TP 5 La molécule d`ADN support universel de l`information génétique
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Thème 1 – La Terre dans l’univers, la vie et l’évolution du vivant : une planète habitée TP 5 : La molécule d’ADN, support universel de l’information génétique • • Capacités et attitudes Manipuler, modéliser, recenser, extraire et organiser des informations pour mettre en évidence l’universalité de l’ADN Mettre en œuvre une démarche permettant d’approcher la structure de l’ADN et la nature du message codé Objectif de connaissances L’information génétique est contenue dans la molécule d’ADN, inscrite dans un langage universel. La variation génétique repose sur la variabilité de la molécule d’ADN (mutation). L’universalité du rôle de l’ADN est un indice de la parenté des êtres vivants. La molécule d’ADN, présente dans le noyau, est le support de l’information génétique. Comment s’organise la molécule d’ADN ? Activité 1 : Etude de la structure de l’ADN par un logiciel de modélisation moléculaire (p 54 et 55) 1. A l’aide des documents de votre livre et des fonctionnalités du logiciel (suivre la fiche méthode), énoncer les atomes constitutifs (atome – Colorer par CPK) et la structure tridimensionnelle (Atome – Colorer par chaîne) de cette molécule. Une hydrolyse partielle de l’ADN permet d’obtenir 4 constituants de structure analogues : Les nucléotides A, T, G et C. 2. A l’aide des fonctionnalités du logiciel, colorier chaque nucléotide d’une couleur différente. Enoncer vos observations. 3. Schématiser l’ensemble d’une molécule d’ADN en utilisant des symboles : A , T, G et C. Comment démontrer que l’ADN est la molécule universelle, support de l’information génétique ? Activité 2 : Mise en évidence de la fonction de la molécule d’ADN par transgénèse 4. A partir des documents p 52 et 53 , définir la transgénèse. 5. Grâce à la transgénèse, montrer que la molécule d’ADN est bien la molécule universelle, support de l’information génétique. Comment l’organisation structurale de la molécule d’ADN permet la codification et le stockage de l’information génétique ? Activité 3 : Etude de la codification de l’information génétique par modélisation informatique ( p 56 ) On cherche à comparer deux portions d’ADN : une contenant l’information pour produire la protéine globine α (constituant de l’hémoglobine) et une autre contenant l’information pour produire la protéine FSH (Hormone sexuelle Folliculo-stimulante). 6. Ouvrir Anagène. Dans le « Fichier » choisir « Banque de séquences » puis « Chaîne Hémoglobine », puis « Alpha », et sélectionner « alpha.adn » et « alpha.pro ». Dans le « Fichier » choisir « banque de séquences » puis « Les hormones hypophysaires et placentaires » et sélectionner « fshcod.adn » et fsh.pro » 7. A l’aide des fonctionnalités du logiciel, repérer les séquences des protéines et les comparer (comparaison simple). 8. A l’aide des fonctionnalités du logiciel, repérer les séquences des portions d’ADN et les comparer (comparaison simple). 9. A partir de vos observations, expliquer comment l’organisation structurale de la molécule d’ADN permet la codification de l’information génétique. 10. Donner une définition de gène . Nous avons tous les mêmes gènes placés aux mêmes endroits le long de nos chromosomes. Or, tous les individus d’une même espèce n’ont pas les mêmes caractères individuels. Comment l’organisation structurale de la molécule d’ADN permet la diversité de l’information génétique (la variation génétique) ? Activité 4 : Etude de la variabilité de la molécule d’ADN par modélisation moléculaire (p 57) L’appartenance d’un individu à l’un des quatre groupes sanguins du système ABO (A, B, O et AB) dépend de la présence ou non d’une molécule à la surface des hématies. Les personnes du groupe A possède la molécule A, les personnes du groupe B la molécule B, les personnes du groupe 0 aucune des 2 molécules et les personnes du groupe AB les molécules A et B. La synthèse des molécules A et B est réalisée par une protéine (enzyme), expression d’un gène ABO localisé sur le chromosome 9. 11. Ouvrir Anagène. Cliquer dans le menu “Fichier” sur le bouton “Thèmes d’étude” de la barre d’outils. Ouvrir le menu “Relations Génotype Phénotype”, sélectionner “Phénotype groupes sanguins A, B, et O” et valider le choix en cliquant sur OK. Les séquences nucléiques affichées correspondent à la partie codante du gène ABO de trois personnes de 3 groupes sanguins différents. 12. Comparer les séquences Allèle A, Allèle B, et Allèle O en cliquant sur les boutons de sélection correspondants et en prenant l’allèle A comme référence (Comparaison avec alignement) 13. Noter les résultats dans le tableau ci-dessous en indiquant la nature et la position des différences de ces séquences avec l’allèle A. ADN Nature des changements Position des changements Protéine Nombre d’acides aminés Changement Allèle B Allèle O Comparaison des séquences nucléiques et peptidiques des allèles (et les protéines associées) B et O par rapport à l’allèle A (et la protéine associée) 14. Convertir les séquences Allèle O, Allèle B, et Allèle A en séquence peptidique. Pour cela sélectionner successivement Allèle O, Allèle B, et Allèle A en cliquant sur les boutons de sélection correspondants. Dans l’onglet “Traiter”, sélectionner “Convertir les séquences” et convertir les séquences en “séquence peptidique” en sélectionnant “Traduction simple” et en cochant l’option “Résultat dans la fenêtre Affichage/édition ” et confirmer en cliquant sur OK. La nature du traitement effectué et les séquences protéiques Pro-Allèle O, Pro-Allèle B et Pro-Allèle A s’affichent dans la fenêtre Affichage des séquences. Elles peuvent être parcourues en utilisant la barre de défilement horizontal. 15. Sélectionner successivement Pro-Allèle O, Pro-Allèle B et Pro-Allèle A en cliquant sur les boutons de sélection correspondants. Cliquer sur l’icône “Comparer les séquences” de la barre d’outils. Valider l’option “Comparaison simple” et confirmer en cliquant sur OK. La nature du traitement effectué et les séquences comparées s’affichent dans la fenêtre “Comparaison simple”. Les tirets indiquent l’identité des acides aminés par rapport à ceux de la première séquence qui sert de référence. Utiliser la barre de défilement horizontal pour rechercher les différences entre les trois séquences et le grand curseur pour préciser leur position. Attention à convertir (en cliquant dessus) l’échelle horizontale en séquence peptidique. 16. Noter les résultats dans le même tableau ci-dessus. 17. Donner une définition simple d’allèle.
