Fiche de révision : ADN, génome et expression génétique

📋 Plan du Cours

1. Unité chimique du vivant
2. Structure des acides nucléiques
3. Dogme central et protéines
4. Gènes et code génétique
5. Génome 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 : Correspondance entre les séquences nucléotidiques des ADN et des ARN et les séquences d’acides aminés des protéines.

📝 Points essentiels

• 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.

💡 Astuce mémo

A ≠ B : l’ordre des monomères porte l’information et la fonction.

📖 2. Structure des acides nucléiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Nucléotide : Constitué d’un sucre, d’une base azotée et d’un à trois groupements phosphate.

📝 Points essentiels

• Les nucléotides se polymérisent par des liaisons phosphoester entre le C-5′-P d’un nucléotide et le C-3′-OH du suivant, formant des liaisons phosphodiesters dans un polymère orienté 5′ vers 3′.

• Les cinq bases azotées sont:

  • la cytosine
  • l’uracile
  • la thymine
  • l’adénine
  • la guanine

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

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

• Les bases complémentaires s’associent par adénine-thymine dans l’ADN, adénine-uracile dans l’ARN et guanine-cytosine dans les deux types d’acides nucléiques.

• L’ADN est plus stable que l’ARN parce qu’il est bicaténaire et constitué de désoxyribose, et parce que la désamination spontanée de la cytosine y est détectable et corrigible.

💡 Astuce mémo

Deux brins d’ADN s’emboîtent comme une fermeture éclair grâce aux bases complémentaires.

📖 3. Dogme central et protéines

★ À maîtriser

• La réplication est la synthèse d’ADN à partir d’ADN, catalysée par une ADN polymérase.

• La transcription est la synthèse d’ARN à partir d’ADN, catalysée par une ARN polymérase.

• La traduction est la synthèse d’un peptide à partir d’un ARN messager grâce aux ribosomes et aux ARN de transfert.

• Selon le dogme central attribué à F. Crick en 1958, l’information circule principalement de l’ADN vers l’ARN puis vers la protéine, tandis que l’ADN se réplique à partir de l’ADN.

• Les protéines peuvent intervenir dans: le métabolisme, le transport cellulaire, l’organisation structurale et mécanique de la cellule, la communication, le stockage, la défense

Compléments

📌 Les propriétés fonctionnelles des protéines dépendent de leur structure spatiale et de leurs interactions avec les molécules de leur environnement.

💡 Astuce mémo

ADN → ARN → protéine : stocker, transmettre, agir.

📖 4. Gènes et code génétique

🔑 Notions clés & Définitions

• Gène : Fragment d’ADN génomique produisant un ARN fonctionnel et constituant une unité de base de l’information génétique.
• Codon : Un codon est une séquence de trois nucléotides successifs qui porte l’information correspondant à un acide aminé donné.

★ À maîtriser

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

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

• Le code génétique est dégénéré ou redondant : il existe 64 codons pour seulement 20 acides aminés, de sorte qu’un même acide aminé peut être codé par plusieurs codons.

Compléments

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

💡 Astuce mémo

Promoteur → transcription → ARN → traduction.

📖 5. Génome et séquençage

🔑 Notions clés & Définitions

• Génome : Ensemble du matériel génétique d’un organisme et support de l’hérédité ; il est formé 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, qui ne sont pas transcrites ou sont transcrites en ARN non traduits.

• 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 donnée s’acquiert 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

💡 Astuce mémo

Séquençage des individus → connaissance progressive du génome d’une espèce.

📊 Tableaux de synthèse

ADN et ARN