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Expression du patrimoine génétique

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 L'homme possède environ 25 000 gènes (un fragment d'ADN) qui conduisent à la fabrication de plus de 100
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Helene Honoré

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I- du gène à la protéine

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L'homme possède environ 25 000 gènes (un fragment d'ADN) qui conduisent à la fabrication de plus de 100 000 protéines. Génotype: allèles (séquence de nucléotides) - transcription - maturation ARN pm - traduction Phénotype: moléculaire : protéines (séquence d'acide aminés) Phénotype cellulaire: caractéristiques de la cellule (structure + métabolisme) Phénotype macroscopique: caractères visibles de l'individu 1- DU GENE À LA PROTÉINE Les protéines sont des molécules indispensable à la structure et au fonctionnement des cellules. Une protéines est composé d'une ou plusieurs polypeptides (molécule organique constitué par un enchaînement d'acides aminés). Il existe 20 acides aminés différents pour construire toutes les protéines du vivant. La séquence des nucléotides de la molécule d'ADN impose l'ordre des acides aminés qui constituent la protéine. Comment le message porté par un gène nucléaire permet-il la synthèses d'une protéine? L'expression d'un gène se fait en 3 étapes: 1. La transcription 2. La maturation 3. La traduction 1) LA TRANSCRIPTION ♦ obtention d'un ARN pm à partir du brin transcrit de l'ADN. La transcription est réalisée par l'ARN polymérase dans le noyau selon la complémentarité des bases azotées. Elle est unidirectionnelle. Arguments: - expérience de Brachet avec le marquage radioactif de l'uracile qui va démontrer la relation entre la synthèse des protéines et présence de l'ARN document au microscope électronique de la structure en fougère brin transcrit CG Nature de la molécule Localisation Structure Acide Aminées Bases...

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Azotées Taille Durée de vie Rôle ADN brin non transcrit ARNm ADN nucleotides précurseurs A) L'ARN m ◆ fabriqués dans le noyau et se deplasse du noyau vers le cytoplasme où elle est traduite en protéine Désoxyribose ATCG ody odd C Acides nucléiques Noyau 2 brins de nucléotides (bicaténaire) Fin Longue (106 à 10**9 nucléotides) Longue (durée de vie d'une cellule) Support de l'information génétique ARN-polymérase ARN Acides nucléiques Noyau + Cytoplasme 1 brin de nucléotide (Monocaténaire) Ribose AUCG Courte ( 100 à 1000 nucléotides) Brève (quelque minutes ou heures) Messager → intermédiaire entre ADN et les protéines B) Étapes de la transcription La transcription se passe en 3 étapes: → Initiation: fixation de l'ARN polymérase sur la séquence promotrice du brin transmit d'ADN qu'elle va reconnaître par une séquence spécifique →Élongation: ARN polymérase parcourt le brin d'ADN matrice en ajoutant des nucléotides par complémentarité à l'ARN en cours de formation →Terminaison: ARN polymérase rencontre une séquence de terminaison spécifique et va libère l'ARN pm La molécule d’ARN obtenue est une copie conforme avec la thymie qui est remplacé par l’uracile du brin non transmit. La transcription de l'ADN en ARNm nécessite l'intervention d'un enzyme: l'ARN polymérase 5'- ADN 3' Sens de la transcription -Ribosome ARNm Polypeptide ARN polymérase Polyribosome boooo 3' Structure en fougère Plusieurs molécules d'ARN polymérase transcrivent simultanément le même gêne, permettant de produire plusieurs ARN pm identiques. C'est l'amplification. 2) LA MATURATION (ARN pm →ARNm) Argument: expérience hybridation ADN/ ARN m La transcription de l'ADN dans le noyau donne naissance à un ARN pré-messager, qui est une copie fidèle du gène. Cet ANR pm va ensuite subir une mutation, dans le noyau, qui se déroule en 3 étapes: Epissage alternatif Ajout d'une coiffe Ajout d'une queue poly A A)Épissage Si on met en contact l'ARNm avec le brin transcrit qui a permis sa synthèse, on observe: ● des zones complémentaires entre l'ARNm et le brin d'ADN transcrit: hybridation des zones de l'ARN qui ne s'hybrident pas avec l'ARN m (non complémentaires). D'où, certaines régions de l'ARN primaire ont été excisées- un introns. ● - Boucle Boucle -Boucle ● Boucle Boucle Boucle ADN simple brin Boucle ARNM Les gènes sont dit morcelés, s'ils comportent des séquences transcrites, mais non traduites appelées introns. Les séquences d'ADN transcrites en ARN pm et conservées dans l'ARNm après excision sont appelées exons. Les étapes de la maturation de l'ARN pm, qui consiste en un retrait des introns de l'ARN pm (excision) et en un assemblage des exons. CI, C2, J2 63, 5231 ADIO (gene) transcription 1₂, E3, I3 ARNAM Les Is, E₂ E ₂ ARN traduction -prota maturation-D 162167 REAL me traduction proti de Un même ARN pm peut subir une maturation différente (épissage alternatif) en fonction de différents facteurs, qui repose sur différente combinaisons des exons. B) Ajout d'une coiffe Il y a un ajout d'une méthionine (AUG) à une extrémité du brin transcrit. Qui a pour rôle: la protection contre les enzymes hydrolytiques un point d'attache de l'ARNm au ribosome lors de la traduction C) Ajout d'une queue Poly A La queue poly-A: est une longue chaîne de nucléotides adénine qui est ajoutée à une molécule d'ARN messager (ARNm) pendant le traitement de l'ARN pour augmenter la stabilité de la molécule. Il y a un ajout d'un codon stop (UAA, UAG et UGA) à l'autre extrémité: queue poly A. Qui a pour rôle de stabilisé de l'ARNm. Suite à la transcription l'ARN pm subit des modifications (notamment un épissage) qui le transforme en RN messager mature. Puis l'ARNm sort du noyau nucléaires et se retrouve dans le cytoplasme. 3) LA TRADUCTION Arguments: - marquage radioactif des acides aminées avec la traduction dans le cytoplasme - polyribosomes au microscope électronique à transmission La traduction correspond au passage de l'ARNm à une séquence polypeptidique. C'est-a-dire d'une séquence de nucleotide à une séquence d'acide aminée. La correspondance entre les deux se fait grâce au code génétique. A) Code génétique Le passage d'une séquence de nucléotides (A, U, C et G) à une séquence d'acides aminées (protéine, 20 types) lors de la traduction se fait grâce à un système de correspondance=code génétique. Chaque triplet de nucleotides (=codon) commande la mise en place d'un acide aminées. Les caractéristiques sont: 64 codons possibles dont un codon initiateur (AUG) et trois codon stop (UAA, UAG et UGA). Code génétique redondant Quasi Universel ● ● ● ● La protéine est traduite à partir de la lecture de codons qui n'ont pas de nucléotides en commun Chaque codon ne code que pour un seul acides aminées B) Le mécanisme de la traduction Ce sont les ribosomes qui synthétisent des protéines à partir de l'information transmise par l'ARNm. La synthèse d'une protéine se déroule en trois étapes: L'initiation: mise en place d'un ribosome au niveau du premier codon de l'ARNm (AUG, codon initiateur) → L'élongation: déplacement du ribosome sur l'ARNm et incorporation d'un nouvel acide aminé accroché au précédent par une liaison peptidique →Terminaison: provoquée par l'arrivée du ribosome au niveau de codon stop (UAA, UGA et UAG) de l'ARNm qui déclenche la libération du polypeptide par dissociation du ribosome. MET Acides aminés Ribosome ARNm MET AUG MET Codon 2 1. Initiation Liaisons MET peptidiques Codon Codon Codon n+1 n+2 n UAA Codon Codon Codon n+1 n+2 stop 2. Élongation Protéine UAA Codon stop 3. Terminaison

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La transcription de l'ADN en ARNm nécessite l'intervention d'un enzyme: l'ARN polymérase 5'- ADN 3' Sens de la transcription -Ribosome ARNm Polypeptide ARN polymérase Polyribosome boooo 3' Structure en fougère Plusieurs molécules d'ARN polymérase transcrivent simultanément le même gêne, permettant de produire plusieurs ARN pm identiques. C'est l'amplification. 2) LA MATURATION (ARN pm →ARNm) Argument: expérience hybridation ADN/ ARN m La transcription de l'ADN dans le noyau donne naissance à un ARN pré-messager, qui est une copie fidèle du gène. Cet ANR pm va ensuite subir une mutation, dans le noyau, qui se déroule en 3 étapes: Epissage alternatif Ajout d'une coiffe Ajout d'une queue poly A A)Épissage Si on met en contact l'ARNm avec le brin transcrit qui a permis sa synthèse, on observe: ● des zones complémentaires entre l'ARNm et le brin d'ADN transcrit: hybridation des zones de l'ARN qui ne s'hybrident pas avec l'ARN m (non complémentaires). D'où, certaines régions de l'ARN primaire ont été excisées- un introns. ● - Boucle Boucle -Boucle ● Boucle Boucle Boucle ADN simple brin Boucle ARNM Les gènes sont dit morcelés, s'ils comportent des séquences transcrites, mais non traduites appelées introns. Les séquences d'ADN transcrites en ARN pm et conservées dans l'ARNm après excision sont appelées exons. Les étapes de la maturation de l'ARN pm, qui consiste en un retrait des introns de l'ARN pm (excision) et en un assemblage des exons. CI, C2, J2 63, 5231 ADIO (gene) transcription 1₂, E3, I3 ARNAM Les Is, E₂ E ₂ ARN traduction -prota maturation-D 162167 REAL me traduction proti de Un même ARN pm peut subir une maturation différente (épissage alternatif) en fonction de différents facteurs, qui repose sur différente combinaisons des exons. B) Ajout d'une coiffe Il y a un ajout d'une méthionine (AUG) à une extrémité du brin transcrit. Qui a pour rôle: la protection contre les enzymes hydrolytiques un point d'attache de l'ARNm au ribosome lors de la traduction C) Ajout d'une queue Poly A La queue poly-A: est une longue chaîne de nucléotides adénine qui est ajoutée à une molécule d'ARN messager (ARNm) pendant le traitement de l'ARN pour augmenter la stabilité de la molécule. Il y a un ajout d'un codon stop (UAA, UAG et UGA) à l'autre extrémité: queue poly A. Qui a pour rôle de stabilisé de l'ARNm. Suite à la transcription l'ARN pm subit des modifications (notamment un épissage) qui le transforme en RN messager mature. Puis l'ARNm sort du noyau nucléaires et se retrouve dans le cytoplasme. 3) LA TRADUCTION Arguments: - marquage radioactif des acides aminées avec la traduction dans le cytoplasme - polyribosomes au microscope électronique à transmission La traduction correspond au passage de l'ARNm à une séquence polypeptidique. C'est-a-dire d'une séquence de nucleotide à une séquence d'acide aminée. La correspondance entre les deux se fait grâce au code génétique. A) Code génétique Le passage d'une séquence de nucléotides (A, U, C et G) à une séquence d'acides aminées (protéine, 20 types) lors de la traduction se fait grâce à un système de correspondance=code génétique. Chaque triplet de nucleotides (=codon) commande la mise en place d'un acide aminées. Les caractéristiques sont: 64 codons possibles dont un codon initiateur (AUG) et trois codon stop (UAA, UAG et UGA). Code génétique redondant Quasi Universel ● ● ● ● La protéine est traduite à partir de la lecture de codons qui n'ont pas de nucléotides en commun Chaque codon ne code que pour un seul acides aminées B) Le mécanisme de la traduction Ce sont les ribosomes qui synthétisent des protéines à partir de l'information transmise par l'ARNm. La synthèse d'une protéine se déroule en trois étapes: L'initiation: mise en place d'un ribosome au niveau du premier codon de l'ARNm (AUG, codon initiateur) → L'élongation: déplacement du ribosome sur l'ARNm et incorporation d'un nouvel acide aminé accroché au précédent par une liaison peptidique →Terminaison: provoquée par l'arrivée du ribosome au niveau de codon stop (UAA, UGA et UAG) de l'ARNm qui déclenche la libération du polypeptide par dissociation du ribosome. MET Acides aminés Ribosome ARNm MET AUG MET Codon 2 1. Initiation Liaisons MET peptidiques Codon Codon Codon n+1 n+2 n UAA Codon Codon Codon n+1 n+2 stop 2. Élongation Protéine UAA Codon stop 3. Terminaison