L'expression du patrimoine génétique
La molécule d'ADN possède la même structure chez tous les êtres vivants, 2 chaînes de nucléotides enroulés en double hélice.
Les 2 chaînes s'associent selon le principe de complémentarité des bases grâce à des liaisons hydrogènes ( A avec T, C avec G).
Une protéine est une longue chaîne d'Acides Aminés (donc un polypeptide).
Problème : quels sont les processus permettant de passer de la séquence d'ADN à la séquence d'une protéine ?
La relation entre gène et protéine
Nous avons vu dans le chapitre précédent qu'une mutation de la séquence d'ADN peut provoquer un changement de la séquence d'Acides Aminés de la protéine, la rendant non fonctionnelle et provoquant des symptômes parfois graves (cas de la drépanocytose).
exemple de la protéine GFP responsable de la fluorescence de la méduse.
En comparant les séquences de nucléotides de GFP1 et BlueFP on observe une mutation d'un nucléotide (T197C) ayant pour conséquence une modification de la séquence protéique (Tyr66His)
La séquence des nucléotides d’une molécule d’ADN représente une information. Celle-ci permet la synthèse de protéines. Si une modification est présente dans l’ADN alors la protéine peut être modifiée. Les protéines sont constituées d’un assemblage d’acides aminés.
Il en existe 20 différents.
La localisation de la synthèse protéique
On cherche à savoir où a lieu la synthèse protéique,
2 hypothèses sont possibles :
- elle aurait lieu dans le noyau de la cellule
- elle aurait lieu dans le cytoplasme de la cellule
Des cellules animales sont cultivées sur un milieu contenant un acide aminé "marqué*" .
Le noyau (N) de certaines cellules a été enlevé (E) quelques minutes avant la mise en culture.
On réalise ensuite une autoradiographie.
Cette technique permet de "marquer" les protéines, à partir d'une source radioactive (l'acide aminé marqué) placée au contact d'un film photographique.
La localisation des protéines apparaitra sous formes de petits points noirs.
On observe que les cellules énucléées (privées de noyau) présentent quand même un marquage radioactif dans leur cytoplasme.
Or ce marquage ne peut avoir lieu que si les protéines ont été synthétisée dans ce cytoplasme.
Ainsi on peut en déduire que l'information qui code la protéine se trouve dans le noyau (ADN) mais que la synthèse des protéines a lieu en dehors du noyau, dans le cytoplasme.
Problème : La molécule d'ADN est trop grande pour franchir l'enveloppe qui entoure le noyau.
Il doit donc exister un intermédiaire entre le noyau et le cytoplasme
Recherche de l'intermédiaire entre noyau et cytoplasme
Grâce aux colorants spécifiques des acides nucléiques on a pu mettre en évidence un intermédiaire capable de quitter le noyau pour rejoindre le cytoplasme, ici coloré en violet par la pyronine, il s'agit d'un autre acide nucléique l'ARN.
L' ARN une molécule complémentaire de l'ADN
Modélisation des 2 molécules en 3D
La molécule d’ARN est constituée d’un seul brin
et comprend 4 ribonucléotides A, U, C, G.
l'ARN est complémentaire d’un brin de l’ADN que l’on nomme le "brin transcrit". (L’Adénine s’associe avec l’Uracile).
La molécule d’ARN est une reproduction conforme d’un brin de l’ADN. (le brin "non-transcrit")
La molécule d’ARN est fabriquée dans le noyau, elle en sort par les pores nucléaires et se dirige vers le cytoplasme de la cellule.
La Transcription de l' ADN
Les 3 étapes de la transcription =
-
L'initiation : Le « promoteur » (séquence précédant un gène) indique le brin à transcrire, le début de la zone à transcrire et permet la fixation de la L'ARN Polymérase
-
L'élongation : L'ARN Polymérase progresse le long de l'ADN et associe (par complémentarité des bases) un ribonucléotide à chaque désoxyribonucléotide rencontré.
(L'ARN est donc identique au brin non transcrit de l'ADN, sauf que U remplace T)
-
La terminaison : quand l'enzyme ARN Polymérase rencontre un site de terminaison la molécule d'ARN se décroche et quitte le noyau par les pores nucléaires.
(C'est pour cela qu'on appelle cet ARN "messager", il emporte une information génétique en dehors du noyau).
Observations microscopiques de
La Transcription de l' ADN
Observation réalisée au microscope électronique à transmission (MET)
On observe plusieurs structures "en forme d'arbre de Noël", il s'agit de figures typiques de la transcription, des enzymes "ARN Polymérases" sont en train de recopier un des brins de l'ADN (figurant ici le "tronc" de l'arbre), (chaque arbre de Noël correspond à un gène transcrit) la partie "pointue" correspond au début du gène, la partie plus large correspond à la fin du gène.
Le code génétique
Cette animation en ligne produite par l'université de Jussieu à Paris permet de comprendre le code génétique et ses subtilités.
Le code génétique est le système de correspondance mis en jeu lors de la TRADUCTION de l'information contenue dans la molécule d'ADN.
A quelques exceptions près, il est commun à tous les êtres vivants.
La "Traduction " : de l' ARNm à la protéine
La "maturation" de l'ARN m
(Attention limite du programme de 1S)
L'ARN pré-messager peut subir une maturation en ARNm puis être traduit en protéine.
Un même ARN pré-messager (ARNpm) est constitué d'EXONS (parties codantes du gène) et d'INTRONS ( parties non-codantes du gène), tandis que l'ARNm n'est constitué que d'EXONS.
Les INTRONS sont exisés, on parle d'épissage de l'ARNpm.
L'ARNpm peut subir, selon le contexte, des maturations différentes et donc être à l'origine de plusieurs protéines différentes.
On parle alors d'épissage alternatif.
Certains EXONS sont éliminés de la molécule d'ARNm finale.
Ainsi à partir d'un seul gène on peut obtenir des protéines différentes selon les organes ou selon les moments, la synthèse des protéines varient dans "l'espace" et dans "le temps".
(Remarque : en Seconde on apprend que "1 gène code pour 1 protéine",
désormais on comprend que 1 gène peut coder pour plusieurs protéines)
un petit KAHOOT pour réviser ?
