimentation 1 présentée dans le Chapitre 3 (p67-74). Le premier quiz associé au module
1 est également présenté.
Module 1 : Généralités sur l’ADN
L’ADN est le support de l’information génétique. Il est contenu dans le noyau de nos cellules
(unité biologique fondamentale de tous les êtres vivants connus). La molécule d’ADN est
constituée d’un enchainement de nucléotides, et toutes les cellules d’un même organisme ont
exactement la même information génétique. Cette molécule universelle dans le monde vivant,
se transmet de générations en générations lors de la reproduction. L'ADN propre à notre
espèce comprend entre 25 000 et 30 000 gènes qui contiennent l’information pour la production
des protéines, composants principaux qui assure l’activité de nos cellules.
Quiz associé à ce module contenant six questions (les bonnes réponses apparaissent en vert
et sont accompagnées d’une explication directement issue du texte du module) :
1. Qu’est-ce que l’ADN ? (Une réponse possible)
- La cellule d'un organisme contenant l'information génétique.
- La molécule qui crée des protéines à partir de l'information génétique.
- La molécule portant l'information génétique d'un organisme.
Explication : L’ADN est la molécule qui « porte en elle » l’information génétique qui est
unique pour chaque individu. Sa structure contient une sorte de code qui peut être « lu »
par certaines molécules.
2. L’ADN d’un individu est transmis à … (Une réponse possible)
- son entourage par contact physique
- ses descendants lors de la reproduction
- son conjoint lors de la reproduction
- ses parents lors de sa naissance
Explication : L’ADN d’un individu est constitué de celui de sa mère et de son père
biologique. Un individu transmet son ADN à ses descendants, au moment de la reproduction
sexuelle.
3. L’ADN détermine la synthèse de … (Une réponse possible)
- gènes
- cellules
- nucléotides
- protéines
Explication : L’ADN détermine la synthèse des protéines, qui sont les composants
principaux assurant l’activité de nos cellules et plus globalement de notre organisme.
4. Dans quelles cellules d’un organisme trouve-t-on de son ADN (Une réponse
possible)
- Dans toutes les cellules.
- Dans les neurones.
- Dans les cellules en division.
- Dans les cellules embryonnaires.
Explication : L’ADN se trouve dans toutes les cellules de l’organisme. Toutes les cellules
d’un même organisme contiennent exactement la même information génétique.
5. Dans une cellule humaine, on trouve principalement l’ADN dans... (Une réponse
possible)
- sa membrane plasmique
- son noyau
- son cytoplasme
- les mitochondries
Explication : Notre ADN se trouve essentiellement dans le noyau de nos cellules, il s’agit
donc d’une structure cellulaire importante.
- A
- B
- C
Explication : La figure B est une molécule d’ADN, que l’on reconnaît à sa forme typique en
double hélice. La figure A correspond à la formule chimique d’un nucléotide, unité
élémentaire de l’ADN ; et la figure C est un schéma d’une cellule humaine.
Module 2 : Composition de l’ADN
Le premier Acide DesoxyriboNucléique a été identifié et isolé en 1869 par le Suisse Friedrich
Miescher. La molécule d’ADN est composée de deux chaînes, appelés aussi brins. Ces brins
sont formés d’une succession de nucléotides, et ils s’enroulent l’un autour de l’autre en formant
une double hélice. Chaque nucléotide est composé d'un sucre (le désoxyribose), d'un
groupement phosphate et d'une base azotée parmi les 4 possibles : A (Adénine), T (Thymine),
G (Guanine) et C (Cytosine). L’ADN est donc une succession de ces 4 nucléotides.
Module 3 : Structure de l’ADN
La structure en double hélice a été mise en évidence en 1953 par les chercheurs Watson et
Crick, on reconnait également un rôle non négligeable de la biologiste Rosalind Franklin dans
cette découverte. Ces scientifiques ont cherché à comprendre comment s’assemblent les
différents éléments de l'ADN dans les trois dimensions. Ils montrèrent notamment que les
phosphates et les désoxyriboses forment les montants de la structure en "échelle" de l’ADN.
Les "barreaux de l’échelle" sont formés par les paires de bases azotées de façon complémentaire
: le nucléotide A s’apparie avec le nucléotide T, et C s’apparie avec G. Pour maintenir les deux
brins entre eux, les nucléotides complémentaires sont reliés par des liaisons hydrogènes dites
« faibles », c’est à dire qu'elles ne se défont que dans certaines circonstances (par opposition
aux liaisons covalentes dites « fortes »). C'est notamment durant la transcription que les deux
brins sont séparés momentanément.
Module 4 : L’ADN dans la cellule
Après les travaux menés par Avery et collaborateurs dans les années 40 démontrant que l'ADN
était le support de l’hérédité ; les chercheurs comprennent dans les années 60 que chaque
chromosome est en fait la forme compactée d’une très longue molécule d’ADN. Selon le stade
du cycle cellulaire, l’ADN peut avoir plusieurs formes possibles dans le noyau cellulaire. On
parle du phénomène de condensation : sous forme décondensée, l’ADN est un long
filament qui s’appelle la chromatine (très peu visible sous microscope); et sous forme
condensée, l’ADN compacte s’appelle un chromosome (bien visible sous microscope).
Qu’importe le degré de condensation, l’ADN est une molécule linéaire et possède deux brins
complémentaires. En dehors du noyau, on retrouve une petite quantité d'ADN dans un organite
appelé mitochondrie. Cet ADN est spécifique de la mitochondrie, et il est circulaire
contrairement à l'ADN du noyau.
Visuel de la présentation d’une question du quiz associé à ce module sur Didask :
Module 5 : Les gènes
Chaque organisme peut être caractérisé par son phénotype, c'est à dire un ensemble de
caractéristiques issues de l'expression de ses gènes. Ces caractéristiques peuvent être
biochimiques (présence d'une enzyme clef du métabolisme), physiques (couleur des yeux) ou
comportementales (comportements liés à la survie de notre espèce par exemple). Le gène est
une portion de la molécule d'ADN nécessaire pour l'apparition d'une caractéristique, il est situé
à n'importe quel endroit d'un chromosome. On peut simplifier cette définition en établissant la
correspondance : un gène est la portion d'ADN codant pour une protéine. Le génome d'un
individu correspond à l'ensemble de ses gènes. Chaque gène est présent en double dans notre
génome. Ces deux copies d’un même gène appelées "allèles" sont pour l'une d’origine
paternelle et pour l'autre d’origine maternelle. Les gènes occupent un emplacement déterminé
sur les chromosomes : on parle de "locus". La quantité de gènes que nous possédons ne reflète
pas forcément le niveau de complexité de l’espèce, par exemple le crapaud possède plus de
gènes que nous ! Et nous ne possédons que 1% de différence avec le chimpanzé dans notre
génome.
Module 6 : Du gène à l’ARN
La production d’une protéine nécessite 2 étapes : la transcription puis la traduction. L’ADN est
localisé dans le noyau alors que les protéines sont produites dans le cytoplasme, donc à
l’extérieur du noyau. L'ADN ne pouvant sortir du noyau, une molécule intermédiaire est donc
fabriquée : l'Acide RiboNucléique messager (ARNm). L’ARNm peut passer du noyau vers le
cytoplasme et peut donc jouer son rôle de messager. La transcription correspond à l’étape de
copie d’une séquence d’ADN (= d’un gène) en un ARNm. Lors de cette étape, les deux brins
d’ADN où se trouve le gène sont séparés momentanément. C'est l'enzyme l’ARN polymérase
réalise la synthèse de l'ARNm à partir de la séquence d'un gène. L’un des deux brins
est transcrit, c’est à dire « copié » et l’autre brin est non-transcrit. L’ARNm est en fait
complémentaire au brin transcrit, il est donc monobrin et fait de nucléotides qui sont A, C, G,
et la Thymine est remplacée par l'Uracile. L'ARNm sera ensuite "lu" pour mener à la synthèse
d'une protéine.
Module 7 : De l’ARN aux protéines
L’ARNm sort par de tous petits trous du noyau appelés les pores nucléaires. Une fois dans le
cytoplasme, l’ARNm est en contact avec de nombreux ribosomes qui permettent la formation
des protéines. Le ribosome est constitué de 2 parties : une grande et une petite. La petite est
fixée à l’ARNm et la grande permet la production de la protéine. Ce processus s’appelle la
traduction, et repose sur le code génétique. La traduction permet la production d’une protéine
par assemblage des acides aminés les uns à la suite des autres. Le code génétique est le système
de correspondance mis en jeu lors pour traduire l'ARNm en protéine : pour un triplé de
nucléotides de l’ARNm, correspond un acide aminé. Les ribosomes traduisent donc l’ARNm
en protéine par bloc de 3 nucléotides : on parle de « codons ». Le code génétique est présenté
sous forme de tableau qui permet d'associant chacun des 64 codons avec l'un des 20 acides
aminés. De nombreux ribosomes sont actifs sur le même fragment d’ARNm. Ceci permet la
production de nombreuses protéines à partir d’un seul ARNm. A la fin de la traduction, la
protéine est un enchainement linéaire d'acides aminés. Elle doit subir des changements dans sa
structure pour être définitivement fonctionnelle : les acides aminés forment des liaisons entre
eux pour replier la protéine et lui donner une structure tridimensionnelle.
Dans le document
Optimisation de l’apprentissage par récupération en mémoire pour promouvoir la rétention à long terme de nouvelles connaissances
(Page 164-172)