Titre de la séance : Universalité de l ADN, support de l information génétique.

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1 Partie du programme : la Terre dans l Univers, la vie et l évolution du vivant : une planète habitée Niveau : seconde EXTRAIT DU PROGRAMME La transgénèse montre que l information génétique est contenue dans la molécule d ADN et qu elle y est inscrite dans un langage universel. L universalité du rôle de l ADN est un indice de la parenté des êtres vivants. CONNAISSANCES CONSTRUITES La transgénèse est un transfert de gène d un individu donneur à un autre individu, l organisme génétiquement modifié. Les caractères de l OGM sont modifiés ce qui prouve que l ADN transféré, ou gène, est porteur de l information génétique. La transgénèse peut être réalisée entre deux espèces différentes ce qui prouve que l information génétique de l ADN est inscrite dans un langage universel. CAPACITÉS MISES EN ŒUVRE Titre de la séance : Universalité de l ADN, support de l information génétique. Mettre en œuvre une démarche historique pour approcher la structure de l ADN Recenser, extraire et organiser des informations pour mettre en évidence que l ADN est le support de l information génétique et que ce support est universel. S informer sur les techniques de transgénèse Communiquer à l oral dans un langage scientifiquement approprié. CONDITIONS MATERIELLES La première approche de l ADN se fait grâce à une planche sur l historique de sa découverte. Puis les élèves recherchent le rôle de l ADN grâce au mécanisme de transgénèse ; chaque binôme travaille sur une transgénèse différente. La mise en commun se fait par les élèves qui résument à l oral leur cas de transgénèse en la présentant au vidéoprojecteur (source : manuel numérique ou site internet ou périodique avec caméra). L ensemble des informations est consignée au fur et à mesure dans le tableau proposé dans l activité. Ils doivent ainsi, grâce aux informations du tableau, montrer que l ADN est le support de l information génétique et que l ADN est universel. Enfin, quelques séquences d une vidéo vont permettre de restituer sous forme de schéma les étapes du transfert de l ADN. COIN LABORATOIRE Matériel Vidéoprojecteur Réf : Caméra Réf : Documents didactiques DVD «comment obtenir une plante génétiquement modifiée?» Réf : Planche «découverte de l ADN» Réf : DESCRIPTIFS Activité 1 : Retrouver la démarche historique qui a permis la découverte de l ADN. Support : planche «découverte de l ADN». 1) En 1865, Mendel a déduit des résultats de son expérience qu il existe un facteur héréditaire. Comment est il parvenu à cette conclusion? 2) Miescher en 1869 et Levene en 1894 isolèrent et découvrirent les constituant chimiques de l ADN, récapituler leurs découvertes. 1/6

2 3) Comme personne n avait fait le lien entre l ADN et le facteur héréditaire, les recherches furent interrompues. C est Griffith, qui en 1928, établit que l ADN était le facteur «transformant». Comment a-t-il conclu qu un tel facteur est passé des bactéries S aux bactéries R? 4) En 1950, Chargaff découvre que les proportions de A et de T sont toujours semblables, de même pour les proportions de C et G. Mais il ne sut pas l interpréter En 1951, le cliché de l ADN par diffraction aux rayons X permit enfin de déterminer la forme de l ADN, quelle est cette structure? 5) On attribue la découverte de la structure de l ADN à Watson et Crick en Comment ont-ils interprété les observations de Chargaff? Comment la forme de l ADN est elle précisée? Activité 2 : Utiliser des informations sur la transgénèse pour montrer les propriétés de l ADN. Attribuer un exemple de transgénèse à chaque binôme (les sources possibles sont multiples : internet, manuel scolaire, périodiques scientifiques. Les exemples traités peuvent porter sur le maïs résistant, les animaux fluorescents le riz doré, les porcs transgéniques, les soies d araignée, l insuline, les hormones de ) 1) A l aide du document proposé, définir la notion de transgénèse, réaliser un bref résumé sous forme de tirets du cas traité et compléter la première ligne du tableau proposé. Présenter oralement les informations recueillies et les illustrer (utiliser le vidéoprojecteur et/ou la caméra). Pendant qu un groupe expose une transgénèse, tous les autres utilisent les informations pour compléter successivement les lignes du tableau. Tableau à compléter : différents exemples de transgénèse. Informations recueillies Exemples de transgénèse donneur du gène receveur du gène (OGM) Intérêt du gène Caractère apparu chez le receveur Critères d évaluation sur la communication à l oral. Critères de réussite de la présentation orale : Parler clairement Regarder l auditoire Temps de parole partagé Critères de réussite du contenu scientifique : Identification du donneur et receveur Intérêt du gène Résultat de la transgénèse Autoévaluation Évaluation 2) Utiliser l ensemble des informations pour montrer que l ADN est le support de l information génétique. Puis montrer en quoi le langage codé par l ADN est universel. 3) D après l ensemble des informations, définir la notion de gène (nature et rôle). 2/6

3 Activité 3 : Utiliser des modèles expérimentaux pour comprendre comment une information portée par l ADN peut-elle être transférée? support :DVD «comment obtenir une plante génétiquement modifiée?» 1) (séquence 2, 2 minutes). Schématiser un gène d intérêt inclus dans le plasmide de la bactérie E. Coli. Annoter, titrer. 2) (séquence 4, 2 minutes et 20 sec). Construire une suite de schémas très simples pour montrer comment un gène d intérêt peut être transféré depuis E. Coli jusque dans des cellules végétales. Annoter titrer. 3) (séquence 6, 2 minutes et 30 sec ). D après vous, quelle sera la différence entre l OGM obtenu et la plante de départ sur laquelle ont été prélevés les disques foliaires? Remarque : une activité finale peut être réalisée à partir d un document d actualité sur les OGM par exemple sous la forme d un débat. 3/6

4 TP - Universalité de l ADN, support de l information génétique. Activité 1 : Mettre en œuvre une démarche historique pour approcher la structure de l ADN. 1) Il croise des pois jaunes lisses avec des pois verts ridés, la génération suivante ne donne que des pois jaunes lisses mais à la deuxième génération des pois ridés et des pois verts réapparaissent. Il y a donc un facteur qui est passé de génération en génération. 2) Miescher découvre que dans le noyau de toutes les cellules se trouve une substance riche en phosphore, la nucléine. Levene montre que la nucléine est composée de 4 nucléotides, que chaque nucléotides est comosé d un groupement phosphate, un sucre et une base azotée parmi 4 possibles :A, T, C ou G. 3) Dans l expérience 4, la souche S tuée est mêlée à la souche R, l injection du mélange tue la souris, or les souches S et R seules sont inoffensives, donc les bactéries S ont transformé les bactéries R. Il y a donc eu un facteur qui a été transmis. 4) L ADN est une hélice. 5) Ils conclurent que les nucléotides sont complémentaires deux à deux : A avec T, C avec G. L ADN est une double hélice avec deux brins complémentaires. Activité 2: Utiliser des informations sur la transgénèse pour montrer les propriétés de l ADN. 1) La transgénèse est un transfert de gène du noyau d une cellule d un individu au noyau d une cellule d un autre individu. Cas de la fluorescence verte : - prélèvement du gène GFP de méduse - isolement du gène - transfert du gène dans le chromosome du noyau de la cellule-œuf de souris À exposer oralement - le gène d intègre dans le chromosome - l embryon de souris se développe - le souriceau qui nait présente des zones fluorescentes 4/6

5 Tableau à compléter : différents exemples de transgénèse. Informations recueillies : Exemples de transgénèse donneur du gène receveur du gène (OGM) Intérêt du gène Caractère apparu chez le receveur Fluoescence verte Maïs transgénique Soies d araignée Méduse Aequorea victoria Bactérie Bacillus thuringiensis Araignée Souris Maïs Chenille de papillon Riz doré Maïs et bactérie Riz Hormone de industrielle Hormone de Homme Homme Bactérie Souris fluorescence verte production d une substance toxique pour les insectes production de fils de soie production deβ carotène Gène de l hormone de Gène de l hormone de Fluorescence chez la souris Résistance du maïs à la pyrale Fabrication de soie par la chenille Riz riche en β carotène Fabrication d hormone de par les bactéries Fabrication d hormone de par la souris 2) Utiliser l ensemble des informations pour montrer que l ADN est le support de l information génétique. Puis montrer en quoi le langage codé par l ADN est universel. Lorsqu on transfère le gène d intérêt de l organisme donneur à l organisme receveur, le receveur acquiert une nouvelle propriété, c est donc la preuve que l ADN est le support de l information génétique. Le gène d intérêt est transféré d un individu d une espèce à un individu d une autre espèce et le receveur l exprime, donc l ADN est universel. 3) D après l ensemble des informations, définir la notion de gène (nature et rôle). Un gène est un fragment d ADN qui sert à exprimer un caractère. Activité 3 : Utiliser des modèles expérimentaux pour comprendre comment une information portée par l ADN peut-elle être transférée? 5/6

6 1) L ADN du noyau d une cellule d un organisme est coupé en gènes grâce à l action d enzymes de restriction. Le plasmide d E. Coli est ouvert avec ces mêmes enzymes et peut ainsi recevoir le gène d intérêt. 2) 3) L OGM obtenu exprimera un nouveau caractère celui dont l information est portée par le gène d intérêt. 6/6

Espèces. Bactérie 0,92 1,03 Levure 1,80 1,00 Ail 1,73 1,01 Blé 1,22 0,98. Taux fort. Aucun Plutonium. Taux. moyen de fumée + plutonium

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