TP5 Comment élaborer une protéine à partir de l`ADN?

TP5 COMMENT ELABORER UNE PROTEINE A PARTIR DE L’ADN?
Document n°1
Les hématies ou globules rouges sont des cellules sanguines contenant l’hémoglobine (pigment rouge de
nature protéique capable de fixer l’oxygène et d’assurer ainsi son transport dans le sang, jusqu’aux cellules.) Les
hématies se forment dans la moelle osseuse à partir de cellules souches qui se multiplient puis se différencient en
donnant d’abord un globule rouge immature qui, après avoir perdu son noyau deviendra, quelques heures plus tard, un
globule rouge mis en circulation dans le sang.
Multiplication Différenciation
noyau
Cellule souche dans la moelle globule rouge dans la moelle Globule rouge sans noyau
(immature) =hématie dans le sang
(définitif)
On réalise l’expérience suivante :
On fournit aux deux types de globules rouges (immature et définitif) un milieu contenant un acide aminé radioactif. On
constate que seul le globule rouge immature contient de l’hémoglobine (Hb) radioactive. Le globule rouge circulant dans
le sang contient de l’hémoglobine non radioactive. La radioactivité est retrouvée dans le cytoplasme du globule rouge
immature et non dans le noyau.
Document n°2
Des analyses chimiques montrent l’existence d’acides nucléiques autres que l’ADN. Ces molécules présentent des
analogies avec l’ADN mais sont caractérisées, entre autre, par l’uracile au lieu de la thymine. On les appelle des ARN.
Bordas document 3 p. 42
Document n°3
On refait l’expérience du doc 2 mais en utilisant cette fois un précurseur radioactif spécifique de l’ADN. On constate par
autoradiographie que la radioactivité se trouve toujours uniquement dans le noyau, jamais dans le cytoplasme (même si
on fait l’autoradiographie dans les mêmes conditions que le cliché b du document 2).
Document n°4
Bordas document 4 p. 43
1- Analysez chacun des 4 documents
2- Mettez en relation les documents afin de montrer la nécessité d’une molécule intermédiaire entre le gène et
les protéines. Identifiez cette molécule intermédiaire.
Document n°5
Des cellules animales sont cultivées in vitro
dans un milieu contenant un acide aminé
radioactif, la leucine.
Les cellules notées « N » sont des cellules
normales, à noyau.
Les cellules notées « E » sont des cellules
énucléées, c’est à dire qu’on a enlevé le
noyau, par micromanipulation, quelques
minutes seulement avant la mise en
présence de leucine radioactive.
On peut repérer par autoradiographie, sous
forme de taches noires, les protéines qui ont
été synthétisées en incorporant de la leucine
radioactive.
3- Analysez ce nouveau document.
Interprétez-le à l’aide des informations
trouvées précédemment.

TP5 COMMENT ELABORER UNE PROTEINE A PARTIR DE L’ADN? - REPONSES.
1. document 1
Il y a eu synthèse d’hémoglobine dans le cytoplasme du globule rouge immature. Il n’y a pas synthèse d’hémoglobine dans le cytoplasme du globule rouge
définitif. Or le globule rouge immature possède un noyau et pas le globule rouge définitif. On peut donc conclure que la présence du noyau est indispensable à la
synthèse d’hémoglobine. D’autre part, la synthèse d’hémoglobine a lieu dans le cytoplasme.
document 2
Sur la photo a, les taches noires signalant la présence de molécules radioactives se trouvent dans le noyau. Les molécules radioactives détectées sont des molécules
d’ARN, synthétisées à partir du précurseur radioactif. La synthèse d’ARN a donc lieu dans le noyau.
Sur la photo b les molécules radioactives d’ARN se trouvent dans le cytoplasme et non plus dans le noyau. Cette photo ayant été prise après une durée d’1h30
dans un milieu non radioactif, on en déduit que les molécules d’ARN, une fois synthétisées dans le noyau, passent ensuite dans le cytoplasme.
document 3
Cette expérience montre que l’ADN est synthétisé dans le noyau et reste toujours dans le noyau.
document 4
La quantité d’ARN diminue rapidement au cours du temps de t = 0 à t = 30mn . Interprétation : les molécules d’ARN ont une durée de vie courte, elles sont
détruites au bout d’un certain temps. La quantité d’ARN est de nouveau importante à t = 30 mn car on a rajouté des ARN dans le milieu.
La quantité d’acides aminés incorporés dans des protéines augmente de t = 0 à t = 30mn, d’abord rapidement puis de plus en plus lentement. Cette quantité
est presque constante peu avant t = 30 mn. Interprétation : il y a une synthèse importante de protéines peu après t = 0, puis la synthèse se ralentit.
On constate que la quantité d’acides aminés incorporés dans des protéines augmente à nouveau après t = 30 mn. Interprétation : l’introduction d’ARN ayant lieu
aux temps t = 0 et t = 30 mn, on en déduit que c’est la présence d’ARN qui provoque la synthèse des protéines. Quand la quantité d’ARN devient faible cette
synthèse s’arrête.
2. La synthèse des protéines, qui nécessite la présence d’une information génétique, a lieu dans le cytoplasme (doc 1). Or l’information génétique portée par l’ADN
se trouve dans le noyau et n’en sort pas (doc 3). Il doit donc exister une molécule intermédiaire, porteuse de l’information génétique et capable de sortir du
noyau. Quelle est cette molécule, qui ne peut pas être de l’ADN ? On peut faire l’hypothèse d’après le doc 2 qu’il s’agit de la molécule d’ARN : cette molécule,
synthétisée dans le noyau, pourrait porter une copie de l’information génétique et serait capable ensuite de passer dans le cytoplasme. Cette hypothèse est
confirmée par le doc 4, puisqu’il nous indique un lien direct entre la présence de cette molécule d’ARN et la synthèse des protéines. Cependant, la durée de vie
de la molécule d’ARN étant courte (doc 4), une cellule sans noyau ne peut produire des protéines que durant un temps très court (tant que de l’ARN est présent).
A long terme (quelques heures), la présence du noyau reste indispensable (doc 1).
3. document 5
On constate la présence de taches noires indiquant la présence de molécules radioactives. Ces molécules sont des protéines (formées à partir d’acides aminés dont
la leucine radioactive). Elles sont présentes dans le cytoplasme des cellules, que les cellules aient été énucléées ou non. On en déduit qu’une cellule qui vient juste
de perdre son noyau est capable de synthétiser des protéines.
Ce n’est pas en contradiction avec le document 1car on peut faire l’interprétation suivante : des molécules d’ARN sont encore présentes dans le cytoplasme de ces
cellules, la synthèse de protéines est donc possible. Mais, l’ARN ayant une durée de vie courte, cette synthèse n’est possible que pendant la demi-heure qui suit
l’ablation du noyau (c’est le cas dans cette expérience, mais pas dans celle du document 1).