Fiche de révision : Génétique et synthèse des protéines

📋 Plan du Cours

1. Notions fondamentales de génétique
2. Protéines et acides aminés
3. Relation gène-protéine
4. ADN et molécules de l’information
5. ARN et ribosomes
6. Transcription et maturation
7. Traduction et chaîne polypeptidique

📖 1. Notions fondamentales de génétique

🔑 Notions clés & Définitions

• Génétique : étudie les caractères héréditaires, c’est-à-dire les gènes et leur transmission.
• Caractère : un aspect physique, moléculaire ou comportemental, plus ou moins visible, d’un être vivant.
• Allèle : une forme particulière d’un même gène, par exemple l’allèle brun ou l’allèle blond du gène de la couleur des cheveux.
• Phénotype : l’ensemble des caractères propres à un individu, comprenant son aspect physique, ses cellules et les molécules qui le composent.

💡 Astuce mémo

Gène = information ; allèle = forme ; phénotype = résultat observable

📖 2. Protéines et acides aminés

🔑 Notions clés & Définitions

• Protéine : formée d’un ou plusieurs polypeptides, eux-mêmes constitués d’acides aminés, et sa forme particulière lui confère sa fonction.

★ À maîtriser

• Les acides aminés sont reliés entre eux par des liaisons peptidiques.

Compléments

• Les fonctions citées des protéines comprennent:

  • la structure
  • les hormones
  • le transport

• La création d’un tripeptide Gly-Ala-Cys à partir de trois acides aminés produit le tripeptide et libère $2\,H_2O$.

💡 Astuce mémo

Ordre des acides aminés → forme de la protéine → fonction

📖 3. Relation gène-protéine

📝 Points essentiels

• 🔄 La voie métabolique de synthèse de l’arginine suit les étapes:

  1. précurseur → ornithine par l’enzyme A
  2. ornithine → citrulline par l’enzyme B
  3. citrulline → arginine par l’enzyme C

• Dans l’expérience de Beadle et Tatum en 1940, les souches arg- incapables de produire l’arginine survivent lorsqu’un composé situé après leur blocage métabolique est ajouté au milieu.

📌 L’expérience de Beadle et Tatum conduit à la conclusion qu’un gène correspond à une protéine, chaque souche présentant une mutation différente.

💡 Astuce mémo

Précurseur → ornithine → citrulline → arginine

📖 4. ADN et molécules de l’information

🔑 Notions clés & Définitions

• ADN : une molécule bicaténaire formée de deux brins de nucléotides organisés en double hélice.
• Nucléotide : formé d’une base azotée, d’un monosaccharide et d’un groupement phosphate $PO_4^{3-}$.

★ À maîtriser

📌 Les bases complémentaires de l’ADN s’associent selon les couples A-T et C-G par des liaisons hydrogène, avec deux liaisons pour A-T et trois pour C-G.

• L’ensemble des gènes d’un individu constitue son génome, et le génome humain est estimé entre 20 000 et 25 000 gènes.

Compléments

• Les nombres de gènes estimés sont:
  • 600 chez Mycoplasma pneumonie
  • 15 000 chez Drosophila melanogaster
  • 30 000 chez Mus musculus
  • 55 000 chez Zea mais

💡 Astuce mémo

ADN dans le noyau ; ARNm vers les ribosomes

📖 5. ARN et ribosomes

🔑 Notions clés & Définitions

• Ribosome : une ribonucléoprotéine constituée de deux sous-unités comprenant de l’ARN ribosomique et des protéines.

★ À maîtriser

• L’ARNm porte la copie de l’information de l’ADN vers les ribosomes, tandis que l’ARNt apporte aux ribosomes les acides aminés destinés à former la protéine.

• L’ADN contient du désoxyribose et les bases A, T, C et G, tandis que l’ARN contient du ribose et les bases A, U, C et G.

• Les deux brins de l’ADN sont antiparallèles : l’un est orienté 3’ vers 5’ et l’autre 5’ vers 3’.

Compléments

• Les ribosomes libres du cytosol fabriquent des protéines intracellulaires, tandis que les ribosomes fixés sur le réticulum endoplasmique granuleux fabriquent des protéines extracellulaires.

💡 Astuce mémo

ARNm transmet le message ; ARNt apporte l’acide aminé

📖 6. Transcription et maturation

★ À maîtriser

📌 La transcription copie un gène d’ADN en ARNm dans le noyau, tandis que la traduction fabrique une protéine à partir de l’ARNm au niveau du ribosome dans le cytosol.

• La transcription comprend l’initiation, l’élongation et la terminaison.

• Lors de la transcription, l’ARN polymérase se fixe au promoteur, sépare les deux brins d’ADN, assemble les ribonucléotides complémentaires puis se détache au site de terminaison.

• Chez les eucaryotes, l’ARN pré-messager contient des exons conservés dans l’ARNm et des introns éliminés lors de l’épissage.

• 🔄 La maturation de l’ARN pré-messager comprend: l’ajout d’une coiffe 5’, l’ajout d’une queue poly-A en 3’, l’élimination des introns et le rassemblement des exons par le spliceosome

📌 L’épissage alternatif permet à un même gène de produire différents ARNm et donc différentes protéines.

Compléments

• Le gène GH1 possède 5 exons et 4 introns et produit cinq variants d’ARNm, dont le variant 1 représente environ 90 % de l’hormone de croissance produite.

💡 Astuce mémo

Initiation → élongation → terminaison, puis coiffe, queue poly-A et épissage

📖 7. Traduction et chaîne polypeptidique

📝 Points essentiels

📌 La traduction commence au codon AUG, qui correspond à l’ARNt apportant la méthionine.

• Lors de l’initiation de la traduction, la petite sous-unité se fixe à l’ARNm, le premier ARNt se fixe, puis la grande sous-unité s’assemble.

• Pendant l’élongation, un ARNt se fixe au site A par complémentarité codon-anticodon, les acides aminés s’unissent par liaison peptidique, le ribosome avance d’un codon et l’ARNt déchargé est éjecté par le site E.

💡 Astuce mémo

AUG → ARNt en A → liaison peptidique → glissement → éjection

📊 Tableaux de synthèse

ADN et ARN