Activité 14

Du génome au protéome : variété des ARNm et mécanismes de transcription / traduction

Problématique

L’activité précédente et celles vues dans les classes précédentes, ont pu laisser croire qu’un gène codait pour une protéine (animation). Or, le génome, actuellement estimé entre 20 000 et 25 000 gènes, est infiniment inférieur au protéome, ensemble des protéines produites, estimé entre 500 000 et 5 000 000. Le problème à résoudre est donc le suivant :

Par quels mécanismes un gène peut-il coder pour plusieurs protéines ?

 

Objectifs

[  Saisir des informations (visionneuse de molécules, site SVT, documents fournis et manuel).

[  Utiliser les TICE (Logiciels "Anagène" et "Génigen" et "Word").

[  Mettre en évidence le morcellement du gène des eucaryotes, le devenir des fragments transcrits (exons et introns) et leur devenir dans la maturation (excision et épissage alternatif) et comprendre les mécanismes de transcription / traduction.

Production attendue

[ Un schéma légendé et annoté d’une cellule avec noyau et cytoplasme sur une double-page pour répondre à la problématique.

 ==> supports  n° 1 à n° 4.

 

 

 

 

Critères de réussite

l sur le schéma sont figurés, nommées,  légendés et annotés :   

 [ toutes les molécules impliquées ainsi que leur mouvement intracellulaire éventuel,

 [ la molécule d'ADN présente dans le noyau représentée avec ses deux brins sans détail des nucléotides,

 [ les phénomènes de maturation de l'ARN pré-messager en ARN messager (3 variants sont représentés), les exons et introns étant représentés avec des couleurs différentes pour montrer leur devenir dans les trois variants,

 [ un "zoom" de la transcription avec  quelques détails de nucléotides des 2 brins de l'ADN et de l'ARN pré-messager et de l'enzyme impliquée (une annotation fera référence  à la complexité du phénomène),

 [ le devenir des 3 variants dans le cytoplasme et la schématisation des 3 protéines qui résultent de leur traduction sans le détail des nucléotides et des acides aminés,

 [ un "zoom" de la traduction avec quelques nucléotides de l'ARNm (pour un variant), un ribosome et la séquence d'acide aminés de la protéine produite (une annotation fera référence  à la complexité du phénomène).

Conseils de réalisation

l  dégager de l'électronographie du support n°1 l'intérêt pour la cellule de l'enchaînement des enzymes "ADN polymérase" le long du gène. Même question pour le support n°4 : intérêt des polysome (enchaînement des ribosomes) par rapport à un travail isolé. Ces deux questions sont à mettre en relation avec une propriété de l'ARN mise en évidence dans un document de l'activité précédente.

l  dégager du support n°2 (logiciel "Anagène") les tailles respectives des ARN pré-messagers et des ARNm et comprendre cette différence de taille à l'aide du document du manuel (en ligne) et du travail demandé avec le logiciel "Word". 

l  prendre appui  dans le support n°3 sur le document du manuel (en ligne) pour comprendre les résultats obtenus avec "Géniegen" ; il est recommandé de présenter avec ce logiciel, les exons de chaque variant dans chacun des pré-messagers de couleur différente.

 

l  penser à la mise en page de la production demandée pour placer la cellule et son noyau (exagérer son volume pour localiser les mécanismes de maturation) et réserver une place suffisante pour les deux "zoom" (hors cellule).

Supports

Documents initiaux :  Site SVT => un gène code pour une protéine (animation). 

1 :  Site SVT : de l’ADN à l’ARN pré messager (= transcription) => électronographie de la fabrication des ARNm (= transcription), fabrication des ARNm par l'ARN polymérase et une animation sur la transcription.    

2 :  Site SVT et logiciels "Anagène", "Word" : de l’ARN pré messager à l’ARN messager (exemple du gène morcelé de la b globine) => comparaison simple de l'ADN, ARN pré-messager et ARN messager du gène de la b globine à l'aide du logiciel "Anagène" [téléchargement du fichier], maturation de l’ARN pré-messager en ARN messager  (fichier "Word" et  & Bordas :  doc 2 page 60).

3 :  Site SVT  et logiciel "Génigen" : d’un ARN prémessager aux ARN messagers ou épissage alternatif (exemple du gène GH1 codant pour les hormones de croissance humaine) => logiciel "Génigen" [téléchargement du fichier de travail, notice ECE "Génigen"]. Le gène GH1 est transcrit en un ARN pré-messager qui peut subir des maturation différentes du fait de l'association d'exons différents ; il en résulte 5 variants d'ARNm ; le fichier propose 5 copies de l'ARN pré-messager associées chacune à un des 5 variants de l'ARNm. Le logiciel "Génigen" permet après sélection du pré-message et du variant de faire afficher la position des exons dans l'ARN pré-messager ; ce travail effectué sur les 5 couples ARN pré-messager et ARNm permet de comprendre la notion d'épissage alternatif. [Un document pour aider à comprendre : & Bordas :  doc 3 page 61]. 

4 :  Site SVT : de l’ARN messager à la protéine (le mécanisme de la traduction) => les ribosomes (organites permettant la traduction), le polysome au cours d'une synthèse protéique, le mécanisme de la traduction. [Pour aller plus loin : la traduction].

Pour vérifier que tout est bien compris (facultatif) :  Site SVT => transcription / traduction.

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