Code génétique
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exemple avec la protéine hémoglobine • les globules rouges acheminent l’oxygène depuis les poumons jusqu’aux tissus qui en ont besoin • les globules rouges ne possèdent pas de noyau et donc ont tout le loisir de se remplir d’hémoglobine, molécule/protéine responsible du prélèvement et du dépôt de l’oxygène • les globules rouges sont fabriqués dans la moelle osseuse par des cellules • En résumé : – globule rouge • contient l’hémoglobine – qui contient l’oxygène Alain Bruyère Paris 12-13/05/2006 1 gène • lorsque le besoin de produire d’avantage d’hémoglobine se fait sentir, le segment d’ADN correspondant de la moelle osseuse, le gène de l’hémoglobine, s’ouvre en deux (comme lors de la réplication de l’ADN) mais cette fois un seul des deux brins est copié ou transcrit • gène : sorte de programme situé dans l’ADN => unité d’information permettant de coder, c’est donc une partie, un segment porteur de sens de l’ADN, destiné à être transcrit en ARN • chez les eucaryotes, l’ADN est généralement sous forme de plusieurs chromosomes linéaires Alain Bruyère Paris 12-13/05/2006 2 chromosome cytoplasme •les chromosomes portent les gènes •un chromosome est constitué •d’une molécule d’ADN •et de protéines •l’espèce humaine conte 46 •23 paires •dont 22 sont des chromosomes homologues •la dernière paire correspond aux 2 chromosomes sexuels X et Y •le génome humain est réparti sur ces 24 chromosomes; les gènes ne constituent qu’une partie du génome Alain Bruyère Paris 12-13/05/2006 la plus grande partie du génome est contenue dans le noyau le cytoplasme contient également une petite partie du génome 3 ARNr - ARNt • la molécule d’ARN ainsi produite peut ensuite – soit être traduite en protéine (on l’appelle dans ce cas, ARNmessager) – soit être directement fonctionnelle • ARN ribosomique ou ARNr ou • ARN de transfert ou ARNt Alain Bruyère Paris 12-13/05/2006 4 ARNp-ARNm-ribosome • grâce à l’enzyme l’ARN polymérase, ARNp, plutôt qu’un nouveau brin d’ADN, c’est un brin, d’ARNmessager ou ARNm qui est créé et qui correspond donc au gène de l’hémoglobine • l’ADN peut alors se refermer • l’ARNm est transporté en dehors du noyau vers un ribosome (se trouve dans le cytoplasme, matériel cellulaire contenu par la membrane, excepté le noyau) – molécule ribonucléoprotéique contenant • des fragments d’ARNr, doté de propriétés catalytiques • des protéines ribosomiques • l'existence de l'ARNm a été demontrée par Jacques Monod et ses collaborateurs, ce qui lui valut le prix Nobel de Médecine en 1965 Alain Bruyère Paris 12-13/05/2006 5 ribosome-code génétique • ribosome : la « machine » assurant la traduction de la molécule d’ARNm dans la fabrication des protéines • le code génétique assure la correspondance entre la séquence des codons de l’ARNm et la séquence des acides aminés du polypeptide (protéine de 20 à 100 acides aminés) Alain Bruyère Paris 12-13/05/2006 6 en résumé • 1ère étape : transcription du gène contenu dans l’ADN en ARNm à l’intérieur du noyau • 2è étape : traduction, grâce à l’ARNt et au ribosome, de l’ARNm en une séquence chaînée d’acides aminés, constituants liés de la protéine qui se forme, selon la séquence des codons de l’ARNm Alain Bruyère Paris 12-13/05/2006 7 codons • la séquence des bases de l’ADN est comparable à la séquence des lettres d’un texte • codons : ce sont les mots du langage génétique – ils ont tous la même longueur – ce sont des triplets de nucléotides • A, C, G, T (U pour l’ARN) – il existe 4³=64 combinaisons possibles de ces 4 lettres en triplets – 3 codons signifient la fin de la traduction (codons STOP) : UAA, UAG, UGA – 1 codon est toujours le codon start : AUG Alain Bruyère Paris 12-13/05/2006 8 exemple • a la séquence CAA-TTC du gène de l’hémoglobine (brin de l’ADN) correspond la séquence GUU-AAG de l’ARNm • ADN ARNm • CAA GUU • TTC AAG Alain Bruyère Paris 12-13/05/2006 ADN …CAATTC… …GUUAAG… ARNm 9 ARNt • l‘ARNm est transporté à l’extérieur du noyau vers un ribosome • les acides aminés sont acheminés sur le sitede fabrication de la protéine par l’ARNt • à une des extrémités de l’ARNt se trouve une molécule spécifique , ex CAA, qui reconnaît le triplet correspondant de l’ARNm GUU • à l’autre extrémité, l’ARNt remorque l’acide aminé approrpié, dans l’exemple, la valine Alain Bruyère Paris 12-13/05/2006 10 traduction • 1ère étape – une sous-unité du ribosome accompagnée de l’ARNt qui porte l’acide aminé méthionine (don’t l’anti-codon est UAC), se fixe sur l’extrémité de l’ARNm – le ribosome et sa sous-unité glisse jusqu’à ce qu’ ils parviennent au codon AUG, codant pour la methionine; ce codon est le codon START methionine – ---> ARNt1 UAC ….AUG…. ARNm Alain Bruyère Paris 12-13/05/2006 11 traduction • 2ème étape – une deuxième sous-unité du ribosome accompagnée d’un ARNt qui porte un autre acide aminé, ex valine, se fixe sur l’extrémité de l’ARNm – le ribosome et sa sous-unité glisse jusqu’à ce qu’ ils parviennent au codon suivant de l’ARNm, par exemple, GUU, codant pour la la valine methionine valine – ---> ARNt1 ARNt2 UAC CAA ….AUG--GUU…. ARNm Alain Bruyère Paris 12-13/05/2006 12 traduction • 2ème étape – le ribosome se déplace de codons en codons sur l’ARNm et associe chaque codon à un ARNt lui correspondant qui apporte le bon acide aminé au bon endroit – ce nouvel acide aminé est relié au peptide (protéine) en cours de formation (aux acides aminés précédents déjà liés) et d’élongation grâce à une liason peptidique créé par une enzyme – les ARNt se libèrent au fur et à mesure – la chaîne d’acide aminés s’allonge suivant un ordre donné par la suite des codons de l’ARNm Alain Bruyère Paris 12-13/05/2006 13 traduction • 2ème étape – une troisième sous-unité du ribosome accompagnée d’un ARNt qui porte un autre acide aminé, ex valine, se fixe sur l’extrémité de l’ARNm – le ribosome et sa sous-unité glissent jusqu’à ce qu’ ils parviennent au codon suivant de l’ARNm, par exemple, AAG, codant pour la lysine methionine – ---> valine lysine ARNt1 UAC ARNt2 ARNt3 CAA UUC -----AUG----GUU---AAG ARNm Alain Bruyère Paris 12-13/05/2006 14 traduction • 2ème étape ARNt2 CAA methionine valine lysine ARNt1 UAC – ---> Alain Bruyère Paris 12-13/05/2006 ARNt3 UUC ….AUG----GUU---AAG ARNm 15 traduction • 3ème étape – quand le ribosome parvient au niveau d’un codon STOP UGA ou UAG ou UAA, l’ARNm est libéré, de même que la méthionine et le peptide (protéine) créé est libéré ARNt2 CAA methionine start valine lysine stop ….AUG----GUU---AAG---UGA ARNm Alain Bruyère Paris 12-13/05/2006 ARNt1 UAC ARNtstop ACU ARNt3 UUC 16 en résumé • le gène est caratérisé par sa séquence de nucléotides • le polypeptide (protéine) par sa séquence d’acides aminés Alain Bruyère Paris 12-13/05/2006 17 Alain Bruyère Paris 12-13/05/2006 18 code génétique • en résumé – l’ADN est transcrit en ARNm – l’ARNm est interprété par les ribosomes qui assemblent les acides aminés présents sur les ARNt. La suite des codons de l’ARNm est traduit en une suite d’acides aminés portés par les ARNt – le code génétique désigne le système de correspondance mise en jeu lors de la transformation de l’information génétique des gènes en protéines – ce système de codage s’est avéré être utilisé par l’immense majorité des êtres vivants Alain Bruyère Paris 12-13/05/2006 19 code génétique • • • • 64 codons 3 codons STOP 1 codon START 61 codons significatifs – Le codon START (AUG) est aussi un codon significatif, puisqu’il code la méthionine Alain Bruyère Paris 12-13/05/2006 20 code génétique LE CODE GÉNÉTIQUE : AAA AAC AAG AAU Lys Asn Lys Asn ACA ACC ACG ACU Thr Thr Thr Thr AGA AGC AGG AGU Arg Ser Arg Ser AUA AUC AUG AUU Ile Ile Met Ile CAA CAC CAG CAU Gln His Gln His CCA CCC CCG CCU Pro Pro Pro Pro CGA CGC CGG CGU Arg Arg Arg Arg CUA CUC CUG CUU Leu Leu Leu Leu GAA GAC GAG GAU Glu Asp Glu Asp GCA GCC GCG GCU Ala Ala Ala Ala GGA GGC GGG GGU Gly Gly Gly Gly GUA GUC GUG GUU Val Val Val Val UAA UAC UAG UAU stop Tyr stop Tyr UCA UCC UCG UCU Ser Ser Ser Ser UGA UGC UGG UGU stop Cys Trp Cys UUA UUC UUG UUU Leu Phe Leu Phe LES CODONS STOP : UAA : OCRE | UAG : AMBRE | UGA : OPALE Codon START : AUG Alain Bruyère Paris 12-13/05/2006 21 U C A G U U UUU phénylalanine UCU UAU UUC UCC UAC UGC UUA UCA UAA UGA UUG leucine sérine UCG UAG tyrosine stop UGU cystéine C stop A UGG tryptophane G U C CUU CCU CAU CUC CCC CAC CUA leucine CUG CCA CCG proline CGU histidine CGC CAA CGA CAG CGG C arginine A glutamine G U AUU Alain Bruyère Paris 12-13/05/2006 AUC isoleucine ACU AAU ACC AAC asparagine AGU AGC sérine C 22 C CUC CUA leucine CUG CCC CCA proline CCG CAC histidine CGC CAA CGA CAG CGG C arginine A glutamine G U AUU A AUC isoleucine ACU AAU ACC AAC AGC AAA AGA AUA ACA AUG ACG thréonine AAG asparagine lysine AGU AGG sérine C A arginine méthionine G U G GUU GCU GAU acide aspartique GGU GUC GCC GAC GGC GAA GGA GUA GUG valine GCA GCG alanine C glycine A GAG acide glutamique GGG G Alain Bruyère Paris 12-13/05/2006 23 code génétique 20 types : acide aminé 2 9 1 5 3 ----20 Alain Bruyère Paris 12-13/05/2006 x x x x x 1 codons = 2 2 codons = 18 3 codons = 3 4 codons = 20 6 codons = 18 ---61 1 type : STOP 1 type : START ----22 types 24 code génétique 20 types : acide aminé 5 groupes •significatifs •non-significatifs •significatifs 2 ensembles •STOP •START 1 groupe 3 catégories 1 groupe 7 groupes Alain Bruyère Paris 12-13/05/2006 2 9 1 5 3 ----20 x x x x x 1 codons = 2 2 codons = 18 3 codons = 3 4 codons = 20 6 codons = 18 ---61 1 type STOP 3 codons 1 type START ----22 types 64 25 codons arithmétique • de OOOOOO à IIIIII => de 0 à 63 => 64 valeurs – OOOOOO = O; IIIIII = 1+2+4+8+16+32 = 63 OI1OO1 = 1+8+16 = 25; IIIOII = 1+2+8+16+32 =59 • de OOOOOO à IIIIII => de 0 à 21 => 22 valeurs – OOOOOO = O; IIIIII = 1+2+3+4+5+6 = 21 OIIOOI = 1+4+5 = 10; IIIOII = 1+2+4+5+6= 18 • de OOOOOO à IIIIII => de 0 à 6 => 7 valeurs – OOOOOO = O; IIIIII = 1+1+1+1+1+1 = 6 OI1OO1 = 1+1+1= 3; IIIOII = 1+1+1+1+1 = 5 • de OOOOOO à IIIIII => de 0 à 1 => 3 valeurs => 2 valeurs – OOOOOO = O; IIIIII = 1 OI1OO1 = autre; IIIOII = autre • de OOOOOO à IIIIII => 0 et 1 – OOOOOO = O; IIIIII = 1 Alain Bruyère Paris 12-13/05/2006 26 synthèse génétique arithmétique conscience Noosphère 64 codons 64 nombres ordinale étagée la position ou valeur ordinale est utilisée comme argument/niveau/exposant d’une Base et c’est le tout qui affecte la valeur ordinale => ordre étagé Biosphère niveau supérieur 22 types : 20 acides aminés + 2 signes de ponctuation START et STOP 22 nombres : 20 nombres premiers + 2 méta-nombres 9 et 27 ordinale plate on ne fait pas la différence entre les niveaux; la position, ou valeur ordinale, de l’élément est utilisée comme valeur directe affectant la valeur cardinale => notion d’ordre mais pas de notion de niveua/d’étagement => ordre « plat » Biosphère niveau inférieur 7 groupes : 5 (acides aminés) + 1 STOP + 1 START 7 nombres : de 0 à 6 cardinale on ne fait pas la différence entre les positions des éléments de l’ensemble => pas de notion de suite/séquencement/d’ordre Cosmosphère 3 catégories : significatifs START STOP 3 valeurs : 0 1 autre ternaire on ne fait pas de différence entre les éléments et l’ensemble de ces éléments => pas de notion de force Protosphère 2 ensembles : significatifs non-significatifs 2 valeurs : 0 1 binaire on fait la différence entre rien et qque chose mais il n’y a pas d’état intermédiaire, pas de passage possible=> pas de de notion de temps Alain Bruyère Paris 12-13/05/2006 27
