oct.02
AT2 : Expression génique
dans la catégorie CBSV en TSTL
- Comparaison entre ADN et ARN
L’ADN et l’ARN présentent des points communs mais aussi des caractéristiques différentes comme indiqué ci-dessous.
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ADN |
ARN |
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Nature de la molécule |
Acide nucléique (= formé de nucléotides) |
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Constitution du nucléotide |
Sont communs :
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4e base azotée spécifique : T |
4e base azotée spécifique : U |
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Glucide : désoxyribose (absence de -OH sur carbone n°2) |
Glucide : ribose (présence de -OH sur carbone n°2) |
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Nombre de chaînes de nucléotides |
2 (liées par liaisons hydrogène) Molécule bicaténaire |
1 Molécule monocaténaire |
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Longueur |
Très longue |
Courte |
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Durée de vie |
« Longue » |
Courte |
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Localisation |
Noyau |
Noyau et cytoplasme |
- Caractéristiques du code génétique
Le code génétique est un code permettant de connaître la correspondance entre un codon et l’acide aminé correspondant.
Les caractéristiques du code génétique sont les suivantes :
- un codon donne le même acide aminé chez tous les êtres vivants, c’est pourquoi on dit que le code génétique est universel ;
- plusieurs codons donnent le même acide aminé : le code génétique est dégénéré ou redondant ;
- à un codon correspond un acide aminé et un seul ;
- les codons codent des acides aminés à l’exception pour 3 codons : codons stopdans la mesure où ils marquent l’arrêt de la synthèse protéique ;
- les codons successifs sont bien distincts, ils sont contigus et sans discontinuités entre eux, c’est pourquoi le code génétique est non chevauchant.
- Transcription
La transcription est un processus permettant la synthèse de l’ARNm à partir du brin transcrit d’ADN.
Les acteurs de la transcription sont : brin transcrit d’ADN, ARN polymérase, nucléotides libres, ARNm.
La transcription se déroule en 3 étapes : l’initiation, l’élongation et la terminaison.
Initiation
Durant l’étape d’initiation, une enzyme nommée ARN polymérase déroule la double hélice d’ADN afin de séparer les deux brins d’ADN sur une courte distance. Par la suite, l’ARN polymérase synthétise l’ARNm à l’aide de nucléotides libres à partir d’un des deux brins d’ADN considéré comme matrice. Ce dernier est nommé brin transcrit alors que le second qui n’est pas utilisé est appelé brin non transcrit encore appelé brin codant. Pour la synthèse du brin d’ARNm, elle s’effectue sur le principe de la complémentarité des bases azotées. Ainsi, lorsqu’il y a :
- une thymine (T) sur le brin transcrit d’ADN, il y aura une adénine sur le brin d’ARNm ;
- une adénine (A) sur le brin transcrit d’ADN, il y aura un uracile (U) sur le brin d’ARNm ;
- une guanine (G) sur le brin transcrit d’ADN, il y aura une cytosine sur le brin d’ARNm ;
- une cytosine (G) sur le brin transcrit d’ADN, il y aura une guanine sur le brin d’ARNm.
Les deux premiers nucléotides sont ensuite liés entre eux par une liaison covalente.
Elongation
Durant l’étape d’élongation, le brin d’ARNm s’allonge.
Terminaison
Durant l’étape de terminaison, le brin d’ARNm est formé puis se détache du brin d’ADN. Ainsi, les deux brins d’ADN reforment la double hélice.
- Traduction
La traduction est un processus permettant la synthèse de protéine à partir d’ARNm.
Les acteurs de la traduction sont : ribosome, nucléotides libres, ARNm.
Les différentes étapes de la traduction qui sont les suivantes : initiation, élongation et terminaison.
Initiation
Un codon AUG signale le début de la traduction. Les deux sous-unités du ribosome (la grosse sous-unité et la petite sous-unité) s’associent sur l’ARN messager (ARNm). Le ribosome recouvre deux codons de l’ARNm (site P sur AUG et site A sur le codon suivant). Un ARN de transfert (ARNt) portant la méthionine arrive sur le site P.
Elongation
Un deuxième ARNt arrive avec l’acide aminé correspondant au codon du site A. Une liaison peptidique se crée entre les deux acides aminés.
Le ribosome se déplace d’un codon sur l’ARN messager, libère le premier ARNt qui a perdu son acide aminé. Le deuxième ARNt est maintenant sur le site A et possède une chaine de 2 acides aminés liés par une liaison peptidique.
Un nouvel ARNt arrive dans le site A. Il apporte un acide aminé complémentaire du codon. Il y a formation d’une liaison peptidique entre le nouvel acide aminé et le dipeptide.
On continue ainsi en ajoutant un acide aminé à chaque fois. C’est l’élongation !
Terminaison
Le ribosome arrive sur un codon stop (UGA, UAA, UAG). Ainsi, la chaine polypeptidique est libérée, le ribosome se dissocie en 2 sous-unités et se sépare de l’ARNm.
La traduction est suivie de la maturation. Ainsi, le premier acide aminé, méthionine, se détache de la chaine polypeptidique.
Remarques : Un même ARNm est traduit successivement par plusieurs ribosomes. L’ensemble des ribosomes sur un même brin d’ARNm est appelé un polysome. Les protéines ainsi fabriquées sont bien sûr identiques.
- Mutations et conséquences
Les mécanismes de synthèse des protéines sont complexes. Toutefois, il existe de nombreux systèmes de contrôle au sein de la cellule très efficaces. Malgré cela, des erreurs apparaissent parfois d’une fréquence de l’ordre de 1 erreur par million de nucléotides.
Par définition, une mutation est une modification de la séquence nucléotidique. Il faut savoir qu’une mutation ponctuelle est une modification de la séquence nucléotidique qui touche un seul nucléotide.
Il existe différents types de mutations. Lorsqu’une mutation affecte la séquence nucléotidique, on distingue les 4 mutations suivantes :
- la substitution est le remplacement d’un nucléotide par une autre dans la séquence nucléotidique ;
- l'insertion est une mutation par ajout d’un nucléotide provoquant le décalage du cadre de lecture et donc une éventuelle modification de la séquence d’acides aminés/protéine ;
- la délétion est une mutation par suppression d’un nucléotide provoquant un décalage du cadre de lecture ;
- l'inversion est une mutation où deux nucléotides juxtaposés sont inchangés.
Une mutation sur le brin transcrit d’ADN peut engendrer des conséquences sur la séquence peptidique. On distingue :
- la mutation faux sens : s'il y a un changement d'un acide aminé dans la séquence peptidique mutée par rapport à celle non mutée, cela peut conduire à une modification de la conformation et à un dysfonctionnement de la protéine
- la mutation non-sens : s’il y a l’apparition d’un codon stop, cela entraîne la fin de la synthèse protéique avec l’obtention d’une protéine tronquée ou allongée pouvant être non fonctionnelle ;
- la mutation silencieuse : si la séquence peptidique mutée est la même que celle non mutée alors la mutation est sans effet.
- Animations
Vidéo « Synthèse protéique : transcription et traduction » (3 min 16) : https://www.youtube.com/watch?v=RUHjDpdalRE
Animation « La synthèse des protéines : La transcription » : http://www.biologieenflash.net/animation.php?ref=bio-0025-2
Vidéo « From DNA to protein – 3D”: https://www.youtube.com/watch?v=gG7uCskUOrA
Vidéo « Synthèse protéique : transcription et traduction » (3 min 16) : https://www.youtube.com/watch?v=RUHjDpdalRE
Vidéo « From DNA to protein – 3D » (2 min 41) : https://www.youtube.com/watch?v=gG7uCskUOrA&t=16s
Vidéo « Protein synthesis animation video » (2min24) :http://www.youtube.com/watch?v=Ikq9AcBcohA&feature=related
Animation « La synthèse des protéines : La traduction » : http://www.biologieenflash.net/animation.php?ref=bio-0026-2
- S'entraîner
Refaire les activités réalisées en classe.
Quiz : http://qys2.com/oj91ouq7