Chap IV: L’expression du patrimoine génétique

Pb I Comment l’information génétique est-elle transformée en une production cellulaire ? T

A/ rappel : Les protéines sont le support des phénotypes moléculaires

Questions page 53

Doc. 1 :

Une protéine est une molécule polymère d’acides aminés, repliée dans l’espace.
L’ADN est constitué de deux chaînes de nucléotides complémentaires, enroulées en hélice.
Les deux macromolécules sont des chaînes de molécules plus petites.
Etant donnée leur nature et les liaisons qui relient leur unités, leur organisation spatiale est par contre différente.

Doc. 2 :

Les protéines ont plusieurs propriétés conséquentes de l’ordre précis dans lequel sont enchainés leurs acides aminés.
Un plan de fabrication est donc nécessaire pour que les cellules produisent des protéines.

Doc. 3 :

Un gène code pour une protéine.
La position des mutations dans l’ADN correspond à la position des acides aminés modifiés dans la séquence de la protéine.
La suite des nucléotides d’un gène code pour la suite des acides aminés de la protéine correspondante.

Bilan :

Une protéine est une succession linéaire d’acides aminés.
Cette succession est déterminée par l’information contenue dans un gène, c’est-à-dire une suite de nucléotides de l’ADN.
Ainsi, la séquence des nucléotides d’un gène contrôle la séquence des acides aminés d’une protéine.
Formules chimiques des 20 acides aminés.

B/ La transcription de l’ADN TP 3

Questions Page 55

Doc. 1 :

L’ADN est localisé dans le noyau tandis que la synthèse des protéines qu’il contrôle est située dans le cytoplasme. Le problème est donc de savoir comment

l’infor mation codée par l’ADN est transmise au cytoplasme, où sont assemblés les acides aminés.

Doc. 2 et 3 :

L’ARN est synthétisé dans le noyau et au bout d’une heure et demie se retrouve intégralement dans le cytoplasme. D’autre part, l’ARN contient la même information que le brin non transcrit de l’ADN d’un gène. Il pourrait donc véhiculer l’information génétique du noyau vers le cytoplasme.

Doc. 3 et 4 :

L’ARN est formé par l’assemblage de nucléotides complémentaires du brin transcrit de l’ADN grâce à l’action de l’ARN polymérase. L’ARN contient ainsi la même séquence de nucléotides que le brin non transcrit.

Doc. 4 :

La transcription commence au début du gène et se poursuit progressivement jusqu’à la fin du gène. Ainsi, les ARNm formés sont de plus en plus longs au fur et à mesure de l’avancée de la transcription.

Bilan

L’information de l’ADN nécessaire à la synthèse d’une protéine est transmise au cytoplasme sous la forme d’ARNm.
L’ARNm est formé dans le noyau au cours de la transcription par l’action de l’ARN-polymérase.
L’ARNm produit est une séquence de nucléotides, synthétisée par complémentarité avec le brin d’ADN transcrit.
Après transcription, l’ARN migre dans le cytoplasme au niveau du site de synthèse des protéines.

C)La traduction de l’ARNm en protéine dans le cytoplasme

TP4: La synthèse des protéines est l’expression de l’information génétique

ou questions 1 et 3p57 + q 1 et q3p59

Doc. 1 et 3 :

Lorsque le nombre de nucléotides insérés ou supprimés n’est pas un multiple de trois, le message génétique n’est plus interprété correctement.
La taille des codons est donc de trois nucléotides.

Doc. 2 :

Le codon UUU correspond à l’incorporation de la phénylalanine et pas d’un autre acide aminé.
Les codons AAA et CCC ne correspondent pas à la phénylalanine.

Doc. 3 et 4 :

Le 7e triplet TTC au lieu de CTC.
L’ARN correspondant sera AAG au lieu de GAG, soit une lysine en position 7 à la place d’un acide glutamique.
À partir du 10e triplet, insertion d’un nucléotide G. Le premier triplet AGA est remplacé par GAG, soit, sur l’ARN correspondant, UCU au lieu de CUC, et donc leucine au lieu de sérine.
Tous les acides aminés suivants sont également modifiés, puisque la lecture de tous les codons se trouve décalée.

Bilan :

L’information contenue dans la séquence de l’ARNm détermine la séquence de la protéine formée grâce à un système de correspondance : trois nucléotides successifs forment un codon auquel correspond un acide aminé déterminé, toujours le même.
Le système de correspondance entre les codons et les acides aminés est le code génétique.

Question 1 et 3p59

Doc. 1 et 3 :

La traduction nécessite un ARNm, un (ou plusieurs) ribosome(s) ainsi que des acides aminés.
La photographie b montre que plusieurs ribosomes réalisent simultanément la traduction d’un même ARNm.

Doc. 2 :

Tous les ARN messagers commencent par le même codon AUG.
Par ailleurs, les protéines formées contiennent un acide aminé de moins que le nombre de codons de l’ARNm.
Ce dernier codon est un codon STOP, c’est-à-dire un codon pour lequel il n’y a pas d’acide aminé correspondant.

Doc. 1 et 3 :

Un polysome permet de produire plusieurs protéines simultanément à partir d’un même ARN messager.
Toutes ces protéines sont donc identiques entre elles, puisque assemblées à partir de la même information.

Bilan

L’information portée par l’ARNm est « lue », codon après codon, par un ribosome qui associe l’acide aminé correspondant au reste de la protéine déjà synthétisée.
La traduction débute au niveau d’un codon d’initiation AUG et s’arrête après rencontre d’un codon stop.

Une animation sur la traduction

Bilan :

La séquence des nucléotides d’une molécule d’ADN représente une information cellulaire.
Le code génétique est le système de correspondance de la traduction de cette information des AN en aa.
À quelques exceptions près, il est commun à tous les êtres vivants.
Les portions codantes de l’ADN comportent l’information nécessaire à la synthèse de chaînes protéiques issues de l’assemblage d’acides aminés.

D- Structure et fonction des protéines

Exemples de structures et de fonctions des protéines

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II- Du génome au protéome

TP 5 : la Maturation de l’ARNm ou page q1,2 et 3 p6

Bilan

Le morcellement du gène des eucaryotes

– la transcription de l’ADN dans le noyau donne naissance à un ARN pré-messager, copie fidèle du gène.
– les introns sont des séquences d’ADN transcrites, puis excisées lors de la maturation de l’ARNpm (ARN prémessager).
– Les séquences d’ADN transcrites en ARNpm et conservées dans l’ARNm après excision sont appelées exons.

L’épissage alternatif

Un même ARN pré-messager peut subir une maturation différente (un épissage alternatif) en fonction de du type de cellule ou du moment où le gène s’exprime.
Cet épissage alternatif repose sur des combinaisons différentes des exons utilisés lors de la mise en place d’un ARNm.
On estime que plus de 40% des gènes humains sont l’objet d’un épissage alternatif: ceci donne au génome une possibilité de synthèse de protéines bien supérieure au nombre de gènes.

Exemple 1 de la CGRP et de la calcitonine

Exemple 2 des anticorps que l’organisme est capable de produire, eu égard aux 22000 à 25 000 gènes du génome humain.