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sciences de la vie et de la terre
SvT
sciences de
la vie et
de la terre
Première S
Terminale S
PrOgramme
2014
tâches complexes
cOORdOnnÉ PaR
PaTrick DemOugeOT
lOïc maThOn
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La Terre
dans
l'Univers,
la vie,
l'évolution
du vivant
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SvT terminale S
terminale s
S vT terminale s
t hème 1 : la terre dans l'univers, la vie, l'évolution du vivant
1-A : Génétique et évolution
diversification génétique
et diversification des êtres vivants
Les pucerons produisent des caroténoïdes
Aide de connaissance 1 : Des transferts de gènes
Aide de connaissance 2 : Rappels de première S sur la synthèse de protéines : lien entre protéines
et gènes
Aide de savoir-faire 1 : Réalisation d'une chromatographie des pigments caroténoïdes
Aide de savoir-faire 2 : Réalisation d'une recherche avec BLAST du NCBI
Aide de savoir-faire 3 : Réalisation d'un schéma-bilan
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aides
aide de connaissance 1 : Des transferts de gènes
Chaque génération reçoit ses gènes de la précédente : une cellule qui se divise transmet ses gènes
aux descendantes, deux parents les transmettent à leur enfant… Le transfert des gènes se réalise
au sein même de l’espèce de façon verticale (de génération en génération).
Des gènes transitent parfois entre individus d’espèces différentes : on parle alors de « transfert
horizontal ».
D’après une interview de Marc-André Selosse, professeur spécialiste des interactions entre organismes.
Aide de connaissance 2 : Rappels de première S sur la synthèse de protéines : lien entre
protéines et gènes
Un gène détient dans sa séquence de nucléotides, l’information permettant la synthèse d’une
protéine. Cette dernière, caractérisée par sa séquence d’acides aminés est impliquée dans la réalisation du phénotype. On appelle expression de l’information génétique l’ensemble des mécanismes aboutissant à la fabrication d’une protéine à partir de l’information contenue dans le
gène :
• Au cours de la transcription dans le noyau, un ARN messager complémentaire du brin transcrit
de l’ADN est synthétisé. L’ARN messager sort du noyau par les pores de l’enveloppe nucléaire.
• La traduction permet la synthèse des protéines dans le cytoplasme. La séquence des acides aminés est gouvernée par celle des nucléotides de l’ARN messager suivant un système de correspondance : le code génétique.
© Réseau Canopé 2015
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Aide de savoir-faire 1 : Réalisation d'une chromatographie des pigments caroténoïdes
La chromatographie est une technique de séparation des molécules présentes dans un mélange.
Elle utilise la migration par capillarité d'un liquide (solvant) sur un support solide (papier). Les
constituants du mélange sont entrainés plus ou moins loin suivant leurs propriétés physicochimiques (masse molaire, polarité...).
© Réseau Canopé 2015
Matériel :
• Différentes solutions :
—— Solution 1 : filtrat de carotte (très riche en caroténoïdes)
—— Solution 2 : solution éthérée de pucerons du pois
—— Solution 3 : sève de plants de pois
• Du solvant à chromatographie (éthanol)
• Une bande de papier à chromatographie
• Une éprouvette (ou équivalent)
• Un bouchon avec crochet de suspension
• Un agitateur en verre (à bout rond)
• Un fin cathéter
• Un cache noir pouvant recouvrir l’éprouvette
• Une règle, un crayon gris, un feutre à verre
• Un chronomètre
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Protocole :
Préparation de l'éprouvette
• Suspendre la bande de papier à chromatographie à l'aide du crochet fixé au bouchon.
• La placer dans l'éprouvette pour repérer le niveau du solvant à ajouter (le papier doit tremper de
0,5 cm dans le solvant).
• Retirer la bande de papier.
• Verser le solvant à chromatographie jusqu'au niveau repéré.
• Fermer l'éprouvette sans le papier pour que le solvant sature l’intérieur.
Préparation du papier à chromatographie (NE PAS METTRE LES DOIGTS DESSUS) :
• Tracer un trait au crayon à 2 cm du bord inférieur du papier et parallèle à celui-ci : il s’agit de la
ligne de dépôt.
• Placer sur cette ligne et à égale distance, trois points au crayon.
• Déposer chaque produit à tester sur chaque point fait précédemment : on doit obtenir une tache
aux contours bien définis :
—— pour les solutions 1 et 3 : utiliser l’extrémité ronde d’un agitateur ;
—— pour la solution 2 : déposer une petite goutte de solution éthérée, attendre qu’elle sèche et
recommencer plusieurs fois l’opération pour obtenir une tache très colorée et la plus petite
possible.
Réalisation de la migration
• Suspendre le papier dans l’éprouvette de façon à ce que ses bords ne touchent pas la paroi de
l’éprouvette et que le solvant ne touche pas la ligne de dépôt.
• Placer l’ensemble à l’obscurité en le recouvrant du cache.
• Laisser migrer le solvant pendant 20-30 minutes, puis retirer et laisser sécher le papier à l’air.
Aide de savoir-faire 2 : Réalisation d'une recherche avec BLAST du NCBI
La page d'accueil de BLAST® du NCBI vous guide suivant les expériences que vous souhaitez réaliser : BLAST®
Les programmes BLAST® effectuent une recherche rapide dans les banques de séquences nucléotidiques et protéiques avec une estimation rigoureuse des similitudes.
Il existe cinq programmes BLAST® possibles en fonction de la nature de la séquence requête :
celui que nous utiliserons est blastp, qui compare une séquence de protéine dans une banque de
séquences protéiques d’un organisme connu.
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• Dans une nouvelle fenêtre, se connecter au site BLAST® du NCBI.
• Cliquer sur le lien « protein blast ».
• Paramétrer une recherche :
• Au bout de quelques secondes, le résultat apparait.
Les gènes de très nombreuses espèces ont été entièrement séquencés et sont stockés dans des
banques de données en réseau. Elles sont toutes libres d’accès sur Internet et accessibles par le
portail américain NCBI (National Center for Biotechnology Information).
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Lecture des résultats de la recherche
Le logiciel indique le nom des enzymes dont la séquence protéique se rapproche le plus de la
séquence soumise.
Interprétation des résultats de la recherche : mesure du taux d’homologie entre deux séquences
Si la similitude est suffisante, donc susceptible de ne pas être due au hasard, alors on peut dire
qu’elle est représentative de l’homologie et que les différences entre les deux séquences sont
dues à l’évolution. Elle peut laisser supposer une fonction identique mais ne le prouve pas. Il est
possible que ce soit une convergence ou simplement du hasard, surtout si c’est sur une courte
région. En revanche, au delà de 30 % de similitudes, c’est probablement une homologie.
Notions de score d’alignement et de pourcentages d’identité
Soit les deux séquences A et B dont l’alignement est représenté ci-dessous (chaque lettre représente un acide aminé dans le code international des acides aminés) :
SEQUENCE A :
R C S I I S - - GY R F D Q G P S L L L M R EV F E ET
III.I.--I.IIIIIIII.II--IIII.
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SEQUENCE B :
R C S L I N H N G H R F D Q G P S LY L M - -V F E EA
Trois types de correspondances peuvent être faites entre les acides aminés de la séquence A et
ceux de la séquence B :
• les identités : les deux acides aminés sont identiques sur les deux séquences. Elles sont représentées par un « I » ;
• les substitutions : un acide aminé est remplacé par un autre. Elles sont représentées par un « . » ;
• les insertions et délétions : l’ajout d’un acide aminé sur une séquence entraine une brèche sur
l’autre séquence (et inversement). Elles sont représentées par un « - ».
Il y a deux moyens de mesurer le taux d’homologie, c’est-à-dire le degré de parenté entre deux
séquences :
• le calcul du pourcentage d’identité : on place les deux séquences le mieux l’une par rapport à
l’autre pour obtenir un maximum de « I » et on calcule le pourcentage de « I » par rapport à la
taille totale des séquences. Avantage : calcul simple. Inconvénient : peu pertinent car il donne le
même poids aux substitutions qu’aux insertions-délétions.
• le calcul du score d’alignement : on attribue à chaque correspondance un score particulier, par
exemple : identité = +1, mésappariement = 0, brèche = -1. Pour l’alignement parfait de deux
séquences de 26 acides aminés, le score serait de 26.
Pour deux séquences données, le meilleur alignement est celui qui donne le score le plus élevé
avec si possible le pourcentage d’identité le plus élevé.
Aide de savoir-faire 3 : Réalisation d'un schéma-bilan
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