TP "La génétique humaine et la notion de gènes"
"Sujet 3" (pour le mercredi 29 avril) :
Dans la première moitié du XXème siècle, les travaux de Morgan ont entraîné nombre d'études génétiques chez l'homme. Les scientifiques d'alors ne savaient pourtant pas à quoi correspond un gène. Les examens complémentaires prescrits aujourd'hui lorsqu'une maladie génétique est suspectée chez un embryon consistent à rechercher l'allèle responsable de la maladie dans leur génome. Mais avant de rechercher un gène ou un allèle dans le génome, il faut savoir quoi chercher. Nous allons retracer à l'aide de l'exemple des groupes sanguins (qui n'est pas l'exemple historique) la démarche qui a permis de l'établir.
Problèmes :
- Quel est le support physique des gènes ?
- Comment passe-t-on du gène, au caractère macroscopique ?
Hypothèse argumentée : "Un gène détermine la synthèse d'une protéine."
- Montrer à l'aide de vos connaissances sur les enzymes et en vous inspirant de (et pas en utilisant) vos connaissances sur les mutations acquises en tronc commun que la théorie de Beadle et Tatum établie en 1941 :
"Un gène détermine la synthèse d'une enzyme"
est cohérente avec les travaux sur les groupes sanguins dont les résultats sont présentés au documents 1 et 2.
- Proposer ensuite une explication cohérente avec la généalogie présentée au document 3 (utiliser le document d'aide pour émettre une hypothèse).
Doc.1 "La découverte des groupes sanguins ; deux arbres généalogiques présentant la répartition des groupes sanguins dans deux familles"
C'est Richard Lower, médecin britannique, qui effectua le premier des transfusions sanguines d'animal à animal.
Mais le premier à transfuser avec succès du sang d'animal à un jeune garçon anémique de 16 ans, deux ans plus tard, fut Jean Denis.
Cependant, les incidents se multiplièrent, et, si la transfusion réussissait parfois, elle précipitaient souvent le décès (l'agglutination des hématies du donneur suivie de leur destruction entraînait des troubles importants, la destruction des reins,...). Bientôt, les transfusions sanguines furent interdites et n'allaient être reprises que vers la fin du XIXème siècle.
Lorsque Karl Landsteiner (1868-1943) commença ses recherches comme assistant à l'Université viennoise de l'hygiène, il se proposa de surmonter ces difficultés. Il avait constaté que, lorsque l'on mélangeait du sang de plusieurs personnes, on observait parfois une agglutination des hématies et parfois non. Il rassembla alors des échantillons de sang de ses collègues et les mélangea deux par deux. C'est ainsi qu'il découvrit l'existence des groupes sanguins, qu'il nomma A, B et O , et il fit connaître les résultats de ses recherches en 1900. Le quatrième groupe sanguin (AB) ne fut découvert que l'année suivante.
Cette découverte permis d'établir une méthode de transfusion sanguine sûre.
Lansdsteiner reçut le Prix Nobel de médecine en 1930.
On sait aujourd'hui à quoi cela correspond à la présence de glucolipides (des molécules) spécifiques à la surface des hématies.
Famille 2
(Les documents 2 et d'aide sont sur les deux pages suivantes) Complément du doc.1 :
... On sait aujourd'hui à quoi cela correspond à la présence de glucolipides (des molécules) spécifiques à la surface des hématies :
Doc.3 "L'arbre généalogique de la
famille 3"
Doc.2 "Les enzymes"
Les enzymes sont des protéines catalytiques. Une enzyme est spécifique à un substrat car le site actif et le substrat doivent présenter une affinité chimique parfaite. Leurs formes en particulier doivent se correspondre parfaitement (à l'image d'une clef et d'une serrure). C'est la séquence d'un protéine qui détermine sa forme.
On connaissait, dans la première moitié du XXème siècle, plusieurs réactions biochimiques nécessitant l'intervention d'enzymes, comme par exemple la digestion de l'amidon par l'amylase salivaire.
Voici la séquence de quelques enzymes impliquées dans la synthèse des marqueurs membranaires des hématies :
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Les enzymes EA et EB diffèrent par 4 acides aminés, en position 174, 233, 264 et 266.
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Ces différences sont à mettre en relation avec les différences d'activité de ces enzymes (elles ne catalysent pas la même réaction) : certains des acides aminés différents doivent se situer au niveau du site actif de l'enzyme.
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L'"enzyme" O est beaucoup plus courte que les deux autres (115 a.a. Seulement).
Doc.4 aide
"Deux étapes de la chaîne de biosynthèse des marqueurs A et B"Voici la chaîne de synthèse des marqueurs membranaires des hématies.
"Sujet 4" (pour le mercredi 29 avril) :
C'est en 1941 que Beadle et Tatum affirmaient la correspondance entre un gène et une enzyme.
Montrez que le support des gènes n'est cependant pas de nature protéique.
Document 5 "Les expérience de Avery & al. - 1944"
Dans les expériences qui suivent, les pneumocoques sont tués par la chaleur.
