Activité construite par des enseignants stagiaires
Le poisson zèbre (Danio rerio) est un poisson d’eau douce originaire d’Inde et de Malaisie. Il est très utilisé dans les laboratoires de recherche car il est petit (3 cm à l’âge adulte), transparent, se reproduit rapidement, est peu coûteux et facile à manipuler génétiquement. Deux variétés de poisson se différencient par l’intensité de coloration des rayures. Les mélanophores sont les cellules contenant des pigments. Le gène SLC24A5 contrôle la production d’une protéine localisée dans la membrane des mélanophores.
Objectifs : Comparer deux séquences de nucléotides ; Comprendre le lien entre l’information génétique et le fonctionnement des cellules spécialisées
Consigne :
Partie 1 : Comparaison des séquences sauvage et « golden »
Ouvrez le logiciel « Anagène ». Cliquez sur « Fichier », puis « Ouvrir », puis sur le fichier
« SLC24A5.edi ». Cliquez sur l’icône « Comparer les séquences », puis sélectionnez
« comparaison avec alignement » pour afficher les séquences suivantes :
- « Danio-rayures- sombres » : séquence de la variété sauvage
- « Danio-rayures-claires » : séquence de la variété « golden »
L’échelle en haut de la fenêtre de comparaison indique la position de chaque nucléotide.
Fenêtre de comparaison des séquences sur Anagène
Pour comparer les effets des mutations, il faut comparer les séquences des protéines (ou peptides), et donc convertir en séquences peptidiques
- Pourquoi ne montre-t-on qu’une séquence de nucléotides ?
- Quelle est la longueur de la séquence sauvage (nombre de nucléotides) ?
- Refaites la question 1 pour la séquence « golden ».
- Inspirez-vous du tableau suivant pour rendre compte des différences entre les deux séquences.
| Position (n° du nucléotide modifié sur la séquence) | Base azotée sur la séquence sauvage | Base azotée sur la séquence « golden » |
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- A l’aide de votre réponse aux questions 2 et 4, déterminez le pourcentage de nucléotides modifiés dans la séquence. Commentez ce résultat.
Partie 2 : Les mélanophores, un exemple de cellules spécialisées
Document 1 : Les mélanophores du poisson zèbre
Un mélanophore qualifie une cellule capable de stocker la mélanine, molécule responsable de la pigmentation foncée des bandes de couleur de l’épiderme. Les mélanophores contiennent de l’eumélanine qui absorbe la plupart des longueurs d’onde de la lumière (d’où la couleur noire). On la trouve dans des vésicules (petites poches intracellulaires) appelées mélanosomes, qui sont réparties dans le cytoplasme de la cellule spécialisée. Chez les Mammifères, les cellules stockant la mélanine sont nommées mélanocytes.
– A, B : Poissons en vue latérale et mélanophores observés en microscopie optique.
Echelles : barre : 5 mm et barre : 0,5 mm
– C,E mélanophores de poisson zèbre de phénotype sauvage et D, F : mélanophores de poisson zèbre de phénotype golden, observés en microscopie électronique à deux grossissements.
Echelle : barre : 1000 nm (nanomètre) en C, E et barre : 200 nm en D, F.
d’après acces.ens-lyon.fr
Document 2 : Synthèse d’eumélanine
L‘enzyme clé dans la synthèse d’eumélanine est la tyrosinase. Comme toute protéine, elle est définit par un gène. Si cette enzyme est absente, ou non fonctionnelle, l’eumélanine ne peut pas être produite, ce qui entraîne un défaut de pigmentation.
- 1- A l’aide du document 1 et de vos connaissances, expliquez pourquoi on considère les mélanophores du poisson zèbre comme des cellules spécialisées.
- 2- Proposez une ou plusieurs hypothèses sur l’avantage que le poisson zèbre aurait de posséder des rayures plus ou moins pigmentées.
- 3- A votre avis, comment la nouvelle variété (« golden ») a pu apparaître et se maintenir jusqu’à aujourd’hui ?