Du gène à la protéine A. Les molécules L’ADN (acide désoxyribonucléique) Définitions Structure Fonction L’ARN (acide ribonucléique) Le ribosome (rappel) Les mécanismes La transcription Définition Mécanisme La traduction Définition Mécanisme

Les molécules L’ADN définition longue molécule d’acide désoxyribonucléique contenant l’information génétique de la cellule et de l’organisme chaque cellule d’un individu contient les mêmes molécules d’ADN (sauf en cas de maladie, mutations…) en se divisant, la cellule transmet son patrimoine génétique (son ADN) aux cellules filles

l’unité de base de l’ADN est le nucléotide Une base azotée (il y en a 4 sortes possibles)   Un sucre, le désoxyribose   Un groupement phosphate (H3PO4 )  b. structure l’unité de base de l’ADN est le nucléotide il est composé de 3 éléments : - Une base azotée   - Un sucre, le désoxyribose   - Un groupement phosphate (H3PO4 )  il existe 4 bases différentes : 2 bases puriques : l’adénine (A) la guanine (G) 2 bases pyrimidiques : la thymine (T) la cytosine (C) Une base azotée (il y en a 4 sortes possibles)   Un sucre, le désoxyribose   Un groupement phosphate (H3PO4 ) 

Structure des bases de l’ADN Les nucléotides peuvent se lier les uns aux autres par l'intermédiaire de leur groupe phosphate et de leur sucre. Ils peuvent donc former de longues chaînes polynucléotidiques: 

L’ADN est constitué de deux chaînes polynucléotidiques enroulées l’une autour de l’autre : double hélice (structure bicaténaire) Les 2 chaînes de l’hélice sont reliées l’une à l ’autre: il se forme des liaisons faibles entre les nucléotides A et T et entre les C et G

Les 2 chaînes sont donc complémentaires par leurs nucléotides L’ordre précis dans lequel les nucléotides sont ordonnés le long de la chaîne d’ADN donne le code spécifique des protéines Une fois déroulée, la molécule d’ADN peut atteindre 7 cm de long L’ADN est contenu dans le noyau et ne peut pas en sortir

L’ADN est le support de l’information génétique de la cellule La fonction L’ADN est le support de l’information génétique de la cellule les gènes sont des facteurs héréditaires qui sont responsables des caractères phénotypiques de l'individu (à un caractère peut être associés plusieurs gènes) les gènes (fragments d'ADN) s’organisent en une succession d’unités de bases: les codons (triplet de nucléotides) les gènes contiennent les instructions permettant aux cellules de polymériser les acides aminés dans un ordre bien précis et de synthétiser ainsi des protéines spécifiques Riz 50 000 gènes le génome humain a été séquencé en 2001, on considère qu’il est constitué d’environ 30 000 gènes

Du gène à la protéine A. Les molécules L’ADN (acide désoxyribonucléique) Définitions Structure Fonction L’ARN (acide ribonucléique) Le ribosome (rappel) Les mécanismes La transcription Définition Mécanisme La traduction Définition Mécanisme

L’ARN définition L’ARN est l’acide ribonucléique il est synthétisé à partir de l’ADN L'ARN, possède un rôle essentiel de messager de l'information génétique, c’est un intermédiaire entre l'ADN et les structures cellulaires, chargées de lire la séquence d'information copiée de l'ADN en vue de la production des protéines. Il existe différents types d'ARN (ARN messager, ARN de transfert, ARN ribosomal)

La structure l’unité de base est comme pour l’ADN le nucléotide Les différences avec l’ADN : Le sucre est le ribose (désoxyribose pour l’ADN) La base Thymine (T) n’existe pas et est remplacée par la base Uracile (U) L’ARN est une molécule simple brin

Fonction L’ARN est l’intermédiaire entre l’ADN et les protéines, il est synthétisé dans le noyau à partir de l’ADN lors de la transcription Les différents ARNs (ARNm, ARNr, ARNt) ont tous un rôle particulier dans le processus complexe de synthèse des protéines. l'ARNr : (ARN ribosomal) forme avec des protéines les ribosomes. L'ARNr est de loin le type d'ARN le plus abondant dans la cellule. l'ARNm : (ARN messager) véhicule l'information génétique de l'ADN au site de fixation se trouvant sur les ribosomes où il est traduit en chaîne polypeptidique. l'ARNt : (ARN de transfert) porte à son extrémité un acide aminé qui sera complémentaire du codon porté par l'ARNm qui lui est associé de par les règles de la génétique.

Les ARNm synthétisés dans le nucléoplasme apportent au cytoplasme l’information génétique Exemple: codon Acide aminé CCU UGU AAA proline cystéine lysine

Les ARNt sont synthétisés dans le nucléoplasme, ils ont le pouvoir de s’associer aux acides aminés (en 3’) Chaque ARNt est spécifique d’un acide aminé La boucle anticodon de l’ARNt constitue le site de reconnaissance du codon de l’ARNm lié au ribosome

Du gène à la protéine A. Les molécules L’ADN (acide désoxyribonucléique) Définitions Structure Fonction L’ARN (acide ribonucléique) Le ribosome (rappel) Les mécanismes La transcription Définition Mécanisme La traduction Définition Mécanisme

Le ribosome est constitué de 2 sous-unités : Le ribosome (rappel) Le ribosome est constitué de 2 sous-unités : la grande sous-unité : 60S la petite sous-unité : 40 S Les sous-unités sont constituées : de protéines ribosomales d’ARNr synthétisés dans une zone particulière de nucléoplasme : le nucléole Schéma d’un ribosome bactérien La synthèse des différentes sous-unités se fait dans le noyau, les sous-unités gagnent ensuite le cytoplasme par les pores nucléaires

Dans le cytoplasme, les 2 sous-unités vont s’associer à l’ARNm pour participer à la synthèse protéique. Les ribosomes peuvent être libres dans le cytosol ou lié au reticulum endoplasmique (REG)

Du gène à la protéine A. Les molécules L’ADN (acide désoxyribonucléique) Définitions Structure Fonction L’ARN (acide ribonucléique) Le ribosome (rappel) Les mécanismes La transcription Définition Mécanisme La traduction Définition Mécanisme

codon

Les mécanismes L’ADN est d’abord transcrit en ARNs puis ces ARNs sont traduits en protéines La transcription définition La transcription a lieu dans le noyau et constitue l’ensemble des mécanismes par lequel l’ARNm est synthétisé L’ARNm est une copie d’une portion de l’ADN : le gène La transcription constitue l’étape préliminaire essentielle pour la biosynthèse protéique (ou traduction) La transcription ne produit pas seulement des ARNm, mais aussi des ARNt et des ARNr

Les liaisons faibles entre les deux brins d’ADN sont rompues mécanisme Les liaisons faibles entre les deux brins d’ADN sont rompues Un des deux brins d’ADN sert de matrice pour la synthèse d’un brin d’ARN La transcription se fait grâce à une famille d’enzyme : les ARN polymérase (différentes selon le type d’ARN transcrit) ADN ARN A U T C G La règle de complémentarité des bases est respectée l’ARNm synthétisé va passer dans le cytoplasme pour être traduit en protéine

Schéma de la transcription

Du gène à la protéine A. Les molécules L’ADN (acide désoxyribonucléique) Définitions Structure Fonction L’ARN (acide ribonucléique) Le ribosome (rappel) Les mécanismes La transcription Définition Mécanisme La traduction Définition Mécanisme

La traduction définition Synthèse d’une protéine à partir de l’ARNm La traduction a lieu dans le cytoplasme

2. Les étapes de la traduction Initiation de la traduction ARNm ARNt (acide aminé) 60 S 40 S 2. Les étapes de la traduction mécanisme Phase d’élongation ARNm Chaîne polypeptidique en cours de synthèse Phase d’élongation ARNm

mécanisme La molécule d’ARNm sort du noyau et se lie dans le cytoplasme aux sous-unités ribosomales Le premier ARNt spécifique du premier codon se fixe ensuite sur le ribosome Un deuxième ARNt et son acide aminé spécifique vont venir occuper le ribosome. (Ce deuxième ARNt ne se lie que si son anticodon est complémentaire au codon)

Une liaison peptidique se formera entre les deux acides aminés et le premier ARNt se libérera Le ribosome avance d'un codon permettant l'arrimage d'un troisième ARNt et son acide aminé spécifique et ainsi de suite… À chaque répétition de ce processus, un acide aminé de plus est fixé sur la chaîne protéique cours de synthèse

Les protéines sont les constituants principaux de la matière vivante, les protéines ont diverses vocations et donnent aux cellules vivantes leurs diverses formes et fonctions. fonction structurale : ces protéines fabriquent le cartilage, les cheveux et les ongles (kératine…) les enzymes sont des protéines qui catalysent d'importantes réactions chimiques dans la cellule qui ne pourraient normalement se produire en leur absence certaines protéines servent de canaux membranaires qui facilitent le passage des particules moléculaires vers ou hors de la cellule Certaines hormones, comme l'insuline, sont des protéines qui régulent les fonctions du corps (l'insuline contrôle le taux de sucre dans le sang) …

Une protéine donnée est caractéristique de l’espèce à laquelle appartient l’organisme qui la produit : introduction d’une protéine étrangère déclenche une réaction du système immunitaire synthèse des protéines = anabolisme