3-Expression de l'information génétique : la transcription
Exercice - Expériences historiques de Beadle et Tatum
"Un gène, une protéine"
Les travaux de George W. Beadle et Edward L. Tatum mènent à la conclusion que les gènes contrôlent la synthèse des enzymes et que chaque protéine (polypeptide) est codée par un et un seul gène
Neurospora est un champignon haploïde qui fabrique ses propres acides aminés. On le cultive sur un un milieu nutritif dit « minimum » ne contenant que des glucides et des substances minérales.
Il existe des mutants qui ne peuvent pas se développer sur un tel milieu, c’est le cas des mutants [arg-]. Les mutants [arg-] ne peuvent se développer que si on ajoute de l'arginine dans le milieu. L’arginine est un acide aminé qui est utilisé pour les synthèses protéiniques.
Il existe de nombreux types de mutants [arg-], qui peuvent tous être cultivés en présence d'arginine. Dans certains cas, cet acide aminé peut être remplacé par d'autres substances : l'ornithine, la citrulline.
Dans le tableau ci-dessous, un + indique que la souche de Neurospora se développe normalement, un - qu’elle ne se développe pas :
Souche
MM (milieu minimum)
MM + ornithine
MM + citrulline
MM + arginine
1
+
+
+
+
2
-
-
-
+
3
-
-
+
+
4
-
+
+
+
MM : milieu minimum, ne contenant ni arginine, ni citrulline, ni ornithine.
Indiquer le phénotype de chaque souche : [arg+] ou [arg-].
La synthèse de l’arginine par Neurospora nécessite la présence de différentes enzymes a, b et c :
Chaque enzyme dépend d’un gène qui existe sous deux versions différentes ou allèles :
un allèle qui permet la synthèse d'une enzyme fonctionnelle, noté + (a+, b+ ou c+) ;
un allèle qui permet la synthèse d'une enzyme non fonctionnelle, noté - (a-, b- ou c-).
Chez Neurospora, la majeure partie du cycle de développement se fait en phase haploïde (au cours de laquelle les cellules ne possèdent qu'un seul exemplaire de chaque chromosome). Dans les cellules de la culture, il n’existe donc qu’une seule version de chaque gène.
Après avoir indiqué les enzymes fonctionnelles et les enzymes non fonctionnelles pour chaque souche, indiquer leur génotype.
Conclure en expliquant pourquoi ces expériences ont pu être résumées dans la formule "un gène, une protéine" par les chercheurs.
