Fiche de révision : Biologie moléculaire et génétique

📋 Plan du Cours

1. Structure et organisation de l’ADN
2. Propriétés physiques de l’ADN
3. Mutations et transmission
4. Types et conséquences des mutations
5. Structure et propriétés de l’ARN
6. Cycle cellulaire et mitose
7. Méiose et formation des gamètes
8. Réplication semi-conservative de l’ADN
9. Transcription de l’ADN en ARN
10. Maturation des ARN eucaryotes
11. Code génétique et acteurs
12. Traduction et devenir des protéines

📖 1. Structure et organisation de l’ADN

🔑 Notions clés & Définitions

• Nucléoside : Formé par l’association covalente d’un désoxyribose et d’une base azotée par une liaison N-β-glycosidique.
• Nucléotide : Formé par l’association d’un nucléoside et d’un à trois groupements phosphate, liés au carbone 5’ du désoxyribose par une liaison ester phosphorique.

★ À maîtriser

• L’ADN est une macromolécule constituée de deux brins antiparallèles de nucléotides, dont l’ordre détermine l’information génétique.

📌 Dans l’ADN, l’adénine s’apparie avec la thymine par deux liaisons hydrogène, tandis que la cytosine s’apparie avec la guanine par trois liaisons hydrogène.

Compléments

• Les bases puriques de l’ADN sont l’adénine et la guanine, tandis que les bases pyrimidiques sont la cytosine et la thymine.

💡 Astuce mémo

Nucléoside = sucre + base ; nucléotide = nucléoside + phosphate

📖 2. Propriétés physiques de l’ADN

★ À maîtriser

📌 La dénaturation de l’ADN sépare ses deux brins sous l’effet de la chaleur ou d’un agent chimique, tandis que la renaturation les réassocie lorsque la température diminue.

📌 La température de dénaturation de l’ADN augmente lorsque sa proportion de bases G-C augmente, car les paires G-C possèdent trois liaisons hydrogène.

• L’électrophorèse sépare les molécules d’ADN négatives selon leur taille en paires de bases dans un champ électrique, les fragments les plus petits migrant le plus loin vers le bas.

Compléments

• L’ADN peut être quantifié par mesure de son absorption des ultraviolets à une longueur d’onde d’environ 260 nm.

💡 Astuce mémo

Plus de G-C → plus de liaisons hydrogène → température de dénaturation plus élevée

📖 3. Mutations et transmission

🔑 Notions clés & Définitions

• Mutation : Modification de la séquence nucléotidique de l’ADN, qui peut être spontanée, induite par des agents naturels ou artificiels, ou adaptative.

★ À maîtriser

📌 Une mutation est transmissible à la descendance lorsqu’elle touche une cellule germinale, tandis qu’une mutation somatique reste limitée à l’individu porteur.

Compléments

📌 Une mutation autosomique touche un gène situé sur un chromosome non sexuel, tandis qu’une mutation sexuelle touche un gène situé sur un chromosome sexuel X ou Y.

💡 Astuce mémo

Germinale = descendance ; somatique = individu בלבד

📖 4. Types et conséquences des mutations

📝 Points essentiels

• Une substitution remplace une base par une autre, une délétion retire un ou plusieurs nucléotides et une insertion ajoute un ou plusieurs nucléotides.

• Une transition remplace une base purique par une autre base purique ou une base pyrimidique par une autre base pyrimidique, tandis qu’une transversion remplace une purine par une pyrimidine ou l’inverse.

• Une substitution silencieuse ne modifie pas l’acide aminé, une substitution faux sens modifie l’acide aminé et une substitution non-sens transforme un codon en codon stop.

• Une insertion ou une délétion provoque un décalage du cadre de lecture lorsqu’elle ne porte pas sur un nombre de nucléotides multiple de trois.

💡 Astuce mémo

SDI : Substitution, Délétion, Insertion

📖 5. Structure et propriétés de l’ARN

★ À maîtriser

📌 L’ARN contient du ribose et de l’uracile, tandis que l’ADN contient du désoxyribose et de la thymine.

Compléments

• Les ARN sont généralement des molécules simple brin de 70 à 10 000 nucléotides, dont certaines régions peuvent former des structures en épingle à cheveux par appariement complémentaire.

💡 Astuce mémo

ADN : thymine et désoxyribose ; ARN : uracile et ribose

📖 6. Cycle cellulaire et mitose

🔑 Notions clés & Définitions

• Mitose : Division d’une cellule en deux cellules filles génétiquement identiques à la cellule mère et possédant le même nombre de chromosomes.

📝 Points essentiels

• Le cycle cellulaire comprend une phase M correspondant à la mitose et une interphase formée successivement des phases G1, S et G2.

• Au cours de la mitose, une cellule diploïde à 2n chromosomes produit deux cellules filles diploïdes à 2n chromosomes.

💡 Astuce mémo

G1 → S → G2 → M

📖 7. Méiose et formation des gamètes

📝 Points essentiels

• La méiose comporte une division réductionnelle séparant les chromosomes homologues, puis une division équationnelle séparant les chromatides sœurs.

• À partir d’une cellule diploïde à 2n chromosomes, la méiose produit quatre cellules haploïdes à n chromosomes appelées gamètes.

💡 Astuce mémo

Réductionnelle : 2n → n, puis équationnelle : séparation des chromatides

📖 8. Réplication semi-conservative de l’ADN

★ À maîtriser

• La réplication de l’ADN débute à une origine de réplication et double la quantité d’ADN selon un mécanisme semi-conservatif.

• La réplication commence par l’ouverture de la double hélice à l’origine de réplication, puis les ADN polymérases synthétisent les nouveaux brins dans le sens 5’ vers 3’.

📌 Le brin avancé est synthétisé de manière continue, tandis que le brin retardé est synthétisé par fragments d’Okazaki.

Compléments

• La réplication atteint environ 500 nucléotides par seconde chez les procaryotes et 50 nucléotides par seconde chez les eucaryotes.

💡 Astuce mémo

Origine → ouverture → amorce → synthèse → ligature

📖 9. Transcription de l’ADN en ARN

🔑 Notions clés & Définitions

• Transcription : Synthèse d’un ARN complémentaire d’une partie de l’ADN par une ARN polymérase ADN-dépendante.

★ À maîtriser

📌 L’ARN possède la même séquence que le brin codant de l’ADN, à la différence que l’uracile remplace la thymine.

• 🔄 La transcription se déroule selon trois étapes:
  1. initiation
  2. élongation
  3. terminaison

Compléments

• Chez les eucaryotes, l’ARN polymérase I synthétise les grands ARN ribosomiques, l’ARN polymérase II les ARN messagers et certains petits ARN nucléaires, et l’ARN polymérase III principalement les ARN de transfert et l’ARN ribosomique 5S.

💡 Astuce mémo

Initiation → élongation → terminaison

📖 10. Maturation des ARN eucaryotes

★ À maîtriser

• 🔄 La maturation du transcrit primaire comprend:
  1. l’ajout d’une coiffe en 5’
  2. l’ajout d’une queue poly(A) en 3’
  3. l’épissage des introns

Compléments

• La coiffe en 5’ protège l’ARN contre la dégradation et participe à l’initiation de la traduction.

• La queue poly(A) est un chapelet d’environ 250 adénosines qui protège l’ARN contre les dégradations prématurées.

💡 Astuce mémo

Coiffe 5’ → queue poly(A) → épissage

📖 11. Code génétique et acteurs

🔑 Notions clés & Définitions

• Code génétique : Établit la correspondance entre un codon de trois bases de l’ARN messager et un acide aminé apporté par un ARN de transfert.
• Ribosome : Structure formée d’une petite et d’une grande sous-unité contenant des ARN ribosomiques et des protéines, qui assemble les acides aminés en protéine.

📝 Points essentiels

• Le code génétique comprend 64 codons possibles pour 20 acides aminés, dont 61 codons codants et trois codons stop : UAG, UGA et UAA.

📌 Le codon d’initiation est AUG et code pour la méthionine, tandis que les codons UAG, UGA et UAA terminent la traduction.

• Un ARN de transfert possède une extrémité 3’ se terminant par CCA, qui fixe l’acide aminé, et un anticodon complémentaire du codon de l’ARN messager.

💡 Astuce mémo

Codon sur l’ARNm ; anticodon sur l’ARNt

📖 12. Traduction et devenir des protéines

🔑 Notions clés & Définitions

• Protéine : Polymère d’acides aminés reliés par des liaisons peptidiques covalentes, dont la fonction dépend de la séquence et de la structure.

★ À maîtriser

• Lors de l’élongation de la traduction, le nouvel ARNt entre au site A, une liaison peptidique se forme, puis le ribosome se déplace de trois nucléotides et l’ARNt vide sort par le site E.

📌 Lorsque le ribosome atteint un codon stop, aucun ARNt ne se fixe ; les facteurs eRF1 et eRF3 provoquent alors la libération de la chaîne et la dissociation de la machinerie de traduction.

Compléments

• Les niveaux de structure protéique sont:

  • la structure primaire
  • la structure secondaire
  • la structure tertiaire
  • la structure quaternaire

• Les principales modifications post-traductionnelles sont:

  • l’acétylation
  • la glycosylation
  • la phosphorylation
  • la méthylation

💡 Astuce mémo

Initiation → élongation → terminaison → structures protéiques

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison ADN et ARN

Comparaison mitose et méiose