CAPACITÉS MISES EN ŒUVRE o o o o o

Transcription

1 Partie du prgramme : la Terre dans l Univers, la vie et l évlutin du vivant Niveau : première Titre de la séance : expressin de l infrmatin génétique EXTRAIT DU PROGRAMME La séquence des nuclétides d une mlécule d ADN représente une infrmatin. Le cde génétique est le système de crrespndance mis en jeu lrs de la traductin de cette infrmatin. A quelques exceptins près, il est cmmun à tus les êtres vivants. Les prtins cdantes de l ADN cmprtent l infrmatin nécessaire à la synthèse de chaines prtéiques issues de l assemblage d acides aminés. Chez les eucarytes, la transcriptin est la fabricatin, dans le nyau, d une mlécule d ARN pré-messager, cmplémentaire du brin cdant de l ADN. Après une éventuelle maturatin, l ARN messager est traduit en prtéines dans le cytplasme. Un ARN pré-messager peut subir, suivant le cntexte, des maturatins différentes et dnc être à l rigine de plusieurs prtéines différentes. CONNAISSANCES CONSTRUITES Les prtéines snt des mlécules frmées d une successin d acides aminés. L enchainement des acides aminés est déterminé par la séquence de nuclétides du gène crrespndant. Il existe un intermédiaire entre l ADN et la prtéine appelé l ARN messager. Il est cnstitué d un seul brin, enchainement de nuclétides, les bases aztées snt A, G, C et U, le sucre est le ribse. La transcriptin u synthèse de l ARN messager a lieu dans le nyau par cmplémentarité de la séquence du brin transcrit de l ADN grâce à une enzyme, l ARN-plymérase. Le passage de l ARN messager à la prtéine a lieu dans le cytplasme et s appelle la traductin. Les ribsmes lisent la mlécule d ARN messager cdn par cdn. Chaque cdn crrespnd à un acide aminé, c est le cde génétique, certains cdns différents cdent pur un même acide aminé (redndance du cde génétique). Le cde génétique est universel. La traductin cmmence au cdn initiateur et s arrête à un cdn stp. Très suvent la transcriptin prduit un ARN pré-messager qui subira une maturatin u épissage au curs de laquelle des séquences nn cdantes (intrns) sernt éliminées. Des maturatins différentes peuvent, à partir d un même ARN messager et suivant le cntexte, cnduire à des ARN messager différents et dnc des prtéines différentes. CAPACITÉS MISES EN ŒUVRE Utiliser le lgiciel anagène Utiliser le lgiciel Rastp Expliter des expériences Cnstruire un texte explicatif Cnstruire un schéma CONDITIONS MATÉRIELLES Les élèves travaillent en binôme et explitent des dnnées mléculaires numériques à partir des lgiciels Rastp et Anagène. Ils explitent les résultats des expériences de Bracher présentées par des dcuments. Ils utilisernt des pièces du «cffret génétique» pur cnstruire des mdèles mléculaires et illustrer les mécanismes de traductin. Ils visualisernt les animatins leur permettant de cmprendre la transcriptin et la traductin. COIN LABORATOIRE Matériels Ordinateur Dcuments didactiques Cffret étude du cde génétique Lgiciel anagène Lgiciel Rastp et les mlécules d ADN et d ARN Fiches d utilisatin d anagène et de Rastp Animatin sur la synthèse des prtéines (Carré Multimédia) Dnnées sur les expériences de Bracher dans le manuel PIERRON 1 / 5

2 DESCRIPTIFS Les élèves travaillent en binôme, grâce à la cmparaisn de mlécules et à l utilisatin d animatin, ils décuvrent la transcriptin et la traductin. Dans un premier temps le prfesseur mntrera grâce à l étude de dcuments que la synthèse des prtéines a lieu dans le cytplasme, alrs que l infrmatin génétique est située dans le nyau. Activité 1: recherche d un intermédiaire entre le gène et la prtéine Objectif : mntrer que l ARN messager est l intermédiaire entre l ADN et la prtéine et cmprendre sa synthèse. Supprt : les élèves expliternt des dnnées histriques mntrant que l ARN est l intermédiaire, puis des dnnées mléculaires avec RASTOP et Anagène pur décuvrir la structure de l ARN messager et dans un trisième temps visualisernt une animatin expliquant la transcriptin. 1. Expliter l expérience de Bracher pur mntrer que l ARN messager purrait être l intermédiaire de la synthèse prtéique. 2. Lancer RASTOP et afficher dans deux fenêtres côte à côte la mlécule d ADN et la mlécule d ARN. Utiliser les fnctinnalités du lgiciel afin de puvir cmparer les deux mlécules, chisir un affichage bules et bâtnnets. Cmparer ces deux mlécules. Appeler le prfesseur pur être évalué. 3. En utilisant les fnctinnalités d Anagène afficher la mlécule d ADN de la béta glbine et la mlécule d ARN de la béta glbine et cmparer ces tris séquences et en déduire que la mlécule d ARN assure le transfert de l infrmatin de l ADN. 4. En utilisant les dnnées de l animatin sur la transcriptin cnstruire un texte expliquant ce mécanisme. Critères d évaluatin de l utilisatin de Rastp et anagène : 1. Ouverture de la mlécule d ADN et d ARN 2. Affichage côte à côte des deux mlécules 3. Affichage des mlécules en bules et bâtnnets 4. Affichage des mlécules d ADN et d ARN de la béta glbine 5. Cmparaisn simple à l aide d anagène Activité 2 : de l ARN messager à la prtéine Objectif : décuvrir les mécanismes de la traductin, en cmparant un ARN messager à la prtéine crrespndante et en utilisant une animatin. Raisnner pur cnstruire un prtcle déterminant le cde génétique. Supprt : les élèves expliternt des dnnées mléculaires avec le lgiciel anagène puis visualisernt une animatin présentant la traductin. 1. On cherche la crrespndance ARN messager prtéine. Afficher à l aide d anagène la mlécule d ARN messager de la béta glbine et la prtéine crrespndante, prpser un système de crrespndance sachant qu il existe quatre nuclétides et vingt acides aminés. 2. Vus êtes chercheur et vus vulez déchiffrer le cde génétique, prpsez un prtcle élucidant ce prblème. 3. En utilisant l animatin cnstruire à l aide du cffret une mlécule d ARN messager cdant pur une prtéine à 3tris acides aminés. 2/5

3 TP - Expressin de l infrmatin génétique Activité 1: recherche d un intermédiaire entre le gène et la prtéine 1. la radiactivité se truve dans un premier temps dans le nyau. Etant dnné que l uracile, un cnstituant de l ARN est radiactif, n peut en déduire que dans un premier temps l ARN est synthétisé dans le nyau. Dans un deuxième temps, la radiactivité est située dans le cytplasme n peut en déduire que l ARN est passé dans le cytplasme. Ces résultats permettent de penser que l ARN est l intermédiaire entre l ADN situé dans le nyau et la synthèse des prtéines ayant lieu dans le cytplasme. 2. La mlécule d ARN est cnstituée d un seul brin alrs que la mlécule d ADN est frmée de deux brins. 3/5

4 3. On bserve que la mlécule d ARN est cmplémentaire au brin transcrit de l ADN, mais en face de l adénine n truve l uracile et elle est identique au brin nn transcrit mais la thymine est remplacée par l uracile. L ARN cmprte dnc une infrmatin similaire à l ADN, ceci lui permet de transférer l infrmatin de l ADN du nyau vers le cytplasme. 4. Une enzyme se place sur l ADN, lcalisée dans le nyau, elle sépare les deux brins. Puis il y a mise en place de nuclétides cmplémentaires à ceux du brin transcrit, n truve l uracile au lieu de la thymine. L enzyme se déplace sur la mlécule d ADN et il y a mise en place prgressive des nuclétides. A la fin de la synthèse, l ARN messager se détache et les deux brins de la mlécule d ADN se referment. 4/5

5 Activité 2 : de l ARN messager à la prtéine 1. On bserve qu un acide aminé crrespnd à 3 nuclétides. On peut émettre l hypthèse que tris nuclétides cdent pur un acide aminé. 2. Il faut fabriquer des ARN messager artificiel cntenant au mins six nuclétides pur permettre la synthèse d une mlécule peptidique à deux acides aminés. On place cette mlécule d ARN messager avec l ensemble des acides aminés, puis n isle le peptide synthétisé. On purra en déduire la crrespndance cdn acide aminé. Il faut faire cette manipulatin pur l ensemble des cdns. 3. Mdèles à cnstruire. 5/5