B2a – De l’ADN jusqu’au phénotype | Activités d’investigations (1/2)

B21. Exercice  – Un phénotype pathologique : la mucoviscidose

1. Définir le phénotype mucoviscidosique à partir d’informations tirées de documents du livre (se reporter au sommaire pour localiser les pages utiles)
2. Réaliser une étude comparative de la composition chimique de la CFTR “normale” (CFTRn) avec la CFTR “mucoviscidosique” (CFTRm) : suivre la même démarche que pour la drépanocytose.
   • Ressource : fichiers de données moléculaires CFTR 
   • Présenter la réponse en utilisant des outils informatiques de bureautique (traitement de textes, outil de capture d’écran, traitement de l’image (rognage,redimensionnement…) le cas échéant…). Imprimer son travail et l’apporter en cours.

On cherche à établir la relation qui existe entre la séquence polypeptidique et la propriété biologique d’une protéine.

B22. Activité pratique – Etude de la structure 3D de la molécule d’hémoglobine “normale” et “drépanocytaire”

• Ressources

  • 1 PC avec un logiciel de traitement de données moléculaires : Rastop (Logiciel libre de droits, téléchargeable et installable sur son PC en toute légalité – Figure sur la liste des logiciels à connaître pour l’E.C.E.) – [Fiche technique disponible au lien précédent ]
  • Fichiers de données moléculaires : Hba – Hbs – β-globine A – β-globine S – Dimère Hbs-Hbs

• Protocole

  • En utilisant les fonctionnalités du logiciels, mettre en évidence la différence repérée précédemment dans la séquence polypeptidique.
  • Comparer la structure 3D des deux molécules.

• Exploitation

  • Argumenter l’idée selon laquelle la propriété biologique d’une protéine dépend de sa structure 3D, elle même liée à la séquence polypeptidique.

Une cellule “utilise” une séquence nucléotidique inscrite sur l’ADN (= un gène) pour “réaliser” la séquence polypeptidique d’une protéine.

On cherche à établir une relation entre la longueur de la séquence nucléotidique et la longueur de la séquence polypeptidique

B23. Activité pratique – Etude comparative des longueurs de séquences nucléotidiques et de séquences polypeptidiques

• Ressources

  • 1 PC
    • avec logiciel de traitement de séquences (Anagène ou GénieGen)
    • un tableur (©MS Excel ou LibreOffice Calc) [ ou avec la calculatrice graphique ]
  • Séquences nucléotidiques et polypeptidiques pour Hba et CFTRn (phénotypes “normaux”)

• Protocole

  • En utilisant les fonctionnalités du logiciel de traitement de séquences, déterminer la longueur des séquences des gènes et chaînes polypeptidiques pour Hba et CFTRn
  • En utilisant un tableur, construire une courbe représentant la variation de la longueur de la chaîne polypeptidique en fonction de la longueur de la chaîne nucléotidique

• Exploitation

  • Déterminer la nature de la relation mathématique  – la nature de la fonction – ainsi que l’équation littérale qui lie la longueur de la chaîne nucléotidique et la longueur de la chaîne polypeptidique.
  • Vérifier votre réponse à partir de la séquence polypeptidique d’une enzyme – la PhénylAlanine Hydroxylase (PAH) – et de la séquence nucléotidique à partir de laquelle la cellule produit cette enzyme. (PAHn).

Le code génétique est la correspondance qui existe entre un triplet de nucléotides d’une séquence de l’ADN et un acide aminé d’une séquence polypeptidique.

Question préalable : sachant qu’il existe 4 nucléotides différents (A, C , G et T), déterminer le nombre de triplets différents possibles. (AAA, AAC, AAG … TTC, TTG,TTT).

On cherche à établir cette correspondance.

B24. Activité pratique – Simulation d’une expérience inspirée des travaux de Nirenberg et Matthaei (1961).

• Ressources

  • 1 PC avec un logiciel de traitement de séquences (Anagène)

• Protocole

  • Dans le menu “Fichier”, activer la commande “Créer…”.
  • Choisir “Type de séquence : ADN”.
  • Donner comme nom “ADN-poly-AAA”.
  • Une séquence “vide” s’affiche. Au clavier, taper 10 fois le triplet de lettres “AAA”.
  • Puis dans le menu “Traiter”, activer la commande “Convertir les séquences…”
  • Sélectionner “Séquence peptidique” et “… traduction simple”.
  • Noter la constitution de la chaîne polypeptidique obtenue : nombre et nature éventuelle de l’acide aminé correspondant au triplet.
  • Recommencer les opérations précédentes pour “ADN-poly-CCC” (10 fois le triplet de lettres “CCC”), ADN-poly-GGG” (10 fois le triplet de lettres “GGG”), ADN-poly-TTT” (10 fois le triplet de lettres “TTT”). Puis essayer avec au moins 10 autres triplets différents (exemple ADN-poly-ATT” (10 fois le triplet de lettres “ATT”)

• Exploitation

  • Reporter vos résultats dans le tableur partagé.
  • Comparer vos résultats avec le code génétique établi par les biologistes.