Le code génétique

TP-LE CODE GENETIQUE : une correspondance entre ARN messager et protéine

Combien faut-il de nucléotides pour coder un acide aminé et comment cette information est-elle lue pour former un enchaînement d’acides aminés ?

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Le code génétique est la correspondance entre l'ARN messager et les acides aminés des protéines.

GO!

2. Analyser des expériences historiques pour décrypter le code génétique

1. Déterminer le nombre de nucléotides nécessaires pour coder les acides aminés

Index

Réalisez dans l'ordre les 4 parties pour comprendre le décryptage du code génétique et la production des protéines à partier d'un ARN messager

3. Dégager les caractéristiques du code génétique

4. Comprendre le passage de l'ARNm à à la protéine

1. Déterminer le nombre de nucléotides nécessaires pour coder les acides aminés

start

1. Déterminer le nombre de nucléotides nécessaires pour coder les acides aminés

Le message contenu dans la molécule d’ARN sert d’intermédiaire entre l’ADN et les protéines. Alors que l’ARN est constitué d’un enchaînement ordonné de nucléotides parmi 4 possibles (A,C,G,U), une protéine est constituée d’un enchainement ordonné d’acides aminés parmi 20 possibles. On peut alors formuler l’hypothèse suivante : « Il existe une correspondance, ou code, entre la séquence en nucléotides de l’ARN et la séquence en acides aminés de la protéine, tel que : un acide aminé est codé/désigné par X nucléotide (avec X= nombre entier) de l'ARN » On cherche X.

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1. Déterminer le nombre de nucléotides nécessaires pour coder les acides aminés

aide

QUESTION 1/2

Trouvez la plus petite valeur de X nucléotides qui permet de coder l’ensemble des 20 acides aminés.

1. Déterminer le nombre de nucléotides nécessaires pour coder les acides aminés

AIDE

Il s'agit à chaque fois d'un tirage aléatoire d'un nucléotide parmi 4 possibles. Par exemple si chaque acide aminé n'était codé que par UN (X=1) nucléotide il n'y aurait que 4 combinaisons possibles donc seulement 4 acides aminés codés. Or il existe 20 acides aminés différents dans les protéines produites par nos cellules. Donc X est supérieur à 1... .

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Différentes possibiltés de codage de l'ARNm

1. Déterminer le nombre de nucléotides nécessaires pour coder les acides aminés

AIDE

Par exemple avec les 4 nucléotides de l'ARN (A, U, C, G) combien de combinaisons différentes à 2 nucléotides est-il possible de faire?

2x2 soit 4

4x2 soit 8

4x4 soit 16

1. Déterminer le nombre de nucléotides nécessaires pour coder les acides aminés

QUESTION 1/2

RIGHT!

3 nucléotides est le minimum nécessaire et suffisant pour coder 20 acides aminés

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1. Déterminer le nombre de nucléotides nécessaires pour coder les acides aminés

RIGHT!

Avec 2 nucléotides il y a 4x4 soit 16 combinaisons possibles donc 16 acides aminés codés (mais il y en 20).

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1. Déterminer le nombre de nucléotides nécessaires pour coder les acides aminés

QUESTION 2/2

Le calcul qui vous a permis de répondre à la question 1 est:

8x8

2x32

4x4x4

1. Déterminer le nombre de nucléotides nécessaires pour coder les acides aminés

AIDE

Il s'agit à chaque fois d'un tirage aléatoire d'un nucléotide parmi 4 possibles. Pour une combinaison de 3 nucléotides il y a 3 tirages, avec à chaque tirage 4 possibilités: -A,U,C ou G. au 1er tirage -A,U,C ou G. au 2me tirage -A,U,C ou G. au 3ème tirage soit 4x4x4 possibiltés au total

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1. Déterminer le nombre de nucléotides nécessaires pour coder les acides aminés

QUESTION 2/2

RIGHT!

Il s'agit d'un tirage aléatoire d'un nucléotide parmi 4 possibles. A chaque tirage il y a donc 4 possiblilités. Donc pour 3 tirages il y a 4 x 4 x 4 soit 64 possibilités. Avec 3 nucléotides on peut donc coder jusqu'à 64 acides aminés différents.

NEXT

1. Déterminer le nombre de nucléotides nécessaires pour coder les acides aminés

QUESTION 2/2

RIGHT!

Il s'agit d'un tirage aléatoire d'un nucléotide parmi 4 possibles. A chaque tirage il y a donc 4 possiblilités. Donc pour 3 tirages il y a 4 x 4 x 4 soit 64 possibilités. Avec 3 nucléotides on peut donc coder jusqu'à 64 acides aminés différents.

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ERROR!

AIDE

ERROR!

AIDE

2. Analyser des expériences historiques pour décrypter le code génétique

START

A partir des années 1960, les calculs et plusieurs expériences ont mis les biologistes sur la piste d'un code génétique à 3 lettres: un acide aminé dans une protéine correspondrait à la succession de trois nucléotides (triplet) dans l'ARN.

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« En 1961 Nirenberg et Matthaei formulent l'hypothèse que pour coder chacun des 20 acides aminés différents dans les protéines il faut des combinaisons de 3 nucléotides. Ils mettent au point une méthode de synthèse protéique avec le cytoplasme d'une bactérie, les 20 acides aminés et un ARN messager synthétique constitué d'une succession de nucléotides de séquence connue. En utilisant un ARN de synthèse formé uniquement d'uracile (U) ils constatent la formation d'une protéine ( polypeptide) lorsque l'acide aminé phénylalanine a eté ajouté dans le milieu (voir expérience ci après). Si c'est un autre acide aminé (valine, alanine..) qui est présent dans le milieu aucun polypeptide ne se forme.

Marshall Nirenberg, biochimiste américain, a partagé le prix Nobel de physiologie ou de médecine de 1968 pour son rôle dans le déchiffrage du code génétique.

NEXT

Expérience de Nirenberg et Matthaei (1961)

Phénylalanine, Valine et Alanine sont des acides aminés

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«En utilisant différents ARN de séquences de nucléotides connues, les scientifiques finissent ensuite le déchiffrage du code . Le décryptage du code génétique est compet à la fin de l'année 1965: un triplet de nucléotides appelé CODON code un acide aminé. Certains codons ne codent aucun acide aminé: ce sont les CODONS STOPS. Ils marquent la fin de la séquence codant la protéine.»

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Résultats des expériences de Nirenberg, Matthaei et Khorona

Ces résultats montrent que le codon UCU code pour l'acide aminé Sérine et CUC code pour la Leucine

Ces expériences ont permis de de construire le tableau du code génétique. Chaque acide aminé est représenté par une couleur différente.

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Utiliser ces résultats pour compléter le tableau du code génétique qui vous est fourni. Testez ensuite votre tableau.

tester

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QUIZ

TEST DU TABLEAU 1/3

Le codon UAU correspond à l'acide aminé:

Isoleucine

Arginine

Tyrosine

ERROR!

TRY AGAIN

Ces résultats montrent que le codon UAU code pour l'acide aminé TYROSINE En effet l'ajout d'un ARN commençant par la séquence UAU...entraîne la synthèse d'une protéine commençant avec l'acide aminé tyrosine

RIGHT!

NEXT

QUIZ

TEST DU TABLEAU 2/3

Le codon CGU correspond à l'acide aminé:

Isoleucine

Arginine

Tyrosine

ERROR!

TRY AGAIN

Ces résultats montrent que le codon CGU code pour l'acide aminé arginine En effet l'ajout d'un ARN commençant par la séquence UAC GUA CGU...entraîne la synthèse d'une protéine l'acide aminé tyrosine-valine-ARGININE

RIGHT!

NEXT

QUIZ

TEST DU TABLEAU 3/3

Le codon GUA correspond à l'acide aminé:

Valine

Leucine

Isoleucine

ERROR!

TRY AGAIN

Ces résultats montrent que le codon GUA code pour l'acide aminé arginine En effet l'ajout d'un ARN commençant par la séquence UAC GUA...entraîne la synthèse d'une protéine l'acide aminé tyrosine-VALINE

RIGHT!

NEXT

Felicitations!votre tableau du code génétique est bien rempli!

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3. Dégager les caractéristiques du code génétique

START

Le code génétique est dit : - non chevauchant c'est à dire qu'un nucléotide n'appartient qu'à un seul codon (les codons ne se chevauchent pas). - univoque c'est à dire un codon (triplet de nucléotides) donne toujours le même acide aminé

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QUESTION 1/2

A partir du tableau du code génétique expliquez pourquoi le code génétique est dit REDONDANT, c'est à dire que parfois il se répète.

AIDE

NEXT

QUESTION 1/2

AIDE

D'après le tableau du code génétique un acide aminé:

peut être codé par maximum deux codons différents

peut être codé par plus de deux codons différents

est toujours codé par le même codon

QUESTION

RIGHT!

NEXT

QUESTION 2/2

A partir du document ci après justifiez que le code génétique est dit UNIVERSEL, à quelques exceptions près.

NEXT

La transgénèse est le fait de transférer un gène d’un organisme donneur dans un organisme receveur, d’une autre espèce. Ce gène pourra être exprimé dans l'organisme receveur (production d’une protéine spécifique, identique à celle formée dans le donneur). Cette technique se fonde sur l'universalité de la molécule d'ADN et du code génétique: toute cellule est capable de déchiffrer un ADN étranger et de le traduire en une protéine de séquence identique à celle de l'organisme d'origine. Dans cet exemple c'est le gène de la GFP (Green Fluorescent Protein) découvert chez la méduse, qui a été transféré à une souris. La souris issue de la cellule-oeuf qui a reçu le gène a conservé le caractère du gène (elle devient verte sous une lampe UV). Son organisme est donc capable de "lire" l'ADN de méduse et d'ne former une protéine (caractère)

QUESTION 2/2

Document: un exemple de transgénèse chez une souris

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4. Regarder la vidéo du passage de l'ARNm à la protéine = la traduction

start

La synthèse des protéines

FIN!

ERROR!

TRY AGAIN