Fiche de révision : Expression du patrimoine génétique

📋 Plan du Cours

1. Information génétique et structure de l’ADN
2. Relation entre gènes et protéines
3. Transcription et maturation des ARN
4. Traduction et code génétique
5. Produits de l’expression des gènes
6. Du génotype au phénotype
7. Régulation de l’activité des gènes

📖 1. Information génétique et structure de l’ADN

🔑 Notions clés & Définitions

• ADN : Hétéropolymère constitué de quatre types de nucléotides qui diffèrent par leur base azotée : adénine, thymine, cytosine ou guanine.
• Information génétique : Ensemble des instructions contenues dans les gènes, transmis de génération en génération.

📝 Points essentiels

• Un nucléotide de l’ADN comprend un désoxyribose, un acide phosphorique et une base azotée.

📖 2. Relation entre gènes et protéines

🔑 Notions clés & Définitions

• Protéine : Macromolécule constituée d’un très grand nombre d’acides aminés enchaînés dans un ordre précis, appelé séquence d’acides aminés.

★ À maîtriser

• L’expérience de Beadle et Tatum sur Neurospora crassa montre que de nombreux gènes codent des protéines.

📌 Chez les cellules eucaryotes, l’expression des gènes codant des protéines est indirecte : l’ADN est dans le noyau, tandis que la synthèse des protéines a lieu dans le cytoplasme.

• Chez les cellules eucaryotes, la synthèse d’une protéine à partir de l’ADN suit deux étapes : transcription de l’ADN en ARNm dans le noyau, puis traduction de l’ARNm en protéine dans le cytoplasme.

Compléments

• L’expression des gènes codant des protéines a lieu principalement pendant les phases G1 et G2 du cycle cellulaire.

📖 3. Transcription et maturation des ARN

🔑 Notions clés & Définitions

• Transcription : Synthèse d’un pré-ARNm ou d’un ARNm à partir d’un brin d’ADN matrice dans le noyau des cellules eucaryotes.

★ À maîtriser

📌 La séquence du pré-ARNm est complémentaire du brin transcrit et identique à celle du brin codant, sauf que les U de l’ARN remplacent les T de l’ADN.

Compléments

• Lors de la transcription, l’ARN polymérase lit le brin d’ADN matrice et assemble des ribonucléotides complémentaires selon les appariements A-U et C-G pour synthétiser un pré-ARNm.

📌 Par convention, le gène est porté par le brin codant, aussi appelé brin non transcrit, de l’ADN.

• L’ARNm quitte le noyau en passant par les pores nucléaires pour rejoindre le cytoplasme.

• Pour produire un ARN fonctionnel, un pré-ARNm ou un pré-ARNr subit une maturation après sa transcription.

📖 4. Traduction et code génétique

🔑 Notions clés & Définitions

• Traduction : Synthèse d’une protéine à partir d’un ARNm dans le cytoplasme grâce aux ribosomes.
• Code génétique : Système de correspondance entre la séquence nucléotidique de l’ARNm et la séquence d’acides aminés de la protéine.
• Ribosome : Particule cytoplasmique formée de protéines et d’ARN ribosomique, qui permet la traduction de l’ARNm en protéine.
• Redondance du code génétique : Le code génétique attribue plusieurs codons synonymes à presque tous les acides aminés.

★ À maîtriser

• Le code génétique est organisé en triplets : chaque codon de trois nucléotides commande le positionnement d’un acide aminé dans la chaîne protéique en cours de synthèse.

Compléments

• Le code génétique comporte 64 codons, issus des quatre ribonucléotides possibles A, U, C et G, et ces codons correspondent au positionnement de 20 acides aminés différents.

• La traduction comporte une initiation au codon AUG, une élongation, puis une terminaison à l’un des codons STOP UAG, UAA ou UGA.

• Les expériences de Nirenberg ont permis d’élucider le code génétique en ajoutant des ARNm de synthèse de séquence connue et en analysant les protéines produites.

📖 5. Produits de l’expression des gènes

★ À maîtriser

• Un gène codant une protéine est transcrit en pré-ARNm, qui est maturé en ARNm puis traduit en protéine.

Compléments

• Un gène codant un ARNr est transcrit en pré-ARNr, qui est maturé en ARNr.

📖 6. Du génotype au phénotype

★ À maîtriser

• Dans la drépanocytose, les allèles mutés βS codent une hémoglobine fibreuse, à l’origine du phénotype cellulaire caractérisé par des hématies falciformes.

• Le phénotype dépend de l’information génétique et de son expression, notamment des protéines présentes dans la cellule.

Compléments

📌 Le phénotype cellulaire des hématies falciformes s’explique par le phénotype moléculaire correspondant à l’hémoglobine fibreuse.

💡 Astuce mémo

Allèle muté βS → hémoglobine fibreuse → hématies falciformes

📖 7. Régulation de l’activité des gènes

🔑 Notions clés & Définitions

• Lactase : Enzyme qui permet de digérer le lactose, le sucre du lait.

★ À maîtriser

📌 L’activité des gènes, notamment celle du gène codant la lactase, est régulée sous l’influence de facteurs internes à l’organisme appelés facteurs de transcription.

Compléments

• L’ajout de lactose déclenche la synthèse d’ARNm avant celle de la protéine β-galactosidase, tandis que le retrait du lactose déclenche l’arrêt de la synthèse d’ARNm puis de celle de la protéine.

💡 Astuce mémo

Lactose présent → synthèse d’ARNm → synthèse de β-galactosidase