Génétique Maquette. Genetics Scale model. Maquette ADN simplifiée Simplified DNA scale model. Réf : Français p 1. English p 5.

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1 Génétique Maquette Genetics Scale model éf : Français p 1 English p 5 Maquette ADN simplifiée Simplified DNA scale model ersion : 8005

2 Génétique Maquette ADN simplifiée éf : 1 Description Tout modèle construit en classe reflète le niveau explicatif utilisé avec les élèves. L introduction de la molécule d ADN amène à concevoir une représentation adaptée aux premiers acquis des élèves qui ne sera pas identique à celle construite en classe d un niveau supérieur. On demande globalement dans un premier temps de donner la notion de message génétique sans pour cela expliciter la structure de la molécule d ADN. La construction de cette notion se fait en plusieurs temps. L élève apprend : 1. Que les chromosomes contenus dans le noyau, sont le support du programme génétique ; 2. Que les chromosomes sont constitués d ADN ; 3. Qu un caractère héréditaire est déterminé par un gène ; 4. Qu un gène peut exister sous plusieurs versions : les allèles ; 5. Que la molécule d'adn présente des différences selon les allèles. 2 Composition Lot de 8 ensembles : - 16 supports d environ 290 mm arreaux de 4 couleurs différentes : 24 rouges, 24 verts, 24 bleus, 24 jaunes. 3 Montage Les éléments colorés s emboîtent dans le support par simple glissement. 4 Utilisation La maquette proposée permet d aborder la nature du support de l information codée par le gène à un niveau simple. Elle a été volontairement simplifiée pour construire une première représentation de la notion de «molécule informative» mais aussi susceptible d évoluer dans les classes ultérieures. La réflexion qui a guidé à son établissement est la suivante : o Un modèle montrant la structure en double hélice n est pas nécessaire, toute étude structurale de la molécule étant exclue dans un premier temps. Une représentation «plane» suffit donc, même s il est possible d évoquer auparavant la double hélice pour retrouver une représentation connue des élèves. FANÇAIS 1

3 Génétique Maquette ADN simplifiée éf : o Un modèle montrant l existence des deux «brins» de la molécule d ADN n a de sens que si des mécanismes nécessitant l ouverture de cette molécule (réplication ou transcription classe de niveau supérieur) sont étudiés. o Un modèle montrant la succession des nucléotides nécessiterait d expliciter ce que sont les nucléotides et leurs agencements ce qui exige des connaissances biochimiques hors de portée d un élève débutant. Une représentation où chaque appariement de base azotée est représenté par une couleur est donc suffisante pour un premier niveau explicatif. Ce modèle est cependant évolutif : les montants noirs représentent les désoxyriboses et les acides phosphoriques, les barreaux colorés représentent les bases appariées. Une fois ce modèle acquis, il sera simple de le faire évoluer en précisant la nature chimique de chaque élément. Pour faire comprendre que le message est différent entre deux gènes, il faudra que le professeur fasse comprendre aux élèves qu il existe un code à quatre signes. Chaque signe est ici symbolisé par un barreau de couleur. Il expliquera alors que si la succession des signes est différente, le message est différent. Pour illustrer son propos, il pourra prendre l exemple de notre alphabet qui est un code à 26 signes. Si les mêmes lettres sont placées différemment, le sens du mot (message) change. L emploi d anagrammes peut alors faciliter la compréhension. Ainsi, le mot carnet a treize anagrammes dont les plus courants sont : nectar, tancer, centra, cranté, créant... Un code restreint dans ce cas à six signes, peut donner quatorze messages différents. La construction, par les élèves, de plusieurs molécules avec le même matériel, mettra ainsi en évidence la multiplicité des messages qu il est possible de réaliser avec un code à 4 signes. Si l on prend par exemple 11 barreaux, il y a 4 11 (= ) possibilités. 5 Exemple d applications expérimentales eprésentation de deux allèles du gène qui code pour la chaîne β de l hémoglobine La maquette proposée permet aussi d aborder l étude de la variabilité du message génétique en montrant l existence d un message génétique différent selon les allèles d un gène. Pour l exemple présenté ci-dessous, il convient d utiliser davantage de barreaux que les 12 fournis avec chaque modèle : il faut donc redistribuer plus de barreaux et mettre de coté les montants non utilisés. La comparaison de deux séquences, correspondant à des fragments de deux allèles d un même gène, comme présenté ci-dessous, permettra de donner une représentation du fait que : «La molécule d ADN présente des différences selon les allèles». Dans l exemple du gène dirigeant la synthèse de la chaîne β de l hémoglobine, la maquette obtenue (tableau ci-dessous), permet de représenter la séquence des 21 premières paires de nucléotides de l ADN des allèles codant pour HbA (à droite) et HbS (à gauche). La seule différence entre ces deux allèles consiste un remplacement en position 17 d un barreau vert par un barreau rouge. Légende : Codage utilisé o Appariement CG : barreau bleu o Appariement GC : barreau jaune o Appariement AT : barreau rouge FANÇAIS 2

4 Génétique Maquette ADN simplifiée éf : o Appariement TA : barreau vert L explicitation de ce codage n est pas nécessaire pour un premier niveau explicatif sur l ADN. Allèle de H S Allèle de H A La différence entre les deux allèles du gène dirigeant la synthèse de la chaîne β de l hémoglobine est donc facilement matérialisée. 6 Service après vente La garantie est de 2 ans, le matériel doit être retourné dans nos ateliers. Pour toutes réparations, réglages ou pièces détachées, veuillez contacter : EULIN - SUPPOT TECHNIQUE ue acques Monod P EEUX CEDEX FANCE +33 (0) FANÇAIS 3

5 Génétique Maquette ADN simplifiée éf : NOTES FANÇAIS 4

6 Genetics Simplified DNA scale model éf : 1 Description Any model constructed in the classroom must reflect the degree of detail being taught to the students. An introduction to the DNA molecule requires designing a representation appropriate for an initial approach by students, and hence the model used will not be the same as the one constructed for more advanced classes. During an initial stage, the global requirement is to convey the concept of the genetic message without explaining the structure of the DNA molecule. uilding up the concept occurs in several stages. The student learns: 1. That chromosomes contained in the nucleus are the support medium for the genetic programme; 2. That the chromosomes are made up of DNA; 3. That a hereditary characteristic is determined by a gene; 4. That a gene may exist in several versions; the alleles; 5. That the DNA molecule may vary depending on its alleles. 2 Composition atch of 8 sets: - 16 supports of approximately 290 mm bars of 4 different colours: 24 red, 24 green, 24 blue, 24 yellow 3 Assembly The coloured elements interlock in the support by simple sliding. 4 Use The scale model proposed allows an initial approach to the nature of the support medium used for information coded on a gene at a basic level. It is deliberately simplified so the students can build up an initial representation of the concept of an information molecule but the model can evolve for work with more advanced classes. The approach guiding its preparation was as follows: o A model demonstrating the double helix structure is not necessary, since during an initial phase, any structural study of the molecule is excluded. A flat representation suffices, although it is possible to refer to the double helix as a representation known to students. ENGLISH 5

7 Genetics Simplified DNA scale model éf : o A model showing the existence of two strands of the DNA molecule is only significant if the mechanisms requiring the opening of this molecule (replication or transcription more advanced class) are studied. o A model showing the sequence of nucleotides would require explaining the nature of the nucleotides and their layout which requires biochemical knowledge beyond the reach of a beginner. A representation where each nitrogen base pairing is represented by a colour is thus adequate for an initial explanation. However, the model can evolve: the black uprights represent the deoxyribosic and phosphoric acids, the coloured bars represent the paired bases. Once the model has been understood, it will be simple to upgrade it, specifying the chemical nature of each element. To understand the message varies between two genes, the teacher must make the student understand there is a four sign code. Each sign is symbolized by a coloured bar. The teacher will then explain that if the sequence of signs is different, the message is different. Construction by the students of several molecules with the same equipment will demonstrate the multiple nature of the messages it is possible to construct with the 4 sign code. Taking for example 11 bars, there are 4 11 (= ) possibilities. 5 Example of experimental applications epresentation of two alleles of the gene which codes the haemoglobin beta chain The model proposed also allows studying the variability of the genetic message by demonstrating the existence of a genetic message which varies according to the alleles of a gene. For the example given above, it is advisable to use more bars than the 12 supplied with each model: more bars must be distributed and the unused uprights put to one side. The comparison of two sequences, corresponding to two fragments of two alleles of the same gene, as presented below, gives a representation of the fact that: The DNA molecule varies according to its alleles. In the example of a gene controlling synthesis of the haemoglobin beta chain the model obtained (table below), allows representing the sequence of the first 21 pairs of DNA nucleotides of the alleles coding for HbA (on the right) and HbS (on the left). The only difference between the two alleles consists in replacing a green bar in position 17 by a red bar. Legend: Coding used o CG pairing: blue bar o GC pairing: yellow bar o AT pairing: red bar o TA pairing: green bar The explanation of coding is not necessary for an initial explanation of DNA. ENGLISH 6

8 Genetics Simplified DNA scale model éf : H S allele H A allele The difference between the two alleles of the gene controlling synthesis of the haemoglobin beta chain is thus easy to demonstrate. 6 After-Sales Service This material is under a two year warranty and should be returned to our stores in the event of any defects. For any repairs, adjustments or spare parts, please contact: EULIN - TECHNICAL SUPPOT ue acques Monod P EEUX CEDEX FANCE +33 (0) ENGLISH 7

9 Genetics Simplified DNA scale model éf : NOTES ENGLISH 8

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