CHAPITRE 2 : L’EXPRESSION DU PATRIMOINE GENETIQUE.

« CHAPITRE 2 : L’EXPRESSION DU PATRIMOINE GENETIQUE. Quel est le rôle de l’information génétique portée par l’ADN ? comment l’information passe-t-elle de l’ADN à la protéine ? Comment les gènes déterminent-ils la réalisation des caractères héréditaires ? 1 I.

Les protéines A) Qu’est-ce que les protéines ? Programme de Seconde et votre manuel doc 3 page 63 2 3 Les protéines sont constituées d’acides aminés (peptides), c'est une molécule repliée avec une forme, pas linéaire mais en 3D, parfois constituée de plusieurs chaines (polypeptides). Les acides aminés dans une protéine réagissent avec leurs voisins selon des affinités chimiques, et cela contribue à donner une forme caractéristique(3D) à la protéine.

Certaines protéines sont constituées de plusieurs chaines. Elles ont de multiples rôles : - Structure qui donnent la forme (exple : collagène, muscles) - Enzymes : accélèrent les réactions cellulaires, le système de réparation de l’ADN... - Défenses : AntiCorps - Communication : hormones -Transporteurs de substances comme l’hémoglobine 4 5 Point de cours : Les protéines sont des macromolécules qui assurent la structure et la fonction des cellules.

Elles sont constituées par une succession d’acides aminés = séquence d’acides aminés. Deux acides aminés sont liés par une liaison peptidique = liaison chimique forte. B) Lieu de la synthèse protéique Activité 1 = DM : trouver le lieu de production à partir de l’analyse de documents et trouver tous les acteurs nécessaires à cette synthèse. 6 B) Lieu de la synthèse protéique Activité 1 = DM : trouver le lieu de production à partir de l’analyse de documents et trouver tous les acteurs nécessaires à cette synthèse. 7 Document 1: Protocole 1 : un acide aminé radioactif ( un atome de cet acide aminé émet des rayonnements). Protocole 2 : Thymine radioactive Les algues séjournent 30 minutes dans ce milieu, puis sont fixées, et placées sur une plaque photographique. La présence de la molécule radioactive est alors facilement repérable ( technique de l’autoradiographie, voir dessin). Si les algues, après avoir séjournées 30 minutes dans le milieu radioactif, sont placées dans un milieu non radioactif pendant 3 heures, on observe toujours la même localisation de la radioactivité. Après avoir analysé les résultats de l’expérience du document 1, votre conclusion doit vous amener à relever un problème. Coup de pouce : Protocole 1 Que veut-on localiser ? Où sont-ils localisés ? Qu’observez-vous qui vous permet de le dire ? Protocole 2 : Que veut-on localiser ? Où est-il localisé ? Qu’observez-vous qui vous permet de le dire ? Quel problème cela soulève-t-il ? 8 Document 1: Après avoir analysé les résultats de cette expérience, votre conclusion doit vous amener à relever un problème. Dans le protocole 1, on cherche à localiser les acides aminés dans une acétabulaire (algue unicellulaire).

Au bout de 30 minutes, la radioactivité est détectée dans tous le cytoplasme.

Je peux donc dire que les protéines se trouvent dans le cytoplasme. Dans le protocole 2, on cherche à localiser la molécule d’ADN.

Au bout de 30 minutes, la radioactivité est détectée dans le noyau.

Je peux donc dire que la molécule d’ADN se trouve dans le noyau pendant que les protéines se trouvent dans le cytoplasme. Il y a donc un problème de lieu entre l’ADN à l’origine des protéines et les protéines. 9 Document 2: Les cellules ont une composition chimique relativement voisine ( sauf cas particulier de cellules très spécialisées). Exemple de composition chimique : - Eau - Ions (Cl-, Na+, K+, H3PO4 - , ….) - Glucides (glucose, désoxyribose, ribose…) - Lipides - Protides (protéines.

Acides aminés) - Composés organiques variés (Bases azotées…….) - Polynucléotides (ADN, ARN) 10 Document 3 On cultive des cellules dans un milieu contenant un nucléotide radioactif, n’intervenant pas dans l’ADN, appelé Uracile et d'autres nucléotides non radioactifs. Les clichés représentent la radiographie d'une cellule cultivée selon le protocole. Chaque tache noire repère les endroits où se trouvent incorporées les molécules radioactives A partir du document2 montrez qu'un « intermédiaire » entre l'ADN et les protéines existe, nommez-le. Autoradiographies de cellules extraites des cultures A et B 11 Document 3 A partir du document 2 montrez qu'un « intermédiaire » entre l'ADN et les protéines existe, nommez-le. Autoradiographies de cellules extraites des cultures A et B 12 Document 3 A partir du document 2 montrez qu'un « intermédiaire » entre l'ADN et les protéines existe, nommez-le. Dans la culture a, quand l’autoradiographie est pratiquée juste après le lavage, on note que l’ARN est principalement situé dans le noyau, là où se trouve l’ADN. Dans la culture b, on laisse du temps s’écouler après le lavage : l’autoradiographie révèle alors que les molécules d’ARN sont principalement situées dans le cytoplasme, là où se trouve les protéines. L’ARN, pendant le temps entre le lavage et l’autoradiographie a été exporté du noyau vers le cytoplasme, on peut donc dire qu’il est l’intermédiaire entre l’ADN, présent dans le noyau et les protéines, présentent dans le cytoplasme. Autoradiographies de cellules extraites des cultures A et B 13 Point de cours : L'ADN est dans le noyau.

Les protéines sont dans le cytoplasme.

Il faut donc un intermédiaire pour synthétiser les protéines à partir de l’ADN. Chez les Eucaryotes, il existe donc une molécule intermédiaire capable de porter l'information du noyau vers le cytoplasme : l’ARNm (Acide Ribonucléique messager). II La transcription : première étape de l’expression d ‘un gène = TP 3 Activité 2 : Utiliser des logiciels (Libmol et Geniegen2) pour comprendre comment la structure de l’ARNm permet d’être l’intermédiaire entre ADN et protéines. 14 Dans la barre de recherche, taper ADN, choisir ADN 14 paires de bases TP : étude de la molécule d’ARN si vous sélectionnez dans Commande représenter en ruban, la structure ressemble à ce que vous savez dire de la molécule d’ADN. Etape 1 : A partir du logiciel LIBMOL Faire un tableau comparatif entre ADN et ARN.

(critères : nombre de brin(s)/structure, bases azotées, nombre de nucléotides) 15 La molécule d’ADN 16 La molécule d’ARN 17 18 ADN ARN Nombre de brin/structure Double brin Simple brin Nombre nucléotides n n ATGC AUGC de Bases azotées 19 Etape 2 : A partir du logiciel Geniegen2 Ouvrir la banque de séquences Ouvrir les deux séquences suivantes Sélectionner uniquement le brin d’ADN, puis Affichage et brin complémentaire. Comparez chaque séquence des 2 brins d'ADN (brin 1 et brin 2) avec l'ARNm correspondant, noter vos observations dans votre cours. Donnez 2 différences entre ADN et ARNm.

Expliquez le principe de synthèse de l'ARNm (la transcription) à partir de l'ADN, sachant que c’est une ARN polymérase qui est utilisée. Etape 2 : A partir du logiciel Geniegen2 Ouvrir la banque de séquences Ouvrir les deux séquences suivantes Sélectionner uniquement le brin d’ADN, puis Affichage et brin complémentaire. Comparez chaque séquence des 2 brins d'ADN (brin 1 et brin 2) avec l'ARNm correspondant, noter vos observations dans votre cours. Donnez 2 différences entre ADN et ARNm.

Expliquez le principe de synthèse de l'ARNm (la transcription) à partir de l'ADN, sachant que c’est une ARN polymérase qui est utilisée. Donnez 2 différences entre ADN et ARNm.

Expliquez le principe de synthèse de l'ARNm (la transcription) à partir de l'ADN, sachant que c’est une ARN polymérase qui est utilisée. Les molécules d'ARN sont synthétisées par complémentarité des nucléotides à partir d’un seul brin de la molécule d’ADN lors d’un processus dénommé transcription.

L’ARN Polymérase ouvre la double hélice d’ADN, prends le brin transcrit comme modèle et synthétise l’ARN par la principe de complémentarité des bases suivant (GC) (A=>U) (T=>A) 22 Point de cours: L’Acide RiboNucléique messager (ou ARN m) est une molécule simple brin de petite taille (de 30 à quelques milliers de nucléotides), formée dans le noyau des cellules eucaryotes. L’ARN est formé de 4 types de nucléotides qui diffèrent par la base azotée qu’ils portent : Adénine, Cytosine, Guanine, et Uracile. L’ARN m est une molécule assez petite pour pouvoir passer à travers les pores nucléaires et transporter ainsi l’information génétique du noyau au cytoplasme. 23 Microphotographies extraites du livre : Atlas de biologie cellulaire Membrane nucléaire vue de face après cryofracture (Racine de Pois) Microscopie électronique à balayage MEB 24 Microphotographies extraites du livre : Atlas de biologie cellulaire Cellule du sang en voie de différenciation (embryon de Souris) Remarquer les pores nucléaires : pn Microscopie électronique à transmission MET 25 Activité 4 : A partir d'une animation comprendre les étapes de la transcription, donner une définition rapide de la transcription et résumer les étapes par point pour constituer le point de cours. 26 Point de cours : La séquence de l'ADN, succession des quatre désoxyribonucléotides le long des brins de la molécule, est une information.

Cette information est transmise de générations en générations.

À chaque génération, cette information est exprimée par l’intermédiaire d’un autre acide nucléique : l’ARN.

Les molécules d'ARN sont synthétisées par complémentarité des nucléotides à partir de l'ADN lors d’un processus dénommé transcription. Transcription : fabrication, dans le noyau, d’une molécule d’ARNm à partir d’un gène. La transcription correspond à la synthèse d’un.... »