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Biologie
Cours : Biologie > Chapitre 8
Leçon 10: ADN, ARN et expression d'un gène- Effet des mutations sur la traduction en acides aminés
- Synthèse : Le clonage de séquences d'ADN
- Le clonage de séquences d'ADN
- Transcription et maturation des ARNm
- Les étapes de la transcription
- Traduction des ARNm en protéines
- Aperçu de la traduction
- ARNt et ribosomes
- Translation ou traduction
- Réplication de l’ADN, transcription et traduction de l’ARN
- La réplication de l'ADN
- Révisions sur l'ARN et la synthèse des protéines
- Transcription et traduction
- Introduction à l'expression des gènes (dogme central)
- Le code génétique
Révisions sur l'ARN et la synthèse des protéines
Termes clés
| Terme | Signification |
|---|---|
| ARN (acide ribonucléique) | Simple brin d'acide nucléique qui exécute les instructions codées par l'ADN |
| Dogme central de la biologie | Processus par lequel l'information génétique produit des protéines : ADN → ARN → protéine |
| Polypeptide | Une chaîne d'acides aminés |
| Codon | Une séquence de trois nucléotides qui correspond à un acide aminé spécifique ou à un signal d'initiation/d'arrêt de la traduction |
| Transcription | Processus au cours duquel une séquence ADN d'un gène est copiée pour donner une molécule d'ARN |
| Traduction | Processus au cours duquel une molécule d'ARNm est utilisée pour assembler des acides aminés en chaînes polypeptidiques |
| Mutation | Une modification de la séquence génétique |
Structure de l'ARN
L'ADN ne reflète pas à lui seul l'expression des gènes. L'ARN est nécessaire pour exécuter les instructions de l'ADN.
Tout comme l'ADN, l'ARN est composé de nucléotides constitués d'un ribose ou sucre à 5 carbones, d'un groupe phosphate et d'une base azotée. Cependant, il existe trois différences majeures entre l'ADN et l'ARN :
- L'ARN utilise le sucre ribose au lieu du désoxyribose.
- L'ARN est généralement simple brin plutôt que double brin.
- L’ARN contient de l’uracile à la place de la thymine.
Ces différences permettent aux enzymes de la cellule à distinguer l'ADN de l'ARN.
Types d'ARN
| Type | Rôle |
|---|---|
| ARN messager (ARNm) | Transporte l'information de l'ADN du noyau jusqu'aux ribosomes dans le cytoplasme |
| ARN ribosomique (ARNr) | Composant structurel des ribosomes |
| ARN de transfert (ARNt) | Transporte les acides aminés jusqu'au ribosome pendant la traduction et permet la construction d'une chaîne d'acides aminés |
Le dogme central de la biologie
Un gène qui encode un polypeptide est exprimé en deux étapes. Au cours de ce processus, l'information circule ainsi : ADN right arrow ARN right arrow protéine. Cette relation directionnelle est connue en tant que dogme central de la biologie moléculaire.
Le code génétique
La première étape du décodage des messages génétiques est la transcription, au cours de laquelle une séquence de nucléotides est copiée de l'ADN vers l'ARN. L'étape suivante consiste à assembler des acides aminés pour former une protéine.
L’ordre dans lequel les acides aminés sont assemblés détermine la forme, les propriétés et la fonction d’une protéine.
Les quatre lettres de l'ARN constituent un langage avec seulement quatre bases nucléotides : l'adénine (A), la cytosine (C), la guanine (G) et l'uracile (U). Le code génétique est lu par mots de trois bases appelés codons. Chaque codon correspond à un seul acide aminé (ou indique les points de départ et d'arrêt d'une séquence).
Transcription et traduction
Lors de la transcription, une séquence ADN est réécrite, ou transcrite, en ARN selon un alphabet similaire. Chez les eucaryotes, la molécule d'ARN subit une étape de maturation pour se transformer en un ARN messager mature (ARNm).
Lors de la traduction, la séquence de l'ARNm est décodée pour spécifier la séquence en acides aminés d'un polypeptide. Le terme traduction reflète le fait que la séquence nucléotidique de l'ARNm doit être traduite en une "langue" complètement différente, faite d'acides aminés.
Mutations
Parfois, les cellules commettent des erreurs lors de la copie de leur information génétique, provoquant des mutations. Les mutations peuvent être mineures, ou affecter la façon dont les protéines sont produites et les gènes sont exprimés.
Substitutions
Une substitution modifie une seule paire de bases en remplaçant une base par une autre.
Il existe trois types de mutations par substitution :
- Les mutations silencieuses, qui n'altèrent pas la séquence des acides aminés lors de la traduction.
- Les mutations non-sens, qui produisent un codon d'arrêt à la place d'un acide aminé, ce qui entraîne l'arrêt prématuré de la traduction.
- Les mutations faux-sens, qui changent l'acide aminé spécifié par un codon.
Insertions et délétions
Une insertion se produit lorsqu'une ou plusieurs bases sont ajoutées à une séquence ADN. Une délétion survient lorsqu'une ou plusieurs bases sont supprimées d'une séquence ADN.
Parce que le code génétique est lu par codons (trois bases à la fois), l'insertion ou la délétion de bases peut modifier le "cadre de lecture" de la séquence. Ces types de mutations sont qualifiés de mutations du cadre de lecture.
Comme cet exemple l'illustre, une mutation du cadre de lecture change la façon dont les nucléotides sont interprétés en tant que codons au-delà du site de la mutation, ce qui, en retour, peut modifier la séquence en acides aminés.
Erreurs courantes et idées reçues
- Les acides aminés ne sont pas fabriqués lors de la synthèse des protéines. Certains élèves pensent que le but de la synthèse protéique est de créer des acides aminés. Cependant, les acides aminés ne sont pas fabriqués pendant la traduction, ils sont utilisés comme blocs de construction pour faire des protéines.
- Les mutations n'ont pas toujours des effets dramatiques ou négatifs. Souvent, les gens perçoivent le terme "mutation" dans les médias comme synonyme de maladie ou d'altération physique. Les mutations sont source de diversité génétique, et bien que certaines soient nocives, la plupart sont invisibles et beaucoup ont même des effets bénéfiques !
- Les insertions et les délétions qui sont des multiples de trois nucléotides n’engendrent pas de mutation du cadre de lecture. En fait, un ou plusieurs acides aminés sont simplement ajoutés ou supprimés de la protéine. Les insertions et les délétions qui ne sont pas des multiples de trois nucléotides peuvent toutefois modifier radicalement la séquence en acides aminés de la protéine.
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