Doc A. Comment l'information génétique contenue dans l’ADN est elle utilisée pour synthétiser des protéines ? Quelques expériences historiques.
Jean Brachet montre, dès 1950, que le cytoplasme de toutes les cellules contient de l’ARN.
En 1951, il cherche à mettre en évidence la synthèse des protéines dans les 2 parties séparées (pied contenant le noyau et chapeau ne contenant que du cytoplasme) d'algues acétabulaires. Pour cela il utilise des atomes de carbone 14 (radioactif) pour marquer sélectivement les protéines fabriquées dans la cellule.
Les pieds et chapeaux des acétabulaires sont d'abord séparés par section puis cultivés séparément pendant plusieurs ( 9 à 38 ) jours. Les pieds et les chapeaux sont ensuite transférés sur des milieux contenant du carbone 14 pendant 27 à 38 h. La quantité de radioactivité intégrée dans les protéines est alors mesurée dans chaque partie. Les résultats montrent que les parties de cellules sans noyau continuent à produire des protéines pendant plusieurs jours alors qu'elles sont séparées de l'information génétique de la cellule.
Activité 1
Question⚓
Montrer que le cytoplasme de la cellule contient des molécules d'ARN et que l'ADN est localisé dans le noyau.
On attend la réalisation d'une préparation microscopique et un dessin d'observation légendé.
Activité 2 : la structure de l'ARNm
Question⚓
A partir de l'étude de la structure moléculaire de l'ARNm avec le logiciel Libmol, construire un tableau de comparaison avec la molécule d'ADN. On attend une comparaison au niveau de la composition, de l'organisation dans l'espace et de la structure de la molécule (présence de résidus, type d'association des résidus).
Doc B. Expériences et observations plus récentes
Question⚓
QUESTIONS :
A partir des informations issues des activités 1 et 2, proposer une hypothèse permettant d'expliquer comment l'information génétique localisée dans le noyau peut être utilisée pour synthétiser les protéines dans le cytoplasme.
Solution⚓
Utilisez le logiciel Geniegen2 (ADN et ARNm de l'hémoglobine → voir lien pearltrees) pour tester votre hypothèse. Vous réaliserez un schéma légendé d'une portion des molécules observées accompagné d'un court texte pour répondre.
A partir de vos connaissances sur la réplication de l'ADN, proposez un mécanisme biologique qui pourrait permettre la synthèse d'ARN messager au niveau du noyau.
Bilan
Question⚓
Solution⚓
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L'information génétique stockée dans un allèle sous forme de molécule d'ADN est utilisée dans le cytoplasme de la cellule pour produire une protéine grâce à la synthèse d'une molécule intermédiaire : l'ARNprémessager par un processus appelé transcription. Ce dernier utilise la complémentarité des nucléotides ( à uracile, adénine, guanine et cytosine) de l'ARNm avec l'ADN. L'assemblage se fait grâce à un complexe enzymatique : l'ARN polymérase qui se lie à la moélcule d'ADN en écartant localement ses deux brins. Chez les eucaryotes la transcription a lieu dans le noyau. La molécule d'ARNprémessager après maturation deviendra une molécule d'ARNmessager qui sera exportée vers le cytoplasme en passant par les pores du noyau.