Des pneumocoques qui changent de forme à la maquette en double hélice : l’ADN porte le programme de chaque être vivant.
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L’ADN, support de l’information génétique
Module I : Le monde vivantSéquence 1 : Identité biologique des organismesSéance 4 : L’ADN, support de l’information génétique
💡 Idée principale : des expériences sur les bactéries montrent que l’ADN est la molécule qui porte l’information génétique. C’est une double hélice formée de deux chaînes de nucléotides complémentaires (A–T, C–G) ; l’ordre des bases constitue le message héréditaire.
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Étapes résumées
Griffith (1928) : un « principe transformant » des pneumocoques S tués transforme les R en S.
Avery (1944) : ce principe transformant est l’ADN.
Un nucléotide = phosphate + désoxyribose + base azotée (A, T, C ou G).
Les deux brins sont complémentaires : A face à T, C face à G (règle de Chargaff).
Un gène est un fragment d’ADN ; l’ordre des nucléotides code l’information.
Situation problème
À Garoua, un test de paternité par l’ADN a permis de régler un conflit familial. Aminatou, élève de Première D, se demande : « Comment une simple molécule peut-elle prouver qui est le père d’un enfant ? Et pourquoi dit-on que l’ADN est le “livre de la vie” ? » Son professeur propose de construire une maquette de l’ADN en classe.
Consignes :
Relève le problème posé.
Quelle propriété de l’ADN permet de reconnaître un individu ?
Comment prouver que l’ADN porte l’information héréditaire ?
le problèmel’ADNle cortex
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Compétence visée
Montrer que l’ADN est le support de l’information génétique et décrire sa structure.
Objectifs de la leçon
Interpréter les expériences de Griffith et d’Avery.
Décrire la structure de l’ADN et la règle de complémentarité des bases.
Construire une maquette de la molécule d’ADN.
L’ADN, molécule de l’hérédité
Activité 1 : l’expérience de Griffith
Griffith utilise deux souches de pneumocoques (bactéries de la pneumonie) : la souche S (capsulée, virulente) et la souche R (sans capsule, inoffensive). Il les injecte à des souris.
Document 1 : les quatre expériences de Griffith (1928).
Les pneumocoques S tués sont-ils dangereux seuls ?
Comment expliquer la mort des souris de l’expérience 4 ?
Ce qu’il faut comprendre : les S tués ne tuent pas la souris, les R vivants non plus. Pourtant le mélange tue la souris, et l’on retrouve des S vivants dans son sang : des bactéries R ont été transformées en S par une substance venue des S morts. Ce caractère est transmis à leurs descendantes : c’est un caractère héréditaire.
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Activité 2 : la nature du principe transformant (Avery)
Extrait de S tués ajouté aux R
Enzyme ajoutée
Transformation R → S
extrait total
aucune
oui
extrait total
protéase
oui
extrait total
ARNase
oui
extrait total
ADNase
non
ADN purifié seul
aucune
oui
Document 2 : résultats d’Avery, MacLeod et McCarty (1944).
Quelle enzyme empêche la transformation ?
Quelle est la nature du principe transformant ?
Ce qu’il faut comprendre : seule la destruction de l’ADN empêche la transformation, et l’ADN purifié suffit à la provoquer. Le principe transformant est donc l’ADN : il porte l’information génétique qui commande les caractères (ici, la capsule).
les poissonsle poissonl’enzyme
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La structure de la molécule d’ADN
1. Le nucléotide et la double hélice
Document 3 : organisation de l’ADN (modèle de Watson et Crick, 1953).
Les éléments de la molécule
1
Le nucléotide
Unité de base : un acide phosphorique + un sucre à 5 carbones (désoxyribose) + une base azotée.
Les nucléotides s’enchaînent par des liaisons phosphate-sucre : c’est le « montant de l’échelle ».
4
Deux brins
Ils sont unis par des liaisons hydrogène entre bases complémentaires et s’enroulent en double hélice.
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Complémentarité des bases et information génétique
2. Composition en bases de l’ADN de quelques espèces (en %)
Espèce
A
T
C
G
Homme
30,4
30,1
19,6
19,9
Bœuf
29,0
28,7
21,2
21,1
Levure
31,3
32,9
17,1
18,7
Bactérie E. coli
24,7
23,6
26,0
25,7
Dans toutes les espèces, A ≈ T et C ≈ G (règle de Chargaff), mais le rapport (A+T)/(C+G) varie d’une espèce à l’autre.
Exemple guidé : écrire le brin complémentaire
Un fragment de brin d’ADN a la séquence : ATG CCA TTG. Écris le brin complémentaire et calcule le % de G si l’ADN contient 30 % d’adénine.
Solution : On applique A ↔ T et C ↔ G : brin complémentaire = TAC GGT AAC. A = T = 30 %, donc A + T = 60 %. C + G = 40 % et C = G, donc G = 20 %.
les basesla culture de microbesla solution
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3. L’information génétique
Le message génétique est écrit dans l’ordre (la séquence) des nucléotides, comme un texte écrit avec quatre lettres. Un gène est une portion d’ADN qui commande un caractère. Chaque individu (sauf les vrais jumeaux) possède une séquence unique : c’est le principe du test ADN.
Construire une maquette de l’ADN (TP 3)
Fabriquer une maquette avec du matériel local
1
Matériel
Deux fils de fer ou deux ficelles, des pailles ou bâtonnets de 4 couleurs, des bouchons ou capsules.
2
Montants
Chaque montant représente un brin : alterner bouchon (sucre) et capsule (phosphate).
3
Barreaux
Une paire de pailles par barreau : rouge (A) avec jaune (T), bleu (C) avec vert (G).
4
Hélice
Tordre légèrement l’échelle : environ 10 barreaux pour un tour complet.
la tiquele glucosela glycémie
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Contrôle de ta maquette
Les deux montants sont parallèles et de sens opposés.
Une base A n’est jamais face à une C ou une G.
Tous les barreaux ont la même longueur : une grande base (A, G) est toujours face à une petite (T, C).
Trace écrite : ce que je retiens
À retenir
L’ADN est le support de l’information génétique (Griffith, Avery).
Un nucléotide = phosphate + désoxyribose + base azotée (A, T, C ou G).
L’ADN est une double hélice de deux brins unis par des liaisons hydrogène.
Les bases sont complémentaires : A face à T, C face à G.
L’information est écrite dans la séquence des nucléotides ; un gène est un fragment d’ADN.
je retiensl’échiquier de croisement
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Vocabulaire à connaître
Nucléotideunité de base de l’ADN.Transformation bactérienneacquisition d’un caractère héréditaire grâce à de l’ADN étranger.Complémentaritéassociation obligatoire A–T et C–G entre les deux brins.Gèneportion d’ADN qui détermine un caractère.Séquenceordre d’enchaînement des nucléotides.
Je m’évalue
1. Quelle enzyme empêche la transformation des pneumocoques R ?
2. Quels sont les trois constituants d’un nucléotide ?
3. Un ADN contient 22 % de C : quel est le % de A ?
4. Écris le brin complémentaire de GATTC.
Réponses : l’ADNase · phosphate, désoxyribose, base azotée · 28 % · CTAAG. Le corrigé détaillé et d’autres exercices de ce chapitre sont dans les exercices corrigés.
je réfléchisles bactériesle tri
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Erreurs fréquentes
Associer A avec G ou C avec T : la complémentarité est toujours A–T et C–G.
Croire que le rapport (A+T)/(C+G) est le même pour toutes les espèces.
Penser que ce sont les protéines qui portent l’information génétique.
Méthode
Pour un calcul sur la composition de l’ADN : écris A = T et C = G, puis A + T + C + G = 100 %. Avec une seule valeur connue, tu trouves les trois autres. Vérifie que la somme fait bien 100 %.
Activité d’intégration
Pour une exposition au lycée bilingue de Maroua, ton groupe doit présenter l’ADN. On vous donne l’analyse d’un ADN de levure : 31 % d’adénine. Un visiteur affirme : « Si l’on tue des bactéries par la chaleur, leurs caractères disparaissent forcément. »
Calcule les pourcentages des trois autres bases.
À l’aide de l’expérience de Griffith, montre que le visiteur se trompe.
Décris la maquette que vous allez construire et ce que représente chaque élément.