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Du gène à la protéine
A. Les molécules1. L’ADN (acide désoxyribonucléique)
a. Définitionsb. Structurec. Fonction
2. L’ARN (acide ribonucléique)
a. Définitionsb. Structurec. Fonction
3. Le ribosome (rappel)
B. Les mécanismes1. La transcription
a. Définitionb. Mécanisme
2. La traductiona. Définitionb. Mécanisme
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A. Les molécules
1. L’ADN
a. 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
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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)
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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:
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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
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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
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c. La fonctionL’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)
le génome humain a été séquencé en 2001, on considère qu’il est constitué d’environ 30 000 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
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Du gène à la protéine
A. Les molécules1. L’ADN (acide désoxyribonucléique)
a. Définitionsb. Structurec. Fonction
2. L’ARN (acide ribonucléique)
a. Définitionsb. Structurec. Fonction
3. Le ribosome (rappel)
B. Les mécanismes1. La transcription
a. Définitionb. Mécanisme
2. La traductiona. Définitionb. Mécanisme
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2. L’ARN
a. 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)
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b. 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
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c. 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.
o 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. o 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.
o 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.
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codonAcide aminé
CCU
UGU
AAA
proline
cystéine
lysine
Exemple:
Les ARNm synthétisés dans le nucléoplasme apportent au cytoplasme l’information génétique
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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
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Du gène à la protéine
A. Les molécules1. L’ADN (acide désoxyribonucléique)
a. Définitionsb. Structurec. Fonction
2. L’ARN (acide ribonucléique)
a. Définitionsb. Structurec. Fonction
3. Le ribosome (rappel)
B. Les mécanismes1. La transcription
a. Définitionb. Mécanisme
2. La traductiona. Définitionb. Mécanisme
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3. 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
La synthèse des différentes sous-unités se fait dans le noyau, les
sous-unités gagnent ensuite le cytoplasme par les pores nucléaires
Schéma d’un ribosome bactérien
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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)
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Du gène à la protéine
A. Les molécules1. L’ADN (acide désoxyribonucléique)
a. Définitionsb. Structurec. Fonction
2. L’ARN (acide ribonucléique)
a. Définitionsb. Structurec. Fonction
3. Le ribosome (rappel)
B. Les mécanismes1. La transcription
a. Définitionb. Mécanisme
2. La traductiona. Définitionb. Mécanisme
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codon
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B. Les mécanismes
L’ADN est d’abord transcrit en ARNs puis ces ARNs sont traduits en protéines
1. La transcription
a. 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
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b. 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 A
C G
G C
La règle de complémentarité
des bases est respectée
l’ARNm synthétisé va passer dans le cytoplasme pour être traduit en protéine
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Schéma de la transcription
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Du gène à la protéine
A. Les molécules1. L’ADN (acide désoxyribonucléique)
a. Définitionsb. Structurec. Fonction
2. L’ARN (acide ribonucléique)
a. Définitionsb. Structurec. Fonction
3. Le ribosome (rappel)
B. Les mécanismes1. La transcription
a. Définitionb. Mécanisme
2. La traductiona. Définitionb. Mécanisme
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2. La traduction
a. définition
Synthèse d’une protéine à partir de l’ARNm La traduction a lieu dans le cytoplasme
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Initiation de la traduction
ARNm
ARNt
(acide aminé)
60 S
40 S
Phase d’élongationARNm
Chaîne polypeptidique en cours de synthèse
Phase d’élongation
ARNm
2. Les étapes de la traduction
b. mécanisme
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b. 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)
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Une liaison peptidique se formera entre les deux acides aminés et le premier ARNt se libérera
À chaque répétition de ce processus, un acide aminé de plus est fixé sur la chaîne protéique cours de synthèse
Le ribosome avance d'un codon permettant l'arrimage d'un troisième ARNt et son acide aminé spécifique et ainsi de suite…
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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.
1. fonction structurale : ces protéines fabriquent le cartilage,
les cheveux et les ongles (kératine…)
2. les enzymes sont des protéines qui catalysent d'importantes réactions chimiques dans la cellule qui ne pourraient normalement se produire en leur absence
3. certaines protéines servent de canaux membranaires qui facilitent le passage des particules moléculaires vers ou hors de la cellule
4. Certaines hormones, comme l'insuline, sont des protéines qui régulent les fonctions du corps (l'insuline contrôle le taux de sucre dans le sang) …
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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