L`expression du patrimoine génétique

L’expression du patrimoine génétique
La mucoviscidose, maladie génétique, est due à la présence d’une protéine
anormale. L’ADN contrôle donc la synthèse des protéines.
Comment ce contrôle s’effectue-t-il ?
I. L’ADN, support de l’IG
L’étude de la mucoviscidose a montré des différences de séquences entre les
allèles normaux et malades.
 La séquence des nucléotides d’une molécule d’ADN représente une
information.
L’étude des proportions de bases
conforte cette hypothèse :
- la proportion de bases
est identique entre les
cellules d’une espèce,
de
même
que
l’information génétique
- la proportion de bases
et l’IG varient chez des
espèces différentes
 il existe donc bien un lien IG
/ bases
Des techniques de coloration permettent de montrer que la synthèse des
protéines se fait dans le cytoplasme alors que l’information génétique se trouve
dans le noyau. Il doit donc exister un intermédiaire qui porte l’IG
II. Le transfert de l’IG du noyau vers le cytoplasme
1- mise en évidence
Il existe dans la cellule un 2ème type d’acide nucléique : l’ARN. Cet ARN se
trouve dans le noyau et dans le cytoplasme.
Hypothèse : l’ARN assure le transfert de l’IG du noyau vers le cytoplasme
On peut faire fabriquer par une cellule une protéine qui n’existe normalement
pas dans cette cellule en lui injectant de l’ARN provenant d’une autre cellule :
l’ARN porte donc une information génétique (voir annexe 1)
2- la transcription
C’est la synthèse d’un ARNm à partir d’un gène de l’ADN
L’ARN est une molécule formée d’un seul brin de nucléotides. Dans ces
nucléotides, le sucre est le ribose et la thymine est remplacée par l’uracile.
La transcription est la synthèse d’un ARN à partir du brin transcrit de l’ADN.
Les deux brins de l’ADN se séparent et des ribonucléotides libres viennent se
fixer en respectant la complémentarité des bases. Il y a intervention d’ARN
polymérase et d’énergie.
On peut remarquer que la séquence de l’ARN est identique à celle du brin non
transcrit de l’ADN dans lequel on a remplacé T par U.
 Chez les Eucaryotes, la transcription est la fabrication dans le noyau
d’une molécule d’ARNm complémentaire du brin codant de l’ADN
L’ARN quitte le noyau par les pores nucléaires et gagne ainsi le cytoplasme.
Remarque : un gène correspond à une séquence de nucléotides contrôlant la
synthèse d’une protéine. Cette relation est parfois plus complexe (voir TP : la
maturation des ARN)
 Les portions codantes de l’ADN comportent l’information nécessaire
à la synthèse de chaînes protéiques issues de l’assemblage d’acides
aminés. L’ARN peut subir une maturation avant d’être traduit en
protéines : un même ARN peut subir, suivant le contexte, des
maturations différentes et donc être à l’origine de plusieurs protéines
différentes.
Problème : comment cette information génétique va-t-elle être traduite en
protéine ?
III.
La traduction de l’information génétique
On sait que l’ADN et l’ARN sont des molécules porteuses d’une IG et
constituées d’une séquence de nucléotides. Cette séquence est construite à partir
de 4 nucléotides.
On sait que les protéines et polypeptides sont constitués d’une séquence d’acides
aminés. Cette séquence est constituée à partir de 20 AA.
 la correspondance entre les deux séquences nécessite l’utilisation d’un
code : le code génétique.
Un AA est déterminé par 3 nucléotides (= un codon).
Un AA peut être déterminé par plusieurs codons différents : on dit que le code
génétique est redondant, ou dégénéré. D’autre part, certains codons ne
correspondent à aucun acide aminé : ce sont les codons stop.
le code génétique est le système de correspondance mis en jeu lors de la
traduction de l’information. A quelques exceptions près, il est commun à
tous les êtres vivants.
Annexe 1
Les érythroblastes, que l’on trouve dans la moelle rouge des os, sont les cellules à l’origine des hématies
(globules rouges), elles ont un noyau et synthétisent essentiellement une protéine, l’hémoglobine.
On réalise l’expérience qui consiste à incuber dans un milieu riche en acides aminés marqués par un isotope
radioactif les cellules suivantes :
-
des érythroblastes d’un mammifère, le lapin
-
des œufs d’un amphibien (le xénope) qui, à ce stade, synthétisent essentiellement deux protéines
nommées, pour simplifier, A et B
-
des œufs de xénope, au même stade, dans lesquels on a injecté de l’ARN extrait d’érythroblastes de
lapin.
Une technique spéciale permet de séparer par électrophorèse, puis d’identifier et de doser spécifiquement les
différentes sortes de protéines synthétisées par ces cellules depuis le début de l’incubation. Les conditions et
les résultats de l’expérience sont représentés sur le document ci-dessous.
1- Indiquez les résultats présentés par les 3 graphiques
2- Formulez une hypothèse pour expliquer les résultats obtenus avec les œufs modifiés.
3- Expliquez quel renseignement cette expérience apporte en ce qui concerne la molécule d’ARN