Chapitre2-transcription-traduction

Chapitre 2 : L’expression du patrimoine génétique

I. Un lien entre l’ADN et les protéines

Problématique : Comment l’information portée par l’ADN peut-elle permettre la production d’une protéine ?

1. Les protéines : structure et fonction

• Les protéines sont des macromolécules ayant une séquence protéique (ou séquence peptidique).

• Elles remplissent plusieurs fonctions :

  • Fonction structurelle

  • Contrôle hormonal

  • Enzymatique (catalyse des réactions)

  • Métabolique

• La fonction des protéines dépend de leur séquence d'acides aminés et de leur structure tridimensionnelle.

2. La relation gène-protéine

• Beadle et Tatum (années 1940) ont étudié des mutants de Neurospora incapables de se développer sans tryptophane.

• Découverte : chaque mutant affecté est lié à un gène spécifique, montrant que 1 gène produit 1 enzyme.

3. La nécessité d’un intermédiaire : l’ARNm

• L’ADN est localisé dans le noyau, tandis que les protéines se forment dans le cytoplasme.

• L'ADN ne peut quitter le noyau (taille des pores nucléaires), mais l’ARNm peut.

• L’ARNm, brin simple, est formé de nucléotides complémentaires au brin d’ADN, avec les Timines remplacées par de l’Uracile.

4. Étapes de la synthèse des protéines

• La synthèse des protéines se produit dans le réticulum endoplasmique granuleux (REG) avec des ribosomes.

• Nécessite deux étapes :

  • Transcription

  • Traduction

II. La transcription : de l’ADN à l’ARN

A. La molécule d’ARN

• L’ARN (acide ribonucléique) est un polymère de nucléotides, avec quelques différences par rapport à l’ADN :

  • Absence de thymine ( remplacée par uracile)

  • Glucide : ribose au lieu de désoxyribose

  • Monocatenaire (simple brin)

  • Capacité de quitter le noyau

B. Mécanisme de la transcription

• La synthèse de l’ARNm est réalisée par l’ARN polymérase qui lit les bases d’un brin d’ADN et assemble un brin d’ARNm.

• L’ARNm est complémentaire du brin transcrit d’ADN et porte le code génétique (A, U, G, C).

III. La traduction : de l’ARN à la protéine

A. La traduction : processus de synthèse de la protéine

• La traduction synthétise une séquence polypeptidique à partir de l’ARNm dans le cytoplasme.

B. Le code génétique

• Les protéines constituent des enchaînements d’acides aminés (20 types différents possibles).

• Nécessité de traduire un code à 4 lettres (ACGU) en un code à 20 lettres d’acides aminés.

• Regroupement des nucléotides par trois forme des codons, permettant un codage suffisant pour les 20 acides aminés.

• Les codons particuliers :

  • AUG (codon initiateur, codes pour méthionine)

  • UAA, UAG, UGA (codons stop, signalant la fin de la synthèse)

C. Les acteurs de la traduction

• ARNm : comporte le code à traduire.

• Ribosome : structure macromoléculaire composée de protéines et d’ARN ribosomal.

  • Composé de deux sous-unités : petite et grande.

• ARNt : ARN de transfert, forme en "L", avec une région anticodon et une région de fixation d’acides aminés.

D. Mécanisme de la traduction

• Trois phases :

  • Initiation : fixation du ribosome au codon initiateur.

  • Élongation : déplacement du ribosome le long de l’ARNm, ajout d’acides aminés.

  • Terminaison : arrêt lorsque le ribosome rencontre un codon stop.

IV. La production d’ARNm différents via l’épissage

• L’ARN pré-messager contient des exons (tronçons codants) et des introns (tronçons non codants).

• Maturation (épissage) : assemblage des exons et élimination des introns.

• L’ARNm mature est produit et envoyé dans le cytoplasme.

• Un même ARN pré-m peut donner différents ARNm suivant le type cellulaire, permettant ainsi la spécialisation des cellules.

Conclusion

• Le processus de transcription est efficace et permet de produire de nombreuses copies d’ARNm.

• Différents types d’ARNm peuvent être générés à partir du même gène, donnant lieu à diverses protéines.