Chapitre 14: L’expression du patrimoine génétique

Qu’est-il donc arrivé aux souris de gauche et de droite et à ce cerf tout blanc …

L’essentiel d’un seul coup d’œil:
Transcription: L’ordre précis des 4 bases azotées A,T,C et G constitue une information.Cette information est transmise de génération en génération. A chaque génération, l’information est exprimée par l’intermédiaire d’un autre acide nucléique, l’ARN. L’ARN est une copie simple brin de l’ADN: on parle de transcription et non de réplication. Les molécules d’ARN sont synthétisées par complémentarité de bases à partir de la molécule d’ADN. Ce processus porte le nom de transcription. La transcription est suivie d’une maturation au cours de laquelle une molécule d’ARN peut en donner plusieurs légèrement différentes. L’ARN va quitter le noyau.
Traduction: Dans le cytoplasme, l’information portée par la molécule d’ARN sera traduite en une molécule appelée protéine. Le processus de conversion de l’information génétique en protéines est appelé traduction. Le code génétique est le système de correspondance entre nucléotides et acides aminés. Les acides aminés sont les unités de base des protéines. La succession des nucléotides est traduite en une succession d’acides aminés. Trois nucléotides (ou codon) correspondent à un acide aminé. Il existe 20 acides aminés et 64 codons, c’est à dire 64 suite de trois nucléotides. Certains codons ne correspondent à rien: ce sont des codons stop. La synthèse d’une protéine commence toujours par l’acide aminé méthionine, soit le codon AUG. L’information génétique est convertie en une information fonctionnelle, la protéine.
Phénotype: Le phénotype résulte de l’ensemble des produits de l’ADN présents dans la cellule. Le phénotype dépend du patrimoine génétique et de son expression.
L’activité des gènes de la cellule est régulée sous l’influence de facteurs internes et externes.

L’objectif de ce cours est de comprendre comment une protéine peut être fabriquée à partir d’un gène.

La communauté scientifique court après le Saint Graal: comprendre l’hérédité des êtres vivants! Chronologie des découvertes.

  • Avant Darwin, on pense que l’Homme est le produit d’une action divine.
  • 1850: Darwin publie « l’évolution des espèces par le biais de la sélection naturelle »
  • 1870: Gregor Mendel découvre les facteurs héréditaires responsable du caractère ridé ou lisse des petits pois
  • 1880: Découverte des « corps colorés » de la cellule, c’est à dire des chromosomes.
  • 1910: Morgan fait le lien entre chromosomes, facteurs héréditaires et gènes (= théorie chromosomique de l’hérédité)
  • 1945: Avery prouve que la molécule d’ADN est bien le support de l’hérédité
  • 1946: Chargaff prouve que les nucléotides sont complémentaires deux à deux
  • 1950: Crick et Watson propose un modèle de la structure de la molécule d’ADN
  • 1961: Nirenberg découvre le code génétique

La preuve que l’ADN est bien le support de l’information génétique:

DNA Discoveries Before Watson and Crick

A la découverte d’une nouvelle molécule, l’ARN et de sa fonction:

ADN et ARN sont deux acronymes très proches : les molécules sont-elles aussi très proches ?

Activité 1: Mise en évidence expérimentale:

http://www.svtauclairjj.fr/allium/vert_pyronine.htm

Activité 2: Analyse d’expériences

Activité 3 : Comparez l’ADN et l’ARN

  1. Ouvrez les fichiers ARNmessager et ADN (14 paires de bases) dans libmol en ligne; https://libmol.org/
  2. Faites un affichage en ruban;
  3. Comparez les structures spatiales des deux molécules d’ARN et d’ADN;
  4. Recopiez les deux séquences de nucléotides;
  5. Établir sous forme de tableau un bilan de la comparaison entre l’ADN et l’ARN.

Activité 4 : Comprenez les liens qui unissent l’ADN et l’ARN

  • Ouvrir le logiciel Anagène.
  • Dans Fichier ouvrir Thèmes d’étude puis Expression de l’information génétique, puis Globine alpha puis Gène et ARN m codant.
  • Donner les noms des brins 1 et 2 de l’ADN de ce gène. Lire les commentaires dans informations sur ligne pointée.
  • Comparer les séquences nucléotidiques du brin 1 d’ADN et l’ARNm en prenant le brin 1 d’ADN comme séquence de référence.
  • Énoncer vos constatations.
  • Comparer les séquences nucléotidiques du brin 2 d’ADN et l’ARNm en prenant le brin 2 d’ADN comme séquence de référence.
  • Énoncer vos constatations.
  • Expliquer comment l’information génétique est transmise fidèlement de l’ADN à l’ARNm.

Cette activité vous permet de découvrir les liens étroit entre ADN et ARN: on dit que l’ADN est transcrit en ARN, c’est la transcription.

Découvrons maintenant la traduction de l’ARNm en protéine :

Données historiques:

  • Les chercheurs connaissaient les protéines depuis un moment et les soupçonnaient d’être le support de l’information génétique jusqu’à la preuve du contraire apportée par Alfred Hershey et Martha Chase: analysez leur expérience. Cette découverte valu a Alfred Hershey le prix Nobel de Médecine et de physiologie en 1969.
  • C’est Nirenberg, en 1961, qui découvrit la correspondance ADN/ protéine par le biais de l’intermédiaire qu’est l’ARN: analysez son expérience. Cette découverte lui valu le prix Nobel de Médecine en 1968.
  • Partons à la découverte d’un code secret:

Et maintenant nous avons découvert le processus de traduction.

schéma traduction ini elong term
  • Schéma-bilan intermédiaire à compléter:

Terminons par la découverte du processus de maturation:

Pour télécharger le logiciel Anagène, cliquez ci-dessous:

Téléchargement élèves – MAJ 2018

Vous n’avez pas la version 2012 (Anagene2Plus) ? > Téléchargez-la et installez-la d’abord. Ensuite version 2018 : Télécharger et installer Anagene2Plus_maj_2018 (à un autre emplacement autorisé)

http://acces.ens-lyon.fr

http://acces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/evolution/logiciels/anagene/telechargement-eleves-maj-2018

  • Ouvrez Anagène;
  • Puis thème d’étude;
  • Première S;
  • Expression de l’information;
  • Notion de gène morcelé et d’épissage;
  • Ouvrez les séquences;
  • Traitez;
  • Comparez;
  • Alignement avec discontinuités;

Que remarquez-vous?

comparaison anagène ADN ARNpm ARNm

D’après Wikimedia

From DNA to protein – 3D

 

Autotestez-vous!

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Tous les fichiers sont extraits de votre livre numérique, Nathan, Première Spécialité SVT.

(allez sur votre livre numérique pour plus d’interactivité)

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