CAPACITÉS MISES EN ŒUVRE o o o o o

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1 Partie du prgramme : la Terre dans l Univers, la vie et l évlutin du vivant Niveau : première Titre de la séance : variabilité génétique et mutatin de l ADN EXTRAIT DU PROGRAMME Pendant la réplicatin de l ADN surviennent des erreurs spntanées et rares, dnt la fréquence est augmentée par l actin d agents mutagènes. L ADN peut aussi être endmmagé en dehrs de la réplicatin. Le plus suvent l erreur est réparée par des systèmes enzymatiques. Quand elle ne l est pas, si les mdificatins n empêchent pas la survie de la cellule, il apparaît une mutatin, qui sera transmise si la cellule se divise. CONNAISSANCES CONSTRUITES Pendant la réplicatin, il peut se prduire des erreurs spntanées et rares dans l assemblage des nuclétides de la mlécule d ADN. Cette fréquence est accentuée par les UV, certaines radiatins électrmagnétiques et des substances chimiques. Ces facteurs snt appelés des agents mutagènes. Une grande partie de ces erreurs est crrigée par des enzymes, cependant si l erreur échappe au système de crrectin, elle devient une mutatin. CAPACITÉS MISES EN ŒUVRE Utiliser le lgiciel anagène Suivre un prtcle Travailler dans des cnditins stériles Traiter des dnnées chiffrées à l aide d un tableur Expliter des dnnées chiffrées CONDITIONS MATÉRIELLES Les élèves travaillent en binôme, au curs de la première activité ils traitent des allèles d un même gène à l aide d anagène. Dans une deuxième activité, ils mettent en culture, dans des cnditins stériles, des levures en suivant un prtcle. Ils les expsent ensuite à différents temps de radiatin d UV. Ils explitent ensuite ces dnnées à l aide d un tableur. COIN LABORATOIRE Matériels Ordinateur Un tableur Enceinte d irradiatin Kit mutagénèse Suche de levure Ade2 Dcuments didactiques Fiche d utilisatin d Excel des ECE Fiche d utilisatin d Anagène des ECE PIERRON 1 / 6

2 DESCRIPTIFS Dans la séance précédente, n a mntré qu au curs du cycle cellulaire, les cellules filles issues de la mitse pssèdent la même infrmatin génétique grâce à la réplicatin. Au curs de la réplicatin, des erreurs peuvent apparaître et être à l rigine de mutatins. Le prfesseur purra mntrer une bite de pétri cntenant des clnies de levures blanches et ruges (mutantes) pur illustrer la ntin de mutant. Dans une première activité, n cmparera différents allèles (l allèle cdant pur une bêta glbine fnctinnelle et tris allèles mutés à l rigine d une maladie la thalassémie) cdant pur une prtéine la Bêta glbine qui est une des mlécules cnstituant l hémglbine. Activité 1: caractériser les mutatins Objectif : mntrer qu une mutatin est une mdificatin dans la séquence d ADN à l rigine de la diversité des allèles. Supprt : n utilisera le lgiciel anagène pur cmparer différents allèles du gène de la bêta glbine (l allèle cdant pur une bêta glbine fnctinnelle et tris allèles mutés à l rigine d une maladie la thalassémie). 1. Lancer anagène et à l aide de la fiche d aide et uvrir les séquences d ADN, betacd.adn, thalassémie1cd.adn, thalassémie4cd.adn et thalassémie5cd.adn. 2. Utiliser les fnctinnalités du lgiciel pur cmparer les 3 allèles mutés à l allèle sain qu il faudra placer sur la première ligne. Le lgiciel vus prpse deux mdes de cmparaisn à vus de chisir le mdèle plus favrable. 3. Sélectinner une mutatin sur une mlécule et la présenter au prfesseur. 4. Déduire de vtre étude, les différents types de mutatin. 5. Fermer Anagène. Critères d évaluatin - Ouverture des 4 séquences demandées - Cmparaisn avec discntinuités - Identificatin d une mutatin - Descriptin de 3 mutatins, une substitutin, une additin et une délétin - Fermeture d Anagène. 2/6

3 Activité 2 : mise en évidence expérimentale des UV agents mutagènes Objectif : mntrer que les UV snt mutagènes. On prendra cmme exemple des levures de culeur ruge (gène Ade2muté) qui sus l actin des UV se mdifient en levures de culeur blanche. Supprt : mise en culture de levures mutantes ruges (gène Ade2muté) sur une bite de pétri qui sera la bite témin et sur une deuxième bite qui sera expsée à des durées crissantes d UV de cette culture. Un tableur avec lequel l élève cnstruira un tableau présentant ses cmptages et lui permettant de calculer le purcentage de clnies blanches. 1. Préparatin du matériel et des cnditins stériles Tracer sur le fnd de la bite au feutre quatre quarts. Chaque quart sera expsé à une durée différente d UV. Préparer un champ stérile, en nettyant la paillasse à l eau de javel. Se laver les mains et placer le bec bunsen au centre de la paillasse puis l allumer. Vus btiendrez un champ stérile dans un rayn de 30 cm autur du bec bunsen. La mise en culture c est à dire l uverture des bites et l utilisatin du matériel stérile se fernt dans ce rayn. Les bites divent être refermées avant de quitter cette zne de stérilité. 2. Mise en culture en cnditin stérile. Avec un cmpte gutte dépser 2 guttes de la slutin de levure sur chacune des bites et les étaler avec l étaleur. 3. Expsitin de la bite 2 aux UV. La bite sera irradiée dans une armire à UV. On placera la bite dans l armire, puis n enlève le cuvercle et n place le cuvercle décupé (un quart a été éliminé), seul le quart nn recuvert sera irradié. On allume alrs la lampe à UV pendant 30 secndes. Ensuite n turne le cuvercle avec une durée d expsitin de 60 secndes. On pursuit cette manipulatin pur les 2 quarts restants avec une durée de 90 sec et 120 sec. 4. Placer ces deux bites dans une étuve à 25 C pendant 8 jurs et ranger le matériel. 5. Au but de 8 jurs cmpter pur chaque bite et chaque quart le nmbre de clnies ruges et blanches. Reprter ces valeurs dans un tableau du tableur et utiliser les fnctinnalités pur calculer le purcentage de clnies blanches dans le tableau. 6. A l aide du tableur cnstruire une curbe du purcentage de clnies blanches en fnctin du temps d expsitin aux UV. 7. Expliter ces dnnées pur cnclure sur les effets des UV. Critères d évaluatin : - Travail en cnditins stériles : absence de misissure - Marquage de la bite - Matériel rangé - Le tableau cmprte un titre, une entrée avec la durée d expsitin aux UV, avec le nmbre de clnies ruges, avec le nmbre de clnies blanches, avec le nmbre ttal de clnies et avec le purcentage de clnies blanches. - Entrée de la frmule permettant de calculer le purcentage de clnies blanches - Curbe avec un titre, psitin et légende des axes justes et pints reliés entre eux. Activité cmplémentaire - Utiliser rastp pur visualiser une enzyme (fichier «1vas.pdb» téléchargeable sur le site de l INRP) réparant les erreurs de la mlécule d ADN. 3/6

4 TP - Variabilité génétique et mutatin de l ADN Activité 1: caractériser les mutatins La mlécule Tha1 diffère de la mlécule beta par le remplacement du nuclétide A par T en psitin 52. La mlécule Tha4 diffère de la mlécule beta par la perte d un nuclétide A en psitin 20. La mlécule Tha5 diffère de la mlécule beta par l insertin d un nuclétide A en psitin 218. Une mutatin peut être un remplacement d un nuclétide par un autre, une additin u une délétin d un nuclétide. 4/6

5 Activité 2 : mise en évidence expérimentale des UV agents mutagènes Un exemple de tableau Cmptage des différentes clnies de levures suivant l expsitin aux UV Durée d'expsitin aux UV en secndes Nb ttal de clnies % de clnies blanches Nb de clnies ruges Nb de clnies blanches % % % % purcentage de clnies blanches purcentage de clnies blanches en fnctin du temps d'expsitin aux UV purcentage de clnies blanches durée d'expsitin aux UV en s 7. Lrsque la durée d expsitin aux UV augmente le purcentage de clnies blanches et dnc de mutatins augmente, n peut en cnclure que les UV nt un effet mutagène. De plus le Nb de clnies diminue avec la durée d expsitin aux UV, ces derniers nt un effet létal. 5/6

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