SVT - 1ère S - TP3 - Variabilité génétique et mutation de l` ADN

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 EXTRAIT DU PROGRAMME
Pendant la réplication de l’ADN surviennent des erreurs spontanées et rares, dont la fréquence est augmentée par l’action
d’agents mutagènes. L’ADN peut aussi être endommagé en dehors de la réplication.
Le plus souvent l’erreur est réparée par des systèmes enzymatiques. Quand elle ne l’est pas, si les modifications
n’empêchent pas la survie de la cellule, il apparaît une mutation, qui sera transmise si la cellule se divise.
 CONNAISSANCES CONSTRUITES
Pendant la réplication, il peut se produire des erreurs spontanées et rares dans l’assemblage des nucléotides de la molécule
d’ADN. Cette fréquence est accentuée par les UV, certaines radiations électromagnétiques et des substances chimiques.
Ces facteurs sont appelés des agents mutagènes. Une grande partie de ces erreurs est corrigée par des enzymes, cependant
si l’erreur échappe au système de correction, elle devient une mutation.
 CAPACITÉS MISES EN ŒUVRE
o Utiliser le logiciel anagène
o Suivre un protocole
o Travailler dans des conditions stériles
o Traiter des données chiffrées à l’aide d’un tableur
o Exploiter des données chiffrées
 CONDITIONS MATÉRIELLES
Les élèves travaillent en binôme, au cours de la première activité ils traitent des allèles d’un même gène à l’aide
d’anagène. Dans une deuxième activité, ils mettent en culture, dans des conditions stériles, des levures en suivant un
protocole. Ils les exposent ensuite à différents temps de radiation d’UV. Ils exploitent ensuite ces données à l’aide d’un
tableur.
 COIN LABORATOIRE
Matériels
• Ordinateur
• Un tableur
• Enceinte d’irradiation 13933.20
• Kit mutagénèse
• Souche de levure Ade2
Documents didactiques
• Fiche d’utilisation d’Excel des ECE
• Fiche d’utilisation d’Anagène des ECE
Partie du programme : la Terre dans l’Univers, la vie et l’évolution du vivant
Niveau : première
Titre de la séance : variabilité génétique et mutation de l’ADN

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 DESCRIPTIFS
Dans la séance précédente, on a montré qu’au cours du cycle cellulaire, les cellules filles issues de la mitose possèdent la
même information génétique grâce à la réplication. Au cours de la réplication, des erreurs peuvent apparaître et être à
l’origine de mutations. Le professeur pourra montrer une boite de pétri contenant des colonies de levures blanches et rouges
(mutantes) pour illustrer la notion de mutant.
Dans une première activité, on comparera différents allèles (l’allèle codant pour une bêta globine fonctionnelle et trois
allèles mutés à l’origine d’une maladie la thalassémie) codant pour une protéine la Bêta globine qui est une des molécules
constituant l’hémoglobine.
Activité 1: caractériser les mutations
Objectif : montrer qu’une mutation est une modification dans la séquence d’ADN à l’origine de la diversité des allèles.
Support : on utilisera le logiciel anagène pour comparer différents allèles du gène de la bêta globine (l’allèle codant pour
une bêta globine fonctionnelle et trois allèles mutés à l’origine d’une maladie la thalassémie).
1. Lancer anagène et à l’aide de la fiche d’aide et ouvrir les séquences d’ADN, betacod.adn, thalassémie1cod.adn,
thalassémie4cod.adn et thalassémie5cod.adn.
2. Utiliser les fonctionnalités du logiciel pour comparer les 3 allèles mutés à l’allèle sain qu’il faudra placer sur la première
ligne. Le logiciel vous propose deux modes de comparaison à vous de choisir le modèle plus favorable.
3. Sélectionner une mutation sur une molécule et la présenter au professeur.
4. Déduire de votre étude, les différents types de mutation.
5. Fermer Anagène.
Critères d’évaluation
- Ouverture des 4 séquences demandées
- Comparaison avec discontinuités
- Identification d’une mutation
- Description de 3 mutations, une substitution, une addition et une délétion
- Fermeture d’Anagène.

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Activité 2 : mise en évidence expérimentale des UV agents mutagènes
Objectif : montrer que les UV sont mutagènes. On prendra comme exemple des levures de couleur rouge (gène
Ade2muté) qui sous l’action des UV se modifient en levures de couleur blanche.
Support : mise en culture de levures mutantes rouges (gène Ade2muté) sur une boite de pétri qui sera la boite témoin et sur
une deuxième boite qui sera exposée à des durées croissantes d’UV de cette culture. Un tableur avec lequel l’élève
construira un tableau présentant ses comptages et lui permettant de calculer le pourcentage de colonies blanches.
1. Préparation du matériel et des conditions stériles
Tracer sur le fond de la boite au feutre quatre quarts. Chaque quart sera exposé à une durée différente d’UV.
Préparer un champ stérile, en nettoyant la paillasse à l’eau de javel. Se laver les mains et placer le bec bunsen au
centre de la paillasse puis l’allumer. Vous obtiendrez un champ stérile dans un rayon de 30 cm autour du bec bunsen.
La mise en culture c’est à dire l’ouverture des boites et l’utilisation du matériel stérile se feront dans ce rayon. Les
boites doivent être refermées avant de quitter cette zone de stérilité.
2. Mise en culture en condition stérile.
Avec un compte goutte déposer 2 gouttes de la solution de levure sur chacune des boites et les étaler avec l’étaleur.
3. Exposition de la boite 2 aux UV.
La boite sera irradiée dans une armoire à UV. On placera la boite dans l’armoire, puis on enlève le couvercle et on
place le couvercle découpé (un quart a été éliminé), seul le quart non recouvert sera irradié. On allume alors la lampe
à UV pendant 30 secondes. Ensuite on tourne le couvercle avec une durée d’exposition de 60 secondes. On poursuit
cette manipulation pour les 2 quarts restants avec une durée de 90 sec et 120 sec.
4. Placer ces deux boites dans une étuve à 25°C pendant 8 jours et ranger le matériel.
5. Au bout de 8 jours compter pour chaque boite et chaque quart le nombre de colonies rouges et blanches. Reporter ces
valeurs dans un tableau du tableur et utiliser les fonctionnalités pour calculer le pourcentage de colonies blanches
dans le tableau.
6. A l’aide du tableur construire une courbe du pourcentage de colonies blanches en fonction du temps d’exposition aux
UV.
7. Exploiter ces données pour conclure sur les effets des UV.
Critères d’évaluation :
- Travail en conditions stériles : absence de moisissure
- Marquage de la boite
- Matériel rangé
- Le tableau comporte un titre, une entrée avec la durée d’exposition aux UV, avec le nombre de colonies rouges, avec le
nombre de colonies blanches, avec le nombre total de colonies et avec le pourcentage de colonies blanches.
- Entrée de la formule permettant de calculer le pourcentage de colonies blanches
- Courbe avec un titre, position et légende des axes justes et points reliés entre eux.
Activité complémentaire
- Utiliser rastop pour visualiser une enzyme (fichier « 1vas.pdb » téléchargeable sur le site de l’INRP) réparant les
erreurs de la molécule d’ADN.

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TP - Variabilité génétique et mutation de l’ADN
Activité 1: caractériser les mutations
La molécule Tha1 diffère de la molécule beta par le remplacement du nucléotide A par T en position 52.
La molécule Tha4 diffère de la molécule beta par la perte d’un nucléotide A en position 20.
La molécule Tha5 diffère de la molécule beta par l’insertion d’un nucléotide A en position 218.
Une mutation peut être un remplacement d’un nucléotide par un autre, une addition ou une délétion d’un nucléotide.

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Activité 2 : mise en évidence expérimentale des UV agents mutagènes
Un exemple de tableau
Comptage des différentes colonies de levures suivant l’exposition aux UV
Durée d'exposition aux
UV en secondes
Nb de colonies rouges
Nb de colonies blanches
Nb total de
colonies
% de colonies
blanches
0
520
4
524
76.3 %
30
340
48
388
12.4 %
60
56
155
211
73.5 %
90
8
25
33
75.8 %
120
-
-
-
-
.
7. Lorsque la durée d’exposition aux UV augmente le pourcentage de colonies blanches et donc de mutations augmente,
on peut en conclure que les UV ont un effet mutagène.
De plus le Nb de colonies diminue avec la durée d’exposition aux UV, ces derniers ont un effet létal.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0
30
60
90
pourcentage de colonies blanches
durée d'exposition aux UV en s
pourcentage de colonies blanches en fonction du temps d'exposition aux
UV
pourcentage de colonies blanches