1 TP 3 : Les 2 étapes de la synthèse des protéines : Transcription et

Thème 1 : Le patrimoine génétique – 1ère S
B.BOCK – Lycée Rotrou – Dreux (28)
TP 3 : Les 2 étapes de la synthèse des protéines :
Transcription et traduction. Importance du code génétique
Objectifs méthodologiques :
-
Extraire des informations de divers documents
Interpréter des résultats d’expériences
Utilisation des TICE
Élaboration de schémas fonctionnels de la transcription et de la traduction.
D’après vos connaissances, complétez le texte ci-dessous :
……………………. est le support de l’information génétique ; c’est un polymère* de ……………………. (4 différents). Il se trouve dans
le ……………………………………………………. .
…………………… sont les molécules responsables du phénotype ; ce sont des polymères …………………………. (20 différents).
Un gène est ………………………………………………………………………………………………………… .
(* Polymère = Grosse molécule formée de molécules plus petites liées entre elles).
Problématique :
Comment se fait la synthèse des protéines à partir des gènes ?
I. De l’ADN à l’ARN : la transcription.
En 1961, JACOB et MONOD isolent l’ARN, capable de s’hybrider avec l’ADN et l’appellent messager (ARNm). Voir doc. 1 p. 54
(Belin 2011).
1/ Justifiez l’emploi de ce terme (messager)
Le mécanisme par lequel l’ARN est fabriqué à partir de l’un des deux brins d’ADN (brin transcrit) est appelé transcription, il
est catalysé par une enzyme, l’ARN polymérase (enzyme = protéine particulière qui catalyse c'est-à-dire qui accélère une
réaction biologique).
2/ Visualisez la séquence flash (sur le site biologieenflash) de la transcription d’une séquence d’ADN en ARN.
Expliquez comment se déroule ce processus, modélisez le à partir de votre maquette d’ADN tel que le processus vous est
présenté sur l’animation, puis schématisez-le.
[Légende attendue : brin d’ADN transcrit, brin d’ADN non transcrit, séquence promoteur, séquence de terminaison, ARNm, ARN polymérase,
nucléotides, séparation des brins d’ADN, réassemblage des brins d’ADN, sens de déplacement de l’ARN polymérase + Titre + localisation
intracellulaire de cette phase]
II. De l’ARN à la protéine : la traduction.
Une fois synthétisé, l’ARNm dont la séquence est conforme à celle de l’ADN contient donc l’information pour la séquence des
acides aminés de la future protéine.
1/ On cherche à comprendre quel est le codage des acides
aminés par une suite de nucléotides. Montrez par des
calculs qu’une séquence de 3 nucléotides est nécessaire et
suffisante pour coder 20 acides aminés différents.
2/ En 1961, NIREMBERG et MATTHAEI essaient de déchiffrer
le code : il injecte à une cellule un ARNm artificiel constitué
uniquement d’Uracile (U). La cellule synthétise alors un
polypeptide constitué uniquement de phénylalanine (phe).
Qu’en déduisez-vous ?
3/ On a pu par une succession d’expériences de ce type,
déterminer le code génétique, correspondance entre la
séquence nucléotidique de l’ARNm et la séquence des acides
aminés d’une protéine.
Saurez vous, vous aussi, craquer le code génétique ?
Voici plusieurs séquences d’ARN messager et les fragments de chaînes polypeptidiques correspondantes
obtenues par cette même méthode.
> Séquence de nucléotides n°1 : …UUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUU…
Chaîne polypeptidique correspondante :… Phénylalanine- Phénylalanine- Phénylalanine- PhénylalaninePhénylalanine- Phénylalanine- Phénylalanine- Phénylalanine …
>
Séquence
de
nucléotides
n°2
:
…
AAAAAAAAACCGAAAAAAGCUAAAUUCAAA
…
Chaîne polypeptidique correspondante :… Lysine- Lysine- Lysine- Proline- Lysine- Lysine- Alanine- LysinePhénylalanine- Lysine …
> Séquence de nucléotides N°3 : … UUUCUCAUUAUGGUUUCUCCCACCUAU …
Chaîne polypeptidique correspondante :… Phénylalanine- Leucine- Isoleucine- Méthionine- Valine- SérineProline- Thréonine- Tyrosine …
> Séquence de nucléotides n°4 : … UUUCUCAUUAUGGUUUCUCCCACCUAAUUUUUUUUU
Chaîne polypeptidique correspondante :… Phénylalanine- Leucine- Isoleucine- Méthionine- Valine- SérineProline- Thréonine ; fin de la chaîne polypeptidique.
> Séquence de nucléotides n°5 : … GCUGCCGCAGCG …
Chaîne polypeptidique correspondante : … Alanine- Alanine- Alanine- Alanine …
> Séquence de nucléotides n°6 : … CCUGCCGCAGCGUAG
Chaîne polypeptidique correspondante : … Proline- Alanine- Alanine- Alanine ; fin de la chaîne polypeptidique.
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Thème 1 : Le patrimoine génétique – 1ère S
B.BOCK – Lycée Rotrou – Dreux (28)
> Séquence de nucléotides n°7 : … CAUCAAAACAAGUGCUGGCGGAGCGGA …
Chaîne polypeptidique correspondante :… Histidine- Glutamine- Asparagine- Lysine- Cystéine- Tryptophane- Arginine- Sérine- Glycine …
> Séquence de nucléotides n°8 : AUGUACCUCGGGCUGAUUGAUAUGUGAUUUUUU
Chaîne polypeptidique correspondante : Méthionine- Tyrosine- Leucine- Glycine- Leucine- Isoleucine- Acide aspartique- Méthionine ; fin de la
chaîne polypeptidique.
En utilisant les résultats ci-dessus, à vous de trouver la correspondance entre la séquence de nucléotides de l’ARN et la
séquence d’acides aminés de la chaîne polypeptidique correspondante et complétez le tableau ci-dessous :
2ème Base azotée
C
A
U
C
A
G
Leu
Leu
Leu
Iso
Iso
Val
Val
Val
-
Pro
Thr
Thr
Thr
-
His
Gln
Asn
Asp
Glu
Glu
-
Arg
Arg
Arg
Ser
Arg
Arg
Gly
Gly
U
C
A
G
U
C
A
G
U
C
A
G
U
C
A
G
3ème Base azotée
1ère Base azotée
U
-
G
Complétez les acides aminés manquant à l’aide du code à rechercher dans votre livre.
4/ Dites à quoi peuvent servir les codons non-sens ou codons stop ?
Utilisez le logiciel Anagène pour comparer les séquences d’ADN et les protéines correspondant aux hémoglobines HbS (allèle
responsable de la drépanocytose) et HbA (allèle sain).
Quelle est la longueur du gène. Quelle est la longueur de la protéine. Justifiez le fait que 3 nucléotides ne sont pas traduits
en acides aminés. Retrouvez en vous appuyant sur le code génétique la cause de la drépanocytose.
5/ Un codon (ou triplet de nucléotides) peut-il coder pour plusieurs acides aminés ? À l’inverse un même acide aminé peut-il
être codé par plusieurs codons.
En guise de bilan : Complétez la transcription puis la traduction du début de la séquence du gène codant pour la chaîne β
de l’hémoglobine :
ADN : Brin non transcrit (= brin codant) :
ATG GTG CAC CTG ACT CCT GAG GAG …
ADN : Brin transcrit (=brin non codant) :
ARNm :
Protéine :
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