ADN : support de l'information génétique — Exercices

Localisation, structure, complémentarité, gènes et universalité. Corrigé en fin de document.

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1Connaissances essentielles/ 4 pts

Réponds à chacune des questions suivantes par une phrase complète.

Où se trouve l'ADN dans une cellule ?
Cite les quatre bases azotées de l'ADN (initiale et nom complet).
Qu'est-ce qu'un gène ?
Pourquoi dit-on que l'ADN est le support universel de l'information génétique ?

2Complémentarité des bases/ 3 pts

On donne la séquence d'un brin d'ADN : A — T — G — C — C — T — A — G.

Écris la séquence du brin complémentaire.
Identifie les deux types de paires de bases présents dans cet extrait d'ADN.
Explique en une phrase pourquoi la complémentarité des bases est utile lors de la division cellulaire.

3Texte à compléter/ 3 pts

Recopie et complète le texte à trous avec les mots suivants (chaque mot est utilisé une seule fois) :

noyau — chromosomes — nucléotides — double hélice — gènes — protéines

« L'ADN est une molécule en forme de ________ constituée de ________. Dans le ________ de la cellule, l'ADN est organisé en ________. Certaines portions d'ADN, appelées ________, contiennent l'information nécessaire pour fabriquer des ________ qui assurent les fonctions cellulaires. »

Recopie et complète le texte en plaçant les six mots au bon endroit.

4Analyse de données/ 5 pts

Des scientifiques ont analysé la composition en bases azotées de l'ADN de trois espèces (en % du total des bases) :

Humain : A = 30 %, T = 30 %, G = 20 %, C = 20 %
Blé : A = 27 %, T = 27 %, G = 23 %, C = 23 %
Bactérie E. coli : A = 24 %, T = 24 %, G = 26 %, C = 26 %

Pour chaque espèce, compare %A et %T, puis %G et %C. Que constates-tu ?
Explique ce résultat à partir de la structure en double hélice de l'ADN.
Les proportions globales de G+C diffèrent selon les espèces : 40 % chez l'humain, 46 % chez le blé, 52 % chez E. coli. Que révèle cette observation sur l'information génétique ?

5Problème — parenté et évolution/ 5 pts

Un généticien compare la séquence d'un même gène (9 bases) chez trois espèces :

Humain : A — T — G — C — C — T — A — A — G
Chimpanzé : A — T — G — C — T — T — A — A — G
Souris : A — C — G — C — C — A — A — C — G

Compte le nombre de différences de bases entre l'humain et le chimpanzé, puis entre l'humain et la souris.
Quelle espèce est génétiquement la plus proche de l'humain ? Justifie ta réponse.
Le fait que ces trois espèces utilisent toutes les mêmes bases (A, T, G, C) est-il une coïncidence ? Que peut-on en conclure sur l'histoire du vivant ?

Corrigé détaillé

1Connaissances essentielles

a) \(\text{L'ADN est situé dans le noyau de la cellule, enroulé en chromosomes.}\) \(\text{Localisation : noyau de la cellule.}\)

b) \(\text{Les quatre bases azotées sont l'adénine (A), la thymine (T), la guanine (G) et la cytosine (C).}\) \(\text{A (adénine), T (thymine), G (guanine), C (cytosine).}\)

c) \(\text{Un gène est une portion précise de l'ADN dont la séquence de bases code la fabrication d'une protéine.}\) \(\text{Gène = portion d'ADN codant une protéine.}\)

d) \(\text{Tous les êtres vivants (bactéries, plantes, animaux) utilisent la même molécule ADN avec les mêmes quatre bases pour stocker leur information génétique.}\) \(\text{Universalité de l'ADN : tous les vivants partagent le même support génétique, signe d'une origine commune.}\)

2Complémentarité des bases

a) \(\text{Brin donné :} \quad A - T - G - C - C - T - A - G\) \(\text{Brin complémentaire :} \quad T - A - C - G - G - A - T - C\)

b) \(\text{Positions 1, 2, 6, 7 : paires A-T. Positions 3, 4, 5, 8 : paires G-C.} \\ \text{Soit 4 paires A-T et 4 paires G-C.}\) \(\text{Deux types de paires : A-T et G-C.}\)

c) \(\text{Lors de la division cellulaire, l'ADN se déroule et chaque brin sert de modèle.} \\ \text{La complémentarité garantit que chaque nouvelle copie est identique à l'original.}\) \(\text{La complémentarité assure la copie fidèle de l'ADN lors de la division cellulaire.}\)

3Texte à compléter

\(\text{Ordre de placement : (1) double hélice, (2) nucléotides, (3) noyau, (4) chromosomes, (5) gènes, (6) protéines.}\) \(\text{« ...double hélice constituée de nucléotides. Dans le noyau..., organisé en chromosomes. ..., appelées gènes, ...fabriquer des protéines... »}\)

4Analyse de données

a) \(\text{Humain : } \%A = \%T = 30\,\%\text{ ; }\%G = \%C = 20\,\%. \\ \text{Blé : } \%A = \%T = 27\,\%\text{ ; }\%G = \%C = 23\,\%. \\ \text{E. coli : } \%A = \%T = 24\,\%\text{ ; }\%G = \%C = 26\,\%.\) \(\text{Constat : dans chaque espèce, }\%A = \%T\text{ et }\%G = \%C.\)

b) \(\text{Dans la double hélice, A est toujours apparié avec T sur le brin opposé (et G avec C).} \\ \text{À chaque A d'un brin correspond exactement un T sur l'autre brin.}\) \(\text{La complémentarité de la double hélice impose }\%A = \%T\text{ et }\%G = \%C\text{ dans tout l'ADN.}\)

c) \(\text{G+C : 40\,\% (humain), 46\,\% (blé), 52\,\% (E. coli) : trois valeurs distinctes.} \\ \text{Cela signifie que la séquence de bases est différente d'une espèce à l'autre.}\) \(\text{Chaque espèce possède une séquence d'ADN unique, ce qui détermine sa spécificité génétique et ses caractères propres.}\)

5Problème — parenté et évolution

a) \(\text{Humain / Chimpanzé :} \\ \text{Position 5 : C (humain) } \neq \text{ T (chimpanzé). Toutes les autres positions sont identiques.} \\ \text{Humain / Souris :} \\ \text{Position 2 : T}\neq\text{C ; position 6 : T}\neq\text{A ; position 8 : A}\neq\text{C.}\) \(\text{Humain / Chimpanzé : 1 différence. Humain / Souris : 3 différences.}\)

b) \(\text{Le chimpanzé ne diffère de l'humain que d'1 base sur 9, contre 3 bases pour la souris.}\) \(\text{Le chimpanzé est l'espèce génétiquement la plus proche de l'humain pour ce gène.}\)

c) \(\text{Des espèces aussi différentes utilisent le même code (A, T, G, C) et le même mécanisme de stockage de l'information génétique.} \\ \text{Ce n'est pas une coïncidence : cela témoigne d'un ancêtre commun très ancien partagé par tous les vivants.}\) \(\text{L'universalité de l'ADN est la trace d'une origine commune à tous les êtres vivants.}\)