1,1/ L’expression du patrimoine génétique

 

Le génome, comment « ça marche » ?

1,1,4/ Processus cellulaire de la synthèse protéique

1/ Trois expériences historiques des sixties

- Mener une démarche historique ou une étude documentaire permettant de comprendre comment les ARN messagers ont été découverts.

- Étudier les expériences historiques permettant de comprendre comment le code génétique a été élucidé.

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). 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.

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.

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.

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.

1. Ouvrir tous les fichiers du dossier « ADN décalés » enregistrés sur le serveur.

2. Mettre l’ADN témoin en 1ère position.

3. Convertir toutes les séquences ADN en séquence peptidique.

4. En comparant les protéines obtenues, indiquer le nombre X de nucléotides nécessaire pour coder un acide aminé.

5. Calculer le nombre de codons possibles.

6. Sachant qu’il existe 20 acides aminés, comment expliquer cette différence ?

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 » ?

Réalisez un compte-rendu de vos recherches.