Ce document propose une activité préparatoire et une activité de prolongement à l activité Pipetez, chargez et observez! proposée aux élèves du 3 e, 4 e et 5 e secondaire en complément de la visite de l exposition MicroZoo. 531, boul. des Prairies Téléphone : (450) 686-5641 www.musee-afrappier.qc.ca Laval (Québec) H7V 1B7 Télécopieur : (450) 686-5391 musee-afrappier@iaf.inrs.ca
Pipetez, chargez et observez! Pipetez, chargez et observez! Description et suggestions d activités préparatoire et de prolongement Pipetez, chargez et observez! : activité proposée lors de la visite au Musée Activité de préparation Mêle-toi de l ADN de tes oignons! Activité à réaliser avec vos élèves en préparation de l activité Pipetez, chargez et observez! proposée lors de la visite au Musée. Cette activité permet aux élèves d effectuer l extraction de l acide désoxyribonucléique (ADN) des tissus d un organisme vivant (l oignon) à l aide de produits d épicerie. L ADN est le matériel génétique de tous les organismes vivants. C est dans cette molécule maître que se trouve toute l information nécessaire pour créer et diriger la machinerie chimique de la vie 1. Avant de pouvoir étudier l ADN dans le cadre de recherches dans un laboratoire universitaire, d analyses médicales ou d enquêtes criminelles, les scientifiques doivent être capables de l extraire du tissu où il est contenu. Matériel Comment fait-on pour identifier un criminel avec les traces de sang qu il a laissées sur la scène du crime? C est la question à laquelle les participants à cette activité peuvent répondre. Les participants se familiarisent avec la procédure de laboratoire qui permet de visualiser l ADN, cette molécule contenue dans les cellules du sang comme dans d autres cellules et qui caractérisent chaque organisme vivant le rendant ainsi unique. Les participants chargent des échantillons d ADN sur un gel d agarose à l aide d une micropipette et observent la migration induite par un courant électrique. un oignon; 100 ml d une solution d attendrisseur de viande (0.05 g / ml d eau) et de savon à vaisselle (0.01 ml / ml d eau); 50 ml d éthanol 95 % conservé au congélateur ou sur glace; bain de glace; coton fromage; bâton à mélanger en verre; cinq (5) éprouvettes; béchers de 250, 500 et 1000 ml; 1 Micklos and Freyer, 1999 Musée Armand-Frappier, Centre d interprétation des biosciences 2
Pipetez, chargez et observez! mixeur; balance; bain-marie ajusté à 60º C; chronomètre. Démarche pour l expérience Les élèves doivent, en équipes de quatre (4), extraire l ADN d un oignon. Cette activité dure cinquante (50) minutes et nécessite uniquement des produits de cuisine et de la verrerie de laboratoire. Questions préparatoires Une semaine avant l activité, vous pouvez voir avec vos élèves, soit dans le cadre du cours, soit en leur donnant une courte recherche à faire, les différents points suivant sur l ADN : L emplacement de l ADN : où est situé l ADN dans un tissu et dans une cellule eucaryote? La composition de l ADN : de quoi est composé l ADN? La composition de la membrane cytoplasmique d une cellule eucaryote : quelle est la composition de la membrane d une cellule? Le protocole d extraction de l ADN : un scientifique veut extraire l ADN d une souris afin de la cloner. Quelles sont les étapes qu il doit suivre afin d avoir de l ADN pur (sans protéines, lipides et glucides) provenant de la souris? L expérience 1. Hacher l oignon. 2. Verser la solution d attendrisseur de viande (100 ml) dans un bécher de 250 ml et chauffer à 60º C dans un bain-marie. 3. Ajouter 50 g d oignon haché à la solution d attendrisseur de viande. Mélanger et laisser reposer pendant 15 minutes à 60º C. 4. Enlever le bécher du bain-marie et le mettre immédiatement sur la glace pendant cinq minutes. 5. Verser le mélange dans le mixeur. a) Mélanger à basse vitesse pendant 45 secondes et arrêter. b) Mélanger à haute vitesse pendant 30 secondes et arrêter. 6. Verser le mélange sur du coton fromage plié en quatre placé audessus d un bécher de 500 ml qui est déjà sur la glace. 7. Presser délicatement le filtrat. 8. Verser environ 5 ml du filtrat dans chacune des éprouvettes qui sont déjà sur la glace. Placer les éprouvettes de façon à ce qu elles soient inclinées. 9. Verser environ 10 ml d éthanol 95% froid sur la paroi intérieure de chaque éprouvette. 10. Qu observe-t-on? : Une substance filamenteuse dans la solution qui est l ADN. Pour récupérer l ADN, il faut l enrouler doucement sur le bâton présent dans l éprouvette. Cet ADN peut maintenant être utilisé pour des analyses ou d autres manipulations. Questions de synthèse Pourquoi était-il nécessaire de hacher l oignon et de le mélanger en présence d une solution d attendrisseur de viande? Réponse : Hacher et mélanger l oignon permet de briser et déchiqueter les tissus de l oignon afin que la solution d attendrisseur de viande puisse faire effet et s attaquer à la paroi et la membrane des cellules. Pour extraire l ADN, il faut que le noyau sorte de la cellule. Les sels et le savon à vaisselle contenus dans la solution d attendrisseur de viande dégradent la membrane des cellules d oignon, la membrane nucléaire du noyau et les protéines qui seraient toujours liées à l ADN. Que se passe-t-il avec le savon lors de l extraction de l ADN de l oignon? Réponse : La membrane cellulaire est composée de protéines et de lipides. En présence de savon, les lipides et les protéines sont emprisonnés dans les sphères de savon et la membrane cellulaire est brisée. Musée Armand-Frappier, Centre d interprétation des biosciences 3
Pipetez, chargez et observez! Pourquoi faut-il mettre le mélange filtré sur la glace pour le reste des étapes de l extraction de l ADN? Réponse : Maintenir le mélange filtré à la température la plus froide possible permet de ralentir l action des enzymes naturellement présentes dans les cellules d oignon. En effet, il existe dans les cellules des nucléases qui pourraient s attaquer à l ADN et le dégrader. Pourquoi utilise-t-on de l éthanol à 95 %? Réponse : Lorsque l ADN est libéré de son noyau et de la cellule, il faut ajouter de l alcool pour le récupérer. L alcool à 95 % est moins dense que l eau si bien qu il reste en surface. Les lipides et les protéines se déposeront au fond de l éprouvette, alors que l ADN, puisqu il est moins dense que les protéines et les lipides, monteront dans la couche contenant l alcool. Conclusion Cette activité permet d extraire l ADN des tissus d un oignon et d observer un amas d ADN à l œil nu. L ADN a été extrait des cellules d oignon en chauffant l oignon haché et en le traitant avec du savon, des enzymes et du sel (l attendrisseur de viande contient des enzymes et du sel). L ADN a été précipité dans la solution en utilisant un alcool (l éthanol). Dans le cadre de l étude de l ADN d un organisme vivant, que ce soit une plante ou une cellule humaine, l extraction est suivie d autres manipulations telles que la migration d ADN sur un gel d agarose. Activité de prolongement De l ADN aux protéines - Aide une cellule à transcrire et traduire son information génétique Activité à réaliser avec vos élèves en prolongement de l activité Pipetez, chargez et observez! proposée lors de la visite au Musée. Durant cette activité, les élèves découvrent comment une cellule effectue la synthèse d une protéine après avoir transcrit son ADN (un gène) en ARN messager (ARNm). Il s agit d un jeu en ligne du site Internet du Musée Armand-Frappier qui permet de découvrir toute la machinerie d une cellule pour fabriquer une protéine à partir de son acide désoxyribonucléique (ADN). L'ADN de nos cellules contient l'information nécessaire à la synthèse des protéines de notre corps. Quand un gène s'exprime, il permet la synthèse d'une molécule nommée ARNm qui est une réplique du gène. C'est ce qu'on appelle la transcription. Par la suite, l'arnm sert à la fabrication d'une protéine. C'est la traduction. Questions préparatoires Quelles sont les quatre bases qui constituent l ADN? Réponse : l adénine (A), la guanine (G), la cytosine (C) et la thymine (T) Quelles sont les quatre bases qui constituent l ARN? Réponse : l adénine (A), la guanine (G), la cytosine (C) et l uracile (U) Quelles sont les enzymes (molécules) qui permettent d effectuer la transcription de l ADN en ARNm? Réponse : Les ARN polymérases Quelles sont les organites qui permettent d effectuer la traduction de l ARNm aux protéines? Réponse : Les ribosomes L activité Dans ce jeu, l internaute aide une cellule à fabriquer une protéine : la mélanine. La mélanine est le pigment qui colore la peau et les cheveux. Lorsque nous bronzons, c'est en fait cette protéine qui devient présente en grand nombre. Les rayons ultraviolets du soleil provoquent une réaction chimique dans les cellules de la peau, ce qui accélère la production de mélanine. Activité en ligne (www.musee-afrappier.qc.ca) Musée Armand-Frappier, Centre d interprétation des biosciences 4
Activité de synthèse Mot caché sur la transcription et la traduction. Voici la grille de réponses du mot caché que vous retrouverez à la page suivante. T R A DUCT I ON R R Y A RNDETRA N S F E R T N M O R N S E P NOYA U U C S L P C R S A O L I A S L R P E P G M Y I R O T E E M B O T I R E O T I O R S E D N A A O I E A C I D E S A M I N E S N E E E Le mot caché est : GENOME
Mot caché À l aide des indices suivants, trouve les mots à placer dans la grille. Quand tu auras terminé, regroupe les lettres qui se trouvent dans une case avec un cercle pour trouver le mot caché. Horizontal Vertical 1. Je suis le mot qui désigne la fabrication d'une protéine dans le cytoplasme d'une cellule à partir d'un ARN messager. 1. Je suis le mot qui désigne la fabrication d'un ARN messager dans le noyau d'une cellule à partir de l'adn. 2. Je suis fabriqué à partir de l'adn et je sert à la fabrication des protéines. 3. Je suis le lieu où se déroule la traduction. 4. À l'une de mes extrémités, je transporte un acide aminé et à l'autre, je peux reconnaître un 5. Je suis une enzyme qui décode l'adn pour produire l'arn messager. codon (trois nucléotides) sur un ARN 6. Nous sommes les unités de base de l'adn et de messager. l'arn. 7. Je suis le lieu où se déroule la transcrition. 8. Je suis le siège de la synthèse des protéines. 11. Nous sommes les unités de base des protéines. 1 2 3 9. Je suis le produit final de la traduction. 10. Je suis l'abréviation de "acide désoxyribonucléique". 4 5 6 7 8 9 10 11 espace Le mot caché est :