L`avènement de la biologie moléculaire : une nouvelle rupture

Chapitre 3 : L’avènement de la biologie moléculaire : une nouvelle rupture
I.
Les decouvertes de la biologie moléculaire: années 1940-1966.
TD18 maison : Présentez chacune des découvertes suivantes de la génétique moléculaire au 20ème siècle.
Critères procéduraux : Votre réponse prendra la forme d’un texte,, éventuellement accompagné d'images et de
schémas.
Remarque : Aucune des expériences permettant d'argumenter les connaissances présentes dans ce TD ne peut faire
l'objet d'une question au baccalauréat, mais vous devez savoir utiliser les connaissances qu'elles ont permises
d'établir.
A. Le support chimique du gène.
Doc.2 page 122 et Doc.4 et 5 page 139 : Indiquer quelle relation a été découverte par Beadle et Tatum et comment
cette relation a été découverte.
Beadle et tatum mettent en évidence la relation entre les gènes et les proteines grâce à l’etude de mutant
(modification de l'information génétique ).
B. La découverte de la structure de l'ADN
Doc.4 page 123 ou votre cours de seconde : Décrivez la structure de l’ADN et indiquez comment l’information
génétique est codé dans cette molécule. Définissez le phénomène de réplication.
L’ADN est formée de deux brins constituant une double hélice (structure hélicoïdale).
La molécule d’ADN est formée d’une longue succession de nucléotides. Chaque nucléotide est
formé d’un groupement phosphate ou Acide phosphorique, d’un sucre, le Désoxyribose et d’une
base azotée ou base Nucléique d’où le nom D’Acide Désoxyribonucléique ou ADN.
Il existe 4 bases azotées différentes :
 L’Adénine A
 La Thymine T
 La Cytosine C
 La Guanine G
L’adénine est toujours associée à la Thymine et la cytosine à la guanine.
L’adénine est associée à la thymine par 2 liaisons hydrogènes et la cytosine à la guanine par 3
liaisons hydrogènes.
Réplication : La réplication est le processus au cours duquel l'ADNest synthétisé grâce à l'ADN polymérase. Ce
mécanisme permet à l’ADN d'être dupliqué (donc doublé ).
c. La découverte des ARNm.
Doc.1 et 2 page 124. Définir les termes suivants : ARN messager, transcription, traduction. Indiquer les
principales caractéristiques du code génétique.
ARNm : L'acide ribonucléique messager, ARN messager ou ARNm est une copie de l'ADN utilisée comme
intermédiaire dans la synthèse des protéines entre le noyau et les ribosomes.
Transcription : La transcription est le processus biologique permettant le passage de l'ADN à l’ARNm.
Traduction : La traduction est l'interprétation des codons de l'ARNm en acides aminés.
Le codé génétique est un code à 3 lettres ( 3 nucléotides appelés codons codent pour un acide aminé),redondant (
plusieurs codons codent pour le même acide aminé), universelle ( valable pour tous les êtres vivants)
Vidéoprojecteur + PowerPoint
La découverte des relations entre gènes et protéine, la structure de l’ADN, sa réplication semi-conservative, la
transcription et de la traduction ont été découvert mais on ne sait toujours pas isoler les gènes
PB : Comment isoler un gène pour pouvoir étudier son A.D.N. ?
II. La révolution des années 1970: la naissance du génie génétique.
A. Une méthode pour isoler un gène
Utilisation enzyme de restriction : qu’est ce que c’est ? livre page 126 Doc.1
Les enzymes de restriction sont synthétisées par des bactéries. Elles permettent de lutter contre des parasites
viraux qui injectent leur ADN dans la cellule virale pour en tirer profit. Cet ADN viral sera découpé par les
enzymes de restriction et le virus ne pourra pas se reproduire.
Comment les enzymes de restrictions vont nous permettre d’isoler des gènes ?
Pour cela nous allons etudier leur fonctionnement
TP10 Le fonctionnement des enzymes de restriction et électrophorèse
http://www.ac-creteil.fr/biotechnologies/doc_southernblotting.htm DEBUT
Taille 48502
Enzyme
Nombre de fragment Taille des fragments
EcoRI
Nombre de sites de
coupure
5
Hind III
6
7
6
21226-4878-56437421-5804-3530
23130-2027-23229416-564-6682-4361
A ‘ l’ ECHELLE
Carte de restriction : mettre légende titre, site de restriction eco RI 21226, 26104,31747,39168,44273 et hind III
23130,25157,27478,36895,37859,44141, séquence coupée.
Image + pointofixe, repérez les fragments
B. L’évolution des concepts
Livre page 130-131 ( travail maison )
Question 1 :
 Le concept de gène morcelé.Chez les eucaryotes, l’ ARNm est plus court que l’ADN.. Les gènes sont
morcelés. On appelle exons les fragments d’ ADN transcrits en ARNm puis en protéine et introns des
séquences situées entre les exons et qu’on ne retrouve pas dans l’ARNm.
Question 3 :
La notion de gène morcelé conduit à modifier l’idée que un gene = une proteine. En effet un gène peut coder
par transcription et epissage alternatif (Le passage de l’ARN prémessager à l’ARNm mature est appelé
epissage) , des protéines différentes.
Quel est l’intérêt de pouvoir isoler un gène ? Comment la connaissance du gène et de son fonctionnement ont
conduit à sa manipulation pour modifier génétiquement des êtres vivants ?
C. La construction d’Organisme génétiquement modifié.
TD maison




Qu’est ce q’un OGM ?
Comment insérer un gène dans l’ADN de l’hôte ?
Citez trois OGM et leurs intérêts.
Exposez 2 inquiétudes posées par l‘utilisation des OGM.
La transgénèse conduit à la production d’organisme acquérant des propriétés nouvelles. Elle permet la
production de plantes cultivables plus résistantes aux parasités, à la sécheresse ou encore la production de
médicaments et de vaccins.
La transgénèse n’est possible que parce que la nature chimique de l’ADN et le code génétique sont
universels.
Lorsqu’une enzyme de restriction coupe l’ADN, on peut créer des extrémités monocaténaires. Ces extrémités
constituent des zones qui peuvent se souder à une autre portion d’ADN. Ceci permet d’insérer un nouveau
gène. (Schéma )
TP11 : Exemple d’utilisation des enzymes de restriction pour construire un OGM
ENZYME Nombre de site
de coupure
Sal I
2
Position des
sites de
coupures
32745 - 33244
Xba I
1
24508
Sma I
3
Xho I
1
19397-316173988833498
1 COUPURE en dehors de protéines du phage c’est à dire entre 20000 à 30000 donc Xba I.
Conclusion : La découverte des enzymes de restriction à permis la construction d’OGM.
Pour MOI
Les différentes applications
- La recherche fondamentale est le premier grand domaine d’application des OGM : technique de
surexpression d’un gène ou à l’inverse technique de répression d’un gène par l’utilisation des ARN
antisens permettent de comprendre la fonction du produit du gène étudié (expression des gènes).
- L’amélioration des plantes cultivées par transfert d’un gène d’intérêt agronomique. Le but étant de
produire plus et de produire mieux (préserver l’environnement, résister à des conditions difficiles…)
- Transformer pour produire. Un OGM peut produire une molécule étrangère en grande quantité,
dans des conditions de culture simples et à moindre coût. Ceci en vue de produire des molécules
d’intérêt thérapeutique (plante vaccin) et la production de molécules d’intérêt industriel (plastique
biodégradable).
Les risques potentiels
- Des risques pour la santé. Les gènes de sélection introduits dans la plante en même temps que le
gène d’intérêt représentent un danger . Ce sont en général, des gènes de résistance à un
antibiotique d’origine bactérienne. Ils pourraient être transférer des OGM végétaux aux
microorganismes de la flore intestinale de l’homme ou aux bactéries du sol. Des bactéries
pathogènes pour l’homme pourraient acquérir une résistance à un antibiotique qu’elles ne
possédaient pas naturellement.
- Des risques pour l’environnement. Les OGM construits pour résister à un agent pathogène par la
production d’une toxine endogène, en exerçant une pression de sélection sur les ravageurs, sont
susceptibles d’induire, dans la population cible des résistances par mutations ponctuelles, c’est à
dire l’apparition d’allèles de résistance. Si les ravageurs deviennent résistants, il faut de nouveau
avoir recourt aux produits phytosanitaires. Un autre risque est la dissémination des pollens
transgéniques : flux de gènes vers des populations de mauvaises herbes . Ceci pourrait menacer la
biodiversité végétale.