Sujet : Les acides ribonucléiques

DEV12.08
A-0609
SESSION 2009
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Filière BCPST-Véto
BIOLOGIE
Epreuve A
Durée : 3 h 30
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L’usage de la calculatrice, d’abaques et de tables est interdit pour cette épreuve
Sujet : Les acides ribonucléiques
N.B.1 : L’étude de ces molécules est envisagée chez les eucaryotes, les
procaryotes et les virus. Le contrôle de leur synthèse est exclu.
N.B.2 : Les formules de quelques nucléotides et le code génétique sont
fournis en annexe au verso de cette feuille.
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ANNEXE
QUELQUES NUCLEOTIDES
LE CODE GENETIQUE
Barème de correction du devoir N°3 : soin, écriture, schémas titrés annotés,
orthographe, qualité de la rédaction
Introduction : amener L’ADN = acide nucléique support de l’information génétique des
êtres vivants (eu + noyau ; pro + nucléoïde, expression génétique liée à d’autres acides
nucléiques les ARN, également support d’info. de certains virus (particules nucléoprotéines
parasites absolus de cellules
poser « les » A.R.N. pluriel = diversité de séquences et donc de structures en relation avec
leurs fonctions lors de l’expression de l’information génétique
limiter et donner le plan : approches de la diversité biochimique puis diverses modalités de
synthèse selon l’organisme (ou le virus) considéré et enfin leur coopération f (relation
structure/fonction ) lors de la synthèse des protéines
ILa biochimie des ARN
A- Des macromolécules polynucléotidiques séquencées :
Bases puriques/ pyrimidique, ribose U ARN/T ADN exp. Rapports A/U et G/C différents de
1 => simple brin (monocaténaire) mais Complémentarité possible A///U C//G avec le
document en Annexe, PM variable Liaison phosphodiester bases modifiées (CH3) D D
B- La diversité des ARN : Séparation : extraction par solvants organiques = f(solubilité) ;
Centrifugation sur gradient de densité Electrophorèse sur gel f(PM) S = Svedberg (coefficient
de sédimentation) tableau comparatif D
ARNm, ARNt, ARNr, petits ARN nucléaires (snARN) aussi associés aux protéines
C- La structure spatiale : f(Appariements par complémentarité et antiparallélisme des bases)
et anti// constituant des zones rigides double brin et des boucles simple brin. Exemple
d’ARNt (trèfle et L) DD
Tr- Message héréditaire ADN (ou ARN support de l’info. génétique chez les virus) transcrit
II- La synthèse des ARN (mener obligatoirement une approche comparative eu/pro)
A- Mise en évidence (exp. Eucaryotes Puffs par exemple U* transcription / exp.
hybridation ADN /ARN ovalbumine maturation) D
B- La transcription de l’ADN en ARN chez les procaryotes et eucaryotes (préARN)
Initiation D : facteurs sigma/TBP & TF, ARNpol /ARNpol I, II et III, promoteur (séquence
consensus, Pribnow/TATAbox) sites de contrôles, reconnaissance brins sens (message
héréditaire) et antisens (transcrit ou matrice), 1ère incorporations de ribonucléosides
triphosphates
élongation D : liaison Pester, incorporation par complémentarité et antiparallélisme, segment
court ADN/ARN, ARNpol processive vitesse (100.s-1 /20.s-1) fréquence d’erreurs x100/
ADNpol, système de correction, arbre de Noël (c’est bientôt super !!! q;-))
terminaison D : séquence AT + tige boucle, facteur rho
C- La maturation des préARN chez les eucaryotes : préARN ARNr ARNt
Prémessager ARNm f(endonucléase + polyApolymérase) coupure f(AAUAAA) capping
en 5’(coiffe Méthyl7guanosinePPP) queue polyA,
Epissage (snurps) élimination des introns, spliceosome = RNPsn (ribozymes ?) ; alternatif
D- Le cas particulier des virus :
Info. ARN limité à quelques dizaines de milliers de paires de bases et quelques gènes
(enzymes, protéines capsidiales, protéines modifiant la cellule hôte) expression via
transcription ; Cas particulier des virus à ARN – (Hors programme) ou ARN + (mosaïque du
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Tabac) L’ARN est traduit (réplicase, hélicase) et transcrit donnant une forme réplicative
hybride ARN+/- f(réplicase virale) ARN subgénomiques
Intégration in ADN transcriptase réverse intégrase (SIDA = rétrovirus) provirus, cycle
lysogénique et lytique (expression transcription avec épissage alternatif possible donnant
différentes ARN et le génome complet viral non épissé
Tr- molécules actives in compartiment cytosolique via pores nucléaires du noyau des
eucaryotes ou traduction commence alors que la transcription n’est pas terminée chez les
procaryotes (arbre de Noël avec les boules (ribosomes !!!) D
III- La coopération fonctionnelle des ARN lors de la traduction
A- Mise en évidence des rôles des ARN (outils de la traduction)
Porteur de l’information génétique (exp. Mosaïque du tabac) ARN monocaténaire + avec ou
sans traduction directe (ex. rétrovirus SIDA) ou – (répliqué par une polymérase en + avant
expression
ARN m : messager intermédiaire entre ADN et protéines (exp. Jacob & Monod) message
codon (code génétique non chevauchant, redondant, quasi universel)
ARN ribosomiens associés aux protéines dans les ribosomes (postes d’assemblage à 3 sites
E/P/A) 70S = 50S (ARN 23S+5S) + 30S(ARN 16S) fonction de ribozyme
ARN transfert : adaptateurs des a.a. (3’CAA) aux ARNm (exp.), aminoacyl-ARNt
synthétase ; boucles D, T et anti-codon, Reconnaissance codon /anticodon : appariements
flottants, Inosine redondance
Autres fonctions dans particules ribonucléoprotéiques (snurps déjà vues), particules PRS
impliquées dans la translocation des polypeptides vers la cavité du RER…)
B- Les ARN dans la synthèse des protéines et leur devenir (rédaction non récitée mais
adaptée = f(sujet ARN) svp !)
Initiation D complémentarité ARNm/ARNs16S séquence Dalgarno Formyl-MET /
Méthylguanosine
Les ARN antisens contrôlent la traduction (exemple : les ARN MIC, complémentaires de
l'extrémité 5' d'un ARNm et inhibant sa fonction). Ils peuvent être également obtenus par
génie génétique.
ARN interférents interagissant avec un ARN messager spécifique conduisant à sa dégradation
et à la diminution de sa traduction en protéine (Nobel 2006).
Elongation D ribozymes peptidyl-transférase, facteurs sp. . Coût énergétique (GTP)
différentes étapes décrites contrôle et processivité
Terminaison D codon stop, RF GTP hydrolase et distribution dans compartiment (PRS
Particule Reconnaissant Signal, ribosome)
Tr- Autres ARN pouvant être évoqués : ARN des télomérases (réplication des eucaryotes
Conclusion : rôle central dans l’expression génétique des ARN en interactions avec enzymes
et aussi protéines de structure (ribosome), support d’info intermédiaire (ARNm) voire support
permanent chez certains virus, coopération fonctionnelle (ARNm, ARNt, ARNr, ARNsn…,
relations structures sp. /fonctions spécialisées
Ouverture : Contrôle de la synthèse (adaptations du métabolisme des procaryotes ou
expression séquentielle au cours du développement des eucaryotes, parasitisme des virus OU
(et) premières molécules du vivant probables, arguments : ribosomes =>
désoxyribonucléotides, réplication des ARN possible, ARN enzymes = ribozymes
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