TP : la famille des globines 

(Stabilité et variabilité des génomes et) évolution
Comment expliquer l'augmentation du nombre de gènes -de 1000 chez une bactérie à 30.000 dans l'espèce humaine- (voir le manuel pp.92-93,95) ?
  1. Mise en évidence des parentés ↓
  2. Phylogénie des globines ↓
  3. Retour sur la phylogénie des Vertébrés ↓
  4. Matériel, Code génétique, Guide
Une hypothèse est que les "espèces moléculaires" de ........................ proches les unes des autres dérivent toutes d'une unique molécule ancestrale. Le mécanisme consiste en des duplications répétées de ................. suivies d'une évolution divergente par accumulation de mutations ..........................

1 Mise en évidence des parentés

type d'hémoglobine constitution présence
embryonnaire 2ζ 2ε avant 9 semaines
F 2α 2γ de 9 semaines à la naissance (1% après la naissance)
A 2α 2β après la naissance (97%)
D 2α 2δ après la naissance (2%)
ontogénie des hémoglobines

Les molécules d'hémoglobines sont des tétramères; pour simplifier on peut dire qu'à la naissance l'hémoglobine formée de 2 chaînes α et de 2 chaînes γ est remplacée par une hémoglobine formée de 2 chaînes α et de deux chaînes β; dans la réalité il existe aussi les gènes δ, ε, ζ; de plus 2 gènes γ (différant par un seul acide aminé) sont présents, ainsi que 2 gènes α (identiques), sans compter des gènes non fonctionnels. Les gènes ε, γ, δ et β sont situés sur le chromosome 11; ζ et α sont sur le chromosome 16.
Chargez les chaînes des globines : fichier globines_pro.seq . Remplir un tableau indiquant le nombre de différences entre les chaînes prises deux par deux (répartissez-vous le travail et utilisez le guide). On considère qu'une identitée > 20% entre deux chaînes ne peut être le fait du hasard et révèle une origine commune.
Expliquez les relations de parenté entre les chaînes α, β, δ, γ.

2 Phylogénie des globines

Tracez et imprimez l'arbre phylogénétique de la famille des globines. Utilisez le guide et choisissez la myoglobine comme Outgroup. Les duplications de gènes sont représentées par les branches verticales - ajoutez un code de couleur-; ajoutez la date de ces duplications : myoglobine vers -775.106 ans, séparation des sous-familles α et β vers -450.106 ans, séparation α / ζ vers -275.106 ans, séparation β / γ vers -150.106 ans, séparation γ / ε vers -120.106 ans, séparation β / δ vers -80.106 ans, séparation γ / ε vers -30.106 ans. Ces données sont-elles quantitativement cohérentes avec l'arbre tracé par le logiciel ?

3 Retour sur la phylogénie des Vertébrés

Tracez et imprimez l'arbre phylogénétique des Vertérés tiré de l'analyse de la chaîne de la globines β. Procédez comme précédemment mais en utilisant le fichier betaglobine_vertebres.seq (la Raie est à utiliser comme Outgroup). Que représentent cette fois les branches verticales -ajoutez un code de couleur- ?
Sachant que l'hémoglobine F à plus d'affinité pour le dioxygène que l'hémoglobine A, expliquez la signification évolutive de son apparition.
Alternativement (repartissez-vous le travail entre groupes), vous pouvez tracer l'arbre phylogénétique des Vertébrés tiré de l'analyse de la myoglobine fichier myoglobine_vertebres.seq (le Requin est à utiliser comme Outgroup).

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