Chapitre 2 : Les mutations sont à l`origine de la variabilité
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Thème 1 : La Terre dans l’Univers, la Vie et l’évolution du vivant Partie 1 : Expression, stabilité et variation du patrimoine génétique Chapitre 2 : Les mutations sont à l’origine de la variabilité génétique TP 5 : Du gène à la protéine (1) Nous savons qu’un gène code pour un gène et plus précisément pour une protéine. Comment passe-t-on du gène à la protéine ? I- Schématisation A partir des documents du livre, réalisez un schéma récapitulatif du passage gène-protéine en précisant les intermédiaires, leurs localisations et leur nature. II- Comparaison ADN-ARN avec le logiciel Rastop Afficher la molécule d’ADN Observer la molécule d’ADN En cliquant successivement sur les différents groupes d’atomes, noter les nucléotides qui composent cette molécule (les informations apparaissent dans la fenêtre « Rasmol comand line »). Fermer la molécule sans quitter le programme Afficher ensuite une molécule d’ARNm Observer la molécule, la comparer avec la molécule d’ADN En cliquant successivement sur les différents groupes d’atomes, noter les nucléotides qui composent cette molécule. Quelles conclusions tirez-vous de ces observations compte tenu du rôle de l’ARNm d’intermédiaire de l’information génétique ? Dans la molécule d’ARN, il y a un U (Uracile) à la place du T (Thymine). Il n’y a qu’un brin dans l’ARN. L’ADN est composé de deux brins enroulés en double hélice. C’est une molécule assez longue, composée de quatre nucléotides différents. L’ARN est une molécule beaucoup plus courte, qui lui permet de passer à travers les pores de la membrane nucléaire. La thymine est remplacée par l’uracile. L’ARN messager étant une molécule plus petite, celle-ci va pouvoir servir d’intermédiaire en passant du noyau au cytoplasme par les pores de la membrane nucléaire. Constitué lui aussi de nucléotides, il contient une information génétique, qui est la transcription d’une partie de celle de la molécule d’ADN. III- Etude avec le logiciel Anagène Nous allons essayer de répondre aux questions suivantes : Comment une information codée de l’ADN est-elle transcrite en une information codée dans l’ARNm ? Comment le message contenu dans l’ARNm est-il lu ? Est-il lu dans une seule direction, nucléotide par nucléotide ? Comment la séquence de nucléotides de l’ARNm est-elle traduite en une séquence d’acides aminés ? Quelle est la correspondance ? Pour cela, nous utiliserons le logiciel Anagène : - Afficher les séquences des deux brins de l’ADN et du brin de l’ARNm codant. Pour cela, sélectionnez « fichier », « thème d’études » ou cliquez sur l’icône correspondante. Choisissez « expression de l’information génétique » puis « globine alpha », « gène et ARNm codant ». - Comparez les séquences des deux brins d’ADN entre eux puis chacun successivement avec l’ARNm. Pour cela, sélectionnez les séquences à comparer, deux à deux, avec le bouton de sélection de la souris. Cliquez ensuite sur « traiter », « comparer les séquences » puis « faire une comparaison simple ». Remarque : Le résultat s’affiche dans une fenêtre en-dessous de la fenêtre d’affichage des séquences. La première séquence est la séquence de référence pour la comparaison. Si des nucléotides sont similaires entre les molécules comparées, un trait remplace le nucléotide. Rappeler la relation existant entre les deux brins de la molécule d’ADN Comparer les séquences de nucléotides du brin 2 de l’ADN et de l’ARNm et préciser la relation entre ce brin et l’ARNm. Comparer les séquences de nucléotides du brin 1 de l’ADN et de l’ARNm et noter les différences. A partir de quel brin d’ADN l’ARNm est-il synthétisé ? Définir « brin transcrit » et « brin non transcrit » Pourquoi la communauté scientifique écrit-elle la séquence du gène en se limitant celle du brin non transcrit ? Analyser les photographies prise au microscope électronique à transmission. Représenter alors schématiquement le mécanisme de la transcription de l’ADN en ARN messager (ARNm) en insistant sur les particularités des molécules, leur composition, leurs localisations et leur devenir. Les deux brins de l’ADN sont complémentaires. Le brin 2 et l’ARN sont complémentaires ; dans l’ADN, le T est remplacé par un U. L’ARN-m est synthétisé à partir du brin 2 Le brin transcrit d’ADN sert de matrice pour l’ARN-m. On se limite au brin non transcrit par souci de simplification. On peut en déduire l’ARN messager par complémentarité. COURS : I- Les mutations modifient l’ADN 1) L’origine de la variabilité de l’ADN Même si la fiabilité de l’ADN polymérase est excellente, celle-ci peut commettre des erreurs au cours de la réplication de l’ADN (estimation : une erreur pour 5 milliards de nucléotides répliqués chez la levure). Elle peut, par exemple, incorporer des nucléotides surnuméraires. De plus, en dehors des périodes de réplication, l’ADN peut être endommagé et peut avoir une séquence modifiée. Heureusement, il existe des systèmes de réparation de l’ADN. 2) Les agents mutagènes et les variations de la fréquence des mutations La fréquence des modifications spontanées de l’ADN est faible mais certains facteurs peuvent l’augmenter de façon importante. Ce sont les agents mutagènes comme par exemple les rayonnements (UV, X, radioactivité), les substances chimiques (benzène), colorants, substances d’origine minérale (amiante). Plus l’irradiation est intense, plus le taux de mutations est élevé et plus la mortalité des levures est importante. Ces différences agents mutagènes constituent un problème de santé publique car les cellules dont l’ADN est lésé peuvent devenir cancéreuses. Ainsi, le risque d’apparition d’un cancer de la peau augmente avec la durée d’exposition aux UV. 3) Qu’est-ce qu’une mutation ? Lorsqu’on réalise de cultures de levures, on observe l’apparition spontanée de rares cellules présentant des caractères différents de ceux des cellules mères. Cela s’explique par des modifications de la séquence d’ADN de certains nucléotides : les mutations. Leur fréquence d’apparition est faible et elles sont de différents types. II- Les mutations sont sources de biodiversité Chez les individus d’une même espèce, la séquence d’un gène peut différer par suite de mutations : les individus portent alors des allèles différents du gène d’origine. La biodiversité au sein d’une espèce est donc une diversité génétique, reflet de la diversité allélique. Les différents allèles d’un gène peuvent expliquer les variations de certains caractères que l’on observe entre les individus d’une même espèce au sein d’une même population.
