Simulic
Français

Expression des gènes – transcription, traduction et régulation

BiologieGénétique17–18 ans

Chargement…

Partager ✨ Personnaliser avec l'IA Signaler un problème

Placez des facteurs de transcription, l'ARN polymérase, des ribosomes et une enzyme qui dégrade l'ARNm sur un fragment d'ADN portant trois gènes pour produire de l'ARNm puis une protéine. Trois écrans : Expression (glisser-déposer tout au long de la chaîne transcription → traduction → récupération de la protéine de chaque gène), ARNm (la concentration et l'affinité des facteurs de transcription positifs et négatifs et de l'ARN polymérase fixent la vitesse de production d'ARNm) et Plusieurs cellules (la quantité de protéine fluctue au hasard d'une cellule à l'autre autour de la valeur attendue). Inspiré de la simulation "Gene Expression Essentials" de PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder (CC BY 4.0) ; réécrit.

Leçon : L'expression des gènes et sa régulation

Ce qu’elle montre

Une simulation pour la leçon sur les gènes et leur expression en génétique moléculaire (15–18 ans) : les élèves assemblent eux-mêmes les molécules pour voir le flux d'information ADN → ARNm → protéine et le rôle de la région régulatrice.

Mode d’emploi

Sur l'écran Expression, l'ADN porte trois gènes, chacun avec une région régulatrice, une région codante et un terminateur. Faites glisser un facteur de transcription positif sur le bon site de la région régulatrice, puis l'ARN polymérase sur le promoteur pour transcrire : le brin d'ARNm s'allonge et quitte l'ADN. Faites glisser un ribosome sur l'extrémité 5' de l'ARNm pour le traduire ; la chaîne polypeptidique s'allonge puis se replie en protéine, et chaque gène donne sa propre protéine à déposer dans la boîte à protéines. Un facteur de transcription négatif bloque l'ARN polymérase, et l'enzyme qui dégrade l'ARNm le fait disparaître. Sur l'écran ARNm, les molécules diffusent au hasard et la vitesse de production d'ARNm est mesurée en fonction de la concentration et de l'affinité des facteurs de transcription et de l'ARN polymérase. L'écran Plusieurs cellules simule jusqu'à 90 cellules portant le même gène : la quantité de protéine diffère d'une cellule à l'autre parce que les événements moléculaires sont aléatoires, tandis que la moyenne tend vers la valeur attendue fixée par les vitesses de synthèse et de dégradation de l'ARNm et de la protéine. Modèle qualitatif : l'écran Plusieurs cellules utilise l'algorithme de Gillespie avec des constantes de vitesse simplifiées, et non des données mesurées sur un gène réel.

Paramètres modifiables

  • Écran de départ Expression, ARNm, Plusieurs cellules
  • Nombre initial de cellules (écran Plusieurs cellules) 1–90 cellules
  • Tracer la ligne de la valeur attendue sur le graphique des protéines
  • Afficher l'indication de l'étape suivante (écran Expression)

Questions à explorer

  1. Pourquoi l'ARN polymérase ne peut-elle pas se fixer sur le promoteur en l'absence de facteur de transcription positif, ou lorsqu'un facteur de transcription négatif est fixé ?
  2. Combien de protéines une molécule d'ARNm peut-elle produire, et qu'est-ce qui l'arrête ?
  3. Des cellules portant le même gène, dans les mêmes conditions, contiennent-elles la même quantité de protéine ? Comment la quantité moyenne de protéine change-t-elle si l'on augmente la vitesse de dégradation de la protéine ?

Simulations associées