Structure des acides nucléiques et duplication de l’ADN
Quatre lettres, deux brins, une copie parfaite : la structure de l’ADN et de l’ARN et la duplication de l’ADN.
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Structure des acides nucléiques et duplication de l’ADN
Module I : Le monde vivantSéquence 2 : Du gène à la protéineSéance 5 : Acides nucléiques et duplication de l’ADN
💡 Idée principale : l’ADN est une longue molécule formée de deux brins de nucléotides enroulés en double hélice ; les bases se font face selon la règle A–T et G–C. Avant chaque division, l’ADN se duplique de façon semi-conservative : chaque cellule fille reçoit ainsi la même quantité et la même information génétique.
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Étapes résumées
Les acides nucléiques (ADN, ARN) sont des chaînes de nucléotides : phosphate + sucre + base azotée.
L’ADN : deux brins complémentaires (A–T, G–C), désoxyribose, double hélice, dans le noyau.
L’ARN : un seul brin, ribose, uracile (U) à la place de la thymine.
En phase S, l’ADN se duplique : chaque brin sert de modèle, la quantité passe de q à 2q.
Situation problème
Au laboratoire de la police scientifique de Yaoundé, on a identifié l’auteur d’un vol grâce à une goutte de sang laissée sur une vitre. Ange, élève en Terminale, s’étonne : « Comment une seule goutte peut-elle contenir la carte d’identité de quelqu’un ? Et comment toutes nos cellules ont-elles la même ? »
Consignes :
Relève le problème posé.
Quelle molécule contient « la carte d’identité » d’une personne ?
Formule une hypothèse sur la façon dont cette molécule se transmet d’une cellule à ses cellules filles.
le problèmela cellulel’ADN
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Compétence visée
Sensibiliser sur la nécessité du maintien de la quantité d’ADN au cours de la reproduction cellulaire.
Objectifs de la leçon
Décrire la structure d’un nucléotide, de l’ADN et de l’ARN.
Appliquer la règle de complémentarité des bases.
Expliquer la duplication semi-conservative de l’ADN.
Les acides nucléiques : des chaînes de nucléotides
Activité 1 : l’unité de base
Les acides nucléiques sont de très longues molécules faites de petites unités qui se répètent. Observe le document 1.
Document 1 : composition d’un nucléotide et des cinq bases azotées.
Cite les trois constituants d’un nucléotide.
Quelle base est propre à l’ADN ? Laquelle est propre à l’ARN ?
Ce qu’il faut comprendre : un nucléotide est formé d’un phosphate, d’un sucre à 5 carbones et d’une base azotée. L’ADN contient A, T, G, C ; l’ARN contient A, U, G, C : la thymine est remplacée par l’uracile.
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1. Où trouve-t-on l’ADN ?
Dans les cellules à noyau, l’ADN est enfermé dans le noyau. Associé à des protéines, il forme la chromatine, qui se condense en chromosomes visibles au moment de la division. Chez l’Homme, chaque cellule contient 46 chromosomes, soit environ 2 mètres d’ADN déroulé !
La structure de l’ADN et de l’ARN
Activité 2 : la double hélice
Le document 2 représente une portion d’ADN « déroulée » pour en montrer l’organisation.
Document 2 : portion d’ADN déroulée ; les liaisons hydrogène sont en pointillés.
Quelles bases se font toujours face ?
Si un brin porte la séquence ATGCTA, quelle est la séquence de l’autre brin ?
Ce qu’il faut comprendre : l’ADN est formé de deux brins reliés par leurs bases : A face à T, G face à C. Les brins sont donc complémentaires : connaître l’un permet de déduire l’autre (ATGCTA → TACGAT). Enroulés, ils forment une double hélice (Watson et Crick, 1953).
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2. Comparaison ADN / ARN
Caractère
ADN
ARN
Nombre de brins
2 (double hélice)
1
Sucre
désoxyribose
ribose
Bases
A, T, G, C
A, U, G, C
Localisation
noyau (chromosomes)
noyau puis cytoplasme
Rôle
garde l’information génétique
copie et utilise l’information
Exemple guidé
Dans un fragment d’ADN, l’adénine représente 30 % des bases. Calcule le pourcentage des autres bases.
Solution : A est toujours face à T, donc T = A = 30 %. A + T = 60 %, il reste 100 − 60 = 40 % pour G et C. G = C, donc G = C = 40 ÷ 2 = 20 %.
les basesles enveloppesle globe terrestre
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La duplication de l’ADN
Activité 3 : comment l’ADN se copie
Le document 3 montre ce qui se passe quand une molécule d’ADN se duplique.
Document 3 : la duplication semi-conservative de l’ADN.
Que deviennent les deux brins de la molécule mère ?
Pourquoi les deux molécules filles sont-elles identiques ?
Ce qu’il faut comprendre : les deux brins se séparent ; chacun sert de modèle et l’ADN polymérase place en face des nucléotides complémentaires. On obtient deux molécules identiques à la molécule mère, chacune avec un brin ancien et un brin neuf : la duplication est semi-conservative.
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3. La quantité d’ADN au cours du cycle cellulaire
Document 4 : la quantité d’ADN double en phase S puis est partagée lors de la mitose.
Pourquoi la duplication est indispensable
Elle se fait pendant la phase S de l’interphase, avant la division : la quantité d’ADN passe de q à 2q.
À la mitose, chaque cellule fille reçoit une copie complète : elle retrouve la quantité q et la même information.
Une erreur de copie non réparée est une mutation : elle peut modifier un caractère.
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Trace écrite : ce que je retiens
À retenir
L’ADN et l’ARN sont des acides nucléiques, chaînes de nucléotides (phosphate + sucre + base).
L’ADN a deux brins complémentaires (A–T, G–C) enroulés en double hélice ; il est dans le noyau.
L’ARN a un seul brin, contient du ribose et de l’uracile à la place de la thymine.
La duplication de l’ADN est semi-conservative ; elle a lieu en phase S (q → 2q).
Grâce à elle, toutes les cellules d’un individu ont la même information génétique.
Vocabulaire à connaître
Nucléotideunité de base des acides nucléiques.Complémentaritéassociation obligatoire A–T et G–C entre les deux brins.Double héliceforme des deux brins d’ADN enroulés l’un autour de l’autre.Duplicationcopie de l’ADN avant la division cellulaire.Semi-conservativechaque molécule fille conserve un brin de la molécule mère.
je retiensle cortexle charançon
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Je m’évalue
1. Cite les trois constituants d’un nucléotide.
2. Écris le brin complémentaire de : A T T G C A.
3. Quelle base de l’ARN remplace la thymine ?
4. À quelle phase du cycle l’ADN se duplique-t-il ?
Réponses : phosphate, sucre, base azotée · T A A C G T · l’uracile (U) · la phase S de l’interphase. Le corrigé détaillé et d’autres exercices de ce chapitre sont dans les exercices corrigés.
Erreurs fréquentes
Associer A avec G ou T avec C : les seules paires sont A–T et G–C (A–U dans l’ARN).
Croire que la duplication produit une molécule « neuve » et garde l’ancienne : chaque fille a un brin ancien.
Confondre duplication (copie de l’ADN) et division (partage de la cellule).
je réfléchisle cyclele glucose
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Méthode
Pour écrire un brin complémentaire, avance base par base sans sauter de lettre, en appliquant A↔T et G↔C ; vérifie ensuite que les deux brins ont le même nombre de bases et que A = T et G = C.
Activité d’intégration
Un cultivateur de Bafang a été blessé ; au centre de santé, l’infirmier explique que la plaie se referme parce que les cellules de la peau se divisent. Son fils, élève, veut lui montrer que les nouvelles cellules ont exactement le même ADN que les anciennes.
Décris la structure de l’ADN en trois phrases simples.
Explique comment l’ADN est copié avant chaque division.
Montre pourquoi les nouvelles cellules de la peau ont la même information génétique.