Génétique Genetics

Génétique
Maquette
Genetics
Scale model
Réf :
512 073
Français – p 1
English – p 5
Version : 8005
Maquette ADN simplifiée
Simplified DNA scale model
Génétique
Maquette ADN simplifiée
Réf :
512 073
1 Description
Tout modèle construit en classe reflète le niveau explicatif utilisé avec les
élèves.
L’introduction de la molécule d’ADN amène à concevoir une représentation
adaptée aux premiers acquis des élèves qui ne sera pas identique à celle
construite en classe d’un niveau supérieur.
On demande globalement dans un premier temps de donner la notion de
message génétique sans pour cela expliciter la structure de la molécule
d’ADN.
La construction de cette notion se fait en plusieurs temps.
L’élève apprend :
1.
Que les chromosomes contenus dans le noyau, sont le support du
programme génétique ;
2.
Que les chromosomes sont constitués d’ADN ;
3.
Qu’un caractère héréditaire est déterminé par un gène ;
4.
Qu’un gène peut exister sous plusieurs versions : les allèles ;
5.
Que la molécule d'ADN présente des différences selon les allèles.
2 Composition
Lot de 8 ensembles :
- 16 supports d’environ 290 mm.
- 96 Barreaux de 4 couleurs différentes : 24 rouges, 24 verts, 24 bleus, 24
jaunes.
3 Montage
Les éléments colorés s’emboîtent dans le support par simple glissement.
4 Utilisation
La maquette proposée permet d’aborder la nature du support de l’information
codée par le gène à un niveau simple. Elle a été volontairement simplifiée
pour construire une première représentation de la notion de « molécule
informative » mais aussi susceptible d’évoluer dans les classes ultérieures. La
réflexion qui a guidé à son établissement est la suivante :
o Un modèle montrant la structure en double hélice n’est pas
nécessaire, toute étude structurale de la molécule étant exclue dans
un premier temps. Une représentation « plane » suffit donc, même s’il
est possible d’évoquer auparavant la double hélice pour retrouver une
représentation connue des élèves.
FRANÇAIS
1
Génétique
Maquette ADN simplifiée
Réf :
512 073
o
o
Un modèle montrant l’existence des deux « brins » de la molécule
d’ADN n’a de sens que si des mécanismes nécessitant l’ouverture de
cette molécule (réplication ou transcription – classe de niveau
supérieur) sont étudiés.
Un modèle montrant la succession des nucléotides nécessiterait
d’expliciter ce que sont les nucléotides et leurs agencements ce qui
exige des connaissances biochimiques hors de portée d’un élève
débutant.
Une représentation où chaque appariement de base azotée est représenté par
une couleur est donc suffisante pour un premier niveau explicatif. Ce modèle
est cependant évolutif : les montants noirs représentent les désoxyriboses et
les acides phosphoriques, les barreaux colorés représentent les bases
appariées. Une fois ce modèle acquis, il sera simple de le faire évoluer en
précisant la nature chimique de chaque élément.
Pour faire comprendre que le message est différent entre deux gènes, il
faudra que le professeur fasse comprendre aux élèves qu’il existe un code à
quatre signes. Chaque signe est ici symbolisé par un barreau de couleur. Il
expliquera alors que si la succession des signes est différente, le message est
différent. Pour illustrer son propos, il pourra prendre l’exemple de notre
alphabet qui est un code à 26 signes. Si les mêmes lettres sont placées
différemment, le sens du mot (message) change. L’emploi d’anagrammes peut
alors faciliter la compréhension. Ainsi, le mot carnet a treize anagrammes dont
les plus courants sont : nectar, tancer, centra, cranté, créant... Un code
restreint dans ce cas à six signes, peut donner quatorze messages différents.
La construction, par les élèves, de plusieurs molécules avec le même matériel,
mettra ainsi en évidence la multiplicité des messages qu’il est possible de
réaliser avec un code à 4 signes. Si l’on prend par exemple 11 barreaux, il y a
411 (= 262144) possibilités.
5 Exemple d’applications expérimentales
Représentation de deux allèles du gène qui code pour la chaîne β
de l’hémoglobine
La maquette proposée permet aussi d’aborder l’étude de la variabilité du
message génétique en montrant l’existence d’un message génétique différent
selon les allèles d’un gène. Pour l’exemple présenté ci-dessous, il convient
d’utiliser davantage de barreaux que les 12 fournis avec chaque modèle : il
faut donc redistribuer plus de barreaux et mettre de coté les montants non
utilisés.
La comparaison de deux séquences, correspondant à des fragments de deux
allèles d’un même gène, comme présenté ci-dessous, permettra de donner
une représentation du fait que : « La molécule d’ADN présente des différences
selon les allèles ».
Dans l’exemple du gène dirigeant la synthèse de la chaîne β de l’hémoglobine,
la maquette obtenue (tableau ci-dessous), permet de représenter la séquence
des 21 premières paires de nucléotides de l’ADN des allèles codant pour HbA
(à droite) et HbS (à gauche). La seule différence entre ces deux allèles
consiste un remplacement en position 17 d’un barreau vert par un barreau
rouge.
Légende : Codage utilisé
o Appariement CG : barreau bleu
FRANÇAIS
B
o Appariement GC : barreau jaune
J
o Appariement AT : barreau rouge
R
2
Génétique
Maquette ADN simplifiée
Réf :
512 073
o Appariement TA : barreau vert
V
L’explicitation de ce codage n’est pas nécessaire pour un premier niveau
explicatif sur l’ADN.
B
B
R
R
B
B
J
J
V
V
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J
J
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B
B
V
V
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J
J
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R
B
B
R
V
B
B
B
B
V
V
B
B
Allèle de
HB S
Allèle de
HB A
La différence entre les deux allèles du gène dirigeant la synthèse de la chaîne
β de l’hémoglobine est donc facilement matérialisée.
6 Service après vente
La garantie est de 2 ans, le matériel doit être retourné dans nos ateliers.
Pour toutes réparations, réglages ou pièces détachées, veuillez contacter :
JEULIN - SUPPORT TECHNIQUE
Rue Jacques Monod
BP 1900
27 019 EVREUX CEDEX FRANCE
+33 (0)2 32 29 40 50
FRANÇAIS
3
Génétique
Maquette ADN simplifiée
Réf :
512 073
NOTES
FRANÇAIS
4
Genetics
Simplified DNA scale model
Réf :
512 073
1 Description
Any model constructed in the classroom must reflect the degree of detail being
taught to the students.
An introduction to the DNA molecule requires designing a representation
appropriate for an initial approach by students, and hence the model used will
not be the same as the one constructed for more advanced classes.
During an initial stage, the global requirement is to convey the concept of the
genetic message without explaining the structure of the DNA molecule.
Building up the concept occurs in several stages.
The student learns:
1.
That chromosomes contained in the nucleus are the support medium
for the genetic programme;
2.
That the chromosomes are made up of DNA;
3.
That a hereditary characteristic is determined by a gene;
4.
That a gene may exist in several versions; the alleles;
5.
That the DNA molecule may vary depending on its alleles.
2 Composition
Batch of 8 sets:
- 16 supports of approximately 290 mm.
- 96 bars of 4 different colours: 24 red, 24 green, 24 blue, 24 yellow
3 Assembly
The coloured elements interlock in the support by simple sliding.
4 Use
The scale model proposed allows an initial approach to the nature of the
support medium used for information coded on a gene at a basic level. It is
deliberately simplified so the students can build up an initial representation of
the concept of an “information molecule” but the model can evolve for work
with more advanced classes. The approach guiding its preparation was as
follows:
o A model demonstrating the double helix structure is not necessary,
since during an initial phase, any structural study of the molecule is
excluded. A “flat” representation suffices, although it is possible to
refer to the double helix as a representation known to students.
ENGLISH
5
Genetics
Simplified DNA scale model
Réf :
512 073
o
o
A model showing the existence of two “strands” of the DNA molecule
is only significant if the mechanisms requiring the opening of this
molecule (replication or transcription – more advanced class) are
studied.
A model showing the sequence of nucleotides would require
explaining the nature of the nucleotides and their layout which requires
biochemical knowledge beyond the reach of a beginner.
A representation where each nitrogen base pairing is represented by a colour
is thus adequate for an initial explanation. However, the model can evolve: the
black uprights represent the deoxyribosic and phosphoric acids, the coloured
bars represent the paired bases. Once the model has been understood, it will
be simple to upgrade it, specifying the chemical nature of each element.
To understand the message varies between two genes, the teacher must
make the student understand there is a four sign code. Each sign is
symbolized by a coloured bar. The teacher will then explain that if the
sequence of signs is different, the message is different. Construction by the
students of several molecules with the same equipment will demonstrate the
multiple nature of the messages it is possible to construct with the 4 sign code.
Taking for example 11 bars, there are 411 (= 262144) possibilities.
5 Example of experimental applications
Representation of two alleles of the gene which codes the
haemoglobin beta chain
The model proposed also allows studying the variability of the genetic
message by demonstrating the existence of a genetic message which varies
according to the alleles of a gene. For the example given above, it is advisable
to use more bars than the 12 supplied with each model: more bars must be
distributed and the unused uprights put to one side.
The comparison of two sequences, corresponding to two fragments of two
alleles of the same gene, as presented below, gives a representation of the
fact that: “The DNA molecule varies according to its alleles”.
In the example of a gene controlling synthesis of the haemoglobin beta chain
the model obtained (table below), allows representing the sequence of the first
21 pairs of DNA nucleotides of the alleles coding for HbA (on the right) and
HbS (on the left). The only difference between the two alleles consists in
replacing a green bar in position 17 by a red bar.
Legend: Coding used
o CG pairing: blue bar
B
o GC pairing: yellow bar
J
o AT pairing: red bar
R
o TA pairing: green bar
V
The explanation of coding is not necessary for an initial explanation of DNA.
ENGLISH
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Genetics
Simplified DNA scale model
Réf :
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B
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V
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B
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V
B
B
B
B
V
V
B
B
HB S
allele
HB A
allele
The difference between the two alleles of the gene controlling synthesis of the
haemoglobin beta chain is thus easy to demonstrate.
6 After-Sales Service
This material is under a two year warranty and should be returned to our
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JEULIN - TECHNICAL SUPPORT
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ENGLISH
7
Genetics
Simplified DNA scale model
Réf :
512 073
NOTES
ENGLISH
8
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