Baccalauréat général Sciences de la vie et de la Terre

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1 Baccalauréat général Sciences de la vie et de la Terre Épreuve obligatoire série S Partie 1 (5 points) Thème 1-: Expression, stabilité, variation du patrimoine génétique. Sujet : On cherche à montrer, à partir de documents, le rôle de l ARNm. Après avoir introduit votre sujet et analysé chaque document, vous montrerez comment est synthétisé l ARNm puis vous expliquerez son trajet et sa fonction dans la cellule. Votre démarche devra être cohérente et permettre de répondre à la problématique. Les documents devront être mis en relation et la qualité de l argumentation sera évaluée. Document 1 : les effets du traitement à l Uracile radioactif Des cellules animales sont cultivées sur un milieu contenant de l uracile radioactif. a. Autoradiographie après culture sur milieu radioactif pendant 15 minutes. b. Autoradiographie après culture sur milieu radioactif pendant 15 minutes puis transfert sur un milieu de culture non radioactif pendant une heure et demie.

2 Document 2 : les effets d une injection d ARNm Les érythroblastes sont des cellules de la moelle rouge des os, spécialisées dans la synthèse de l'hémoglobine et donnant naissance aux globules rouges. L électrophorèse est une technique de laboratoire qui permet de séparer les protéines d un mélange en diverses fractions. a. Les érythroblastes de lapin sont cultivés dans un milieu contenant un acide aminé radioactif, l histidine. Les protéines fabriquées par les érythroblastes sont ensuite extraites et soumises à une électrophorèse qui montre un pic radioactif (X) spécifique de l hémoglobine de lapin. b. On fait incuber des œufs d amphibien (le xénope) dans un milieu contenant de l histidine radioactive. L électrophorèse montre alors deux pics protéiques (Y et Z) spécifiques des protéines produites par les œufs de xénope. c. On prélève de l ARN dans le cytoplasme des érythroblastes de lapin, et on l injecte dans des œufs de xénope que l on fait ensuite incuber dans un milieu contenant de l histidine radioactive. On réalise ensuite une électrophorèse. Document 3 : de petites structures arrondies dans la cellule

3 Exploitation de documents en réponse à un problème : LE RÔLE DE L ARNm Introduction : L ADN est constitué d une succession de nucléotides : c est une molécule informative qui contient les gènes nécessaires à la formation de l ensemble des protéines, qui constituent le phénotype moléculaire d un individu. L ARNm est aussi constitué de nucléotides, quel est son rôle dans la cellule? Exploitation de documents : Document 1 : Description : Ce document est une autoradiographie : technique qui utilise un nucléotide tadioactifcette autoradiographie de cellule montre que l uracile radioactif est d abord localisée dans le noyau de la cellule puis dans le cytoplasme de la cellule. Interprétation : L uracile permet de suivre la localisation de l ARN : en effet, c est la seule molécule qui intégre ce nucléotide dans sa structure. L'ARN est localisé dans un premier temps dans le noyau, où il est formé par copie de l ADN (a) puis on le retrouve dans le cytoplasme. L ADN a donc un rôle de transfert : il transmet l information contenue dans le noyau dans le cytoplasme. Document 2 : Description : Ce document présente 3 graphiques, résultats des électrophorèses réalisées dans 3 conditions différentes. On peut constater que dans les erythroblastes de lapin est présente une protéine (X), spécifique du lapin qui a une radioactivité d environ 15 coups. min-1. Sur le graphique, l electrophorèse réalisée sur les œufs d amphibiens rélève la présence de 2 protéines spécifique du xénope : une protéine Y dont la radioactivité est d environ 10 coups par minute et une protéine Z dont la radioactivité est d environ 20 coups par minute. Dans le troisième graphique, on peut remarque que si on introduit l ARN du cytoplasme de cellules de lapin dans la cellule de xénope, on récupère à l électrophorèse à la fois les protéines du lapin et celles du xénope (alors que l on n a pas introduit des protéines de lapin mais seulement son ARN). Interprétation : Cette expérience suppose que l ARN récupérée dans le cytoplasme des cellules de lapin contient l information nécessaire à la constitution de la protéine qui lui correspond et sera lu par les ribosomes du xénope (en effet, le code génétique est universel). L ARNm a donc pour rôle de porter une information qui correspond à l information portée par les nucléotides de L ADN. Document 3 : Description : On observe de petites structures globuleuses alignées.un filament semble en sortir. Interprétation : Ces structures peuvent être des ribosomes. Ces organites permettent la synthèse d'un polypeptide à partir de l'information génétique portée par l'arnm. L ARNm a donc pour rôle d être la matrice nécessaire à la traduction des protéines. L ARNm permet donc l élaboration du phénotype moléculaire de la personne.

4 Synthèse : 1. La synthèse de l ARNm ( transcription) se fait par une copie de l ADN, par complémentarité des bases des nucléotides du brin transcrit de l ADN. Ceci permet à l ARNm d avoir un rôle informatif, comme l ADN. 2. Dans cette étape, l ARNm passe à travers les pores nucléaires et va dans le cytoplasme. Il a alors un rôle de transfert de l information du noyau (de l ADN). 3. La synthèse des protéines (traduction) se fait grâce aux ribosomes (document 3), qui sont de petites structures arrondies localisées dans le cytoplasme. L ARNm passe entre les 2 sous unités et les codons de nucléotides de l ARNm sont traduit en une succession d acides aminés, constituants les protéines. Le rôle de l ARNm est alors celui de constituer une matrice informative à traduire en protéine. Nous pouvons conclure que l ARNm a un rôle complexe : il intervient aux différents niveaux de la synthèse des protéines.

5 Correspondance pour la notation /20 5 : de 16 à 20 4 : de 12 à 16 3 : de 8 à 12 2 : de 4 à 8 1 : de 1 à 3 0 : 0 (si le sujet n est pas traité du tout)

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