L'acide désoxyribonucléique, ou ADN, a été découvert en 1953 par James Watson, Francis Crick et Rosalind Franklin. Cette molécule est considérée comme la base fondamentale de la vie, car elle contient les informations nécessaires à la construction des protéines et des structures nécessaires à tous les organismes. L'ADN de chaque être humain est unique en termes de séquence de ses milliers de bases azotées individuelles paires, tout comme chaque livre contient des mots mais aucun livre ne contient les mêmes phrases ou le même ordre de mots. Mais tout l'ADN prend la forme d'une structure simple, une double hélice, constituée d'une série répétitive de des groupes phosphate, des sucres à cinq carbones et des bases azotées, représentés schématiquement par A, C, G et T.
Des modèles d'ADN peuvent être construits à partir d'une variété d'articles de tous les jours et facilement disponibles. De tels modèles sont des outils précieux pour communiquer l'essentiel de cette œuvre élégante de la nature.
La structure de base de l'ADN
Une double hélice peut être conçue comme une très longue échelle flexible, avec les côtés de l'échelle tordus dans des directions opposées aux deux extrémités, le résultat étant une forme en spirale. Les « échelons » sont les liaisons hydrogène entre des paires de bases adjacentes, A (adénine) se liant uniquement à T (thymine) et C (cytosine) se liant uniquement à G (guanine). Chaque base se lie à un sucre à cinq carbones (S) opposé à sa liaison hydrogène, et ces sucres se lient les uns aux autres le long des côtés de "l'échelle" via un groupe phosphate (P) entre eux.
Le degré de torsion est important à visualiser dans le but de créer des modèles de la molécule d'ADN. La double hélice fait une « torsion » complète environ toutes les cinq à six paires de bases. Mais tout modèle correct n'a besoin que de l'essentiel: les sucres, les phosphates et les bases doivent tous être dans leurs positions correctes les uns par rapport aux autres.
Modèles d'école intermédiaire: articles recyclés
Un esprit de conservation de l'environnement peut se manifester dans la construction de modèles d'ADN. Après avoir consulté un diagramme détaillant la structure de base de la molécule, réfléchissez au nombre de types différents d'objets uniques nécessaires pour représenter une longueur d'ADN. (La réponse est six: un pour A, C, G, T, S et P.) En travaillant seul ou en groupe, dressez des listes de articles dans les bacs de recyclage à l'école ou à la maison qui pourraient vraisemblablement s'emboîter pour créer un molécule.
Les éléments sélectionnés doivent être de taille similaire et pas trop volumineux pour créer un modèle précis. Par exemple, un type différent de canette de soda pour chacune des quatre bases pourrait être combiné avec l'utilisation de portions de cartons d'œufs pour les sucres et de bâtonnets de sucettes glacées pour les groupes phosphate.
Modèles de lycée: creuser plus profondément dans l'ADN
Lors de la création de modèles d'ADN plus élaborés, un défi consiste à expliquer pourquoi A pourrait s'apparier avec, et seulement avec, T et de même pour C et G. (La réponse est qu'au niveau de leur conformation tridimensionnelle dans l'espace, A a tendance à s'adapter à T de la manière, disons, pièces de puzzle.) Un modèle en argile avec un fil flexible formant la colonne vertébrale des « échelons » et les « côtés » est un moyen idéal pour représenter cette. Utilisez différentes couleurs d'argile pour les quatre types de base et proposez différentes formes plausibles pour chacun; ils doivent seulement être cohérents et répondre aux critères d'« ajustement des pièces de puzzle ».
Pour un crédit supplémentaire, formulez des hypothèses sur la raison pour laquelle l'ADN se tord en une double hélice plutôt que de rester dans une forme d'échelle de base. (Réponse: les charges positives et négatives sur les différentes molécules s'attirent et se repoussent en une telle façon de s'assurer que la double hélice est la seule façon pour la molécule d'exister dans un forme.)