INFORMATION GENETIQUE ET LA SYNTHESE DES PROTEINES.

1. QUELLE EST LA STRUCTURE DE L’INFORMATION GENETIQUE ?

Les nucléoprotéines contiennent des acides dits nucléiques, qui sont de deux sortes :

• Les acides ribonucléiques (ARN ou RNA) contenus surtout dans le cytoplasme et le nucléole ;
• Les acides désoxyribonucléiques (ADN ou DNA) situés dans le noyau, essentiellement dans les chromosomes, mais aussi dans les mitochondries et les plastes.

Les molécules simples qui composent ces deux acides sont obtenues par l’hydrolyse.

Le tableau suivant les repartit pour chacun d’eux :

NB : les deux types d’acides nucléiques diffèrent donc par leur sucre et par une de leurs bases.

STRUCTURE DES ACIDES NUCLEIQUES (ADN et ARN) :

On peut isoler l’ADN dans le noyau cellulaire par des techniques de fractionnement. Le prix Nobel en 1962 de physiologie et médecine a été attribué au physicien WILKINS et CRICK et au biologiste WATSON qui ont déterminé la structure de ces acides.

STRUCTURE DE L’ADN :

La molécule d’ADN est constituée par enchainement linéaire de motifs appelés : nucléotides, principalement quatre (4) nucléotides :

●Un nucléotide comprend :

- un acide phosphorique (H₃PO₄)

- un sucre : désoxyribose (C₅H₁₀O₄)

- une base organique azotée (Adénine, Guanine, Cytosine ou la Thymine).

Ces chaines sont couplées, associées par l’intermédiaire de leurs bases. La double chaine à l’apparence d’un escalier en hélice aux barreaux irrégulièrement espacés formés par les bases. Chaque base est liée à une autre base déterminée, toujours la même, les deux sortes d’association possible étant A = T et G = C et inversement T = A et C = G.

LES TYPES D’ARN :

On distingue trois types d’ARN selon leurs fonctions :

• ARN messager (ARNm) apporte aux ribosomes des instructions codées provenant de l’ADN. Porte le codon.
• ARN de transfert (ARNt) : fixe les acides aminés et les transportent aux ribosomes, porte l’anti codon.
• ARN ribosomal (ARNr) : qui constitue avec les protéines, les sous unités de ribosome, participant à la traduction.

NB : chaque ADN ou chaque ARN diffère d’un autre ADN ou ARN par les proportions dans la quelle y figurent les couples de bases et par l’ordre suivant lequel ils sont rangés. Comme à chaque acide nucléique renferme d’une centaine à plusieurs dizaines de milliers de nucléotides, les nombres possibles d’ADN et d’ARN différents tendent vers l’infinie.

Tableau de la différence entre ADN et ARN

Constituants	ADN	ARN
Bases puriques	Adénine               Guanine	Adénine              Guanine
Bases pyrimidiques	Cytosine               Thymine	Cytosine              Uracile
Structures	Molécule stable, à hélice double	Molécule instable, à hélice simple
Sucres	Désoxyribose (C5H10O4)	Ribose (C5H10O5)
Localisation	Noyau, chromosome, plasmide des bactéries.	Noyau, cytoplasme, ribosome cytoplasmique.
Longueur	Considérable	Non considérable
Fonctions	Assure la conservation et la transmission des caractères héréditaires et participe la biosynthèse	Assure l’ensemble des processus de la synthèse des protéines.
Taille	Grande	Petite
Enzyme	ADN polymérase (ADNp)	ARN polymérase (ARNp)
Espèces	1	3

1. Expression de l’information génétique

Quelles sont les fonctions ou les propriétés de l’ADN ?

L’ADN est doté fondamentalement de deux propriétés :

● Une première propriété, l’auto duplication à l’ADN ou la réplication : processus qui permet de diriger la synthèse d’une nouvelle molécule d’ADN (auto catalytique) qui sont des copies parfaites des premières. Cette auto duplication correspond exactement à la formation du deuxième chromatide de chaque chromosome fait que nous avons (mitose). La division cellulaire qui suit cette duplication de l’ADN, transmet le code génétique et ses propriétés aux cellules filles. Les cellules filles produites par mitose reçoivent ainsi un code génétique entier c'est-à-dire tous les types de gènes tels qu’ils étaient dans la cellule mère. Par contre si les cellules filles sont des gamètes, elles ne reçoivent à cause de la méiose, qu’un dernier code génétique. Ce sont les individus de la génération suivante qui hériteront de cette moitié de code génétique.

L’œuf recevra ainsi deux moitiés de code génétique différent provenant des deux gamètes et deviendra donc une cellule génétiquement nouvelle. L’espèce se continuera, mais à travers un représentant nouveau, possédant un code génétique original.

Processus :

Nous savons que les chromosomes sont très riches en ADN. Il est possible de doser l’ADN d’un noyau. On constate que c’est entre deux mitoses de la cellule donc avant la prophase, que double la quantité d’ADN.

A l’anaphase sa division en deux quantités égales correspond au partage des chromosomes.

L’ADN se reproduit identique à lui-même de la façon suivante : les deux chaines associées se <<dégradent>> par rupture des liaisons qui unissent leurs bases, sous l’effet d’ADN polymérase ou hélicase. De nouveaux nucléotides, libres dans le suc nucléaire, s’agrafent à chacune des deux chaines séparées, de telle sorte que les coupes de bases soient toujours A-T ou C-G, ainsi se reconstituent obligatoirement deux <<escaliers>> identique à celui qui s’était dissocié. C’est deux molécules obtenues contiennent chacun d’un brin mère ou matrice et un brin complémentaire ou néoformé, la réplication est semi-conservatrice.

Notion de la variation du taux d’ADN

Variation de la quantité d’ADN d’un noyau (d’après LAMOTTE et HERITIERS).

Une seconde propriété, la transmission du code génétique aux protéines (hétéro catalytique) ou la synthèse des protéines.

Mais comment le gène (molécule d’ADN) peut-il diriger la synthèse d’une enzyme c'est-à-dire une protéine ? Comparant ADN et protéine, les généticiens répondent en invoquant la notion de code génétique.

Un code est un langage secret permettant de transmettre aux initiés des informations confidentielles.

Déchiffrer le code génétique c’est trouvé ce qui, dans une molécule d’ADN (caractérisée par la nature et l’ordre des acides aminés qui la constituent).

Processus de la synthèse

Un gène dirige la synthèse d’une protéine grâce à une double transcription

▪ La première, de l’ADN à l’ARNm est une simple copie : la transcription.

▪ La seconde, de l’ARNm à la protéine, est une traduction.

La transcription : elle s’opère dans un gène, très comparable à la réplication, la copie se fait par l’utilisation des nucléotides présents dans le nucléoplasme ; l’énergie nécessaire est fournie par les composés phosphatés (ATP), l’enzyme responsable est l’ARN polymérase ou hélicage. Seul l’un des brins de la molécule d’ADN est copié (la matrice ou brin codant) ; on ignore pourquoi : peut-être le message porté par l’autre brin (brin complémentaire) est-il dépourvu de sens. L’ARNm qui a été transcrit transit vers le cytoplasme à travers un pore.

La traduction : se fait au contact des ribosomes sur lesquels les chaines d’ARNm sont venues s’appliquer. Dans l’hyaloplasme environnant, chaque acide aminé s’est uni à un ARNt spécifique (il existe donc 20 types d’ARNt) en donnant un complexe, chaque ARNt présente une séquence de 3 nucléotides qui porte le complément du codon (anti codon) correspondant à l’acide aminé auquel il s’uni.

Ainsi le 1^er complexe ARNt-acide aminé s’applique par son anticodon sur le 1^er codon de la chaine d’ARNm. (Codon initiateur qui est toujours la méthionine : AUG) c’est l’initiation.

Le 2^e complexe s’applique de la même manière sur le 2^e codon. Les deux acides aminés étant placés en contact, une liaison peptidique s’établit entre eux.

Le 1^er complexe se disloque : l’ARNt, correspondant est libéré. Le 3^ème complexe s’applique sur le 3^ème codon, etc… (C’est élongation)

A mesure que le polypeptide se forme, le ribosome glisse le long d’une même molécule d’ARNm réalisant ainsi avec un léger décalage dans le temps, la synthèse de plusieurs molécules protéiques identiques. Ces files de ribosomes ont été décrites antérieurement sous le nom de polyribosome ou polysomes.

La fixation se termine par l’arrivée d’un codon stop ou le non-sens (UAA, UAG ou UGA) (c’est la Terminaison) et on obtient ARNm-ARNr (Ribosome)-ARNt-polypeptide.

Schéma du mécanisme de la synthèse des protéines :

En résumé : l’ARN messager apporte au ribosome un message fait d’une série de codon. Un ARNt, porteur d’un anticodon et de l’acide aminé correspondant, vient se fixer sur un codon. L’acide aminé s’unit à la chaine peptidique tandis que l’ARNt est libéré.

Tableau du code génétique:

 

Caractéristiques du code génétique :

● Trois codons ne correspondent pas à un acide aminé : UAA, UAG, UGA, ils indiquent un ‘’stop’’ : la terminaison du polypeptide synthétisé.

● Les acides aminés peuvent être codés :

- Par un seul codon (méthionine = AUG, tryptophane = UGG) ;

- Par 2, 3 et jusqu’à 6 codons (leucine) ont dit que le code est dégénéré ou redondant car plusieurs codons codent le même acide aminé.

● Le code est non ambigu car à un codon donné, correspond toujours un acide aminé et un seul.

● Le code génétique est universel : valable pour la totalité des êtres vivants.

● Le code génétique est sans virgule : aucun signe de ponctuation n’est permis entre les bases qui forme l’acide peut coder plusieurs triplets d’acide aminé.

---

2024-12-19 15:56:22 / pascaline@magoe.gn