L'ADN la Molécule qui contient les Instructions 9-14

Les cellules sont des petites entités essentielles, rondes, assemblées comme des briques pour former votre corps. Votre corps est composé de trillions de cellules (10,000,000,000,000) et chacune d’entre elle a un rôle spécifique bien défini. Les plantes et les autres animaux sont aussi composés de cellules.

L’information génétique qui dirige chaque cellule de votre corps est contenue dans les chromosomes. Dans le cas des animaux et des plantes, les chromosomes sont isolés dans ce que l’on appelle le noyau de la cellule. Les chromosomes sont transmis d’une cellule mère à une cellule fille quand une nouvelle cellule se forme. Les chromosomes sont également transmis des parents au bébé.

Les chromosomes sont la forme condensée de la molécule d’ADN (Acide Désoxyribonucléique). L’ADN est la molécule/instruction biologique qui contient les gènes, qui codent pour chacun des composants de l’organisme, sa structure et son rôle. En d’autres termes, l’ADN est le registre d’instructions qui dit a chaque cellule quel travail elle va devoir accomplir. Les gènes sont écrits dans un alphabet moléculaire de 4 “lettres/molécules”: A, T, C et G. Des séquences précisément organisées de ces A-T, T-A, G-C et C-G forment les gènes. En 2003, le génome humain (l’ensemble de tous les gènes des humains) a été entièrement séquencé et la majorité des gènes ont été identifiés. A présent, le génome humain est connu pour porter 20,000 gènes codant chacun pour une fonction bien définie.

L’information génétique est ce qui vous rend physiquement semblable aux autres personnes autour de vous, mais aussi ce qui vous fait différent. Chaque individu a sa propre version du “manuel d’instruction pour faire un humain” et seuls les vrais jumeaux partagent une information génétique exactement identique. Il existe des variation génétiques (l’ordre et l’organisation des séquences de A, T, C et G) naturelles entre les individus qui font la différence dans les couleurs des yeux, des cheveux ou de la peau, mais qui déterminent aussi la taille ou le fait d’être un homme ou une femme. Lorsqu’une variation arrive par erreur dans ce texte, on appelle ça une mutation et elle peut causer des maladies génétiques telles que l’albinisme ou le nanisme.

Une molécule d’ADN a la forme d’une tresse ou d’une échelle qui a été tordue comme un tire-bouchon : deux brins d’ADN sont étroitement attachés l’un à l’autre comme des pièces d’un puzzle et constituent la double hélice. Un brin de la molécule est le "négatif" de l’autre brin et chaque brin a un rôle d’instruction différent. Les brins d’ADN sont fait de Deoxyribose (un sucre) et d’acide phosphorique. Les 4 bases organiques A, T, C et G se trouvent entre ces brins. A est l’abréviation d’Adénine, T de Thymine, C de Cytosine et G de Guanine. A et T s’apparient ensemble seulement, alors que C et G s’apparient entre eux seulement.

Représentez-vous l’ADN comme une pelote de laine. Tout l’ADN est empaqueté de façon dense en 23 paires de chromosomes, constituant le génome humain. Maintenant si vous débobinez la pelote en long sur le sol, l’ADN mesure 2 mètres (6 pieds de long) – pour une cellule seulement. Si vous mettez bout à bout tout l’ADN de toutes les cellules de votre corps vous pouvez tendre ce fil jusqu'à atteindre la Lune.

Différentes espèces ont des séquences d’ADN différentes, mais aussi un nombre de chromosomes différents selon la quantité et l’organisation des gènes et des molécules d’ADN. Le génome humain est composé de 23 paires de chromosomes par cellule, les Chimpanzés en ont 24 paires, les Vaches 30 paires,  les Poules 39 paires, les mouches 4 paires et les Bananes 11 paires. Notre génome est identique à 98.5% à celui des Chimpanzés.

En 1953, James D. Watson et Francis Crick reçurent le Prix Nobel de Médecine pour leur découverte concernant la structure moléculaire des acides nucléiques (ADN) et sa signification pour le transfert d’information chez les êtres vivants. Leur modèle est basé en grande partie sur les observations aux rayons X réalisées par une autre scientifique Rosalind Franklin, avant qu’elle n’ait eu la chance de publier officiellement ses résultats. A l’époque, aucune reconnaissance publique n’a été faite à Rosalind.

Voici une vidéo que vous pouvez tous regarder (en anglais) sur l’ADN, les informations contenues dans les gènes et les différents génomes selon les espèces:

http://kidsciencestuff.blogspot.ca/2009/12/dna-video-for-kids.html

Extraction d’ADN

(Approximativement 45 minutes)

INSTRUCTIONS:

1. Pelez le kiwi et découpez-le en petits morceaux (il faut enlever la peau marron : c’est mort et contient très peu d’ADN).
2. Mettez les morceaux de kiwi dans l’assiette et écrasez-les pour en faire de la purée; cela aide à séparer les cellules du kiwi. Placez la purée de kiwi dans le sac Ziplock.
3. Mélangez très doucement le liquide vaisselle, le sel et l’eau ensemble, jusqu'à ce que le sel soit complètement dissous. Ne faites pas de bulles! Ce mélange est votre tampon d’extraction. Le savon aide à éclater les cellules qui libèrent leur contenu, alors que le sel aide à la dissolution de l’ADN dans l’eau.
4. Ajoutez the tampon d’extraction à la purée de kiwi et fermez le sac Ziplock sans laisser d’air. Lentement et doucement, mélangez le contenu du sac en pressant d’avant en arrière.
5. Laissez le mélange réagir (incuber) pendant 20 minutes à température ambiante.
6. Filtrez le mélange kiwi-tampon à travers le filtre à café dans un verre transparent propre. Vous devez récupérer un liquide vert  qui contient l’ADN du kiwi.
7. Faites couler très lentement l’alcool froid dans le verre, sur une des parois. L’ADN ne se dissous pas dans l’alcool, ce qui forme une interface entre la solution de kiwi et l’alcool, et vous devez voir apparaître un précipité blanc gélatineux. Ne le mélangez pas, c’est l’ADN. Vous pouvez le sortir du liquide à l’aide d’une fourchette.

L’ADN que vous venez d’extraire provient de milliards de cellules de kiwi, ce qui explique que vous puissiez le voir. Maintenant, les molécules d’ADN en elles-mêmes sont si minces (2 nanomètres de diamètre, soit 10,000 fois plus fin que des cheveux) que si vous dépliez cette masse d’ADN vous ne pourrez pas voir un seul brin d’ADN et il vous faudrait utiliser un puissant microscope pour en voir les détails.

Construire une Molécule d’ADN en Origami

(25 minutes, dont quelques minutes de coloriage rapide)

Imaginez que vous déballez et déroulez une des molécules d’ADN que vous venez d’extraire du kiwi et la regardez sous un microscope à rayons X, voilà ce que vous observeriez.

INSTRUCTIONS:

1. Prenez 4 couleurs et remplissez les blancs en vous assurant que vous associez toujours les deux mêmes couleurs ensemble. Faites attention a ce que A ne s’associe qu’avec T et que C ne s’associe qu’avec G. Ecrivez les bases dans les cases correspondantes en diagonale opposée.
2. Pliez la feuille en deux. Faites les pliures aussi marquées que possible (utilisez vos ongles).
3. Tenez le papier de telle façon que les traits épais soient en diagonale et les traits fins à l’horizontale. Plier le premier segment, puis dépliez-le.

… Suivez ainsi les instructions de la page associée.

http://www.yourgenome.org/teachers/origami.shtml

Construire une Molécule d’ADN avec des Bonbons

(15-20 minutes)

Vous allez construire une molécule d’ADN telle que celles que vous venez d’extraire du kiwi. Voilà ce à quoi l’ADN ressemble quand les scientifiques l’observent avec un gros microscope.

INSTRUCTIONS:

1. Sortez quatre ours gommeux rouges, quatre jaunes, quatre verts et quatre transparents.
2. Enfilez prudemment un ours vert avec un ours transparent sur un cure-dent (faites attention à ne pas vous piquer les doigts avec les cure-dents). Les ours doivent se toucher au milieu du cure-dent, laissant ainsi de la place sur les deux extrémités du cure-dent.
3. Reproduisez l’étape #2 avec les trois autres paires d’ours verts et transparents.
4. Enfilez maintenant les ours rouges avec les ours jaunes sur les cure-dents restant, de la même façon que vous venez de le faire avec les ours vert et transparents. Vous devez maintenant avoir 8 paires d’ours sur les cure-dents.
5. Piquez chaque cure-dent dans l’ordre qui vous plait, entre les deux brins de torsade Twizzlers.
6. Tordez légèrement l’assemblage que vous venez de créer et vous avez un modèle d’une molécule d’ADN. Votre corps contient plusieurs milliards de ces molécules.