Vidéo de la leçon: ADN Biologie

Transcription de la vidéo

Dans cette vidéo, nous allons en apprendre davantage sur l’ADN. Nous discuterons de sa structure et découvrirons les nucléotides, le squelette sucre-phosphate et les bases complémentaires qui maintiennent les deux brins d’ADN ensemble. Nous étudierons également l’orientation de ces brins. Et enfin, nous verrons comment extraire l’ADN de matières organiques, comme un fruit.

L’ADN est une molécule extrêmement importante. Il se trouve à l’intérieur de presque toutes nos cellules corporelles et contient les informations qui font de nous ce que nous sommes. En fait, si vous deviez extraire tout l’ADN d’une seule cellule et l’étirer, il ferait environ deux mètres de long. Il vous dépasserait certainement, mais peut-être pas de beaucoup. Cette incroyable molécule contient les informations qui nous donnent toutes nos caractéristiques. Par exemple, il contrôle la couleur de nos yeux, le fait d’avoir beaucoup ou peu de cheveux, et notre taille qu’elle soit petite ou grande. Tous ces caractéristiques sont codées par l’ADN. Et dans cette leçon, nous en apprendrons davantage sur la structure de l’ADN, son aspect et sa composition.

Pour observer l’aspect d’une molécule d’ADN, imaginez d’abord une échelle. Il a deux montants latéraux parallèles et des barreaux ou des marches à intervalles réguliers. Maintenant, imaginez que vous tordez l’échelle. C’est la forme d’une molécule d’ADN. Il y a deux brins d’ADN enroulés l’un autour de l’autre. Cette forme s’appelle une double hélice. Zoomons maintenant et examinons de plus près la structure chimique de l’ADN. Nous pouvons donc voir ici les deux brins d’ADN. Le brin de gauche est indiqué ici, tandis que le brin de droite est indiqué ici. Chaque brin d’ADN est un polymère composé de nombreuses sous-unités répétitives appelées nucléotides. Vous pouvez voir un de ces nucléotides encerclé ici.

Dans ce schéma, il y a un total de six nucléotides, et chaque nucléotide est constitué de trois parties distinctes. La première partie est un groupe phosphate. La deuxième partie est un sucre pentose, une molécule de sucre qui contient cinq atomes de carbone. Dans l’ADN, ce sucre pentose est appelé désoxyribose. C’est d’ailleurs pourquoi nous l’appelons ADN, ou acide désoxyribonucléique. La partie «désoxyribo» fait référence au sucre désoxyribose dans l’ADN, tandis que l’acide nucléique fait référence au fait que l’ADN est un acide nucléique, soit un polymère de nucléotides.

La troisième partie d’un nucléotide est la base azotée. Il existe en fait quatre bases azotées différentes dans l’ADN : la guanine, ou G en abrégé, représentée ici en orange ; la cytosine, représentée en bleu ; l’adénine, représentée en vert ; et la thymine, représentée en rose. Ces différentes bases azotées sont représentées dans les deux schémas. Ces nucléotides peuvent différer les uns des autres selon le type de base azotée qu’ils contiennent. C’est donc la structure de base d’un nucléotide.

Vous vous demandez peut-être comment les nucléotides se combinent entre eux. Ils sont reliés par le groupe phosphate et les deux carbones adjacents du sucre désoxyribose. C’est ce qu’on appelle une liaison phosphodiester. Ces liaisons phosphodiester répétées attachent un nucléotide au suivant et forment le squelette de l’ADN. Il s’agit du squelette sucre-phosphate, qui est représenté en noir dans ce schéma et également dans celui-ci. Il y a donc deux squelettes sucre-phosphate dans l’ADN car il y a deux brins d’ADN dans la double hélice. Alors, comment un brin d’ADN s’associe-t-il avec l’autre brin pour former cette structure en double hélice ?

C’est lié à ces bases azotées et à la façon dont elles se lient les unes aux autres. Chaque base azotée sur un brin d’ADN se lie à une base azotée du brin opposé. Et c’est ainsi que se forment les barreaux de cette échelle torsadée. Lorsque ces bases azotées se lient, elles le font d’une manière particulière. Dans l’ADN, l’adénine ne peut se lier qu’à la thymine et la cytosine ne peut se lier qu’à la guanine. C’est ce qu’on appelle les règles d’appariement des bases complémentaires. Elles reposent sur la formation des liaisons hydrogène. Et entre la cytosine et la guanine, trois liaisons hydrogène peuvent se former, tandis que dans l’adénine et la thymine, deux liaisons hydrogène se forment. Ces liaisons hydrogène ne sont pas très fortes en elles-mêmes. Mais lorsqu’elles sont rassemblées conjointement sur une grosse molécule d’ADN, elles peuvent être très fortes, et c’est ce qui maintient les deux brins ensemble.

Parlons maintenant de la directionnalité de l’ADN. Vous avez probablement remarqué que le sucre désoxyribose d’un brin semble s’orienter dans le sens opposé de l’autre. En effet, ces deux brins vont dans des sens opposés. Ce que l’on entend par direction de l’ADN, c’est la façon dont les carbones du désoxyribose sont numérotés. Ce carbone est ici appelé un prime. Là c’est deux prime, trois prime, quatre prime et cinq prime. Cet atome ici est en fait un atome d’oxygène et non notre carbone.

Lorsque nous parlons de direction dans l’ADN, nous nous intéressons aux positions cinq prime et trois prime. C’est parce que c’est là que se forme la liaison phosphodiester. Et lorsque l’ADN est synthétisé et que de nouvelles liaisons phosphodiester sont formées, les nouveaux nucléotides sont toujours ajoutés dans le sens cinq prime vers trois prime. Donc, ce brin est orienté dans ce sens parce que c’est la direction dans laquelle ce brin se répliquerait pendant la synthèse de l’ADN. C’est juste une convention que nous utilisons en biologie pour décrire la direction de l’ADN. Ainsi, une séquence d’ADN est lue dans le sens cinq prime vers trois prime.

Appelons ce brin le brin cinq prime à trois prime car il s’oriente dans cette direction. Et si nous regardons le schéma de gauche et suivons ce brin, nous remarquerons que ce brin est légendé ici. Indiquons maintenant les carbones sur le brin opposé. Ce brin va dans la direction opposée du premier brin, soit cinq prime vers trois prime. Appelons donc ce brin le brin trois prime à cinq prime parce que c’est la direction dans laquelle il se dirige. C’est ce que nous pouvons voir dans le schéma de gauche ici. Parce que ces deux brins vont dans des directions opposées, on dit que ces brins sont antiparallèles, c’est-à-dire qu’ils sont parallèles l’un à l’autre mais dans des directions opposées.

Essayons maintenant de lire la séquence de ces bases azotées sur ces brins. On voit donc ici que la séquence est CAC. Et faisons-le également sur le schéma de gauche. Nous avons donc CAC. Et ce brin s’enroule autour de TGC. Maintenant, écrivons cette séquence ici. On va aussi indiquer que c’est dans le sens cinq prime vers trois prime. Maintenant, que faisons-nous lorsque nous voulons déterminer la séquence du brin opposé ?

N’oubliez pas que ces bases azotées peuvent former des paires de bases complémentaires qui suivent certaines règles. Ainsi, chaque fois qu’il y a un C dans la séquence, nous savons qu’il s’apparie avec G. Si vous remontez ici jusqu’à cette séquence, celle-ci peut être complétée, ce qui est également vrai dans le cas contraire. Donc, s’il y a un G, nous savons qu’il s’appariera avec C. Et si nous avons un A, nous savons qu’il s’appariera avec un T, donc nous pouvons le remplir ici, et T s’appariera avec A. Nous pouvons aussi revérifiez notre travail ici. Nous avons donc GTGACG, qui correspond à notre séquence.

Lorsque nous parlons de la séquence des bases azotées, nous les appelons parfois paires de bases puisqu’elles s’apparient. Donc, dans cette séquence, nous avons une, deux, trois, quatre, cinq, six paires de bases. Chez l’homme, la plupart des cellules contiennent plus de six milliards de paires de bases d’ADN. C’est pourquoi il mesure deux mètres de long lorsqu’il est étiré, tellement il y en a.

De nombreuses séquences d’ADN fournissent les instructions pour fabriquer des protéines, qui nous donnent nos caractéristiques uniques. Nous appelons ces séquences d’ADN des gènes. Si nous représentons un segment de notre ADN double brin avec une ligne comme celle-ci, les gènes dans tout notre ADN seraient alors indiqués ici en bleu. Certains ont une très longue séquence d’ADN et d’autres sont très courts. Ces différents gènes peuvent coder pour tous nos différents caractères, comme la couleur de nos yeux, notre couleur de cheveux ou notre taille. Nous avons plus de 20 000 gènes dans notre ADN, et ensemble, ils font de nous ce que nous sommes. Nous en avons beaucoup appris sur la structure de l’ADN, mais comment pouvons-nous l’extraire pour pouvoir le voir de nos propres yeux ?

Il peut s’extraire de différentes matières organiques, comme des fruits ou des légumes. Dans cet exemple, nous utiliserons des fraises. Nous aurons besoin de quelques éléments supplémentaires : du liquide vaisselle, du sel. Il nous faut des béchers, mais vous pouvez aussi utiliser une tasse. Nous aurons besoin de papier filtre, mais un filtre à café fera aussi l’affaire, et de l’éthanol, qui peut être remplacé par de l’alcool à friction. Tout d’abord, prenez quelques fraises et écrasez-les bien dans un bécher ou une tasse. Ensuite, prenez un autre bécher et ajoutez 100 millilitres d’eau, puis 10 millilitres de liquide vaisselle et une demi-cuillère à café de sel. Maintenant, mélangez le tout et vous obtiendrez votre tampon d’extraction. Puis ajoutez le tampon d’extraction à vos fraises écrasées. Ensuite, remuez le tout pendant une minute et, si possible, placez-le dans un bain d’eau tiède pendant 10 minutes. Il est possible que le mélange devienne un peu rose à cause des fraises. Le liquide vaisselle et le sel aident à dégrader les cellules des fraises, et notre ADN est dissout dans cette solution.

Ensuite, filtrons cette solution pour éliminer les morceaux de fraises et les graines. Maintenant que nous avons notre solution d’ADN de fraise, nous devons précipiter l’ADN de cette solution. Vous pouvez le faire ici même dans ce bécher, ou dans un tube à essai si vous en avez un. Vous pouvez alors ajouter 10 millilitres de cette solution d’ADN dans un tube à essai. Ensuite, ajoutez soigneusement un volume égal d’éthanol froid pour former une couche sur le dessus. Ensuite, patientez environ cinq minutes et une substance filandreuse devrait alors se former dans cette couche supérieure. C’est l’ADN.

Maintenant que nous avons abordé la structure de l’ADN et comment l’extraire, essayons de répondre à une question pratique.

Un segment d’ADN contient des bases dans l’ordre ATGCTTAA. Quelle serait la séquence complémentaire des bases ? (A) ATCCAATT, (B) TACCAATT, (C) TACGAATT, (D) TACGGATT ou (E) TTCGAATT.

L’ADN est un acide nucléique qui stocke l’information génétique nécessaire à la vie. Il est responsable de toutes nos différentes caractéristiques, comme la couleur de nos yeux ou notre taille. Il est constitué de deux brins d’ADN qui sont enroulés l’un autour de l’autre pour former une double hélice, comme illustré ici.

Détordons cette forme d’hélice de l’ADN afin de pouvoir mieux distinguer ses composants. La ligne noire représente le squelette de ces brins d’ADN et s’appelle le squelette sucre-phosphate. Il est constitué de groupes phosphates et de sucres désoxyriboses. Et entre ces deux brins se trouvent ces boîtes de couleurs différentes. Celles-ci sont appelées des bases azotées, ou simplement bases. Il existe quatre types différents de base azotée : la guanine ou G en abrégé, représentée en orange ; la cytosine, représentée en bleu ; l’adénine, représentée en vert et la thymine, représentée en rose. Ces bases individuelles viennent souvent par paires, comme vous l’avez peut-être remarqué.

Vous pouvez voir toutes les guanines indiquées ici, qui sont toujours appariées à la cytosine, indiquée ici, alors que l’adénine s’apparie toujours à la thymine. Ce n’est pas une coïncidence. Ces bases spécifiques s’apparient car elles ont une affinité entre elles. Cela est dû à la liaison hydrogène entre ces bases. On appelle deux bases qui s’apparient complémentaires. Et les bases d’ADN peuvent s’apparier selon certaines règles, où G s’apparie toujours avec C et A avec T. Ainsi, lorsque nous avons une séquence de bases, comme celle qui est donnée dans la question, tout ce que nous avons à faire est de les apparier. La guanine s’associera à la cytosine et la cytosine s’associera à la guanine. L’adénine s’associera à la thymine et la thymine s’associera à l’adénine, ce qui nous donne notre séquence de bases complémentaires. La bonne réponse est donc TACGAATT.

Passons maintenant en revue les points essentiels que nous avons abordés dans cette vidéo. L’ADN est un polymère composé de sous-unités monomères répétées appelées nucléotides. Dans l’ADN, un nucléotide est composé d’un sucre désoxyribose, d’un groupe phosphate et d’une base azotée. L’ADN est composé de deux brins d’ADN qui forment une double hélice avec un squelette sucre-phosphate. Cette forme est maintenue par des paires de bases complémentaires, où A se lie à T et G se lie à C. L’ADN est lu dans le sens cinq prime vers trois prime. Vous pouvez extraire l’ADN de matières organiques, comme les fruits et les légumes.