Fiche de révision : Biologie moléculaire et génétique

📋 Plan du Cours

1. Structure des nucléotides
2. Organisation et propriétés de l’ADN
3. Mutations et lésions de l’ADN
4. Structure et rôles de l’ARN
5. Cycle cellulaire et mitose
6. Méiose et formation des gamètes
7. Mécanisme de réplication de l’ADN
8. Transcription et maturation des ARN
9. Code génétique et acteurs de la traduction
10. Étapes et devenir des protéines

📖 1. Structure des nucléotides

🔑 Notions clés & Définitions

• Base azotée : L’ADN contient quatre bases azotées réparties en bases puriques, l’adénine et la guanine, et bases pyrimidiques, la cytosine et la thymine.
• Nucléoside : Formé par l’association covalente d’un sucre, le désoxyribose, et d’une base azotée par une liaison N-bêta-glycosidique.
• Nucléotide : Un nucléoside auquel sont liés un à trois phosphates par une liaison ester phosphorique au niveau du carbone 5’ du désoxyribose.
• Désoxyribose : Un pentose dont la fonction alcool OH en position 2’ est remplacée par un atome d’hydrogène.

💡 Astuce mémo

Nucléoside = sucre + base ; nucléotide = nucléoside + phosphate

📖 2. Organisation et propriétés de l’ADN

🔑 Notions clés & Définitions

• ADN : Une macromolécule portant l’information génétique et formée de deux brins antiparallèles constitués de nucléotides.

★ À maîtriser

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

📌 Chaque brin d’ADN est orienté de 5’ vers 3’, avec une extrémité 5’-phosphate et une extrémité 3’-OH.

Compléments

• 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 par complémentarité des bases.

• L’ADN absorbe les rayonnements ultraviolets autour de 260 nm et peut être séparé selon sa taille par électrophorèse grâce à sa charge négative.

💡 Astuce mémo

G-C, trois liaisons ; A-T, deux liaisons

📖 3. Mutations et lésions de l’ADN

🔑 Notions clés & Définitions

• Mutation : Une modification de la séquence nucléotidique de l’ADN, qui peut être spontanée, induite par des agents ou rayonnements, ou adaptative.

★ À maîtriser

• Une mutation située dans une cellule germinale peut être transmise à la descendance, tandis qu’une mutation située dans une cellule somatique n’est pas transmise à la descendance.

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

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

Compléments

📌 Une transition remplace une base purique par une autre base purique ou une base pyrimidique par une autre base pyrimidique, tandis qu’une transversion échange une base purique et une base pyrimidique.

💡 Astuce mémo

Germinale = transmissible ; somatique = limitée à l’individu

📖 4. Structure et rôles de l’ARN

🔑 Notions clés & Définitions

• ARN : Un acide nucléique généralement simple brin qui contient du ribose et utilise l’uracile à la place de la thymine.

📝 Points essentiels

• Les ARN mesurent environ 70 à 10 000 nucléotides et certaines régions peuvent s’apparier grâce aux couples A-U et C-G pour former une structure en épingle à cheveux.

💡 Astuce mémo

ADN : thymine et désoxyribose ; ARN : uracile et ribose

📖 5. Cycle cellulaire et mitose

🔑 Notions clés & Définitions

• Cycle cellulaire : La période séparant deux divisions cellulaires et comprenant la phase M ainsi que l’interphase composée des phases G1, S et G2.

📝 Points essentiels

• 🔄 La mitose suit les étapes suivantes :
  1. Prophase
  2. Prométaphase
  3. Métaphase
  4. Anaphase
  5. Télophase
  6. Cytocinèse

📐 Formule - La mitose produit deux cellules filles diploïdes identiques à partir d’une cellule diploïde : $2n \rightarrow 2 \times 2n$.

💡 Astuce mémo

G1 → S → G2 → M

📖 6. Méiose et formation des gamètes

📝 Points essentiels

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

📐 Formule - La méiose transforme une cellule diploïde en quatre cellules haploïdes : $2n \rightarrow 4 \times n$.

💡 Astuce mémo

Division réductionnelle → division équationnelle → quatre gamètes haploïdes

📖 7. Mécanisme de réplication de l’ADN

🔑 Notions clés & Définitions

• Réplication : Le mécanisme qui double la quantité d’ADN selon un modèle semi-conservatif à partir d’une origine de réplication.

★ À maîtriser

• La réplication avance dans les deux directions à partir de la fourche de réplication et les ADN polymérases synthétisent le nouveau brin dans le sens 5’ vers 3’.

📌 Le brin avancé est synthétisé continûment vers la fourche, tandis que le brin retardé est synthétisé par fragments d’Okazaki dans le sens opposé à la progression de la fourche.

Compléments

• Chez les procaryotes, les fragments d’Okazaki mesurent entre 1 000 et 2 000 nucléotides.

💡 Astuce mémo

Ouverture → amorce → synthèse → ligature

📖 8. Transcription et maturation des ARN

🔑 Notions clés & Définitions

• Transcription : La synthèse d’un ARN à partir d’une partie de l’ADN par une ARN polymérase dépendante de l’ADN, dans le sens 5’ vers 3’.

📝 Points essentiels

📌 L’ARN possède la même séquence que le brin codant, sauf que l’uracile remplace la thymine, tandis que le brin matrice est celui copié par l’ARN polymérase.

• 🔄 La transcription comprend trois étapes :
  1. Initiation
  2. Élongation
  3. Terminaison

• Chez les eucaryotes, le transcrit primaire devient un ARN mature après l’ajout d’une coiffe en 5’, l’ajout d’une queue poly(A) en 3’ et l’épissage des introns.

💡 Astuce mémo

Initiation → élongation → terminaison → coiffe, poly(A), épissage

📖 9. Code génétique et acteurs de la traduction

🔑 Notions clés & Définitions

• Protéine : Un polymère d’acides aminés dont la séquence est déterminée par l’ADN transcrit puis par l’ARN traduit.
• Code génétique : Établit la correspondance entre un codon de trois bases de l’ARN messager et un acide aminé porté par un ARN de transfert.

• ARN de transfert : Possède une extrémité 3’ terminée par CCA qui fixe un acide aminé et un anticodon qui s’apparie au codon de l’ARN messager.

📝 Points essentiels

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

💡 Astuce mémo

Codon sur l’ARNm ; anticodon sur l’ARNt

📖 10. Étapes et devenir des protéines

★ À maîtriser

• 🔄 La traduction comprend :
  1. Initiation
  2. Élongation
  3. Terminaison

📌 La structure primaire d’une protéine est sa séquence d’acides aminés, la structure secondaire comprend les hélices alpha et feuillets bêta, la structure tertiaire est sa conformation tridimensionnelle et la structure quaternaire associe plusieurs chaînes polypeptidiques.

Compléments

• Lors de l’élongation, le ribosome avance de trois nucléotides dans le sens 5’ vers 3’, l’ARNt portant le dipeptide passe du site A au site P et l’ARNt libre passe du site P au site E.

• Les principales modifications post-traductionnelles sont :

  • Acétylation
  • Glycosylation
  • Phosphorylation
  • Méthylation

💡 Astuce mémo

Initiation → élongation → terminaison → structures protéiques

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison ADN et ARN