Régulation génique 3BIOS01 2023

18.1 Les bactéries s’adaptent souvent aux fluctuations de leur milieu en régulant la transcription

ch18 - Campbell 9e éd. - pp407-412

Dans le cadre de l’étude de la régulation de l’expression génique, vous répondrez par groupes de deux à toutes les questions indépendamment des réponses qui seront déjà inscrites par les autres élèves de la classe.

Dans un deuxième temps, chaque groupe définira en choisissant parmi les réponses données la réponse définitive qui restera dans le document final.

Dans un troisième temps, une fois le document imprimé, vous organiserez une discussion en classe pour renforcer les connaissances et s'assurer que les points ont bien été compris.

Questions:

Définissez le concept d’adaptabilité chez les bactéries.

Le concept d'adaptabilité est dû à la régulation au niveau de la transcription.

Lorsque le milieu dans lesquelles les bactéries y vivent est déséquilibré de sorte qu'elles n'ont plus la possibilité de procurer leur ressources essentielles à leur besoin, ces dernières s'adaptent alors par la régulation de l'expression génétique, c'est-à-dire par la synthèse d'une enzyme. Elles travaillent de manière autonome en contrôlant les enzymes soit par la régulation de l’activité enzymatique, soit par une production de ces derniers.

5 novembre 2023 à 14:20 (CET)Malisha

Expliquez pourquoi la sélection naturelle a favorisé les Bactéries qui n’expriment que les gènes dont les produits sont nécessaires à la cellule ?

Le milieu d'une bactérie comme E. coli est extrêmement variable. Cette bactérie a besoin d'un acide aminé appelée tryptophane pour survivre, sauf que cet acide aminé n'est pas constamment présent dans le milieu.
Les Bactéries qui n'expriment pas uniquement les gènes dont les produits sont nécessaires à la cellule risquent de mourir face au manque de leur acide aminé vital, synthétisant d'autres gènes non essentiels qui ne comblent pas le manque tryptophane nécessaire à la cellule.
La bactérie dépend moins de l'hôte si elle ne synthétise que les gènes dont les produits sont nécessaires à la cellule, c'est donc un avantage qui permet de mieux survivre aux changements du milieu, expliquant pourquoi la sélection naturelle a favorisé les Bactéries qui n’expriment que les gènes dont les produits sont nécessaires à la cellule.


(fini)

LukaP (discussion) 30 octobre 2023 à 09:25 (CET)
AntonG (discussion) 30 octobre 2023 à 09:04 (CET)

Quelles sont les deux voies de régulation de l’expression génique ?

On a deux voies : la voie anabolique (de biosynthèse) et la voie catabolique. JoaoPedroR (discussion) 8 novembre 2023 à 20:09 (CET)

Quelles sont les différences fondamentales entre ces deux voies de régulation ?

l'un va agir par voie anabolique (exemple : rétro-inhibition) donc par accumulation de co-répresseur dans l'organisme agissant ainsi sur la production d'enzymes. L'autre agit sur les molécules qui catalysent la synthèse en arrêtant leur production. DianeM (discussion) 8 novembre 2023 à 20:21 (CET) et JoaoPedroR (discussion) 8 novembre 2023 à 20:21 (CET)

Décrivez le modèle de l’opéron.

Dans le système qu'on a l'habitude de voir, l'ADN est transcrit en ARNm qui est ensuite traduit en protéine. Cependant, ce model là n'est pas le seul. En effet, la copie de l'ADN n'est pas machinal. Celle-ci peut être bloqué par une protéine, appelée "répresseur", qui peut réguler la copie. Cette protéine est synthétisée par un gène spécifique, nommé gène "régulateur". Le répresseur est une molécule dite allostérique car elle deux états opposés. En premier temps, il va se fixer a l'ADN et bloqué l'activité de certains gènes. Mais, en présence d'un composé donné, il peut alors changé et se détacher. l'ADN peut donc être transcrit en ARNm qui, lui, va donner les protéines nécessaires. ArtusB (discussion) 30 octobre 2023 à 09:27 (CET)

Définissez les termes suivants :

opérateur:

Un opérateur est un segment d'ADN qui peut se lier à une protéine régulatrice, ce dernier permet la régulation de la transcription de l'ADN. La liaison de la protéine régulatrice à l'opérateur est souvent modulée par un signal externe. Cette dernière peut moduler l'expression des gènes en aval, C'est pourquoi l'opérateur est une partie d'opéron.

La liaison de cette protéine à l'opérateur peut réguler la production du produit du gène ainsi contrôlé de deux façons différentes…

Soit elle permet d'actionner la production du gêne contrôlé et on parle d'activateur

Soit elle permet de ralentir ou d'arrêter la production du gêne contrôlé et on parle alors de répresseur

Il existe aussi des opérateur traductionnel qui sont présents sur une séquence d'ARN. Par conséquent, il permet la régulation de la transcription que au niveau de l'ARNm.

HugoB (discussion) 30 octobre 2023 à 08:51 (CET)

répresseur:

Le répresseur est une protéine qui va inactiver l'opéron. Il va se lier à l'opérateur empêchant l'alliage entre de l'ARN polymérase au promoteur, de ce fait la transcription des gènes ne sera plus possible.DianeM (discussion) 30 octobre 2023 à 09:09 (CET)

inducteur:

L'inducteur est une petite molécule précise qui active le répresseur.HakimA (discussion) 30 octobre 2023 à 09:12 (CET) L'inducteur est une petite molécules qui va inactivé le répresseur.

activateur:

Un activateur est une protéine régulatrice qui en se liant à l'ADN stimule la transcription d'un gène. FINI . DianeM (discussion) 30 octobre 2023 à 09:21 (CET)

molécule allostérique:

InesSB (discussion)
Une molécule allostérique régule l'activité des protéines, en particulier des enzymes. Les molécules se lient à une région spécifique de la protéine. Cette liaison peut causer un changement dans la forme de la proteine ce qui peut causer deux effets: une activation allostérique, la protéine devient plus rapide et peut effectuer sa fonction plus rapidement, et inhibition allostérique, qui a l'effet inverse, ça la rend moins efficace ou incapable de catalyser la réaction chimique.

Quelles sont les différences entre un opéron répressible et un opéron inductible ?

Un opéron répressible est un opéron qui est habituellement actif, il peut donc transcrire les gènes. Cependant, il peut être inhibé (répression), à tout moment, lorsqu'une petite molécule spécifique se lie par une liaison allostérique à une protéine régulatrice.
Un opéron inductible est habituellement inactif, mais il peut être stimulé (induction) grâce à l'interaction entre une petite molécule spécifique et une protéine régulatrice.
EvaBS (discussion) 30 octobre 2023 à 09:12 (CET)

Quelles sont les différences entre une régulation génique négative et une régulation génique positive ?

La régulation génique négative a pour but d'empêcher la transcription de l'ADN.
La régulation génique positive a pour but d'activer la transcription de l'ADN. Les activateurs comme le AMPc font partis de cette régulation. JoaoPedroR (discussion) 8 novembre 2023 à 20:29 (CET) et DianeM (discussion) 8 novembre 2023 à 20:41 (CET)

Comment la bactérie régule l’expression de l’opéron lac quand le glucose et le lactose sont rares ?

Lorsque le lactose est rare, le gène régulateur, lacI, code pour un répresseur actif qui empeche la transcription de l'opéron lac. Le répresseur laisse uniquement la transcription de l'opéron lac lorsq'un inducteur, l'allolcatose, empeche le répresseur de jouer son role.
Lorsque le glucose est rare, une petite molécule organique, l'AMP cyclique (AMPC) va voir sa concentration augmenter. Celle-ci va se lier à un activateur, la protéine CAP, et ces deux vont se lier sur un site qui se trouve sur le promoteur lac. Cette fixation va donc assurer la cohésion entre l'ARN polymérase et le promoteur, ce qui va augmenter la vitesse de transcription et l'expression génique. La bactérie adapte donc son métabolisme lors de l'absence du glucose.

GeodricT (discussion) 30 octobre 2023 à 09:30 (CET)

Comment la bactérie adapte-t-elle son métabolisme lorsque le milieu contient du lactose et peu de glucose ?

Lorsqu'il n'y a que peu de glucose, un allolactose vient se fixer à la protéine répresseur afin de le désactiver. Ceci va permettre à l'opéron de s'activer et donc transcrire les trois enzymes inductibles. Une grande quantité d'AMPc s'attache à la protéine CAP, ce qui l'active. Cette dernière se lie à l'ARN polymérase afin de venir produire beaucoup d'ARNm, stimulant l'expression génique, qui vont elles mêmes synthétiser les enzymes lac.
MartinM (discussion) 30 octobre 2023 à 08:56 (CET)

Comment la bactérie adapte-t-elle son métabolisme lorsque le milieu contient du lactose et du glucose ?

Lorsqu'il y a à la fois du glucose et de lactose, la bactérie consomme en priorité le glucose. Elle va donc produire moins d'AMPc et la protéine CAP ne s'active pas. De ce fait, l'ARN polymérase, n'étant pas liée a la protéine CAP, sera moins susceptible de s'attacher au promoteur. Donc, moins d'ARNm est produit, ce qui synthétisera moins d'enzymes.
ElouanL (discussion) 30 octobre 2023 à 09:23 (CET)

Émettez une hypothèse concernant la raison, pour la bactérie, de privilégier le glucose au lactose ?

La bactérie E.coli doit d'abord catalyser le lactose pour obtenir du glucose ce qui demande de l'énergie. Elle peut cependant économiser celle-ci si elle obtient directement le glucose. JoaoPedroR (discussion) 30 octobre 2023 à 09:26 (CET)

Quel est l’intérêt pour la bactérie de réguler plus de 100 gènes avec la protéine CAP?

La bactérie produit facilement du glucose grâce à des enzymes qui le catalyse et de ce fait dans un milieu riche en glucose la protéine CAP se retrouve inactive. Toutefois, la cellule peut également survivre sans glucose en synthétisant d'autres composés (exemple : lactose) grâce à cette protéine. La bactérie optimise donc son gain d'énergie avec l'appui de la protéine CAP. Cette dernière favorise la production de divers composés utile à sa survie et elle peut favoriser et/ ou empêcher la production de certains composé selon le milieu dans lequel elle se trouve. DianeM (discussion) 8 novembre 2023 à 20:40 (CET) et JoaoPedroR (discussion) 8 novembre 2023 à 20:40 (CET)

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