Introduction de l’activité :
La génétique est une jeune science. Elle prend ses racines dans les travaux de G. Mendel, publiés en 1866, traitant de l’hérédité des caractères chez les plantes. Ce n’est qu’en 1906, que W. Johannsen nommera, sans savoir réellement ce que c’est, l’élément transmissible à la descendance et responsable de l’état d’un caractère : le gène.
Il ne sera clairement démontré que l’ADN est le support de cette information génétique qu’en 1944 par O. Avery et ses collègues généticiens.
Document 1 : Neurospora crassa, un champignon cultivable en laboratoire
N. crassa est un champignon facile à reproduire en laboratoire. Les filaments d’un individu parent produisent des spores qu’il suffit de transplanter dans un autre milieu pour obtenir un individu fils complet, génétiquement identique au parent.
Il est possible de faire pousser N. crassa dans des tubes à essai contenant un milieu nutritif complet, soit avec de l’eau, des sels et du sucre, ainsi que de l’ensemble des acides aminés permettant son développement.
Il est également possible de faire pousser N. crassa dans des tubes à essai contenant un milieu nutritif minimal, composé uniquement d’eau, de sels et du sucre. Cela suppose donc que le champignon est capable de fabriquer tous les acides aminés dont il a besoin à partir des éléments du milieu minimal.
Document 2 : Production de mutants nutritionnels de Neurospora crassa
Beadle et Tatum ont produit des souches mutantes de N. crassa en exposant des spores à des rayons X. Des mutations apparaissent aléatoirement sur un seul gène de chaque spore, que nous transplantons individuellement dans des tubes de milieu complet. Chaque champignon mutant se développe. Puis, ce champignon est transporté dans un tube de milieu minimal : s’il ne se développe pas, c’est un mutant « nutritionnel ». Appelé ainsi, ce mutant est incapable de fabriquer l’un des acides aminés absents dans le milieu minimal.
Il est possible d’identifier l’acide aminé qui fait défaut, en transplantant le mutant dans des tubes de milieu minimal, mais comprenant l’ajout d’un acide aminé à la fois. Si le mutant pousse dans l’un des tubes, c’est que l’acide aminé ajouté compense son déficit.
Mutation :
Une mutation est une modification dans la séquence ADN d’une cellule qui se transmet au cours des multiplications cellulaires.
Document 3 : Étude des mutants de N. crassa déficients au tryptophane
Beadle et Tatum publient en 1944 des résultats sur deux souches de N. crassa mutantes, déficientes au tryptophane. Ils réalisent des expériences où ils font pousser ces souches sur des milieux minimaux avec l’ajout de différentes molécules intermédiaires dans la voie de synthèse du tryptophane.
Document 4 : La voie de synthèse du tryptophane chez N. Crassa
Voici un schéma illustrant la voie de synthèse du tryptophane chez N. crassa.
Synthèse :
Une synthèse est un processus chimique permettant la fabrication biologique d’une molécule.
À partir de l’analyse des documents, réalisez un podcast (ou rédiger un exposé) démontrant qu’un gène contrôle l’action d’une protéine. L’enregistrement durera environ 3 à 5 minutes.
Vous présenterez dans votre podcast :
1. l’organisme étudié utilisé par Beadle et Tatum ;
2. la formation des mutants N. crassa utilisé par Beadle et Tatum ;
3. la formation de l’acide aminé tryptophane chez N. crassa ;
4. une analyse précise des résultats obtenues par Beadle et Tatum, expliquant à quel niveau la synthèse du tryptophane est affectée et son origine.
Protéine :
Une protéine est une molécule constituée d’acides aminés. Chaque protéine est une chaîne d’acides aminés qui se replie sur elle-même pour adopter une configuration 3D essentielle à son fonctionnement. Les protéines peuvent avoir diverses fonctions (ex : structurer la matrice extracellulaire ou catalyser des réactions chimiques…).
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