TP5 : La synthèse de protéine

On cherche à comprendre comment sont synthétisées les protéines.

Activité 1 : Détermination du code génétique de traduction d’une séquence nucléotide d’ARNm en séquence d’acides aminés Matériels :

- anagène- http://www.snv.jussieu.fr/vie/documents/codegenet/Code%20genetique.swf

ActivitésComprendre et réaliser une démarche de résolution

L'alphabet nucléotidique (ADN, puis ARNm) comprend 4 "lettres" (A, G, C, U ou T). L'alphabet protéique (les protéines) comprend 20 "lettres" (les 20 acides aminés). Il doit donc exister un code de correspondance entre ces deux langages appelé code génétique. Doc.1 : Différentes possibilités de codage de l’ARNm (d’après livre Belin 1ereS).

Quelles hypothèses formulez-vous ?

Utiliser des techniques et gérer son poste de travailIl est possible de fabriquer in vitro des ARNm de synthèse à partir de nucléotides (A, U, G et C). Mis en présence d'extraits cellulaires contenant des ribosomes et des acides aminés, on peut obtenir des polypeptides dont on peut déterminer la séquence en acides aminés.

Réaliser ces expériences "virtuellement" à l'aide du logiciel « Anagène». • Ouvrir le logiciel "Anagène". • Créer une molécule d'ARNm comportant 18 nucléotides. Pour cela, faites "Fichier / Créer / ARN". • Déterminer le polypeptide correspondant. Pour cela, faire "Traiter / convertir les séquences / Polypeptide". • Noter vos observations dans un tableau à 2 lignes (Séquence nucléotidique ARNm, séquence des acides aminés du polypeptide). • Supprimer le 7ème nucléotide de votre ARNm de synthèse, puis déterminer le polypeptide correspondant à cette nouvelle séquence. Noter vos résultats dans un tableau. • Recommencez deux autres fois l'étape « 5 », en supprimant toujours le 7ème nucléotide et noter vos résultats à chaque fois dans un tableau.

Communiquer à l’aide de modes de représentation

Construire un tableau présentant les résultats.Appliquer une démarche explicative

Ces observations permettent-elles de valider une hypothèse parmi celles formulées au début.Utiliser des techniques et gérer son poste de travail

Comparer des séquences nucléotidiques et d’acides aminés avec « Anagène » afin de déterminer des caractéristiques des ARNm et du code génétique. • A l'aide du logiciel "Anagène", charger les quatre molécules d'ARNm suivantes (faites "fichier / Banque de séquences…") : chaîne alpha de l'hémoglobine (alphacod.arn), chaîne bêta normale de l'hémoglobine (bêtacod.arn), chaîne bêta mutée (drépanocytose) de l'hémoglobine (drepcod.arn), chaîne gamma de l'hémoglobine (gammacod.arn). • Afficher les chaînes polypeptidiques correspondantes. Pour cela, sélectionner les quatre molécules d'ARNm puis faites "Traiter / Convertir les séquences / Séquence peptidique / traduction simple". • Déterminer la nature du premier triplet de nucléotides de chaque ARNm et l’acide aminé correspondant. • Déterminer la nature du dernier triplet de nucléotides de chaque ARNm et l’acide aminé pour lequel il code. • Déterminer l’acide aminé codé par le triplet de nucléotides UUA et l’acide aminé codé par le triplet de nucléotides CUG. En déduire une particularité du code génétique.

Communiquer à l’aide de modes de représentation Expliquer pourquoi on peut affirmer que le code génétique est universel

Appliquer une démarche explicativeEn vous aidant de ce site (http://www.snv.jussieu.fr/vie/documents/codegenet/Code%20genetique.swf) , expliquer ce code génétique.

Activité 2 : Détermination plus précise des étapes de la synthèse protéique

Matériels : - Document 2- http://www.biologieenflash.net/bio/flash/0026.swf - http://www.geniebio.ac-aix-marseille.fr/biomol/docs/tradu.html

ActivitésComprendre et réaliser une démarche de résolution

Considérez le fragment d'ADN du document 2

Comment se brin codant permet-il la synthèse d’une protéine ? Formulez une hypothèse.

Utiliser des techniques et gérer son poste de travailL'un de ces 2 brins code pour un polypeptide.

Identifiez le brin portant l'information génétique (= brin codant) :

* Lancez à présent http://www.biologieenflash.net/bio/flash/0026.swf

* Menez à son terme la traduction.Communiquer à l’aide de modes de représentation

1- Recopiez sur votre copie la séquence en acides aminés du polypeptide obtenu.

2- En utilisant la légende, relevez le nom de la structure cytoplasmique ayant réalisé la traduction.

3- Complétez le schéma fonctionnel de la traduction (Doc.3).

Les 3 étapes (initiation, élongation et terminaison) doivent y être représentées (sur le même brin d'ARNm) et décrites (les commentaires en haut de l'écran doivent être reprodui

Doc.3

Document 2

Activité 1 Détermination des 1eres étapes de la synthèse protéique

Matériels : - Lame, vert de methyl- pyronine, oignon- Anagène- internet

ActivitésComprendre et réaliser une démarche de résolution

« Les cellules des acini du pancréas sécrètent des enzymes, protéines du suc pancréatique. On prélève des tranches de pancréas de cobaye épaisses de 0,5 mm et on le met en culture. Pendant les 3 premières minutes, ces tranches sont mises en présence d'un acide aminé radioactif : la leucine tritiée (isotope H). Ce séjour en milieu radioactif est appelé "pulse". Ces coupes sont ensuite placées, pendant des temps variables, dans un milieu renfermant de la leucine non radioactive. À la fin de ce séjour appelé "chase", les tranches de pancréas sont fixées et débitées en coupes sur lesquelles la radioactivité est localisée par autoradiographie. »

Indiquez pourquoi on utilise de la leucine tritiée.

Technique d’autoradiographie : http://svt.ac-creteil.fr/archives/Media/Med1S/Autoradiographie/autoradiographie.htm L’uracile est un nucléotide présent dans l’ARNm. La leucine est un acide aminé présent dans les protéines.

D’après le doc. 1 trouver où a lieu la synthèse protéique ? Proposez une hypothèse et quel problème se pose ? Utiliser des techniques et gérer son poste de travailObserver au microscope la face interne de l’épiderme d’oignon après l’avoir coloré avec le vert de méthyle-pyronine. Le vert de méthyle colore

l’ADN en vert-bleu et la pyronine colore l’ARN en rose. Attention : le colorant est à manipuler avec précaution et ne doit pas être jeté dans l’évier. Verser quelques mL du colorant dans un verre de montre et y déposer un petit fragment de l’épiderme interne prélevé sur une écaille d’oignon. Laisser agir quelques minutes le colorant, puis rincer soigneusement plusieurs fois l’échantillon en utilisant le 2ème verre de montre (récupérer

les liquides de rinçage dans un bécher). Monter entre lame et lamelle le fragment et l’observer au fort grossissement du microscope. Communiquer à l’aide de modes de représentation

Réaliser un schéma de vos observations. Où se trouve l’ADN ? L’ARN ?Appliquer une démarche explicative

A l’aide du doc.1 et de vos observations, expliquez comment se fabrique une protéine. Elle se déroule en 2 étapes : adn transcript en ARNM puis ARNM traduit en protéine

Doc.1 : Mise en évidence d’un intermédiaire (d’après bordas, 1ere S, page 54)