Fiche de révision : ADN, génome et expression génétique

📋 Plan du Cours

1. Unité chimique du vivant
2. Structure des acides nucléiques
3. ADN, ARN et complémentarité
4. Dogme central et protéines
5. Gènes et expression
6. Génomes et séquençage

📖 1. Unité chimique du vivant

🔑 Notions clés & Définitions

• Séquence : Suite ordonnée de monomères capable de porter une information ou une fonction.
• Code génétique : Établit la correspondance entre les séquences nucléotidiques de l’ADN et de l’ARN et les séquences d’acides aminés des protéines.

★ À maîtriser

• L’ADN est le support de l’information génétique chez tous les êtres vivants actuels.

📌 Les acides nucléiques et les protéines sont des hétéropolymères orientés formant des séquences, présents et synthétisés par tous les êtres vivants.

Compléments

• Les virus échappent à certaines règles communes aux êtres vivants, ce qui questionne leur place dans le vivant.

💡 Astuce mémo

Séquence ordonnée = information ou fonction ; A ≠ B

📖 2. Structure des acides nucléiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Nucléotide : Unité de base des acides nucléiques comprenant un sucre, une base azotée et un ou plusieurs groupements phosphate.

★ À maîtriser

• Les cinq bases azotées sont:
  • les pyrimidines cytosine
  • les pyrimidines uracile
  • les pyrimidines thymine
  • les purines adénine
  • les purines guanine

📌 L’ADN contient du 2’-désoxyribose, tandis que l’ARN contient du ribose.

• Les nucléotides se polymérisent par une liaison phosphoester entre le C-5’-P d’un nucléotide et le C-3’-OH du suivant, formant une liaison phosphodiester dans le polymère.

Compléments

📌 Une séquence nucléotidique s’écrit conventionnellement dans le sens 5’ à 3’.

💡 Astuce mémo

Un collier orienté 5’→3’ composé de nucléotides

📖 3. ADN, ARN et complémentarité

★ À maîtriser

• L’ADN est bicaténaire et organisé en double hélice, tandis que l’ARN est généralement monocaténaire.

• Dans les séquences complémentaires, l’adénine s’associe à la thymine dans l’ADN, à l’uracile dans l’ARN, et la guanine s’associe à la cytosine.

• La séquence d’ADN est plus stable que celle de l’ARN parce que l’ADN est bicaténaire et constitué de désoxyribose.

Compléments

• La désamination spontanée de la cytosine est détectable et corrigible dans l’ADN, mais indétectable et non corrigible dans l’ARN.

• L’uracile est une cytosine désaminée et une thymine déméthylée.

💡 Astuce mémo

ADN bicaténaire et stable, ARN monocaténaire et labile

📖 4. Dogme central et protéines

🔑 Notions clés & Définitions

• Réplication : Synthèse d’ADN à partir d’ADN, catalysée par une ADN polymérase lors de la division cellulaire.
• Transcription : Synthèse d’ARN à partir d’ADN, catalysée par une ARN polymérase.
• Traduction : Synthèse d’un peptide à partir d’un ARN messager grâce aux ribosomes et aux ARN de transfert.
• Protéine : Un ou plusieurs polymères d’acides aminés reliés par des liaisons peptidiques, dont les propriétés fonctionnelles dépendent de la structure spatiale et des interactions avec l’environnement.

★ À maîtriser

• 🔄 Le dogme central décrit trois flux d’information (F. Crick, 1958):
  1. réplication de l’ADN en ADN
  2. transcription de l’ADN en ARN
  3. traduction de l’ARN en protéine

• Le code génétique est dégénéré car un acide aminé peut être codé par plusieurs codons, avec 64 codons pour 20 acides aminés.

Compléments

• Les protéines jouent des rôles dans:
  • le métabolisme
  • le transport cellulaire
  • l’organisation structurale et mécanique
  • la communication
  • le stockage
  • la défense

💡 Astuce mémo

ADN → ARN → protéine

📖 5. Gènes et expression

🔑 Notions clés & Définitions

• Gène : Séquence d’ADN génomique produisant un ARN fonctionnel et constituant une unité de base de l’information génétique.

★ À maîtriser

• 🔄 L’expression d’un gène suit plusieurs étapes:
  1. fixation de l’ARN polymérase au promoteur
  2. initiation de la transcription
  3. transcription
  4. terminaison
  5. libération de l’ARN polymérase

📌 Lors de la traduction, le ribosome lit l’ARN messager dans le sens 5’ à 3’ à partir du codon d’initiation AUG, qui définit le début du cadre de lecture.

Compléments

• Les ARN non codants comprennent notamment:
  • les ARN ribosomiques
  • les ARN de transfert
  • les microARN

💡 Astuce mémo

Promoteur → transcription → ARN → traduction

📖 6. Génomes et séquençage

🔑 Notions clés & Définitions

• Génome : Ensemble du matériel génétique d’un organisme et support de l’hérédité ; il est constitué d’ADN, voire d’ARN chez certains virus.

★ À maîtriser

📌 Un génome comprend des séquences codantes, transcrites en ARN messagers puis traduites en protéines, et des séquences non codantes, non transcrites ou transcrites en ARN non traduits.

• La connaissance du génome d’une espèce se construit par le séquençage progressif d’un grand nombre d’individus de cette même espèce.

Compléments

• La composition du génome humain est:

  • 59 % de séquences codantes, introns compris
  • 15 % de séquences non codantes uniques
  • 26 % de séquences non codantes répétées

• Quelques tailles de génomes sont:

  • Mycoplasma genitalium : 0,6 Mpb
  • Escherichia coli : 4,7 Mpb
  • Saccharomyces cerevisiae : 14 Mpb
  • Drosophila melanogaster : 144 Mpb
  • Homo sapiens : 3 200 Mpb
  • Picea glauca : 25 000 Mpb

• L’annotation du génome nécessite la bioinformatique et les méthodes de séquençage de nouvelle génération permettent notamment d’étudier les génomes.

💡 Astuce mémo

Séquençage de nombreux individus → connaissance progressive du génome

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison ADN et ARN