espace pédagogique - utiliser les fonctions de base de rastop en lycée
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utiliser les fonctions de base de rastop en lycée
a l'occasion de trois manipulations classiques (adn en seconde, enzymologie en première s et comparaison des myoglobines en terminale s) les principales procédures de traitement des fichiers .pdb avec rastop sont abordées.
mots clés :
rastop, molécules, lycée, tice, enzymes, évolution, parenté, homologie, substrat, pdb
françois cordellier, professeur de svt au lycée jean perrin de rezé.
le logiciel rastop distribué sur le serveur de l'inrp
remplace avantageusement rasmol qui présentait des limitations et quelques
défauts de stabilité. on retrouvera toutes les propriétés
de rasmol et des fonctionnalités nouvelles comme la possibilité
de charger plusieurs molécules sur le même écran. sans
vouloir faire le tour des possibilités du logiciel, nous présentons
trois manipulations classiques dans les lycées : la visualisation d'un
petit morceau d'adn en seconde, l'étude du complexe enzyme-substrat
en première s et l'étude de la similitude entre les myoglobines
en terminale s. pour une documentation complète, consultez la documentation
disponible sur le site
de l'inrp.
acquérir et installer
le logiciel et les données
afficher une première molécule
modifier l'affichage
colorer par chaîne
utiliser le zoom et les curseurs
utiliser le pointeur
sélectionner un nucléotide et le colorer
afficher une enzyme et son substrat
pratiquer une coupe
afficher le squelette carboné
utiliser la ligne de commande pour mettre en évidence
un hétéroatome
utiliser le multifenêtrage pour afficher plusieurs
molécules à la fois
mettre en évidence les similitudes
téléchargement
acquérir et installer
le logiciel et les données
le logiciel rastop est téléchargeable
sur le site de l'inrp. la seule condition est de s'enregistrer auprès
du serveur et d'avoir une connexion assez rapide.
http://www.inrp.fr/acces/biotic/rastop/accueil.htm
décompactez le fichier directement
sur l'unité disque c, par exemple.
un répertoire rastopvf est créé automatiquement
mais il n'y a pas de procédure d'installation proprement dite.
il suffit donc de créer un raccourci sur le bureau pour le programme
"rastop.exe"
rastop utilise des fichiers au format .pdb (protein
data bank)
pour les données de base, le plus simple
est d'utiliser les données de rasmol mais il est aussi possible
d'utiliser les fichiers mis à disposition par l'inrp ou les
serveurs de données .pdb.
dans ce cas, le plus simple est de faire la requête
<nom de la molécule> + .pdb dans le moteur de recherche
de votre choix
http://www.inrp.fr/acces/biogeo/model3d/data3d.htm
http://www.inrp.fr/acces/biotic/rastop/html/3d-db.htm
ouverte depuis novembre 2005, la librairie de molécules a pour
but d'améliorer le transfert des connaissances de la recherche
vers l'enseignement. elle propose des modèles moléculaires
sélectionnés à partir des banques de données
des chercheurs par des enseignants pour les enseignants. tout utilisateur
peut contribuer à l'enrichissement de la librairie en proposant
de nouveaux modèles et de nouvelles applications pédagogiques"
pour plus d'informations vous pouvez consulter la page d'accueil de
la librairie : http://librairiedemolecules.education.fr/aide.php?sujet=apropos
l'adresse de la librairie est : http://www.librairiedemolecules.education.fr/
ou http://librairiedemolecules.education.fr/
retour
afficher une première molécule
après l'ouverture du logiciel,
activez la commande "fichier" / "ouvrir"
il faut ensuite choisir le fichier portant l'extension .pdb avec
l'explorateur.
retour
modifier l'affichage
par défaut l'affichage se fait sous forme
de liaisons.
les boutons suivants permettent de modifier l'affichage de toute
la molécule ou de la sélection en cours
pour le cas qui nous occupe c'est l'affichage "boules et bâtonnets"
qui est le plus approprié
cette molécule peut être pivotée
en faisant glisser la souris.
retour
colorer par chaîne
pour mettre en évidence les deux brins
de l'adn rien ne vaut une coloration par chaîne.
retour
utiliser le zoom et les curseurs
la découverte de la molécule passe
aussi par l'utilisation du zoom. choisir "trans/zoom" puis
actionner le curseur z pour modifier la taille de l'affichage. les curseurs
x et y permettent les déplacements horizontaux et verticaux.
retour
utiliser le pointeur
un clic de souris sur un atome provoque l'affichage
des caractéristiques de l'atome. ici il s'agit de l'atome d'oxygène
n° 224 lié au phosphate de la guanine n° 12 dans la chaîne
a.
retour
sélectionner un nucléotide et le colorer
ces notations symboliques étant difficilement
abordables, nous allons colorer toutes les guanines (en fait les guanosines
phosphate). la première manoeuvre consiste à afficher
la palette de coloration en cliquant sur le bouton spécifique.
il faut ensuite choisir l'élément
à afficher dans la liste déroulante de la barre d'outils.
cette sélection ne devient opérationnelle qu'après
un clic sur ce bouton :
il suffit alors de cliquer sur la couleur désirée dans
la palette pour colorer la sélection.
faites de même pour les adénosines, les thymines et
les cytosines en respectant toutes les étapes de la sélection
puis de la coloration. la complémentarité entre les
deux brins apparaît clairement.
retour
afficher une enzyme et son substrat
dans le cadre du programme de première
s il est intéressant de travailler sur la complémentarité
"enzyme-substrat". pour ce nouvel exercice, cliquez sur
"fichier" / "fermer" .
sauf exception, ne sauvegardez pas les modifications apportées
au fichier.
pour obtenir un nouvel affichage il faut cliquer sur : "fichier"
/ "nouveau" puis "fichier"
/ "ouvrir"
le fichier à choisir est "cpa-sub". il contient
la carboxopeptidase et son substrat : un dipeptide.
on affichera la molécule en "sphères vdw"
ce qui correspond aux sphères de rayon de van der walls.
la première vision de la molécule
n'est guère satisfaisante et il faut demander une coloration
par chaîne comme précédemment. le substrat apparait
logé au coeur de l'enzyme.
retour
pratiquer une coupe
la meilleure façon de percevoir la complémenatrité
est de faire une coupe virtuelle dans la molécule.
le panneau de contrôle inférieur permet de régler
la profondeur de coupe.
placez l'enzyme et son substrat en bonne position et enfoncez le
bouton "front". les deux flèches immédiatementà
droite vont régler la profondeur de la coupe. observez le résultat
qui s'affiche en même temps pour obtenir la meilleure coupe
possible.
retour
afficher le squelette carboné
pour chacune des molécules nous allons
sélectionner uniquement l'enzyme et modifier l'affichage pour
voir uniquement le squelette carboné. la molécule affichée
ayant deux chaînes, la chaîne du substrat est identifiée
par la lettre s alors que l'autre ne l'est pas.
en utilisant le bouton expressin ,
il est possible d'ouvrir une fenêtre où l'on écrit
les caractéristiques des atomes à sélectionner.
ici, il s'agit de tous les atomes qui appartiennent au substrat. l'expression"*s"
est écrite dans la fenêtre puis validée.
le nombre d'atome sélectionné s'affiche.
pour sélectionner maintenant la chaîne
de l'enzyme, il suffit d'utiliser le bouton "inverser la sélection"
deux commandes vont modifier l'aspect de cette
chaîne :
puis :
le résultats est très clair : le
substrat affiché en sphères vdw apparaît au milieu
du squelette carboné.
retour
utiliser la ligne de commande pour mettre en évidence
un hétéroatome
il peut être intéressant de montrer
que le site actif de l'enzyme contient un atome de zinc responsable
de la catalyse. après avoir sélectionné la chaîne
de l'enzyme sélectionner zn*.
il suffira en suite d'afficher en sphère vdw
et de colorer l'atome sélectionné.
retour
utiliser le multifenêtrage
pour afficher plusieurs molécules à la fois
l'objectif de cette manipulation est de montrer
la grande similitude entres les myoglobines de trois mammifères
très différents : le porc, le cachalot et le phoque.
pour chacune des molécules on affichera la
chaine protéique en squelette carboné et on sélectionnera
le ligand (ici l'hème) pour l'afficher en sphères vdw
avec une couleur différente de celle de la protéine.
.
on ouvrira les deux autres molécules dans
deux autres fenêtres en les traitant de la même manière
et l'on activera le bouton de multifenêtrage
retour
mettre en évidence les similitudes
les formes générales des molécules
sont très similaires. l'utilisation du pointeur permet de se rendre
compte que les quatre acides aminés qui assurent le maintien de l'héme
dans son site sont identiques pour ces trois myoglobines. les autres acides
aminés des séquences sont beaucoup moins constants. on pourra
donc aborder les notions de similitude globale et de contrainte fonctionnelle.
retour
téléchargement
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françois cordellier
information(s) pédagogique(s)
niveau : 2nde, 1ère, terminale, 1ère l, 1ère s, 1ère es, terminale s
type pédagogique : tutoriel, travaux pratiques
public visé : enseignant
contexte d'usage : atelier, classe, espace documentaire, laboratoire, salle multimedia
référence aux programmes : cellule, adn et unité du vivantdu génotype au phénotype, applications biotechnologiques procréationplace de l'homme dans l'évolutiondu génotype au phénotype, relations avec l'environnementparenté entre êtres vivants actuels et fossiles - phylogenèse - évolutionprocréationimmunologie des débuts de la génétique aux enjeux actuels des biotechnologies
fichier ressource
remarques d'installation : fichier de tutoriel au format zip à décompresser. ne contient pas le logiciel rastop.
taille : 458 ko ;
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