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.

What Are You?

 

Listen : https://youtu.be/JQVmkDUkZT4

What Are You? So. Are you your body? And if so, how exactly does this work? Lets explore lots of confusing questions.

Read : https://www.msn.com/en-us/health/wellness/a-new-dna-test-kit-can-tell-you-how-old-your-cells-are/ss-BB14Tlz8#image=1

How to Make an Elephant Explode – The Size of Life 2

 

Listen : How to Make an Elephant Explode – The Size of Life 2 : https://youtu.be/MUWUHf-rzks

read : https://www.thoughtco.com/mitochondria-defined-373367

1/ Génétique et évolution

 

PrépaGrrrandOrrrral : à la rentrée des vacances certains docs seront présentés par les élèves pour s’entraîner ...

1,3/ L’évolution des génomes au sein des populations

Objectifs : il s’agit avant tout de mobiliser les acquis sur les mécanismes de l’évolution et de comprendre, en s’appuyant sur des exemples variés, que ces mécanismes concernent toutes les populations vivantes.

Liens : SVT – classe de seconde : biodiversité ; enseignement scientifique de la classe terminale : loi de Hardy-Weinberg.

1,3,1/ l’équilibre théorique des populations

1/ Espèce ou population ?

Écrivez un brouillon de définition du mot « espèce » :

Questionner la notion d’espèce en s’appuyant sur les apports modernes du séquençage de l’ADN : Manuel p92-93

Des définitions de l'espèce :

au programme de 6e : « La diversité des espèces est à la base de la biodiversité. Une espèce est un ensemble d'individus qui évoluent conjointement sur le plan héréditaire. »

Mayr donne de l'espèce la définition largement admise : « l'espèce représente un groupe de populations réellement ou potentiellement interfécondes et séparé reproductivement de tout autre groupe analogue. »

Conception biologique de l'espèce (BSC) = une espèce est un groupe de populations naturelles au sein desquelles les individus peuvent échanger du matériel génétique ; toute espèce est séparée des autres par des mécanismes d'isolement reproductif.

Conception phylogénétique de l'espèce (PSC) = concept cladistique = un groupe d'organismes qui peuvent être distingués d'autres groupes et auquel apartiennent les ancêtres et les descendants d'une lignée évolutive = le plus petit agrégat de populations identifiable par une combinaison unique d'états de caractères chez des individus comparables.

Conception évolutive de l'espèce (ESC) = une espèce est une lignée évolutive formée de populations ancestrales et de leurs descendants, qui est distincte des autres lignées évolutives et qui a son propre destin.

espèce = ensemble d'individus qui produisent une descendance fertile d'un point de rupture du flux généalogique juqu'au suivant.

« dans la nature il n’y a pas d’espèces : il n’apparait que des barrières de reproduction. Les espèces, c’est nous qui les créons à partir d’un modèle théorique » (G. Lecointre, professeur au Museum National d’Histoire Naturelle - Revue Espèces – n° 1 –septembre 2011) : http://www.especes.org/

l'espèce est une réalité statistique, collective

espèces, spéciation, critères phénotypiques & d'interfécondité

video PH.Gouyon 3’20  : https://videos.reseau-canope.fr/corpus/lignees_d_especes-HD.mp4

2/ la loi de Hardy-Weinberg prévoit la stabilité d’une population

En 1908, le mathématicien britannique Geoffroy H. Hardy et le médecin allemand Wilhelm Weinberg proposent un modèle théorique qui prévoit "la stabilité des fréquences relatives des allèles dans les populations eucaryotes à reproduction sexuée".

Le principe de (Castle-)Hardy-Weinberg ( aussi connue comme loi d'Hardy-Weinberg, modèle d'Hardy-Weinberg, Hardy-Fleury-Weinberg ; en anglais, Hardy–Weinberg equilibrium ou HWE) est une théorie de génétique des populations, qui postule qu'au sein d'une population (idéale), il y a équilibre des fréquences allélique et génotypique d'une génération à l'autre.

L'équilibre de Hardy-Weinberg reste le modèle théorique central de la génétique des populations. La notion d'équilibre dans le modèle de Hardy-Weinberg est assujettie à différentes hypothèses.

Ces hypothèses sont les suivantes :

1. La population sur laquelle on étudie cette notion d'équilibre est panmictique. Les couples se forment au hasard (panmixie), et de même leurs gamètes se rencontrent au hasard (pangamie).

2. La population est très grande en effectif, ceci pour diminuer très fortement les variations d'échantillonnage.

3. Il ne doit y avoir dans la population, ni sélection, ni mutation, ni migration.

4. Les générations successives sont discrètes (pas de superposition de générations dans les croisements).

5. Les différents génotypes sont viables et féconds.

Dans ces conditions la diversité génétique de la population se maintien et doit tendre vers un équilibre stable de la distribution génotypique. Les relations entre fréquences génotypiques et fréquences alléliques permettent d'estimer celles-ci à partir de fréquences phénotypiques.

Dans les populations eucaryotes à reproduction sexuée, le modèle théorique de Hardy-Weinberg prévoit la stabilité des fréquences relatives des allèles dans une population.

3/ modélisation de la fréquence des allèles dans une population

Extraire, organiser et exploiter des informations sur l’évolution de fréquences alléliques dans des populations.

Comprendre et identifier les facteurs éloignant de l’équilibre théorique de Hardy-Weinberg.

https://www.pedagogie.ac-nice.fr/svt/productions/edumodeles/algo/

paramétrer l’algorithme à droite (cf manuel p87)

https://biblio.editions-bordas.fr/demo/9782047390696/?openBook=9782047390696_extrait%3FdXNlck5hbWU9RTgzZStMS3dXMXpXVGhqK2dBTUxldz09JnVzZXJQYXNzd29yZD1XalB3YkZzdmZ2RmNDSHNXUmgyemt3PT0mZGVtbz10cnVlJndhdGVybWFyaz0

Dans les populations eucaryotes à reproduction sexuée, le modèle théorique de Hardy-Weinberg prévoit la stabilité des fréquences relatives des allèles dans une population. Mais, dans les populations réelles, différents facteurs empêchent d’atteindre cet équilibre théorique :

 test

bilan

 test

 DS

 DS

How Bacteria Rule Over Your Body – The Microbiome

 

Word formation: nouns Check_Your_English_Vocabulary_for_Medicine.pdf page 4 responses :

Plural formation (p. 4)

1. strata 2. feet 3. fibulae 4. glomeruli

5. abscesses 6. joints 7. bullae 8. testes

9. septa 10. oesophagi 11. diagnoses 12. humeri

13. syringes 14. acetabula 15. larvae 16. chordae

17. varices 18. fungi 19. ganglia 20. villi

21. atria 22. pontes 23. ova 24. bouts

25. cortices or cortexes

Nurse test : https://www.proprofs.com/quiz-school/story.php?title=maternal-and-child-health-nursing-intrapartum-postpartum

microbiology

Listen : https://youtu.be/VzPD009qTN4

Read : Gut Microbiota From Twins Discordant for Obesity Modulate Metabolism in Mice

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/24009397/

Transplanting fecal microbiota from twins discordant for obesity differentially affects metabolic activities in mice

https://www.gutmicrobiotaforhealth.com/transplanting-fecal-microbiota-from-twins-discordant-for-obesity-differentially-affects-metabolic-activities-in-mice/

3/ Organisation des acides nucléiques

 

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

riboses

un autre acide nucléique : l’ARN

la différence essentielle entre information et code.

La séquence de l'ADN, succession des quatre désoxyribonucléotides le long des brins de la molécule, code pour une information.

Le génome, comment « ça marche » ?

http://www.librairiedemolecules.education.fr/recherche.php?cle=ADN+ARN&theme=mol&rechEntete.x=0&rechEntete.y=0 

1,1,3/ Les acides nucléiques, des macromolécules à séquence

 

2/ Histoire de la découverte des acides nucléiques

Frise : https://www.timetoast.com/timelines/2244290

• Prise de notes !

• Réalisez une frise chronologique (verticale) sur la découverte de l’ADN et des gènes à partir de documents internet.

- Présenter une démarche historique sur l’identification ou la composition chimique des chromosomes.

Les acides nucléiques ont été découverts en 1868 par Friedrich Miescher. Miescher appela la nouvelle substance « nucléine » car elle se trouvait dans le noyau des cellules. La présence d'acides nucléiques dans le cytoplasme de la levure fut identifiée en 1939 et leur nature ribonucléique fut établie, contrairement aux chromosomes qui contenaient de l'ADN avec des désoxyriboses.

Vers 1940, le biologiste belge Jean Brachet étudie des molécules jusque-là peu caractérisées, que l'on appelle encore à l'époque les « acides thymonucléiques et zymonucléiques » (respectivement l'ADN et l'ARN). Il découvre que l'acide thymonucléique est un composant des chromosomes et qu'il est synthétisé lorsque les cellules se divisent après la fécondation. Il met en évidence l'existence d'acides zymonucléiques (ARN) dans tous les types cellulaires: dans le noyau, le nucléole et le cytoplasme de toutes les cellules (alors que l'on pensait à l'époque que ces molécules étaient caractéristiques des cellules végétales et des eucaryotes inférieurs tels que les levures). Enfin, il montre que ces acides sont particulièrement abondants dans les cellules (plus particulièrement dans l'ergastoplasme) qui sont très actives en termes de synthèse protéique. Les bases fondamentales de la biologie moléculaire étaient établies. Nous étions en 1940. Dans l'après-guerre, Brachet est rejoint par le biologiste moléculaire belge Raymond Jeener qui participera activement aux recherches sur le rôle de l'ARN dans la biosynthèse des protéines.

À la fin des années 1950, Severo Ochoa parvint à synthétiser in vitro des molécules d'ARN au moyen d'une enzyme spécifique, la polynucléotide phosphorylase, ce qui permit l'étude des propriétés chimiques et physiques de l'ARN.

Le rôle de l'ARN comme « messager » intermédiaire entre l'information génétique contenue dans l'ADN et les protéines fut proposé en 1960 par Jacques Monod et François Jacob à la suite d'une discussion avec Sydney Brenner et Francis Crick. La démonstration de l'existence de l'ARN messager a été faite par François Gros. Ensuite, le déchiffrage du code génétique a été réalisé par Marshall Nirenberg dans la première moitié des années 1960. Il utilisa pour cela des ARN synthétiques de séquence nucléotidique connue dont il étudia les propriétés de codage.

• compléter avec :

http://www.medecine.unige.ch/enseignement/dnaftb/

http://www.genoscope.cns.fr/externe/HistoireBM/

https://www.bioexplorer.net/history_of_biology/genetics/

3/ Organisation des acides nucléiques

• ouvrir Rastop → fichier → ouvrir → « ADN.PDB » correspondant à un morceau de molécule d'ADN, « ARN.PDB » correspondant à un morceau de molécule d'ARN → organiser les fenêtres pour avoir les molécules côte à côte

• Menu « atome » → « colorer par » → « forme » → différencie les nucléotides par la couleur

• Menu « atome » → « colorer par » → « CPK » → différencie les atomes par la couleur

• comparer les molécules et noter vos observations sous forme de tableau, trouver 3 différences entre ADN et ARN

• réfléchir sur la différence essentielle entre information et code.

 DS