1S TP SVT Relation gène-protéine /
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.
- 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.
- 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 ?
- 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 ?
- 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 ?
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 :
- Dans « Fichier », activer la commande « Créer ».
- Sélectionner ADN ou ARN selon le type de séquence que vous souhaitez créer, donner un nom à la séquence.
- Confirmer vos sélections en cliquant sur OK.
- Dans la fenêtre « Edition » des séquences, cliquer sur les bases souhaitées du pavé de bases azotées.
Traduction
d'une séquence :
- Sélectionner la séquence correspondante à l'aide du bouton de sélection.
- Cliquer sur le bouton « Convertir » les séquences au niveau de la barre d'outils.
- 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/
A l’aide d’Anagène, Calculez
le nombre de codons possibles . Sachant qu’il existe 20
acides aminés, comment expliquer cette correspondance
? Utilisez le tableau du
code génétique fourni par
le logiciel pour compléter le votre
ci-dessous.
- Ouvrir tous les fichiers du dossier « ADN décalés » enregistrés sur le serveur.
- Mettre l’ADN témoin en 1ère position.
- Convertir toutes les séquences ADN en séquence peptidique.
- En comparant les protéines obtenues, indiquer le nombre X de nucléotides nécessaire pour coder un acide aminé.
- Calculer le nombre de codons possibles.
- Sachant qu’il existe 20 acides aminés, comment expliquer cette différence ?
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 le brin d'ADN « transcrit » ?
Conclusion
historique :
- 1960 Crick & Brenner découvrent le codon :
- 1961 Monod et Jacob découvrent l’ARNm :
Document à compléter
Tableau du code génétique :
U
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C
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A
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G
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U
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UUU
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Phe
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U
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C
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A
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G
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C
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U
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C
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A
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G
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A
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U
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C
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A
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G
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G
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U
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C
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A
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G
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Liste des acides aminés :
Nom
complet de l'acide aminé
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Code
3
lettres
|
Code
1
lettre
|
Codons possibles dans le code génétique
|
Nb de codons
|
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