Fiche de révision : Structure et expression de l’ADN

📋 Plan du Cours

1. units
2. Composition des acides nucléiques
3. Organisation et structure de l’ADN
4. Réplication et correction de l’ADN
5. PCR et séquençage
6. Transcription et maturation des ARN
7. Traduction et code génétique

📅 Repères chronologiques

1. 1869Friedrich Miescher isole une substance riche en phosphore présente dans le noyau et l’appelle « nucléine »; cette substance correspond principalement à l’ADN.
2. 1928Le mélange de bactéries R vivantes avec des bactéries S chauffées et tuées provoque la mort de la souris, ce qui révèle un transfert d’information entre souches.
3. 1944L’ADN est identifié comme le support de l’hérédité.

📖 1. units

🔑 Notions clés & Définitions

• ADN : Molécule bicaténaire qui porte le matériel génétique, sauf chez certains virus dont le matériel génétique est constitué d’ARN.
• Paléogénétique : Pääbo — Discipline qui étudie le matériel génétique ancien conservé dans des restes biologiques, notamment les ossements, les dents, les tissus ou les fossiles.
• Thérapie génique : Consiste à introduire, modifier ou remplacer du matériel génétique dans certaines cellules d’un patient afin de traiter une maladie.

★ À maîtriser

📌 La duplication du matériel génétique prépare la division cellulaire, tandis que son expression comprend la transcription et, pour les gènes codants, la traduction.

Compléments

• L’électrophorèse trie des fragments d’ADN selon leur taille, la PCR multiplie un fragment d’ADN et le séquençage détermine l’ordre des nucléotides.

📖 2. Composition des acides nucléiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Nucléotide : Constitué d’un sucre, d’un groupement phosphate et d’une base azotée.
• Nucléoside : Association d’un sucre et d’une base azotée liée au carbone 1’ par une liaison N-glycosidique.

★ À maîtriser

• Les bases de l’ADN sont:
  • l’adénine
  • la thymine
  • la cytosine
  • la guanine

📌 Le désoxyribose de l’ADN possède un H en position 2’, tandis que le ribose de l’ARN possède un OH en position 2’.

📌 Les nucléotides sont reliés par des liaisons phosphodiester entre le OH du carbone 3’ d’un sucre et le phosphate fixé au carbone 5’ du nucléotide suivant.

Compléments

• Dans un nucléotide triphosphate, le phosphate α est le plus proche du sucre, le phosphate β est intermédiaire et le phosphate γ est terminal.

💡 Astuce mémo

ADN : désoxyribose et T ; ARN : ribose et U

📖 3. Organisation et structure de l’ADN

🔑 Notions clés & Définitions

• Double hélice : Structure formée par deux brins de nucléotides enroulés l’un autour de l’autre et associés par complémentarité des bases.

★ À maîtriser

📌 Dans l’ADN, l’adénine s’apparie avec la thymine et la cytosine s’apparie avec la guanine.

• Le diamètre de l’ADN est d’environ 2 nm, la distance entre deux paires de bases est de 0,34 nm, et un tour de l’hélice comprend environ 10 paires de bases pour un pas d’environ 3,4 nm.

📌 Les deux brins d’un ADN double brin sont antiparallèles : l’un est orienté 5’ vers 3’ et l’autre 3’ vers 5’.

Compléments

• Une paire A-T est stabilisée par deux liaisons hydrogène, tandis qu’une paire C-G est stabilisée par trois liaisons hydrogène.

💡 Astuce mémo

Deux brins antiparallèles s’enroulent en double hélice autour d’un squelette sucre-phosphate

📖 4. Réplication et correction de l’ADN

🔑 Notions clés & Définitions

• Réplication : Mécanisme par lequel une cellule mère double à l’identique son matériel génétique avant de se diviser en deux cellules filles.
• Modèle semi-conservatif : Chaque molécule d’ADN fille possède un brin ancien et un brin nouvellement synthétisé.

★ À maîtriser

📌 L’ADN polymérase synthétise le nouveau brin dans le sens 5’ vers 3’, lit le brin modèle dans le sens 3’ vers 5’ et nécessite une amorce.

• 🔄 La réplication comprend les étapes suivantes: l’ouverture de l’ADN par l’hélicase, la pose d’une amorce par la primase, l’élongation par l’ADN polymérase III, le remplacement des amorces par l’ADN polymérase I, la ligature des fragments par l’ADN ligase

📌 Le brin continu est synthétisé d’un seul coup, tandis que le brin discontinu est synthétisé par fragments d’Okazaki nécessitant plusieurs amorces.

Compléments

• L’activité de relecture retire une base mal incorporée puis la remplace par la bonne, ce qui divise le risque de mutation par plus de cent mille.

💡 Astuce mémo

Ouverture → amorce → élongation → nettoyage → ligature

📖 5. PCR et séquençage

🔑 Notions clés & Définitions

• Séquençage : Détermine l’ordre exact des nucléotides A, C, G et T d’un brin d’ADN grâce à des nucléotides bloqueurs fluorescents qui interrompent la synthèse.

★ À maîtriser

• 🔄 La PCR alterne trois phases:
  1. la séparation des brins à 95 °C
  2. l’accrochage des amorces vers 60 °C
  3. la copie à 72 °C

Compléments

📌 Le séquençage utilise une seule amorce pour attribuer chaque nucléotide au brin étudié, tandis que la PCR utilise deux amorces pour encadrer la région amplifiée.

💡 Astuce mémo

PCR : séparation → accrochage → copie

📖 6. Transcription et maturation des ARN

🔑 Notions clés & Définitions

• Transcription : Synthèse d’un ARN à partir d’un gène d’ADN.

★ À maîtriser

📌 Un gène non codant est exprimé par sa transcription seule, tandis qu’un gène codant est transcrit en ARNm puis traduit en protéine.

📌 La réplication produit de l’ADN bicaténaire avec des désoxyribonucléotides et nécessite une amorce, tandis que la transcription produit un ARN monocaténaire avec des ribonucléotides sans nécessiter d’amorce.

• Chez les eucaryotes, les polymérases transcrivent:

  • l’ARN polymérase I : les gènes ribosomiques
  • l’ARN polymérase II : les gènes codant les protéines
  • l’ARN polymérase III : les gènes codant notamment les ARNt

• 🔄 La maturation de l’ARNm eucaryote comprend:

  1. l’ajout d’une coiffe en 5’
  2. l’ajout d’une queue poly-A
  3. l’excision des introns par épissage

Compléments

• Chez les bactéries, le promoteur contient les séquences conservées TATAAT et TTGACA séparées par 17 paires de bases.

• Chez les bactéries, l’ARN polymérase comporte quatre sous-unités formant le cœur enzymatique et une cinquième sous-unité, le facteur sigma, qui reconnaît le promoteur.

💡 Astuce mémo

Procaryotes : pas de maturation ; eucaryotes : coiffe, queue poly-A et épissage

📖 7. Traduction et code génétique

🔑 Notions clés & Définitions

• Code génétique : Établit la correspondance entre les codons de l’ARNm et les acides aminés de la protéine.
• Ribosome : Ribonucléoprotéine constituée d’ARN ribosomiques et de protéines, organisée en une petite et une grande sous-unité.

★ À maîtriser

• Un codon est un ensemble de nucléotides de l’ARNm qui code un acide aminé ou un signal de terminaison.

• 🔄 La traduction: commence au codon AUG, lit l’ARNm de trois nucléotides en trois nucléotides, s’arrête au codon stop UAA

Compléments

• Les ARNt reconnaissent les codons et apportent les acides aminés correspondants au ribosome; la troisième base du codon tolère parfois une non-complémentarité de type G-U.

• La protéine est synthétisée dans le sens NH2 vers COOH, tandis que l’ARNm est lu dans le sens 5’ vers 3’.

• Les régions 5’ non traduite avant AUG et 3’ non traduite après le codon stop ne sont pas traduites mais ne sont pas inutiles.

💡 Astuce mémo

Codon AUG → élongation des acides aminés → codon stop

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison ADN et ARN