Fiche de révision : Expression du patrimoine génétique

📋 Plan du Cours

1. Protéines et conséquences des mutations
2. ARN et transcription de l’ADN
3. Code génétique et correspondance codons
4. Traduction et synthèse protéique
5. Maturation et régulation des gènes
6. ADN, ARN et diversité protéique

📖 1. Protéines et conséquences des mutations

🔑 Notions clés & Définitions

• Protéine : Constituée d’une ou plusieurs chaînes d’acides aminés reliés par des liaisons peptidiques.
• Peptide : Un peptide est un polymère formé de quelques acides aminés, tandis qu’un polypeptide est un polymère formé d’un grand nombre d’acides aminés.

📝 Points essentiels

• Il existe 20 acides aminés différents, dont les interactions selon leurs affinités permettent à une chaîne de se replier en une forme caractéristique qui confère ses propriétés à la protéine.

• La séquence des nucléotides du gène correspondant détermine l’enchaînement des acides aminés de la protéine.

• Une mutation peut modifier un acide aminé, altérer la forme et la fonction de la protéine, puis avoir des conséquences à l’échelle de la cellule et de l’individu.

💡 Astuce mémo

Mutation → acide aminé modifié → forme et fonction de la protéine altérées

📖 2. ARN et transcription de l’ADN

🔑 Notions clés & Définitions

• ARN : Molécule de nucléotides à une seule chaîne, contenant du ribose et de l’uracile à la place du désoxyribose et de la thymine de l’ADN.
• ARN messager : Copie éphémère et mobile de l’ADN qui transmet l’information génétique du noyau vers le cytoplasme.
• Transcription : Synthèse d’un ARN à partir de l’information portée par l’ADN.

★ À maîtriser

• Lors de la transcription dans le noyau, l’ARN polymérase utilise le brin transcrit, ou non codant, comme matrice et incorpore des ribonucléotides libres par complémentarité pour fabriquer l’ARN.

Compléments

• Plusieurs ARN polymérases peuvent se succéder sur un même segment d’ADN et fabriquer des ARNm identiques.

• L’ARNm quitte le noyau par un pore nucléaire et rejoint le cytoplasme, où il permet la synthèse d’une chaîne d’acides aminés.

💡 Astuce mémo

Brin transcrit = matrice ; brin non transcrit = brin codant

📖 3. Code génétique et correspondance codons

🔑 Notions clés & Définitions

• Code génétique : Système de correspondance entre un codon, triplet de nucléotides de l’ARNm, et un acide aminé.

★ À maîtriser

• Le code génétique comporte 64 codons possibles, correspondant aux combinaisons de trois nucléotides parmi quatre, et trois de ces codons sont des codons stop qui ne codent aucun acide aminé.

📌 Le code génétique est univoque, car chaque codon ne désigne qu’un seul acide aminé, mais il est redondant, car plusieurs codons peuvent désigner le même acide aminé.

• Le code génétique est commun à tous les êtres vivants, malgré quelques exceptions, ce qui indique une origine commune des êtres vivants.

Compléments

• En 1961, Nirenberg et Matthaei découvrent les correspondances entre les codons et les acides aminés.

• Dans les expériences de Nirenberg et Matthaei, un ARNm synthétique poly U produit une protéine constituée d’une répétition de phénylalanine, ce qui associe le codon UUU à la phénylalanine.

📖 4. Traduction et synthèse protéique

🔑 Notions clés & Définitions

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

★ À maîtriser

• La synthèse des protéines se déroule dans le cytoplasme, au niveau des ribosomes.

• La traduction débute lorsque le ribosome reconnaît le codon initiateur AUG de l’ARNm, qui code la méthionine.

• Pendant l’élongation, le ribosome avance de codon en codon et forme des liaisons peptidiques entre les acides aminés correspondant aux codons successifs.

• À la lecture d’un codon stop, le ribosome se dissocie et libère l’ARN ainsi que la protéine formée dans le cytoplasme.

Compléments

• Le ribosome comporte une petite sous-unité qui reconnaît et fixe l’ARNm et une grande sous-unité qui réalise l’assemblage des acides aminés.

💡 Astuce mémo

AUG initie, l’élongation relie les acides aminés, stop termine

📖 5. Maturation et régulation des gènes

🔑 Notions clés & Définitions

• Épissage : Réunion des exons après l’excision des introns de l’ARN pré-messager.

★ À maîtriser

• Chez les eucaryotes, la plupart des gènes sont morcelés et comportent une alternance d’exons codants et d’introns non codants.

• Les gènes eucaryotes sont d’abord transcrits intégralement en ARN pré-messager, puis celui-ci mûrit dans le noyau par excision des introns et réunion des exons pour former l’ARNm.

• L’épissage alternatif permet, à partir d’un même ARN pré-messager issu d’un gène, de former plusieurs ARNm et de coder plusieurs protéines.

Compléments

• Les portions codantes de l’ADN représentent environ 30 % du génome.

• L’expression des gènes varie selon les cellules et les étapes de la vie d’un organisme sous l’influence de facteurs internes ou externes et de la maturation de l’ARN pré-messager.

💡 Astuce mémo

Épissage classique réunit les exons ; épissage alternatif permet plusieurs protéines

📖 6. ADN, ARN et diversité protéique

★ À maîtriser

📌 L’ADN est une double hélice formée de deux chaînes complémentaires contenant du désoxyribose et les nucléotides A, T, G et C, tandis que l’ARN est généralement monocaténaire, contient du ribose et les nucléotides A, U, G et C.

• Toutes les cellules n’expriment pas les mêmes gènes.

Compléments

📌 L’ADN transmet l’information génétique et se trouve dans le noyau, tandis que l’ARN est une copie modèle d’un gène, localisée dans le noyau ou le cytoplasme.

• Plusieurs ribosomes peuvent traduire simultanément un même ARNm en se succédant sur celui-ci ; cet ensemble est appelé polysome.

• Chaque molécule d’ARNm peut gouverner la synthèse de 10 à 20 molécules protéiques identiques.

📌 Le génome humain comporte environ 20 000 à 25 000 gènes, tandis que le protéome comprend environ 100 000 protéines produites.

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison de l’ADN et de l’ARN