Les Sciences de la Vie et de la Terre
par Jacques Florimont

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Première S

Thème 1: Expression, stabilité et variation du patrimoine génétique

Chapitre 3: L'expression du patrimoine génétique

TP n°4: La découverte des relations entre gènes et protéines

La molécule d'ADN est porteuse d'une information codée en séquence de nucléotide qui correspond au programme génétique.
Les protéines sont également des molécules codées en séquence d'acides aminés.

Ces documents ont pour objectif de montrer comment l'information génétique a pu être reliée à l'organisation des protéines.
  1. La structure d'une protéine: l'hémoglobine.
  2. Les hématies (ou globules rouges) ont pour rôle de transporter le dioxygène dans le sang. Cette fonction est réalisée par une protéine, l'hémoglobine, produite par les cellules sanguines.
    Télécharger la molécule d'hémoglobine: Vous l'enregistrerez dans vos documents.


    Vous l'ouvrirez ensuite avec le logiciel RASTOP pour l'étudier.
    Vous présenterez la structure de cette molécule,en particulier son codage. Des copies d'écran serons jointes à votre compte rendu.

  3. Une expérience historique.
  4. Les protéines remplissent de nombreuses fonctions dans l'organisme. Certaines participent à la structure des tissus (comme la kératine des cheveux et des ongles). D'autres sont des hormones qui permettent la communication entre les organes (Insuline).D'autres encore transportent des molécules (Hémoglobine qui transporte le dioxygène. certaines protéines sont également capables d'accélérer considérablement la vitesse des réactions chimiques qui se déroulent en permanence dans nos cellules: ce sont les enzymes (Amylase salivaire. Elles sont essentielles au métabolisme cellulaire.
    En 1958, le prix nobel de médecine est attribué à
    George Wells Beadle Edward Lawrie Tatum
    Pour leur célèbre expérience. Beadle et Tatum décidèrent de tester 5000 cultures de champignon (avant d'abandonner) mais finalement ils ne récoltèrent que 1000 cultures irradiées et ils découvrirent que la 299e culture était la bonne!
    Voici leur expérience:
    Neurospora est un champignon ascomycète haploïde qui synthétise ses acides aminés. On le cultive sur un milieu minimum ne contenant que des glucides et des substances minérales. Cependant, il existe des mutants (obtenus après irrdiation aux rayons X)qui ne peuvent pas se développer sur un tel milieu, c’est le cas des mutants arg-.
    Les mutants arg- peuvent se développer si on ajoute de l’arginine dans le milieu.
    L’arginine est un acide aminé qui est utilisé pour la synthèse des protéines.
    Il existe de nombreux mutants arg-, ils peuvent tous être cultivés en présence d’arginine. Dans certains cas, cet acide aminé peut être remplacé par d’autres substances : l’ornithine, la citruline.
    La voie métabolique de la synthèse de l’arginine par Neurospora nécessite la présence de différentes enzymes.
    La synthèse de chaque enzyme dépend d’un gène qui peut exister sous deux versions différentes : les allèles.
    Un allèle contrôle l’expression d’une enzyme fonctionnelle, on le notera + ; L’autre allèle contrôle l’expression d’une enzyme non fonctionnelle, on le notera -, dans ce cas la chaîne métabolique est interrompue.
    Chez Neurospora, la majeure partie du cycle de développement se fait en phase haploïde. Dans les cellules du champignon, il n’y a donc qu’un seul chromosome de chaque paire et qu’un seul allèle de chaque gène.
    Le génotype qui permet la synthèse de l’arginine peut donc s’écrire : a+, b+, c+. les champignons qui possèdent ce génotype peuvent se développer sur milieu minimum.
    Certains génotypes des formes mutées peuvent s’écrire a-, b-, c- ou a-, b+, c+ ; ces champignons ne se développent pas sur milieu minimum.
    1°) Retrouvez les gènes qui ont muté dans les souches 2 à 4 de Neurospora et notez leurs génotypes.
    2°) Schématisez les chromosomes d’un champignon ayant comme génotype : a-, b+, c+ .
    3°) Exploitez les résultats de Beadle et Tatum pour mettre en évidence la relation un gène-une enzyme.
    SOUCHE Phénotype Milieu minimum Ornithine Arginine Citrulline génotype
    1 arg+
    2 arg-
    3 arg-
    4 arg-
    Le signe indique que les champignons se développent, le signe indique qu’ils ne se développent pas.
    Ascomycète : champignon dont les spores sont enfermées dans des petits sacs : les asques.
    Haploïde : se dit d’un organisme qui ne possède qu’un chromosome de chaque paire.
    Voie métabolique : chaîne de réactions successives qui aboutissent à la synthèse de l’arginine.

  5. La correspondance gène protéine.
  6. La GFP (green fluorescent protein) est une protéine constituée de 238 acides aminés. Elle est responsable de la fluorescence verte émise par certaines méduses de l'océan pacifique. La GFP est utilisée par les chercheurs pour marquer des molécules cellulaires: sa fluorescence permet de les suivre "à la trace" sous le microscope.
    Le prix nobel de chimie de 2008 a été décerné à
    Osamu Shimomura Martin Chalfie Roger Y. Tsien

    pour leur découverte de la GFP.
    Un gène (on devrait dire allèle) est une unité d'information sur l'ADN qui permet la synthèse par la cellule d'une protéine spécifique. On dit qu'un gène code une protéine. Le génome humain compte 3,1 milliards de nucléotides et environ 20000 gènes. Ces derniers ne correspondent qu'à 34 millions de nucléotides, soit environ 1% du génome. Conséquence 99% de notre ADN ne code rien et est appelé ADN non codant. A l'interphase la cellule qui duplique cet ADN (intile) travaille pour rien. Cet ADN non codant comprend des motifs de quelques nucléotides répétés de nombreuses fois et dont le nombre de répétitions vatie d'un individu à l'autre: ce sont les microsatellites. ils sont utilisés dans les test ADN d'identification criminelle.
    Télécharge la séquence du gène de la GFP, enregistre le fichier dans tes documents et ouvre le avec anagène.

    Avec Anagène compare les séquences de l'ADN codant la GFP et celui de la BFP(blue fluorescent protéin).
    Recherche la correspondance entre ces ADN et la séquence des protéines GFP et BFP.
    Précise quelle est la différence entre les ADN de la GFP et de la BFP
    Donne la séquence d'ADN qui correspond à cet extrait de la GFP: PVPWPTLVTTFSYGVQ
    Une autre séquence pourrait-elle coder ce même extrait?
Le compte rendu sera à terminer pour la prochaine séance. Il sera fait avec un traitement de textes, les consignes données en début d'année seront toutes respectées.
Le logiciel ANAGENE est payant, mais il existe un logiciel équivalent gratuit 'GENIEGEN' que vous pouvez télécharger à l'adresse suivante:

Dernière modification le Jeudi 26 Septembre 2013 à 11:57.