-Sujet tombé aux E.C.E session 2023-
En 1970, la chercheuse américaine Lynn Margulis propose de considérer les mitochondries comme d’anciennes bactéries qui auraient trouvé refuge dans des cellules eucaryotes. Les mitochondries des cellules eucaryotes seraient donc d’origine endosymbiotique: une cellule eucaryote primitive englobant une bactérie qui devient une mitochondrie.(voir schéma de gauche)
L’un des arguments actuels serait que les mitochondries possèdent des gènes hérités de ces anciennes bactéries.
Montrez, par des mesures en ExAO (déjà faites) et l’analyse de séquences, que certains gènes mitochondriaux retrouvés chez les bactéries sont indispensables à la respiration des cellules eucaryotes ET que leur étude permet de préciser le groupe de bactéries à l’origine des mitochondries.
Ressources:
Notion de gène mitochondriaux
Dans le cas des mitochondries, les protéines de la membrane interne ont été très étudiées. Certaines sont en partie synthétisées par l’expression de gènes mitochondriaux. C’est le cas des cytochromes oxydases impliquées dans le métabolisme respiratoire.
Établissement de relations phylogénétiques :
La comparaison des séquences protéiques mitochondriales fournit des relations phylogénétiques plus fiables que celle des séquences d’ADN mitochondriales. On considère qu’un pourcentage de ressemblance supérieur à 20% est marqueur d’une relation de parenté. Celle-ci est d’autant plus étroite que ce pourcentage est élevé.
Matériel :
- Une suspension de levures mutées Rho– : la cytochrome oxydase n’est pas fonctionnelle
- Une suspension de levures non mutées Rho+ : la cytochrome oxydase est fonctionnelle
- Une chaîne d’acquisition ExAO avec sonde à O2
- Un logiciel d’acquisition (Latisbio) et sa fiche technique
- Une solution de glucose à 30 g.L-1
- Une seringue de 1 mL
- Des séquences des acides aminés des enzymes cytochromes oxydases mitochondriales chez différents Eucaryotes :
- l’homme
- le macaque
- le papillon
- un végétal chlorophyllien
- Des séquences des acides aminés des enzymes cytochromes oxydases cytoplasmiques chez différents Procaryotes :
- Archées : Archaeoglobus
- Bactéries Firmicutes : Lactobacillus
- Alpha-protéobactéries : Rickettsia, Paracoccus
- Gamma-protéobactéries : Escherichia
- Delta-protéobactéries : Desulfovibri.
- Ces séquences se trouvent sur le Fichier des Packs de séquences du logiciel Geniegen 2, à l’avant dernière ligne.
- Le logiciel de traitement de séquences Geniegen 2 se trouve ici : https://www.pedagogie.ac-nice.fr/svt/productions/geniegen2/
Méthodes:
Afin de déterminer si certains gènes mitochondriaux retrouvés chez les
bactéries sont indispensables à la respiration des cellules eucaryotes et
que leur étude permet de préciser le groupe de bactéries à l’origine des
mitochondries :
- réaliser une expérience assistée par ordinateur (ExAO) : cette expérience a été réalisée pour vous et vous avez les résultats.
- traiter des séquences peptidiques afin de remplir une matrice des identités (tableau ci-dessous): ce traitement et son exploitation doit vous permettre de répondre à la problématique.
Pour traiter les séquences:
- cliquez sur aligner les séquences
- puis dans Affichage, cliquez sur tableau de comparaison
- puis pour comprendre le tableau, toujours dans Affichage, cliquez sur phénogramme
| Matrice des identités | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| mitochondrie de macaque (1) | 100 | |||||||||
| mitochondrie d’homme (2) | 100 | |||||||||
| mitochondrie de papillon (3) | 100 | |||||||||
| mitochondrie de végétal (4) | 100 | |||||||||
| Desulfovibrio (5) | 100 | |||||||||
| Escherichia (6) | 100 | |||||||||
| Rikettsia (7) | 100 | |||||||||
| Paraccocus (8) | 100 | |||||||||
| Lactobacillus (9) | 100 | |||||||||
| Archeoglobus (10) | 100 |
Pour l’expérience ExAO :
- Remplir l’enceinte avec la quantité nécessaire de suspension de levure non mutée ;
- Réaliser des mesures pendant une durée de 10 minutes ;
- Ajouter 0,2 mL de glucose après 2 minutes.
Résultats:
De l’expérience ExAO
1-Avec la suspension de Levures non mutées Rho+
2-Avec la suspension de Levures mutées Rho-
De la comparaison de séquences
Prochainement, une préparation aux E.C.E vous sera proposée.
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Éléments de correction:
TP en relation avec le sujet:
https://innoverensvt.org/2023/10/06/tp-extraction-des-mitochondries
