L'expression du patrimoine génétique cas

Chapitre 3 : L’expression du patrimoine génétique

Problème: Comment l’information génétique s’exprime-t-elle dans la cellule?

I- Les relations entre l’ADN et les protéines

Problème: Quelle relation peut-on mettre en évidence entre ADN et protéine?

TP1: Une correspondance ADN-Protéine

Chez la méduse, le caractère fluorescent est déterminé par la protéine GFP. Ce caractère est héréditaire ce qui laisse supposer qu’il existe une relation entre l’ADN porté par les cellules de méduse et la présence de la protéine GFT.

Cette relation est confirmée par les expériences de transgenèse : un fragment d’ADN de méduse transféré dans une bactérie entraîne l’apparition d’une fluorescence qui traduit la présence d’une protéine GFP dans les cellules bactériennes.

Une séquence d’ADN permet l’expression d’une protéine particulière.

La mutation d’un nucléotide (T en C) de l’ADN entraîne la modification en acides aminés (Tyr en His) dans la protéine qui change de couleur de fluorescence.

Bilan: A une séquence de l’ADN déterminés par l’ordre et la nature des nucléotides correspond une séquence d’acides aminés d’une protéine responsable d’un caractère.

II- De l’ADN à la protéine : la synthèse d’ARN

Problème: Quel est l’intermédiaire entre l’ADN et les protéines ?

TP2: De l’ADN à la protéine, la synthèse d’ARN

Les protéines sont synthétisées dans le cytoplasme (doc 2) mais l’ADN est dans le noyau : comment l’information génétique enfermée dans le noyau peut-elle induire à la synthèse cytoplasmique des protéines?

L’ARN est observée à la fois dans le noyau et dans le cytoplasme, elle apparait donc comme un intermédiaire entre l’ADN du noyau et les protéines du cytoplasme.

On peut penser que l’ARN est synthétisé dans le noyau (au contact de l’ADN) puis migre dans le cytoplasme afin de permettre la synthèse des protéines. La présence de pores nucléaires rend possible la sortie des ARN depuis le noyau vers le cytoplasme

Une molécule d’ADN possède 2 brins organisés en double hélice.

Les séquences de nucléotides des 2 brins sont complémentaires l’une de l’autre.

Une molécule d’ARN ne possède quant à elle qu’un seul brin mais on y retrouve une séquence de nucléotide (le nucléotide à thymine y est remplacé par le nucléotide à uracile). Comme toute molécule comportant une séquence, l’ARN est susceptible de porter une information.

Dans l’ADN, le brin transcrit est le brin qui sert à la synthèse d’une molécule d’ARN. La séquence du brin transcrit est complémentaire de celle de l’ARN, la règle de complémentarité s’applique entre un nucléotide à adénine de l’ADN et un nucléotide à uracile de l’ARN.

Bilan: Une molécule d’ARN est une reproduction fidèle mais sur un autre support du message porté par une séquence de nucléotide de l’ADN, ce processus est la définition d’une transcription. De plus, l’ARN permet le transfert d’une information d’un point (le noyau) à un autre (le cytoplasme) de la cellule. Il possède un caractère de messager.

III- Le langage génétique

Problème: Quelle est la correspondance entre la séquence de nucléotides de l’ARN et la séquence des acides aminés des protéines?

Activité: Le langage génétique

Lorsque le nombre de nucléotides insérés ou supprimés n’est pas un multiple de trois, le message génétique n’est plus interprété correctement. La taille des codons est donc de trois nucléotides.

Cette expérience à permis de déterminer la taille des codons du code génétique.

On peut déduire des expériences de Nirenberg sur les bactéries que : le codon UUU correspond à l’incorporation de la phénylalanine et pas d’un autre acide aminé.

Les codons AAA et CCC ne correspondent pas à la phénylalanine.

Le document 4 présente plusieurs mutations sur les séquence d’ADN :

Le 7e triplet TTC au lieu de CTC. L’ARN correspondant sera AAG au lieu de GAG, soit une lysine en position 7 à la place d’un acide glutamique.

À partir du 10e triplet, insertion d’un nucléotide G. Le premier triplet AGA est remplacé par GAG, soit, sur l’ARN correspondant, UCU au lieu de CUC, et donc leucine au lieu de sérine.

Tous les acides aminés suivants sont également modifiés, puisque la lecture de tous les codons se trouve décalée.

Les mutations sur les séquences d’ADN génèrent des conséquences sur la séquence protéique correspondante.

Bilan: L’information contenue dans la séquence de l’ARNm détermine la séquence de la protéine formée grâce à un système de correspondance : trois nucléotides successifs forment un codon auquel correspond un acide aminé déterminé, toujours le même.

Le système de correspondance entre les codons et les acides aminés est le code génétique.

Ex 7p66