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Terminale Spécialité SVT

Publié le 24 juin 2021 Modifié le : 4 nov. 2022

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Le  jeudi 24 juin 2021

Une partie des gènes des chloroplastes a migré, au fil des générations, dans le noyau (ex RuBisCO)

Plusieurs arguments attestent de l'endosymbiose à l'origine des chloroplastes. Une comparaison génétique montre l'homologie des gènes de la RuBisCO du radis et de cyanobactéries

  • Alignement de séquences de la protéine RbcL (grande sous-unité) de la RuBisCO

    Niveau

     

    Terminale spécialité SVT

    La Terre, la vie et l’organisation du vivant/Génétique et évolution/La complexification des génomes : transferts horizontaux et endosymbioses

     

    Compétences

    Connaissances

    Les endosymbioses transmises entre générations, fréquentes dans l’histoire des eucaryotes, jouent un rôle important dans leur évolution. Le génome de la cellule (bactérie ou eucaryote) intégré dans une cellule hôte régresse au cours des générations, certains de ses gènes étant transférés dans le noyau de l’hôte. Ce processus est à l’origine des mitochondries et des chloroplastes, organites contenant de l’ADN.

    Compétences en jeu POUR LE LYCEE

    - Formuler et résoudre une question ou un problème scientifique.
    - Concevoir et mettre en œuvre des stratégies de résolution.
    - Observer, questionner, formuler une hypothèse, en déduire ses conséquences testables ou vérifiables, expérimenter, raisonner avec rigueur, modéliser, argumenter.
    - Interpréter des résultats et en tirer des conclusions.
    - Identifier et choisir des notions, des outils et des techniques, ou des modèles simples pour mettre en œuvre une démarche scientifique.
    - Utiliser des logiciels d’acquisition, de simulation et de traitement de données.

     

    Description de l’activité

    Réalisation d’une comparaison (ANAGENE/GENIGEN2…) génétique des petites et grandes sous unités de la RuBisCO du radis et de différentes cyanobactéries pour obtenir un pourcentage de similitude supérieur à 20% et déduire un gène ancestral commun.

     

    Place de l’activité dans la démarche 

    La RuBisCO est une enzyme importante pour la photosynthèse. Elle est utilisée par les plantes vertes, dans les chloroplastes, et par les cyanobactéries. Or, chez les plantes vertes, le gène de la petite sous unité de la RuBisCO est codé dans le noyau alors que celui de la grande sous-unité est codé dans l’ADN des chloroplastes.
    Dans les années 60, la biologiste Lynn Margulis proposa une théorie selon laquelle les organites énergétiques (mitochondrie et chloroplaste) seraient des descendants de cyanobactéries devenues, après endosymbiose, des composants permanents des cellules eucaryotes.
    Plusieurs chercheurs ont étayé cette théorie avec différents arguments. Les élèves peuvent ici tester un argument supplémentaire.
    L’activité consiste argumenter l’endosymbiose des cyanobactéries à l’origine des chloroplastes en vérifiant que les pourcentages de similitude des séquences protéiques des petites et grandes sous unité de la RuBisCO du radis et des cyanobactéries, sont suffisamment élevés pour conclure à un gène ancestral commun.

     

    L'activité peut être mise en regard de l'activité de terminale enseignement scientifique : L'évolution rapide des organismes microbiens explique les problèmes de santé liés à la résistance aux antibiotiques.


    Aix - Marseille - Thème Une histoire du vivant - Sciences de la Vie et de la Terre (ac-aix-marseille.fr)

     

    Outils et logiciels nécessaires


    - Au choix : GENIGEN2 / ANAGENE2 /NCBI blast
    Fichier RbcL_RbcS_radis_cyanobacteries.edi : réunit les séquences d’acides aminés des petites et grandes sous-unités de la RuBisCO du radis et de cyanobactéries.
    - NCBI/Blast à partir de la séquence des acides aminés des grandes et petites sous unités de la RubisCO du radis.

    Résultats obtenus avec GENIGEN2

     

    mceclip0 - 2021-06-23 10h46m54smceclip1 - 2021-06-23 10h47m02s

     

    Une remarque :
    La même comparaison par BLAST sur le site NCBI donne des résultats comparables pour la grande sous-unité mais plus élevés (autour de 60%) pour la petite sous-unité.

    Avec ANAGENE 2, la comparaison avec alignement du gène RbcS affiche des pourcentages d’identité entre 42.2% pour Microcystis aeruginosa et 51.4% pour Croscosphaera chwakensis (Raphanus sativus étant en référence).

     

    Pièces jointes

    Téléchargez les documents dans l'onglet "Documents" et ouvrez-les.  

     

    Téléchargez les document(s) : RbcL_RbcS_radis_cyanobacteries.edi (sous la forme .edi et .zip pour télécharger le fichier et le décompresser au cas où le téléchargement du .edi pose problème) et le diaporama de présentation de la démarche.

     

    Nom des auteurs et mail : Thierry Campo et Yann Maillard
    prenom.nom@ac-aix-marseille.fr