La synthèse des protéines

Le génotype s’exprime au travers des protéines. Les instructions nécessaires à la synthèse des protéines sont stockées dans chaque cellule au niveau de la molécule d’ADN. L’information génétique codée par une séquence de nucléotides ; un gène gouverne la synthèse d’une séquence d’acides aminés ; une protéine.

1 – Les caractéristiques du programme génétique

Lasynthèse cytoplasmique des protéines et la localisation nucléaire de l’ADN imposent la mise en place d’un intermédiaire entre l’ADN et les protéines. 2 – La nécessité d’un intermédiaire Bilan sur la transcription de l’ADN (TP n°6) Chez les eucaryotes, l’ADN est localisé dans le noyau. La synthèse des protéines n’intervenant que dans le cytoplasme, il existe donc une molécule intermédiairecapable de porter l’information du noyau vers le cytoplasme. Cette molécule est appelée ARNm (Acide RiboNucléique messager). L’étape qui conduit à partir d’un gène à la synthèse d’un ARN m est appelée la transcription. Cette étape a lieu dans le noyau. Lors de la transcription un seul brin de la molécule d’ADN est copié en ARNm au niveau du gène. Le brin qui sert de matrice (modèle) pour la synthèse del’ARNm est appelé le brin transcrit. La molécule d’ARN obtenue est en fait une copie conforme (Thymine remplacée par l’uracile) de l’autre brin de la molécule d’ADN (gène) que l’on nomme le brin non transcrit ou brin codant. Exemple : ADN AATTGGCCTT brin transcrit TTAACCGGAA brin codant UUAACCGGAA

ARN m ?

La transcription consiste en une polymérisation de nucléotides particuliers dont laséquence est complémentaire du brin transcrit. Cette polymérisation repose sur la complémentarité des bases azotées. La transcription nécessite l’intervention d’un complexe enzymatique, l’ARN polymérase capable d’ouvrir la molécule d’ADN (rupture des liaisons faibles), de lire le brin transcrit et de polymériser la molécule d’ARNm (40 nucléotides/seconde, erreur 1 nucléotide pour 100 000). Voirlivre p.53.

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Un gène transcrit conduit à la synthèse de nombreux ARNm identiques, car plusieurs ARN polymérases travaillent à la suite au niveau d’un gène (voir schéma d’interprétation du TP). Il y a donc un phénomène d’amplification lors de la transcription. Remarque : Un gène doit comporter sous forme de séquences particulières de nucléotides, des repères de début de gène et de fin degène qui permettent aux enzymes de transcrire correctement un gène. L’ARNm obtenu est proche de l’ADN, il présente la même séquence que le brin codant, cependant : + Le sucre (ose) des nucléotides est un ribose (sucre en C5) et non un désoxyribose. + L’ARNm ne contient pas de thymine, cette base azotée est remplacée par l’uracile, base très proche chimiquement. + L’ARNm est une moléculemonocaténaire et non bicaténaire, mobile.

L’ARNm synthétisé dans le noyau, gagne le cytoplasme par les pores nucléaires. Dans le cytoplasme cette molécule messager va être lue et traduite en une séquence d’acides aminés, c’est à dire en une protéine. (Voir TP n°7) Quelles sont les modalités de la traduction de l’ARN m en protéines ?

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3 – De l’ARNm à la synthèse des protéines : La traduction VoirTP n°7 La transformation d’une molécule d’ARNm en une chaîne polypeptidique est appelée une traduction. La traduction conduit à la synthèse des protéines. Pour traduire la séquence des nucléotides de la molécule d’ARNm en séquence d’acides aminés (aa) formant une protéine, la cellule va utiliser un système de correspondance, un code entre la séquence des bases azotées et celle des acides aminés.Il s’agit du code génétique. 1 aa est codé par un groupe de 3 bases azotées de l’ARNm. Ce groupe de trois bases (triplet) est appelé un codon. La lecture d’un codon conduit à l’expression d’un aa. Comme il y a 4 bases azotées différentes (ATGC) en les associant par trois on obtient 4 3 = 64 associations différentes, c’est à dire 64 codons différents possibles au niveau de l’ARNm. + 61 codons…