TP5 : La synthèse des protéines (2)

Thème : Du génotype au phénotype, relations avec l’environnement
Chap. 3 : La synthèse des protéines
TP5 : La synthèse des protéines (2)
Nous avons vu que la synthèse des protéines à partir de l’ADN nécessite un intermédiaire, l’ARNm, qui est
synthétisé dans le noyau et transporté dans le cytoplasme.
Problème :
o Comment l’ARNm permet-il la correspondance entre ADN et protéine ?
Activité 1 : De l’ADN à l’ARN
Soit la séquence d’ADN suivante :
Brin non transcrit : GGTATGATCCAGCAAACCCGATGTAACAACTCCGCAGCTAGGCATAACTAG
Brin transcrit :
CCATACTAGGTCGTTTGGGCTACATTGTTGAGGCGTCGATCCGTATTGATC
On désigne par brin transcrit le brin d’ADN servant lors de la transcription (c’est-à-dire servant de support
pour écrire la séquence d’ARNm)
Pour transcrire l’ADN en ARNm, on associe les bases comme pour ADN, avec une exception le T est remplacé
par le U. Les correspondances sont donc les suivantes : C G ; G C ; T A ; A U.
Q1- Ecrivez la séquence nucléotidique de l’ARNm. Que constatez-vous?
GGUAUGAUCCAGCAAACCCGAUGUAACAACUCCGCAGCUAGGCAUAACUAG
On constate que le brin d’ARN est complémentaire avec le brin transcrit…De plus, on remarque que le brin
d’ARNm est identique au brin non transcrit, à l’exception des T en U.
On dit que la molécule d’ADN a été transcrite, cette étape est la transcription.
Q2- A l’aide du doc A p.59, précisez par quels mécanismes se fait la transcription.
La transcription a lieu dans le noyau.
Au niveau de points particuliers, l’ARN polymérase se fixe et peut alors débuter la synthèse de l’ARNm en
ouvrant la molécule d’ADN.
Activité 2 : Les caractéristiques du code génétique
Un codon est un triplet de nucléotides.
A l’aide du code génétique doc 2a p. 55 :
Q1- Combien d’acides aminés un triplet de nucléotides ou codon désigne-t-il ?
Un codon désigne à chaque fois 1 acide aminé.
Q2- Par combien de codon(s) un acide aminé peut-il être désigné ? Quel peut en être l’intérêt ?
Un acide aminé peut être désigné par 1 (Met) à 6 (Leu, Ser, Arg)
Cela permet « d’éviter les dégâts » au cas où il y aurait des mutations dans la transcription, ou au niveau de
l’ADN.
On dit que le code génétique est dégénéré.
Q3- Indiquer quels acides aminés sont codés par UAC, UUA, AUG, UGA, GAG.
UAC = Tyr ; UUA = Leu ; AUG = Met ; UGA = Stop ; GAG = Glu.
Le codon AUG est appelé « codon initiateur ». C’est à partir de ce codon que commence toutes les synthèses
de protéines.
Q4- Combien existe-t-il de codons ayant la même fonction que UGA dans le code génétique ? Quel est leur
rôle ?
UGA est un codon stop. Il y a deux autres codons ayant la même fonction : UAA ; UAG.
Q5- Expliquez, à partir des résultats de l’expérience de Nirenberg et Matthei (1961), doc5 en annexe (TP4),
comment a été déchiffré le code génétique.
Dans un milieu contenant les 20 acides aminés, les scientifiques ajoutent un messager synthétique constitué
des mêmes codons (UUUUUU ; AAAAA…) Ils recueillent alors un polypeptide constitué uniquement du même
acide aminé.
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Chap. 3 : La synthèse des protéines
Activité 3 : De l’ARNm à la protéine
o Comment passe-t-on d’un message à 4 caractères (ARNm : 4 nucléotides) à un message à vingt
caractères (protéine : 20 acides aminés) ?
Q1- Faites un calcul mathématique pour trouver le nombre de combinaisons possibles avec 1, 2 puis 3
nucléotides.
Avec 1 nucléotide = 4 ; Avec 2 nucléotides : 42= 16 ; Avec 3 nucléotide : 43= 64 ;
Q2- Sachant qu’il faut au moins 20 possibilités pour traduire le langage génétique en séquence d’acides aminés,
proposez une hypothèse sur le nombre de nucléotides codant pour un acide aminé.
Avec 3 nucléotides, on a 64 possibilités. Or il faut au moins 20 codons différents. Donc 64/20 = 3,2.
Chaque acide aminé peut être codé par au minimum 3 codons.
Q3- A l’aide du doc B p.59, expliquez comment se fait la traduction ? (Rôle de chacun, mécanismes…)
La traduction se déroule dans le cytoplasme. Elle nécessite la présence de ribosome qui a pour rôle de lier les
acides aminés entre eux. L’ARNt, nécessaire ici, joue le rôle de transporteur : d’un coté, il porte un acide
aminé et de l’autre il porte un codon complémentaire à celui de l’ARNm.
Q4- À l’aide du code génétique doc 2a p. 55, écrivez la séquence protéique à partir de l’ARNm de l’activité 1.
!!! Attention de bien commencer au niveau du codon initiateur !!!
GGU AUG AUC CAG CAA ACC CGA UGU AAC AAC UCC GCA GCU AGG CAU AAC UAG
Met Iso Glu Glu Thr Arg Cys Asp Asp Ser Ala Ala Arg His Asp Stop
Conclusion
Répondre à la question posée en introduction.
L’ARNm joue le rôle d’intermédiaire entre l’ADN present dans le noyau et la machinerie de la traduction dans
le cytoplasme.
Celui-ci est fabriqué dans le noyau lors de la transcription. Puis il migre via les pores nucléaires, dans le
cytoplasme pour permettre la synthèse des protéines qui a lieu lors de la traduction.
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Chap. 3 : La synthèse des protéines
Grille d’évaluation :
Critères
Activité 1 : De l’ADN à l’ARN
- Transcription de l’ADN
o Correspondance des bases
o Complémentarité et semblable au brin non
transcrit
- Mécanismes de la transcription
Activité 2 : Les caractéristiques du code génétique
- Nombre d’acides aminés par codon
- Nombre de codons par acide aminés
- Lecture du tableau
o identification de codons
o Rôle et identification des codons-stop
- Expérience de Nirenberg et Matthei :
Activité 3 : De l’ARN à la protéine
- Calcul de probabilité
- Hypothèse sur le nombre de codons /acides aminés
- Mécanisme de la traduction
- Séquence protéique
Points
Notes
/4
1
1
2
/ 7
1
1
1
1,5
2,5
/6
1,5
1
2
1,5
Bilan :
Présentation :
(Fautes d’orthographe, soin du CR, Phrases rédigées et
précises)
/ 2
/ 1
TOTAL :
/20