Saint-Exupéry
Lycée
MARSEILLE Cedex 15
 

L’ADN regroupe-t-il l’Unité du Vivant ?...

lundi 8 mai 2006

On a observé de nombreux êtres vivants qui avaient entre eux des ressemblances dans leur plan d’organisation. Mais, tous que ce soit des plantes, des animaux avec ou sans vertébres, ont des cellules. Sur une diapositive, on a observé une cellule avec des chromosomes. On sait que les chromosomes portent les caract ?res héréditaires.

But de la Manipulation :

Les Techniques et les Principes des Méthodes :

Protocoles expérimentaux :

Récapitulatif partiel du matériel utilisé :

Résultats attendus :

Comment avons-nous fait pour établir nos propositions de Protocoles expérimentaux ??

 


 

But de la Manipulation ? :

On cherche à prouver qu’il existe une unité au sein du Vivant.

Pour cela, on suppose que le patrimoine génétique à l’origine de tous les êtres vivants est identique, ce qui explique l’Unité du Vivant.

A partir de nos recherches et de ce que l’on entend dans les médias, on peut dire qu’on cherche à éprouver qu’il existe une unité du vivant et on suppose qu’elle se trouve dans l’ADN (acide désoxyribonucléique) se trouvant dans le noyau des cellules.

Pour cela, nous pensons composer 3 groupes :

- Le premier groupe travaillera sur les diverses fonctions du contenu du noyau.

- Le second groupe travaillera sur l’extraction du noyau.

- Le troisième, travaillera sur la comparaison de la composition du contenu noyau entre différents groupes d’êtres vivants.

Les Techniques et les Principes des Méthodes :

1. Extraction et comparaison des contenus des noyaux d’animaux et végétaux :

  • LA DIFFRACTION DE RAYONS X
    Technique de base de la caractérisation des matériaux, la diffraction de rayons X permet la détermination des phases minérales micro et poly-cristallines des matériaux. Cette méthode n’est applicable qu’à des matériaux composés d’un nombre relativement important de cristaux aux orientations non préférentielles (céramiques, roches et monocristaux).
  • PRINCIPE DE LA METHODE :
    L’état cristallin est caractérisé par la répartition tripériodique dans l’espace d’un motif atomique. Cette répartition ordonnée constitue des plans parallèles et équidistants que l’on nomme plans réticulaires h,k,l. Les distances interréticulaires sont de l’ordre de 0.15 ?- 15 ? et dépendent de la disposition et du diamètre des atomes dans le réseau cristallin. Elles sont constantes, caractéristiques du cristal et peuvent être calculées grâce à la diffraction de rayons X.
    Un faisceau de rayons X monochromatique et parallèle qui frappe un cristal est diffracté dans une direction donnée par chacune des familles des plans réticulaires à chaque fois que la condition ou loi de Bragg est réalisée :

    n = 2d sin n : ordre de la diffraction
     ? : longueur d’onde du faisceau de rayons X,
    d : distance de deux plans r ?ticulaires,
     ? : angle d’incidence des rayons X.

Fig.1 : Schéma de diffraction de rayons X par une famille de plans réticulaires. P1, P2, P3, sont les plans de cette famille ; ? est l’angle de Bragg.

La différence de marche entre deux plans consécutifs est ici égale à AB+BC. Or AB+BC = 2 OB sin. Comme OB est la distance interréticulaire d et que AB+BC doit être égale à un nombre entier de longueur d’onde, en posant n = nombre entier, on retrouve la formule de Bragg : n = 2d sin.


Pour que la diffraction se produise, il faut que les ondes diffractées par les différents plans soient en phase, c’est à dire que la différence de marche (cf. Fig.1) des rayons rencontrant ces plans soit égale à un nombre entier. Dans ce cas, l’angle suivant lequel le faisceau de rayons X est dévié est égal à l’angle d’incidence et est caractéristique de la distance inter planaire ou interréticulaire d. Si l’on connait la longueur d’onde du faisceau de rayons X, on peut mesurer à partir de l’angle l’équidistance d et ainsi identifier la nature du cristal.

  • L’ ELECTROPHORESE
    On envoie de la lumière poly chromatique sur la molécule, certaines radiations sont absorbées par la molécule et le spectre d’absorption obtenu va permettre d’identifier la molécule : les atomes qui la constituent les liaisons entre les atomes.
  • LA CHROMATOGRAPHIE
    La chromatographie, méthode d’analyse physico-chimique, sépare les constituants d’un mélange (les solutés) par entrainement au moyen d’une phase mobile (liquide ou gaz) le long d’une phase stationnaire (solide ou liquide fixé), grâce à la répartition sélective des solutés entre ces deux phases. Chaque soluté est donc soumis à une force de rétention (exercée par la phase stationnaire) et une force de mobilité (due à la phase mobile).
  • SPECTROMETRIE DE MASSE
    La spectrométrie de masse est une méthode destructive, qui permet à la fois d’accéder à la mesure de la masse moléculaire d’une substance ainsi que d’obtenir des données structurales : la substance ionisée se trouve dans un état excité qui provoque sa fragmentation. L’analyse de ces fragments informe sur la structure de la molécule. Chacun des ions formés est caractérisé par son rapport masse/charge (m/z) et l’appareil est capable de séparer ces ions (par un champ magnétique) et de les détecter/caractériser (qualitativement et quantitativement).

Protocoles expérimentaux ? :

1. Pour prouver notre hypothèse, c’est-à-dire si on veut extraire et comparer des contenus des noyaux d’animaux et végétaux, il nous faudra les noyaux de différents groupes d’êtres vivants.
Dans tout les cas, il faudra d’abord séparer le noyau de tous les autres composants de la cellule pour cela nous aurons besoin d’une ultracentrifugeuse.

  • Préparez le milieu d’extraction dans un Erlenmeyer :
    - Dissoudre 1 cuillerèe à café de chlorure de sodium dans 50 mL d’eau distillée. Ajoutez ce milieu au broyat d’oignon.
    - Prélevez 1 cuillerée à soupe de broyat d’oignon et déposez-la dans un mortier.
    - Ajoutez 7 à 8 gouttes de liquide vaisselle afin de dissoudre les membranes cellulaires. Mélangez fortement.
    - Filtrez ce broyat au-dessus du bécher de 100 ml.

- Faites couler lentement le même volume d’éthanol le long de la paroi du bécher en inclinant ce dernier de façon à ne pas mélanger les deux phases liquides.

2. On veut tester si l’ADN est bien la molécule responsable de la transmission des caractères héréditaires ? : ?

EROULEMENT DE L’EXPERIENCE :

  • On prélève la cellule oeuf 1 d’une souris blanche fécondée par un mâle blanc. On extrait le noyau et il reste la membrane et le cytoplasme.
  • On prélève la cellule oeuf 2 d’une souris noire fécondée par un mâle noir. On extrait le noyau qu’on implante dans la cellule oeuf 1 sans noyau. On s’attend à observer la naissance d’un souriceau noir.

Si cela est vrai la couleur du souriceau sera identique a celle des parents de la cellule oeuf dont on a transplanté le noyau. Nous en déduisons donc que le caractère couleur noire est contenu dans le noyau de la cellule oeuf.

3. Si l’ADN est responsable de l’hérédité, on veut voir si la fonction de l’ADN est la même dans tous les êtres vivants.

Pour cela nous voulons échanger certaines séquences de l’ADN entre un lapin et une luciole. Nous voulons transplanter la fonction de luminosité de la luciole dans la séquence ADN du lapin :
EROULEMENT DE L’EXPERIENCE ? :

1 ?) Identification du matériel génétique à l’origine de la couleur verte de la luciole.
2 ?) Prélévement de la séquence de l’ADN
3 ?) Se procurer des cellules oeufs de lapin puis insérer la séquence de l’ADN couleur verte de la luciole dans le patrimoine génétique.
4 ?) Insérer la cellule oeufs dans une lapine.
5 ?) Voir les résultats à la naissance.


 ?

Récapitulatif partiel du matériel utilisé :

1. Extraction et comparaison des contenus des noyaux d’animaux et végétaux :

  • Les différentes comparaisons se font entre :
    i. animaux (les vertébrés et les invertébrés) et végétaux
    ii. êtres unicellulaires et êtres pluricellulaires
    iii. être à reproduction asexuée et sexuée
  • Pour extraire les noyaux ? :
    Voici le mat ?riel que nous allons utiliser pour ce protocole :
    une ultracentrifugeuse puis Cellules d’oignon mixées
    Cellules de vertébrés par ex. souris, poisson.
    Cellules d’invertébrés par ex. crevette, crabe.
    Chlorure de sodium
    Liquide vaisselle.
    Filtre (gaze), Erlenmeyer et bécher, bâtonnet.
    Microscope, lame et lamelles, vert de méthyle acétique.

  • Pour l’analyse du contenu des noyaux ? :
    -spectrométrie de masse
    -chromatographie
    -électrophorèse
    -diffraction aux rayons X

2. On veut tester si l’ADN est bien la molécule responsable de la transmission des caractères héréditaires :
Pour concevoir cette deuxième étape dans nos expériences nous aurons besoin, de :

- Un microscope électronique

- Une souris noire fécondée par un mâle noir et une souris blanche fécondée par un mâle blanc

- Un milieu nutritif pour les souris avant l’expérience et après l’expérience

3. Nous voulons transplanter la fonction de luminosité de la luciole dans la séquence ADN du lapin ? :
Pour cela, nous aurons besoin ? :

- d’une lapine

- d’une luciole

- microscope

- micropipette

- la séquence de l’ADN de la luciole

- un ou plusieurs embryons de lapins

- Un milieu nutritif pendant la grossesse de la lapine

Résultats attendus :

n général dans notre recherche :
Si nous trouvons des similitudes entre les différents êtres vivant au niveau du contenu du noyau, nous pourrons conclure qu’il existe bien une unité du vivant.
Si au contraire nous ne trouvons pas de similitudes entre les êtres vivants nous ne pourrons pas affirmer qu’il existe une unité du vivant.

our chaque étape de notre recherche :

1. On s’attend à trouver la même composition du noyau entre chaque être vivant étudié. Grâce à nos connaissances nous pensons que l’ADN se trouve dans le noyau et nous supposons que l’ADN transmet l’information génétique de génération en génération.

2. On s’attend à observer un souriceau noir enfant par une souris blanche. Cela voudrait dire que le support des caractères héréditaires se trouve dans le noyau. Et comme nous l’avons fait remarquer précédemment, nous pensons que le noyau abrite le patrimoine génétique c’est-à-dire l’ADN.

3. On s’attend à ce que le lapin naisse avec une fluorescence verte.

@ Si c’est le cas, on en conclura qu’il existe une unité du vivant et que l’on peut changer certaines séquences d’ADN entre les vertébrés et les invertébrés.

@ Aussi, on peut effectuer la même expérience avec des bactéries. Si le résultat est concluant nous en déduirons que cette unité du vivant existe entre les êtres unicellulaires et pluricellulaires

Comment avons-nous fait pour établir nos propositions de Protocoles expérimentaux ?

 

Nous avons établi nos différentes propositions de protocoles expérimentaux en premier lieu grâce à nos connaissances, à Internet, au centre de documentation et d’information pour ce que nous ne savions pas.

 

Sites visités et utilisés :

- 
http://loic.portelette.free.fr/Methodes/Dx/DiffractionX.htm)

- 
http://www.ac-nantes.fr:8080/peda/disc/svt/adn_2/adn.htm
- http://www.snv.jussieu.fr/bmedia/lafont/spectro/C4.html#haut
- http://www.123bio.net/cours/chromato/introchromato.html

 
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