Labo Synthèse des protéines

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Évolution et Diversité 101-NYA-05
L A B 0 R A T 0 1 R E
LES ACIDES NUCLÉIQUES
ET
LA SYNTHESE DES PROTÉINES
PREMIERE PARTIE: THÉORIE
1. Introduction
Les gènes sont des unités héréditaires. Comment sont-ils faits et comment fonctionnent-ils ? Le matériel
héréditaire doit être capable de remplir les trois fonctions essentielles suivantes.
1) Se répliquer: c'est-à-dire de faire des copies de lui-même. Ces copies doivent passer d'une cellule à
l'autre et d'une génération à l'autre.
2) Contrôler les activités cellulaires: assurer la différenciation cellulaire, c'est-à-dire que le même matériel
génétique est contenu dans le noyau de tous les genres de cellules, cellules de nature et fonction fort
différentes.
Diriger le développement des différences phénotypiques entre les individus et les espèces.
3) Muter ou changer; cette propriété permettra l'évolution du monde vivant et la création de nouvelles
espèces.
Concepts:
a) La structure à double brins de l'ADN est telle que chacun d'eux peut servir de matrice au cours de la
réplication, appelée aussi duplication.
b) L'ADN dirige la cellule en contrôlant la synthèse des protéines. Il suffit de 4
types de nucléotides en séquences variées pour former des triplets capables de
coder 20 acides aminés.
c) Les mutations proviennent d'une modification au code de l'ADN, (séquence des bases azotées).
2. Au niveau moléculaire
2.1 MATÉRIEL HÉRÉDITAIRE = ADN
Les chromosomes sont faits de protéines et de l'ADN. Des expériences avec des
protéines marquées au 35S et avec de l'ADN marqué au 32P ont montré que la portion ADN est le matériel
génétique.

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2.2 NATURE DE L'ADN.
Constituants (voir Campbell, chapître 5)
1-L'ADN est fait de nucléotides. 2-Chaque nucléotide est composé de l'acide phosphorique (groupe
phosphate), d'un sucre, le désoxyribose et d'une base azotée. 3-Il y a quatre bases azotées différentes qui
donnent quatre nucléotides différents. 4-Chaque montant extérieur d’un brin d’ADN est une suite de
phosphate et de désoxyribose. 5-Les 2 brins sont reliés au centre par des ponts Hydrogène entre les bases
azotées. 6-Chaque pont hydrogène est entre une purine et une pyrimidine et 7-ceci donne une largeur
constante entre les brins. 8-Les 2 brins sont en direction antiparallèle.
9-Il y a deux bases azotées puriques (double cycle) : adénine, guanine
10-Il y a deux bases azotées pyrimidiques (cycle simple). thymine, cytosine
11-La purine et la pyrimidine sont liées par : 2 ponts H 3 ponts H
3. La synthèse des protéines
3.1 Introduction
Au cours des années 40', les biologistes ont commencé à penser que l'information génétique contenue
dans l'ADN des cellules, déterminait la structure de leurs protéines.
Si c'était le cas, deux organismes possédant des traits héréditaires différents, donc 2 organismes
génétiquement différents, devraient avoir des protéines différentes. Ce fut démontré.
Peu après avoir montré le rôle génétique joué par l'ADN, des scientifiques ont émis l'hypothèse que la
séquence des nucléotides dans l'ADN déterminait la séquence des acides aminés dans les polypeptides.
Comme on l'a vu précédemment, la séquences des acides aminés détermine la structure et la fonction de la
protéine.
Chez les eucaryotes, l'ADN est confiné au noyau. La synthèse des protéines a lieu dans le cytoplasme. Un
autre acide nucléique,. « l’ARN » se retrouve dans le noyau et dans le cytoplasme.
Dans le pancréas et d'autres organes qui synthétisent beaucoup de protéines, la synthèse de l’ARN était
très rapide. A partir de ces données, on pouvait imaginer que l'ARN jouait le rôle d'intermédiaire, en
transportant l'information génétique de l’ARN nucléaire au cytoplasme, où il (l’ARN) participait à la
synthèse des protéines.
On sait aujourd'hui que ce scénario est correct.
3.2 L'ARN (Acide Ribonucléique)
a) c’est un acide nucléique, comme l'est l'ADN
b) un seul brin (monocaténaire)
c) le sucre est le ribose : ARN = Ribose ADN = Désoxyribose
d) l’une des pyrimidines est l’Uracile ; elle remplace la thymine
L’Uracile (ARN) et la Thymine (ADN) s’apparient donc à l’Adénine.
e) Il y a 3 types d’ARN qui participent à la synthèse des protéines.

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ARNr: ARN ribosomal. Il constitue le ribosome. Son rôle est mal connu. La synthèse a
lieu au ribosome.
ARNm: ARN messager. Se servant d'un brin d'ADN
comme matrice, il transcrit (par complémentarité)
la séquence des bases, (de 3' à 5', de la matrice).
Cette opération s'appelle la transcription
ARNt: ARN de transfert. Il se tient dans le cytoplasme. Il apporte les acides aminés aux
ribosomes et les place correctement sur
la chaîne de polypeptide en croissance.
3.3 De l’ADN à la chaine polypeptidique
3.3.1 La transcription
Cette première étape permet à l'information contenue dans la séquence des bases d'un des brins
d'ADN, de passer dans la séquence des bases de l'ARN messager, à un seul brin.
Ex. ADN 5’ . . . CAA CGT TAT GAA CTG . . . 3’
3’ GTT GCA ATA CTT GAC . . . 5'
Transcription
ARNm 5' . . . CAA CGU UAU GAA CUG . . . 3'
3.3.2 La traduction
Dans cette deuxième étape, la séquence des bases sur l'ARNm est décodée par groupe de 3 bases,
qu'on appelle un codon. A un codon de l'ARNm. correspond un des 20 acides aminés.
La'traduction se fait triplet par triplet. Elle nécessite un intermédiaire, l'ARNt (de transfert).
Ex. ARNm 5' . . .// CAA CGU UAU GAA CUG . .// . 3'
Traduction
Protéine NH2 . //. . –Gln -- Arg -- Tyr - Glu --Leu- . //. . COOH

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3.4 Le code génétique
L'ADN, L'ARN et les polypeptides sont fondamentalement des chaînes linéaires.
Une séquence d'une position d'ADN est transcrite en une séquence complémentaire
d'ARNm, qui à son tour est traduite en une séquence déterminée d'acides aminés dans le
polypeptide.
L'ARN messager contient 4 bases différentes ou 4 lettres. Avec cet alphabet de 4 lettres, il
faut faire des mots particuliers, chaque mot correspondant à un acide aminée.
Avec des mots d'une lettre: U, C, G, A, 4 acides aminés possiblement codés.
Mots de 2 lettres: UC AG 16 possibilités: 16 acides aminés codés
Mots de 3 lettres: AUG CCC 64 possibilités : 20 acides aminés codés + Début, Fin
Sur 1.'ARNm. ces mots de 3 lettres s'appellent des codons

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LE CODE GÉNÉTIQUE (au niveau de l'ARNm)
DEUXIÈME BASE du CODON
U
C
A
G
PREMIÈE BASE DU CODON
UUU
Phe
UCU
Ser
UAU
Tyr
UGU
Cys
U
TROMEISÈ BASE du Codon
U
UUC
UCC
Ser
UAC
UGC
C
UUA
Leu
UCA
UAA Stop
UGA Stop
A
UUG
UCG
UAG Stop
UGG Trp
G
CUU
Leu
CCU
Pro
CAU
His
CGU
U
C
CUC
CCC
CAC
CGC
Arg
C
CUA
CCA
CAA
Gln
CGA
A
CUG
CCG
CAG
CGG
G
AUU
Ile
ACU
Thr
AAu
Asn
AGU
Ser
U
A
AUC
ACC
AAC
AGC
C
AUA
ACA
AAA
Lys
AGA
Arg
A
AUG Met
(début)
ACG
AAG
AGG
G
GUU
Val
GCU
Ala
GAU
Asp
GGU
Gly
U
G
GUC
GCC
GAC
GGC
C
GUA
GCA
GAA
Glu
GGA
A
GUG
GCG
GAG
GGG
G
Codes des abréviations 3 lettres (l lettre) Acide aminé
Ala (A) alanine
Pour voir la structure Arg (R) arginine
Asp (D) acide asparagique
détaillée de chaque Asn (N) asparagine
Cys (C) cystéine
acide aminé, voir: Glu (E) acide glutamique
Gln (Q) glutamine
Campbell, 2003, p. 75 Gly (G) glycine
His (H) histidine
Campbell, 2007, p. 75 Ile (I) isoleucine
Leu (L) leucine
Lys (K) lysine
Met (M) méthionine
Phe (F) phénylalanine
Pro (P) proline
Ser (S) sérine
Thr (T) thréonine
Trp (qqfs Try) (W) tryptophane
Tyr (Y) tyrosine
Val (V) valine