Fiche de révision : De l’ADN à la protéine

📋 Plan du Cours

1. Structure et propriétés de l’ADN
2. Réplication de l’ADN
3. Variations et réparation de l’ADN
4. Génome et organisation chromatinienne
5. ARN et transcription
6. Maturation et régulation des ARNm
7. Traduction et code génétique
8. Structure et repliement des protéines
9. Mécanismes transversaux et PCR
10. Repères chiffrés et distinctions

📖 1. Structure et propriétés de l’ADN

🔑 Notions clés & Définitions

• ADN : Polymère de désoxyribonucléotides contenant un désoxyribose en 2’, un phosphate et une base A, T, G ou C.
• Complémentarité : Association de A à T et de C à G par des ponts hydrogène, permettant à chaque brin d’ADN de servir de matrice.

📝 Points essentiels

📌 Un nucléoside associe un sucre et une base sans phosphate, tandis qu’un nucléotide associe un nucléoside à un ou plusieurs phosphates.

📌 Dans l’ADN double brin, la quantité d’adénine égale celle de thymine et la quantité de cytosine égale celle de guanine.

💡 Astuce mémo

Nucléoside = sucre + base, nucléotide = nucléoside + phosphate

📖 2. Réplication de l’ADN

🔑 Notions clés & Définitions

• ADN polymérase : L’ADN polymérase ajoute des nucléotides au 3’OH du brin en croissance et synthétise toujours dans le sens 5’→3’.

📝 Points essentiels

• La réplication semi-conservative produit deux molécules filles contenant chacune un brin parental et un brin nouvellement synthétisé pendant la phase S.

📌 Le brin précoce est synthétisé continûment, tandis que le brin tardif est synthétisé de façon discontinue en fragments d’Okazaki.

• 🔄 La maturation d’un fragment d’Okazaki comprend:
  1. La synthèse d’une amorce par la primase
  2. L’extension par l’ADN polymérase III
  3. Le remplacement de l’ARN par l’ADN grâce à l’ADN polymérase I
  4. La ligation des fragments par l’ADN ligase

💡 Astuce mémo

Origine → ouverture → amorces → synthèse → ligation

📖 3. Variations et réparation de l’ADN

★ À maîtriser

• Une transition remplace une purine par une purine ou une pyrimidine par une pyrimidine, tandis qu’une transversion remplace une purine par une pyrimidine ou inversement.

• La BER répare notamment une base modifiée ou manquante et l’uracile, tandis que la NER excise un segment autour d’une lésion qui déforme l’hélice, notamment après exposition aux UV.

• La NHEJ relie directement les extrémités d’une cassure double-brin pendant tout le cycle mais peut laisser des indels, tandis que la recombinaison homologue utilise une matrice intacte surtout en S et G2 et est plus précise.

Compléments

• Le motif répété des télomères humains est TTAGGG, et la télomérase les allonge grâce à sa propre matrice ARN.

💡 Astuce mémo

BER répare une base, NER une hélice déformée, NHEJ ou RH une cassure double-brin

📖 4. Génome et organisation chromatinienne

🔑 Notions clés & Définitions

• Gène : Région de l’ADN transcrite en un ARN et constituant une unité d’information du génome.
• Nucléosome : Un nucléosome est constitué d’environ 146 pb d’ADN enroulées sur environ 1,7 tour autour d’un octamère d’histones.

📝 Points essentiels

📌 Un gène codant est transcrit en ARNm puis traduit en protéine, tandis qu’un gène non codant produit un ARN fonctionnel non traduit.

📌 L’euchromatine est moins compacte et généralement active, tandis que l’hétérochromatine est très compacte et généralement inactive.

💡 Astuce mémo

Euchromatine accessible et active, hétérochromatine compacte et généralement inactive

📖 5. ARN et transcription

🔑 Notions clés & Définitions

• Transcription : Synthèse d’un ARN complémentaire d’un seul brin matrice d’ADN par une ARN polymérase.

★ À maîtriser

• Lors de la transcription, l’ARN polymérase lit le brin matrice dans le sens 3’→5’ et synthétise l’ARN dans le sens 5’→3’.

• L’ARN polymérase I transcrit le pré-ARNr 45S donnant les ARNr 28S, 18S et 5,8S, l’ARN polymérase II transcrit les ARNm et certains ARN régulateurs, et l’ARN polymérase III transcrit l’ARNr 5S, les ARNt et certains ARN régulateurs.

Compléments

📌 Un activateur transcriptionnel augmente la fréquence d’initiation, tandis qu’un répresseur transcriptionnel diminue la transcription.

💡 Astuce mémo

Promoteur → ouverture → lecture 3’→5’ → ARN 5’→3’

📖 6. Maturation et régulation des ARNm

🔑 Notions clés & Définitions

• Épissage : L’épissage élimine les introns et relie les exons pour produire un ARNm mature.
• Transcriptome : Ensemble des ARN présents dans une cellule, un tissu ou un organisme à un moment et dans une condition donnés.

📝 Points essentiels

• 🔄 La maturation du pré-ARNm comprend:

  1. L’ajout d’une coiffe en 5’
  2. La polyadénylation en 3’
  3. L’épissage des introns et la jonction des exons

• Pendant l’épissage, le 2’OH de l’adénosine du point de branchement attaque le site 5’ pour former un lasso, puis le 3’OH de l’exon 1 attaque le site 3’ pour joindre les exons et libérer l’intron.

💡 Astuce mémo

Coiffe 5’ → poly(A) 3’ → épissage → export

📖 7. Traduction et code génétique

🔑 Notions clés & Définitions

• Traduction : Synthèse d’une chaîne polypeptidique à partir de l’information portée par l’ARNm.

📝 Points essentiels

• Le code génétique présente 64 codons, dont AUG comme codon d’initiation codant la méthionine et UAA, UAG et UGA comme codons STOP.

📌 Le codon est un triplet porté par l’ARNm, tandis que l’anticodon est un triplet complémentaire et antiparallèle porté par l’ARNt.

• Pendant l’élongation, un aminoacyl-ARNt entre au site A, la chaîne est transférée sur son acide aminé, le ribosome se transloque d’un codon et l’ARNt déchargé sort par le site E.

💡 Astuce mémo

Initiation → A → P → E → STOP

📖 8. Structure et repliement des protéines

🔑 Notions clés & Définitions

• Structure primaire : Séquence d’acides aminés écrite du N-terminus vers le C-terminus.
• Structure quaternaire : Organisation d’une protéine formée de plusieurs chaînes polypeptidiques appelées sous-unités.

📝 Points essentiels

📌 La structure secondaire repose sur des liaisons hydrogène du squelette polypeptidique, tandis que la structure tertiaire correspond au repliement tridimensionnel d’une chaîne et implique notamment l’effet hydrophobe.

• Dans une hélice alpha, une liaison hydrogène relie le C=O de l’acide aminé n au N-H de l’acide aminé n+4.

💡 Astuce mémo

Primaire → secondaire → tertiaire → quaternaire

📖 9. Mécanismes transversaux et PCR

★ À maîtriser

• La réplication progresse d’une origine vers deux fourches, avec ouverture par l’hélicase, pose d’amorces, synthèse 5’→3’, remplacement des amorces et ligation.

• 🔄 La PCR enchaîne:

  1. La dénaturation des deux brins
  2. L’appariement des amorces
  3. La synthèse par une polymérase
  4. La répétition des cycles

📌 L’ADN polymérase nécessite une amorce, tandis que l’ARN polymérase peut commencer la synthèse sans amorce; les deux synthétisent dans le sens 5’→3’.

Compléments

• Une mauvaise base est d’abord retirée par le proofreading 3’→5’ de la polymérase et, si l’erreur persiste, le système de réparation des mésappariements excise le segment erroné puis le resynthétise.

💡 Astuce mémo

PCR : dénaturation → amorçage → synthèse → répétition

📖 10. Repères chiffrés et distinctions

★ À maîtriser

• Le génome humain comprend environ 3,2 milliards de paires de bases, environ 20 000 gènes codants, 23 chromosomes par gamète et 46 chromosomes dans une cellule somatique.

• La fidélité de réplication passe d’environ une mauvaise base sur 10^3 à une sur 10^5-10^6 après proofreading, puis à environ une sur 10^9 après réparation des mésappariements.

• L’hémoglobine possède une structure quaternaire composée de quatre sous-unités, soit deux sous-unités alpha et deux sous-unités bêta.

Compléments

• La queue poly(A) contient environ 150-250 adénosines dans le schéma du cours, tandis qu’un microARN mesure environ 21-23 nucléotides.

📊 Tableaux de synthèse

Comparaisons fondamentales