Du gène à la protéine

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La protéosynthèse

A) La transcription

La transcription est la première étape de la synthèse des protéines. Elle a lieu dans le noyau de la cellule eucaryote par « copie » d’une séquence nucléotidique d’un brin d’ADN en une séquence nucléotidique complémentaire constituant le brin d’ARN messager (ARNm).

L’ADN « s’ouvre » au niveau d’un gène codant pour une protéine grâce à un complexe enzymatique comprenant l’ARN polymérase. Un des deux brins de l’ADN, le brin transcrit, sert alors de modèle à la fabrication de l’ARNm par complémentarité des bases. Le brin d’ARNm est donc identique à celui du brin d’ADN non transcrit, mais dans l’ARN, l’uracile(U) remplace la thymine (T).

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La transcription

Une fois le gène transcrit, l’ARNm se détache et migre hors du noyau cellulaire dans le cytoplasme en sortant par les pores nucléaires, ce qui permet la réassociation des brins d’ADN. L’information contenue dans cet ARNm peut alors être lue lors de l’étape de traduction pour permettre la synthèse de la protéine.

B) La traduction

La traduction est la seconde étape de la synthèse des protéines. Elle se déroule dans le cytoplasme grâce au code génétique, qui est un tableau de correspondance entre le « langage ARN » (les nucléotides) et le « langage protéine » (les acides aminés). Dans ce tableau, un acide aminé correspond à une succession de 3 nucléotides (triplet ou codon) de l’ARN messager.

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Le code génétique

Remarque

Le code génétique n’est pas à mémoriser, il est systématiquement fourni dans les sujets d’examen.

La traduction est la lecture d’un message contenu dans l’ARNm et la synthèse de la chaîne protéique correspondante. Elle nécessite la présence de structures intracellulaires, les ribosomes, formées de 2 sous unités dont le rôle est de lire l’ARN, ainsi que de molécules d’ARN particulières, les ARN de transfert (ARNt) dont le rôle est d’importer les acides aminés constitutifs de la protéine.

La traduction comprend 3 étapes :

l’initiation : les 2 sous-unités du ribosome viennent se fixer à l’ARNm puis le premier ARNt se fixe sur le codon d’initiation de l’ARNm. Cet ARNt est relié à la méthionine car le premier codon est toujours AUG ;

l’élongation : un nouvel ARNt se fixe en face du 2e codon de l’ARNm et une liaison peptidique se forme entre les deux acides aminés. Le ribosome « glisse » le long de la molécule d’ARNm (on parle de « translocation du ribosome »), puis un 3e acide aminé se met en place. L’ARNt du second codon est libéré et ainsi de suite ;

la terminaison : le ribosome arrive à un codon « stop » (UAA, UAG, UGA) auquel ne correspond aucun acide aminé, donc aucun ARNt. La chaîne protéique achevée se détache alors du ribosome puis subit des modifications post-traductionnelles comme la perte de sa méthionine initiale.

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La traduction

À savoir

• Le code génétique est universel car un même triplet correspond à un même acide aminé chez l’ensemble des organismes vivants (eucaryote ou procaryote).

• Le code génétique est redondant (ou dégénéré) car plusieurs triplets peuvent avoir la même signification, c’est-à-dire correspondre au même acide aminé.

• Certains codons ne correspondent à aucun acide aminé, ils sont nommés codons « Stop » ou « Non Sens » et indiquent la fin de la traduction.

Les mutations et leurs conséquences

A) Causes et nature des mutations

Une mutation est une modification d’une séquence d’ADN. Elle peut apparaître spontanément lors d’une réplication, mais peut aussi être provoquée par des agents mutagènes.

Une mutation est qualifiée de ponctuelle si elle ne concerne qu’un nucléotide et d’étendue si elle concerne plusieurs nucléotides. Il peut s’agir d’une substitution (nucléotide changé), d’une insertion (nucléotide ajouté) ou d’une délétion (nucléotide retiré).

B) Conséquences des mutations

Les mutations de type substitution peuvent n’avoir aucune conséquence sur la protéine formée en raison de la redondance du code génétique. Cependant, de telles mutations peuvent aussi faire apparaître un codon stop (mutation non sens) ou changer l’acide aminé de la protéine (mutation faux sens).

Les mutations de type insertion ou délétion sont décalantes c’est-à-dire qu’elles décalent le cadre de lecture du ribosome et ont généralement des conséquences graves sur la protéine formée.

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Les mutations et leurs conséquences