§ Quel est le lien entre gènes et protéines ?

A5 : découverte historique de la relation gène-protéine / logiciels Anagène & Rastop

Au début des années 1960 plusieurs équipes ont recherché le système de correspondance entre séquences de nucléotides des acides nucléiques et séquences d'acides aminés des protéines.

Vous êtes chercheur en biologie des années 60 et vous essayez, à partir des différentes découvertes réalisées par vos collègues de comprendre le lien entre gènes et protéines.

En 1961, François Jacob et Jacques Monod font l’hypothèse d’un intermédiaire possible entre gène et protéine : un acide nucléique l’ARN (acide ribonucléique).

1/ Utilisez le logiciel Rastop pour étudier la structure moléculaire de l’ARN et la comparer à la molécule d’ADN. Montrez que la molécule d’ARN peut aussi porter une information.

1. Ouvrir deux fenêtres en cliquant sur Fichier/Nouveau. Réorganiser les fenêtres en cliquant sur Fenêtres/Réorganiser. Cliquer dans une fenêtre pour la rendre active. Le bandeau supérieur de la fenêtre devient alors bleu. Ouvrir le fichier ADN dans un fenêtre et le fichier ARN dans l'autre.
2. Choisir un affichage en boules & bâtonnets pour chaque molécule. Comparez les sucres des deux molécules : l'un est du désoxyribose, l'autre du ribose : pourquoi ?
3. Colorer les nucléotides par des couleurs différentes en cliquant dans le menu sur Atomes/Colorer par/Forme*. Comparez les bases composant ADN et ARN : quelle différence constatez-vous ?
4. Réalisez un tableau de comparaison entre ADN et ARN. Comparez la molécule d’ADN et la molécule d’ARN (nucléotides, nombre de brins, sucre…).

Afin de localiser la synthèse des ARN François Jacob et Jacques Monod mettent en culture des cellules animales avec de l’uracile tritié (H³ radioactif). Ils réalisent deux incubations à deux temps différents.

a. Autoradiographie réalisée juste après incubation ;

b. Autoradiographie réalisée 30 minutes après incubation.

2/ Déterminez la localisation cellulaire de l’ARN. Comparez à celle de l’ADN et des protéines. En quoi ces résultats expérimentaux valident-ils l’hypothèse de Jacob et Monod ?

acides nucléiques : ADN, ARN

Différents types d'acides nucléiques :

molécule	ADN	ARN
acide	phosphorique
sucre	désoxyribose	ribose
bases	Thymine+A+G+C	Uracile+A+G+C
nombre de brins	bicaténaire	Monocaténaire en général
structure spatiale	double hélice	variable

§ Comment définir la lithosphère continentale ?

A4 : Datation d'une roche par radiochronologie / Tableur

sujet ECE BAC 2013 n°26

sujet ECE BAC 2015

Radiochronologie

Bilan / La caractérisation du domaine continental : lithosphère continentale, reliefs et épaisseur crustale

La croûte continentale affleure dans les régions émergées. L'examen de données géologiques permet à la fois d'expliquer cette situation et de nuancer cette vision rapide car les mécanismes de formation des montagnes sont complexes. On se limite au cas des reliefs liés à un épaississement crustal dont les indices peuvent être retrouvés sur le terrain ou en laboratoire.

Les différences d'altitude moyenne entre les continents et les océans s'expliquent par des différences crustales.

La croûte continentale, principalement formée de roches voisines du granite, est d'une épaisseur plus grande et d'une densité plus faible que la croûte océanique. L'âge de la croûte océanique n'excède pas 200 Ma, alors que la croûte continentale date par endroit de plus de 4 Ga. Cet âge est déterminé par radiochronologie. La radiochronologie des roches est fondée sur la décroissance radioactive naturelle de certains éléments chimiques présents dans les minéraux qui les constituent.

Au relief positif qu'est la chaîne de montagnes, répond, en profondeur, une importante racine crustale. L'épaississement de la croûte résulte d'un raccourcissement et un empilement. On trouve des indices tectoniques (plis, failles, nappes) et des indices pétrographiques (métamorphisme, traces de fusion partielle) du raccourcissement. Les résultats conjugués des études tectoniques et minéralogiques permettent de reconstituer un scénario de l'histoire de la chaîne.

C/ Poursuivre

Lexique : http://www.ac-nice.fr/svt/sorties/roya/textes/glossaire.html ; http://www.premiumwanadoo.com/renard/revisions/SVT/lexGeol.htm#S ;

Logiciel Chonorad : http://www.pedagogie.ac-nantes.fr/31152093/0/fiche___ressourcepedagogique/&RH=1160731090953

Pour en savoir plus : http://planet-terre.ens-lyon.fr/planetterre/XML/db/planetterre/metadata/LOM-datation-rubidium-strontium.xml

http://evolution.biologique.free.fr/

§ Comment reconstituer l'histoire d'une chaîne de montagnes ?

CORRECTION DS

§ Quel est le lien entre gènes et protéines ?

A4 : quelques exemples de protéines / Anagène

présentation d'Anagène

FT/ logiciel de séquençage moléculaire / manuel p.

FT fournies au TP de Bac (ECE) : http://pedagogie.ac-toulouse.fr/svt/serveur/bankact/index.php?m=1&sm=1

Hémoglobine ….

les protéines sont des molécules à séquence, comme l'ADN

A5 : découverte historique de la relation gène-protéine / logiciels Anagène & Rastop

En 1965, Niremberg & Mattéi mettent au point un protocole permettant d’élucider le code génétique. Ils préparent tout d’abord des extraits de cytoplasme dépourvus d’ARN mais contenant les 20 acides aminés et tous les éléments nécessaires à la synthèse des protéines. Ils ajoutent ensuite à cette préparation des ARN de synthèse dont la séquence est connue, puis ils analysent la séquence des protéines obtenues.

3/ Utiliser le logiciel Anagène pour refaire les expériences de Niremberg & Mattéi et élucider le code génétique de l’ADN en travaillant avec la rubrique « Créer des séquences ».

Création d'une séquence de nucléotides :

1. Dans « Fichier », activer la commande Créer.
2. Sélectionner ADN ou ARN selon le type de séquence que vous souhaitez créer, donner un nom à la séquence*.
3. Confirmer vos sélections en cliquant sur OK.
4. Dans la fenêtre Edition des séquences, cliquer sur les bases souhaitées du pavé de bases azotées.

Traduction d'une séquence :

5. Sélectionner la séquence correspondante à l'aide du bouton de sélection.
6. Cliquer sur le bouton Convertir les séquences au niveau de la barre d'outils.
7. Pour que la séquence s'affiche : sélectionner l'option Peptidique pour la séquence à afficher, puis l'option Traduction simple, et l'option Résultat dans la fenêtre Affichage/édition.

En 1960, Francis Crick et Sydney Brenner cherchent à déterminer le nombre X de nucléotides nécessaire pour coder la synthèse d’un seul acide aminé. Cette séquence de X nucléotides est nommée codon.

4/ Calculez le nombre de codons possibles . Sachant qu’il existe 20 acides aminés, comment expliquer cette correspondance ? A l’aide d’Anagène, compléter le tableau fourni du code génétique. En comparant les protéines obtenues, indiquer le nombre X de nucléotides nécessaire pour coder un acide aminé :

5/ Utilisez le logiciel Anagène pour comparer la séquence d’ADN et d’ARNm du gène codant pour la globine β. Pour cela, recherchez la globine dans la base de données sachant que c'est une partie de l'hémoglobine. Comparez les séquences nucléotidiques des deux brins complémentaires du gène de la globine bêta et de l’ARNm de la globine β à l’aide du logiciel (comparaison simple). Que remarquez-vous ? Quelle est la différence entre les brins d'ADN « codant » et « transcrit » ?

correctionTS SVT ds

§ Comment définir la lithosphère continentale ?

Correction DS

A3 : Mesure de densité des roches / site

http://sciencesdelavie.chez.com/4eme/masvol.htm

densité péridotite > basalte > granite, -> densité manteau > croûte océanique > continentale

A4 : Datation d'une roche par radiochronologie / Tableur

sujet ECE BAC 2013 n°26

sujet ECE BAC 2015

autre exemple : l’âge des roches sur granite d'Athis : manuel Nathan 2012 p 128-129

Radiochronologie

§ Quelles preuves de parenté à l'échelle moléculaire ?

1.5 : Homologies moléculaires

A1 : Modélisation sur logiciel / Rastop

Modèles mol

On ne peut pas voir les molécules au microscope mais la chimie nous ayant permis de connaître le nombre d'atome et leur disposition dans l'espace, on peut modéliser avec des logiciels de visualisation moléculaire pour repérer quelques caractéristiques des molécules du vivant.

visiter la librairie de molécules et chercher la composition atomique globale de chaque type de molécule :

http://www.librairiedemolecules.education.fr/recherche.php?typeclassification=chimique&idcat[]=polysaccharide&idcat[]=autre_organique&reduire[]=organique

les atomes : C, H, O, N, P, S

composent les molécules organiques : glucides, lipides, protides & acides nucléiques

chemical elements : Carbon, Hydrogen, Oxygen, Nitrogen, Phophorus, Sulphur,

molecules : carbohydrates, lipids, protein, nucleic acids

A2 : analyse chimique de différentes molécules

© composition chimique vivant.odt

composition chimique vivant CO.odt

la matière organique contient C-H

videos d'Euglènes :

http://www.youtube.com/watch?v=IWyol3u-OL8

http://www.youtube.com/watch?v=4MlR3dKfXmc

http://www.youtube.com/watch?v=jl0TzaWUQWk

http://www.youtube.com/watch?gl=FR&hl=fr&v=0rNI8Bos_BQ&feature=related

infos sur les euglènes :

http://www.ac-reims.fr/datice/svt/docpedagacad/lycee/sciencvie/cellule/algues/activite_3.htm ;

http://www.snv.jussieu.fr/vie/dossiers/culturedecellules/euglenes.htm ;

http://pedagogie.ac-toulouse.fr/svt/serveur/lycee/sanhard/euglene.html ;

http://pedagogie.ac-amiens.fr/svt/info/logiciels/Mesurim2/exemples/algues/algues.htm

http://tolweb.org/Euglenida/97461

Bilan : Schématisation du métabolisme cellulaire / schéma©

=> Mutant, organelle, orders in size (cell, organelle, membrane). prokaryote / eukaryote. Auto/Hétérotrophe

Mutant, organite, ordres de grandeur de tailles (cellule, organite, membrane), Pro /Eucaryote, Auto/Hétérotrophe

schéma du métabolisme cellulaire : http://www.accessexcellence.org/RC/VL/GG/ecb/ecb_images/13_02_cell_metabolism.jpg ; http://www.exrx.net/Images/Biochemical/Simplified.gif ;

http://www.healthknot.com/image-files/cell_metabolism.png

schémas et dessins à télécharger au format doc :

http://svt.ac-dijon.fr/schemassvt/spip.php?article945

http://svt.ac-dijon.fr/schemassvt/article.php3?id_article=40

http://svt.ac-dijon.fr/schemassvt/spip.php?article40

http://www.infovisual.info/02/001_fr.html

Bilan : Réactions chimiques du vivant : métabolisme cellulaire

De nombreuses transformations chimiques se déroulent à l’intérieur de la cellule : elles constituent le métabolisme. Il est contrôlé par les conditions du milieu et par le patrimoine génétique.

Many chemical changes occur within the cell : it is called the metabolism. It is controlled by environmental conditions and by genetic heritage. 

C : pour aller plus loin

Levure et fermentation : http://www.didier-pol.net/3FERM-EXA.html#numlev

Conseil national de recherche Canada : http://www.nrc-cnrc.gc.ca/fra/education/biologie/galerie/index.html

Site Bmédia : http://www.edu.upmc.fr/biomedia/rubrique_2/banque_images/histologie/index.html

Serimedis : http://www.serimedis.inserm.fr/index.pgi

CNRS / Les sciences de la vie au lycée : http://www.cnrs.fr/cnrs-images/sciencesdelavieaulycee/cellule/intro.htm ; http://www.cnrs.fr/cnrs-images/sciencesdelavieaulycee/index.htm

CNRS / Sagascience http://www.cnrs.fr/cw/dossiers/doscel/accueil2.htm

Institut européen de chimie et de biologie : http://www.cellbiol.net/cbe/multimedia.php

CERIMES : http://www.cerimes.fr/e_doc/cellule/index_flash.htm#%20

Virtual cell : http://www.life.illinois.edu/plantbio/cell/

Cell alive : http://www.cellsalive.com/

Web atlas : http://www.itg.uiuc.edu/technology/atlas/

Site de microscopie de NIKON : http://www.microscopyu.com/articles/livecellimaging/index.html

Inside the cell : http://publications.nigms.nih.gov/insidethecell/

Marius explore la cellule : http://www.bioclips.com/

Voyage inside the cell : http://www.sinauer.com/voyage/video.php

La cellule sur canal U : http://www.canal-u.tv/producteurs/science_en_cours/dossier_programmes/

la_cellule_vivante/pour_l_enseignement/la_cellule_2002 : http://www.canal-u.tv/producteurs/science_en_cours/dossier_programmes/la_cellule_vivante/du_cote_de_la_recherche/cellules_en_vues

Biointeractive : http://www.hhmi.org/biointeractive/vlabs/index.html

Puissances de 10: http://www.dailymotion.com/video/x2zuqa_puissances-de-dix-powers-of-ten_shortfilms

Attention : ds bientôt

retour sur la problématique : parenté entre vivants mais quelles preuves ?

§ Quelles preuves de parenté à l'échelle moléculaire ?

parenté entre vivants mais quelles preuves ?

retour sur la problématique : parenté entre vivants mais quelles preuves ?

§ Quelles preuves de parenté à l'échelle moléculaire ?

1.5 : Homologies moléculaires

A1 : Modélisation sur logiciel / Rastop

On ne peut pas voir les molécules au microscope mais la chimie nous ayant permis de connaître le nombre d'atome et leur disposition dans l'espace, on peut modéliser avec des logiciels de visualisation moléculaire pour repérer quelques caractéristiques des molécules du vivant.

visiter la librairie de molécules et chercher la composition atomique globale de chaque type de molécule :

http://www.librairiedemolecules.education.fr/recherche.php?typeclassification=chimique&idcat[]=polysaccharide&idcat[]=autre_organique&reduire[]=organique

atomes : C, H, O, N, P, S

molécules organniques : glucides, lipides, protides, acides nucléiques

chemical elements : Carbon, Hydrogen, Oxygen, Nitrogen, Phophorus, Sulphur,

molecules : carbohydrates, lipids, protein, nucleic acids

A2 : analyse chimique de différentes molécules

Il existe dans la nature 92 éléments chimiques possédant des propriétés chimiques et physiques spécifiques. Ces éléments sont les atomes. Les atomes sont les briques élémentaires de la matière. Ils sont désignés par un symbole : H, He, C, O, N…

Trouver des arguments accréditant le fait que les êtres vivants sont constitués à partir d’éléments chimiques disponibles sur la planète Terre. Dégager les particularités de la constitution chimique du monde vivant.

Composition chimique en % de la masse totale	atmosphère	hydrosphère	lithosphère			biosphère
	air	mer	croute	un basalte (roche)	un granite (roche)	Un être humain	un végétal
C = Carbone	0,001	Traces	Traces			19,4	11,6
H = Hydrogène		65,3	Traces			5,6	0,8
0 = Oxygène	21	33	44,9	44,5	49,4	62,8	77,6
N = Azote (Nitrogen)	78		Traces			9,3	8,7
P = Phosphore						0,63	0,7
S= Soufre		0,018				0,64	0,2
Si = Silicium			21,6	23,6	32,4	0,004	Traces
Al = Aluminium			2,9	7,9	7,4	0,001	Traces
Fe = Fer			5,9	9,6	2	0,005	Traces
Ca = Calcium			2,3	7,2	1	1,38	Traces
Na = Sodium (Natrium)		0,28		1,9	2,6	0,26	Traces
Cl = Chlore		0,33
Mg = Magnésium			2,7	2,5	0,6
K = Potassium (Kalium)			2,2	0,1	4,6	0,22	Traces

Classez, en réalisant un tableau, les molécules suivantes en deux catégories : organique ou minérale

Dégagez la caractéristique chimique principale des molécules organiques : C-H

	ORGANIQUE	MINÉRAL
Le calcaire : CaCO3
L'acide linoléique : C18H32O2
L'acide sulfurique : H2SO4
L'aspartame : C14H18N2O5
La glycine : C2H5NO2
L'adénosine triphosphate : C10H16N5O13P3
Le gypse : CaSO4
Le glycéraldéhyde :  C3H6O3
Le ribulose bisphosphate : C5H12O11P2
L'uridine : C9H12N2O6
L'urée : CON2H4