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 protéines
4. Gènes et code génétique
5. Génome et séquençage

📖 1. Unité chimique du vivant

🔑 Notions clés & Définitions

• Unité chimique du vivant : Les acides nucléiques et les protéines sont des hétéropolymères orientés formant des séquences, c’est-à-dire des suites ordonnées de monomères capables de porter une information ou une fonction.
• Code génétique : La correspondance entre les séquences nucléotidiques des ADN et des 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.

Compléments

📌 Les virus échappent à certaines règles communes aux êtres vivants, ce qui alimente le questionnement sur 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 à trois groupements phosphate.

★ À maîtriser

• Les cinq bases azotées sont:
  • la cytosine
  • l’uracile
  • la thymine
  • l’adénine
  • la guanine
• en 3', c'est la polymérisation

📌 L’ADN contient du 2’-désoxyribose et l’ARN contient du ribose.

• Les nucléotides sont polymérisés par des liaisons phosphoester entre le C-5’-P d’un nucléotide et le C-3’-OH du suivant, formant des liaisons phosphodiesters et une séquence orientée 5’ à 3’.

📌 L’ADN est bicaténaire et forme une double hélice, tandis que l’ARN est généralement monocaténaire.

Compléments

• Les appariements complémentaires sont adénine-thymine dans l’ADN, adénine-uracile entre ADN et ARN, et guanine-cytosine dans les deux cas.

💡 Astuce mémo

Un collier orienté 5’→3’, formé de sucre, base et phosphate.

📖 3. ADN, ARN et protéines

🔑 Notions clés & Définitions

• Protéine(=toutes les enzymes sont des protéines) : macromolécule, hétéropolymère orientée. Un polymère d’acides aminés reliés par des liaisons peptidiques, dont les propriétés fonctionnelles dépendent de sa structure spatiale et de ses interactions avec l’environnement.

★ À maîtriser

📌 L’ADN est un support stable, conservé et corrigé de l’hérédité, tandis que l’ARN est un transmetteur d’informations modulables, labile, transitoire et non corrigé.

• La réplication synthétise de l’ADN à partir d’ADN grâce à l’ADN polymérase, la transcription synthétise de l’ARN à partir d’ADN (brin matrice, orientation inverse du brin codant de l'ADN) grâce à l’ARN polymérase, et la traduction synthétise un peptide à partir d’un ARN messager grâce aux ribosomes et aux ARN de transfert. — F. Crick, 1958
• ADN + histone = chromatine(ADN décondensé pendant l'interphase [lecture + transcription de L’ADN])

Compléments

• L’universalité du dogme central, attribuée à F. Crick en 1958, permet l’expression de gènes végétaux ou animaux dans des bactéries ou des champignons, et réciproquement.

• 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 : stocker, transmettre, agir.

📖 4. Gènes et code génétique

🔑 Notions clés & Définitions

• Gène : Un fragment d’ADN génomique produisant un ARN fonctionnel et constituant une unité de base de l’information génétique.
• Codon : Une séquence de trois nucléotides successifs qui porte l’information pour un acide aminé donné. (1 codon = 1 acide aminé) (1 acide aminé = plusieurs codons)

📝 Points essentiels

• 🔄 L’expression d’un gène suit plusieurs étapes:

  1. fixation de l’ARN polymérase au promoteur
  2. initiation de la transcription
  3. transcription de l’unité de transcription
  4. libération de l’ARN polymérase au terminateur

• N-terminal _ c-terminal : deux bouts d'une protéine

• Le code génétique est dégénéré, car un même acide aminé peut être codé par plusieurs codons ; il existe 64 codons pour 20 acides aminés.(AUG = codon initiation) ( UAA , UAG , UGA = codon stop )

• L’ARN messager est lu par les ribosomes dans le sens 5’ à 3’, à partir du codon d’initiation AUG qui définit le début du cadre de lecture.*

• transcription: 5' → ARN poly → Promoteur → unité de transcription → terminateur → 3' → ARN libéré : ARN non codant ( ARNt, ARNr,...) et ARN messager

• traduction: ribosome → 5'UTR → initiation (AUG) → formation protéine → codon stop → 3'UTR → ribosome libéré et protéine libérée

💡 Astuce mémo

Promoteur → transcription → ARN → traduction.

📖 5. Génome et séquençage

🔑 Notions clés & Définitions

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

★ À maîtriser

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

• La composition du génome humain est:
  • 59 % de séquences codantes, introns compris
  • 15 % de séquences non codantes uniques
  • 26 % de séquences non codantes répétées

Compléments

• Les tailles de génomes citées 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

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

• Les méthodes NGS et la méthode nanopore sont utilisées pour le séquençage, dont l’annotation nécessite la bioinformatique.

📊 Tableaux de synthèse

ADN et ARN

<table style="min-width: 75px;"> <colgroup><col style="min-width: 25px;"><col style="min-width: 25px;"><col style="min-width: 25px;"></colgroup><tbody><tr><th colspan="1" rowspan="1"><p>Caractéristique</p></th><th colspan="1" rowspan="1"><p><em>ADN</em>(meilleur support</p><p>de l'info genetique)</p></th><th colspan="1" rowspan="1"><p><em>ARN</em></p></th></tr><tr><td colspan="1" rowspan="1"><p>Structure</p></td><td colspan="1" rowspan="1"><p>Bicaténaire et double hélice</p></td><td colspan="1" rowspan="1"><p>Monocaténaire</p></td></tr><tr><td colspan="1" rowspan="1"><p>Sucre</p></td><td colspan="1" rowspan="1"><p>2’-désoxyribose</p></td><td colspan="1" rowspan="1"><p>Ribose</p></td></tr><tr><td colspan="1" rowspan="1"><p>Base spécifique</p></td><td colspan="1" rowspan="1"><p>Thymine</p></td><td colspan="1" rowspan="1"><p>Uracile</p></td></tr><tr><td colspan="1" rowspan="1"><p>Stabilité</p></td><td colspan="1" rowspan="1"><p>Stable, conservé et corrigé</p></td><td colspan="1" rowspan="1"><p>Labile, transitoire et non corrigé</p></td></tr></tbody> </table>

Flux de l’information génétique