TP 3 : FAMILLE MULTIGENIQUE ET DIVERSIFICATION DU VIVANT
Mise en situation et recherche à mener
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Certains gènes sont regroupés en « famille » comme les gènes homéotiques intervenant dans la mise en place du plan d’organisation des organismes au cours du développement embryonnaire. On cherche à connaitre les mécanismes à l’origine d’une famille multigénique et à reconstituer son histoire évolutive.
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Ressources
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Les gènes homéotiques sont repartis en 2 complexes : complexe Bithorax (AbdB, AbdA et Ubx )
et complexe Antennapedia (Antp, Scr, Dfd, pb, et lab) :
Date d’apparition du groupe : gènes possédés par le groupe :
230 à 200 Ma
300 Ma
400 Ma
Les scientifiques considèrent que des similitudes entre les séquences nucléotidiques et/ou polypeptidiques de différentes espèces ne peut être le fait du hasard mais indique une parenté : molécules homologues si au moins 20% de similitudes des séquences.
* homéobox : séquence d’ADN qui code pour des protéines agissant comme facteur de transcription destiné à activer en cascade d’autres gènes. Tous les gènes homéotiques possèdent une homéobox.
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Matériel :
- Logiciel Anagène (analyse et comparaison de séquences polypeptidiques et nucléotidiques).
- Séquences nucléotidiques des homéobox* de 3 gènes homéotiques de la drosophile appartenant au complexe Bithorax : gènes AbdA, AbdB et Ubx localisés sur le chromosome 3. (Fichier\Thèmes d’étude\ Thèmes personnels\gènes du développement\drosophile 2).
- Séquences nucléotidiques de l’homéobox* du gène
Hox B7 chez la souris, le xénope et l’Homme et
du gène Ubx de la drosophile.
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Etape 1 : Concevoir une stratégie pour résoudre une situation problème
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Exigences
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1) Proposer une démarche d’investigation permettant de montrer que les homeobox des gènes homéotiques de la drosophile et de différents vertébrés (souris, homme et xénope) appartiennent à une même famille multigénique.
Appeler le professeur pour vérifier votre proposition et obtenir la suite du sujet.
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- Proposer un protocole réalisable en relation avec le problème.
- Utilisation d’un vocabulaire scientifique adapté
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Etape 2 : Mettre en œuvre un protocole de résolution pour obtenir des résultats exploitables
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2) Mettre en œuvre le protocole suivant afin de montrer que les homéobox des gènes homéotiques de la drosophile appartiennent à une même famille multigénique :
- Sélectionner dans la banque de données d’ANAGENE les séquences nucléotidiques nécessaires pour retracer l’histoire évolutive des gènes homéotiques du complexe Ubx présents chez la drosophile (gènes AbdA, AbdB et Ubx).
- Comparer les en alignant ces séquences avec discontinuité.
- Déterminer le % de similitudes entre chacune de ces séquences en utilisant la fonction « information sur la ligne pointée ».
- Comparer la séquence nucléotidique des homéobox du gène Ubx de la drosophile à celles du gène Hox B7 de l’Homme, de la souris et du xénope.
Appeler le professeur pour vérifier les résultats et éventuellement obtenir une aide.
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- Utilisation correcte du logiciel ANAGENE
- Saisie et traitement correct des données.
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Etape 3 : Présenter les résultats pour les communiquer
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3) Sous la forme de votre choix, traiter les données obtenues pour les communiquer.
4) Présenter, sous la forme d’un schéma, l’histoire évolutive de la famille des gènes homéotiques du complexe Ubx chez la drosophile à laquelle vous donnerez un cadre temporel.
Appeler le professeur pour vérification de votre production.
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- Choix correct de représentation :
=> matrice des similitudes moléculaires
- Saisie correcte des données. (en % de ressemblances)
- Titre adapté.
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Etape 4 : Exploiter les résultats obtenus pour répondre au problème
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4) Exploiter les résultats pour préciser les mécanismes à l’origine de la diversification du vivant.
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- Exploitation correcte des données
- Mise en relation des résultats
- Conclusion en relation avec le pb posé
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