TP-TD : Complexification des génomes

PARTIE 1 : Thème : L’origine du génotype des individus 

Introduction : Les accidents chromosomiques au cours de la méiose sont une source de diversité génétique à l’origine de la formation de différentes familles multigéniques comme celle des globines étudiée à travers l’étude de la drépanocytose vue en première.

Problème : On cherche à montrer que les chaînes de l’hémoglobine font partie de la même  famille multigénique.

Objectifs : 

  • Comprendre l’origine des famille multigéniques
  • Utiliser un logiciel d’analyse de séquences
  • Réaliser un arbre phylogénétique moléculaire

Documents de référence 

Famille multigénique : désigne un ensemble de gènes homologues issus de la duplication et de mutations aléatoires d’un gène ancestral. Après la duplication, l’une des deux copies peut conserver sa fonction initiale, tandis que l’autre accumule des mutations et soit devient non fonctionnelle, soit acquiert une nouvelle fonction. Les deux copies peuvent aussi subir des mutations et permettre, ensemble, le maintien de la fonction initiale. Ces gènes peuvent être très éloignés les uns des autres et même situés sur des chromosomes différents. Les protéines homologues codées par ces gènes présentent au moins 20% de similitudes. 

 Document 1 : les gènes des globines et leur expression chez l’Homme 

La myoglobine est constituée d’une chaine protéique et a pour rôle de fixer le dioxygène dans les muscles. Le gène de la myoglobine est situé sur le chromosome 22. 

Les hémoglobines : avant la naissance les hématies du foetus contiennent de l’hémoglobine foetale F (constituée de deux chaînes alpha α et deux chaînes gamma γ). Après la naissance, de l’hémoglobine foetale continue à être synthétisée en très faible quantité (1%) ; elle est remplacée par l’hémoglobine A (deux chaînes α + deux chaînes β) majoritaire à 97 % et l’hémoglobine D (deux chaînes α + deux chaînes delta δ). 

Toutes ces chaînes sont codées par des gènes différents situés à des locus différents sur deux chromosomes différents : le chromosome 11 (pour les gènes γ, δ, β) et le chromosome 16 (pour le gène α). 

Ces hémoglobines F, A, D ont toutes les trois la propriété d’assurer le transport du dioxygène, de la surface d’échanges respiratoires (placenta puis poumons) jusqu’aux cellules. L’affinité pour le dioxygène est plus grande pour l’hémoglobine F que pour les hémoglobines A et D. 

 Document 2 : données biologiques et paléontologiques 

Matériels : ordinateur, Logiciel anagène : séquences des gènes des globines, séquences  des acides aminés des globines, 

Fiche technique Anagène

Activités et déroulement des activités : 

Prenez l’habitude de traiter une ECE par : Je vois que… Je sais que… je Conclus que….

Document 3 : la diversification des gènes des globines au cours de l’évolution des vertébrés (4 gènes des globines humaines sur les 6 existants sont représentés). 

protocole expérimental

  • Sélectionner deux à deux les différentes séquences protéiques ou des gènes.
  • Comparez en utilisant la fonction alignement avec discontinuité
  • Après la comparaison utiliser l’icône I informations sur la ligne pointée afin d’obtenir des informations sur la séquence sélectionnée par rapport à la séquence choisie comme référence.
  • Noter le % d’identité dans un tableau à double entrée
  • Recommencer avec 2 autres molécules

PARTIE 2 : Thème : La complexification des génomes : transferts horizontaux et endosymbioses

Objectif : 

  • Comprendre la théorie endosymbiotique

Réalisez l’activité de l’Unité 3 de votre livre P68 et 69 questions 1 à 4 (Livre Nathan)

PARTIE 3 : Thème : La complexification des génomes : transferts horizontaux et endosymbioses

Objectif : 

  • Comprendre l’endosymbiose chez un eucaryote pluricellulaire

Elysia chlorotica et Symsagittifera roscoffensis sont deux animaux extraordinaires : ils sont autotrophes !

Symsagittifera roscoffensis ou vers de Roscoff est un ver plat présent sur les estrans sableux du nord des côtes bretonnes. A l’âge adulte, il présente un tube digestif atrophié et se nourrit grâce à la photosynthèse d’algues Tetraselmis convolutae qu’il abrite dans ses cellules.

Elysia chlorotica est une petite limace de mer capable de vivre 9 mois sans se nourrir en pratiquant la photosynthèse à partir de chloroplastes  provenant de la digestion de l’algue verte Vaucheria litorea. Ils doivent, cependant, renouveler la chlorophylle présente dans les chloroplastes.

Problème : On cherche à valider que ce renouvellement est possible grâce à l’acquisition du gène pbsO dans leur génome.

Objectifs : 

  • Comprendre l’origine des famille multigéniques
  • Utiliser un logiciel

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