Thème 1A 1ère S Expression, stabilité et variation du patrimoine

Thème 1A 1ère S Expression, stabilité et variation du patrimoine génétique
Activité 6 : La transcription de l’ADN en ARN
Thème 1A
Compétences travaillées
Notions à construire
Attitudes
Les molécules d’ARN sont constituées d’un seul brin alors que les molécules
d’ADN en ont deux (double hélice).
Les molécules d’ADN et d’ARN se ressemblent : elles sont constitués d’une
succession de nucléotides (desoxyribonucléotides et ribonucléotides) avec
quatre types de bases azotées : A, G, T, C pour l’ADN et A, G, U, C pour
l’ARN. La thymine est remplacée par l’Uracile dans l’ARN.
Chez les eucaryotes, la transcription est la fabrication, dans le noyau, d’une
molécule d’ARN pré-messager, complémentaire du brin codant de l’ADN.

Capacités

Mettre en œuvre une utilisation de logiciels et une pratique
documentaire permettant : d’approcher le mécanisme de la
transcription


Manifester du sens de l’observation, de
la curiosité, de l’esprit critique
Faire preuve d’autonomie
Percevoir le lien entre sciences et
technique
A partir des documents proposés, de vos observations et vos connaissances, énoncer les mécanismes mis en jeu pour la transcription de l’ADN en
ARN. Un schéma bilan est attendu.
Document 1 : Comparaison des structures de l’ADN et ARN
Logiciel : Rastop
Fichier : ADN.pdb et ARN.pdb
Le logiciel Rastop permet de comparer les structures spatiales et la composition des différents acides nucléiques par exemple en colorant les différents
nucléotides à l’aide des fonctionnalités du logiciel : en rouge ceux à base azotée Adénine (A), en bleu ceux à base azotée Thymine (T), en jaune ceux à base azotée
guanine (G) et en violet ceux à base azotée Cytosine.
Document 2 : Comparaison des séquences nucléotidiques de l’ADN et de l’ARN
Logiciel : Anagène
Fichiers : Séquences nucléotidiques de l’Alléle A du gène groupe sanguin ABO Banque de séquences, phénotype groupes sanguins ABO ,
ADnAtranscrit, ADnAnontranscrit, ARNmA
Document 3 : L’ARN polymérase
http://fr.wikipedia.org/wiki/ARN_polym%C3%A9rase, http://www.jbc.org/content/281/15/e12.full
En 1960, quatre chercheurs différents, (S. Weiss, J. Hurwitz, Audrey Stevens et J. Bonner) découvrent la polymérase de l'ARN bactérien qui règle la
polymérisation de nucléotides sous la direction de l'ADN.
Roger Kornberg reçut le prix Nobel de Chimie en 2006 pour ses travaux sur l’ARN polymérase de levure en cours de transcription.
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Logiciel : Rastop
Fichier : 1msw.pdb (complexe ARN polymérase/ADN avec amorce d’ARN)
Document 4 : Les expériences de Spiegelman et Hall 1961
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC221635/pdf/pnas00218-0003.pdf
Spiegelman et Hall utilisent le virus bactériophage T2 est un virus à ADN qui infectent les bactéries
E. coli. On peut ainsi obtenir des molécules d’ADN et d’ARN de T2 synthétisé par la bactérie.
Ils marquent les molécules de manière radioactive : ARNm du T2 marqué au 32P, ADN duT2 au 3H.
Par désintégration radioactive, 32P et 3H émettent des particules ayant des énergies
caractéristiques différentes ce qui permet de détecter indépendamment ces isotopes.
Ils dénaturent les molécules : un mélange d’ADN et d’ARN est chauffé, à 100° environ, ce qui
provoque la séparation des deux brins d’ADN. Puis le mélange est refroidi lentement.
Ils réalisent ensuite une ultracentrifugation sur gradient de densité (chlorure de Césium) afin de
séparer les molécules. Ils mesurent ensuite la radioactivité en fonction des fractions moléculaires
obtenus par centrifugation.
D’après Hall et Speigelman 1961
http://profiles.nlm.nih.gov/ps/retrieve/Narrative/PX/p-nid/196
Document 5 : Hybridation entre ADN simple brin et ARNm de cellules eucaryotes pour le gène de l’ovalbumine
ARN m
ADN simple brin (brin
transcrit)
A
C
D
F
3
1
4
6
2
5
B
G
E
2
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Document 6 : L’épissage de L’ARN pré-messager chez les cellules eucaryotes http://www.snv.jussieu.fr/bmedia/homeotique/homeo1.html
La transcription est la copie d'une molécule d'ADN en une molécule d'ARN.
L'enzyme responsable de cette transcription est l'ARN polymérase.
Les gènes des cellules eucaryotes (non bactériennes), ont leurs séquences codantes (appelées exons) interrompues par des séquences non codantes (appelées
introns).
La molécule d'ARN directement synthétisée à partir du modèle ADN,ARN pré-messager (ou transcrit primaire) reste dans le noyau et est traitée par un
complexe enzymatique qui enlève tous les introns. C'est ce que l'on appelle l'épissage.
L'ARN produit est plus court, passe dans le cytoplasme et devient un ARN messager (ARNm).
L'ARNm est alors traduit en protéine à partir des acides aminés en présence des ribosomes.
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