DU GÉNOTYPE AU PHÉNOTYPE, RELATIONS AVEC L’ENVIRONNEMENT CONNAISSANCES EXIGIBLES 1-La diversité des phénotypes est en relation avec la diversité des protéines. 1-1-Le phénotype aux échelles de l'organisme et de la cellule trouve son origine à l'échelle des molécules. 1-1-1-A l'échelle de l'organisme, on peut observer des caractères morphologiques, anatomiques, physiologiques et comportementaux. 1-1-2 A l'échelle cellulaire, le phénotype concerne des caractères structuraux et métaboliques. 1-1-3-A l'échelle moléculaire, le phénotype concerne les protéines de structure, les protéines enzymatiques et le résultat de leur activité. 1-2 -L'activité d'une protéine est liée à sa structure. 1-2-1-Une protéine se caractérise par la séquence de ses acides aminés. 1-2-2-Une séquence d'acides aminés acquiert une structure spatiale particulière dans des conditions de milieu données. 2 - Les enzymes sont des protéines qui contribuent à l'expression du phénotype. 2-1-Les enzymes sont des catalyseurs biologiques. 2-1-1Une enzyme possède les propriétés d'un catalyseur • • • Un catalyseur accélère la vitesse d'une réaction chimique Il est intact en fin de réaction Il agit à faible concentration. 2-1-2-Les enzymes agissent dans des conditions de milieu compatibles avec la vie. 2-1-3-La formation d'un complexe enzyme-substrat pendant une très courte durée est une étape indispensable à l'activité de catalyse. 2-2-L'activité enzymatique obéit à une double spécificité : 2-2-1-La structure spatiale d'une enzyme lui confère la possibilité de s'associer spécifiquement à un substrat. 2-2-2 -L' enzyme ne catalyse alors qu'un seul type de réaction chimique, c'est la spécificité d'action. 2-2-3-La double spécificité d'une enzyme s'explique par la configuration spatiale de son site actif. • • Le site actif est une zone en creux de l'enzyme o des acides aminés se lient avec le substrat Des acides aminés réagissent avec le substrat au cours de la catalyse. 2-3 Des modifications de la protéine enzymatique peuvent moduler ou abolir son activité. 2-3-1-Ces modifications peuvent avoir pour origine un changement dans la séquence des acides aminés. Le changement d'un ou plusieurs acides aminés peut modifier le site actif de l'enzyme. 2-3-2-Ces modifications peuvent avoir pour origine un changement de conditions du milieu. • • Une augmentation de température peut modifier la forme donc la fonction de l'enzyme. Un changement de pH peut modifier la forme donc la fonction de l'enzyme. 3 - La séquence des acides aminés des protéines est imposée par l'information génétique. 3-1-Un gène se caractérise par une séquence de nucléotides de l'ADN. La molécule d'ADN d'un chromosome est le support de très nombreux gènes. 3-2 -La transcription, première étape de la synthèse protéique, se déroule dans le noyau. 3-2-1 Des acides ribonucléiques messagers (ARNm) complémentaires du brin d'ADN transcrit sont synthétisés. 3-2-1-1 L'ARN, comme l'ADN, est formé d'un encha”nement de nucléotides. • • • L'ARNm est une molécule simple brin. Trois nucléotides possèdent les mêmes bases que l'ADN : Adénine / Cytosine / Guanine. Un nucléotide possède une base différente : Uracile à la place de Thymine. 3-2-1-2 L'encha”nement des nucléotides de l'ARNm est complémentaire de l'enchaînement des nucléotides du brin d'ADN transcrit. • • Le nucléotide à Adénine est complémentaire du nucléotide à Uracile, Le nucléotide à Cytosine est complémentaire du nucléotide à Guanine. 3-2-2 -En fin de transcription, les ARNm produits passent dans le cytoplasme. 3-3 La traduction, deuxième étape de la synthèse des protéines, se fait dans le cytoplasme. 3-3-1 Le code génétique permet la correspondance entre acides aminés et nucléotides. • • • • Trois nucléotides consécutifs d'ARNm forment un codon. A un codon correspond un seul acide aminé. Plusieurs codons peuvent correspondre à un acide aminé : le code génétique est dégénéré. Le code génétique est identique pour la quasi totalité des êtres vivants : il est universel. 3-3-2 -La séquence des nucléotides de l'ARNm est traduite en séquence d'acides aminés de la cha”ne polypeptidique. • • La traduction commence au niveau d'un codon initiateur. Elle se termine au niveau d'un codon stop. 4 - Un phénotype résulte d'interactions complexes entre le génotype et l'environnement. 4-1 Un phénotype peut correspondre à plusieurs génotypes. 4-1-1 Le phénotype dépend de la combinaison des différents allèles de chaque gène impliqué. 4-1-2 Un même phénotype peut être obtenu chez un individu homozygote ou hétérozygote. • • Chez un homozygote, les deux allèles du gène sont identiques : le phénotype traduit directement le génotype. Chez un hétérozygote, les deux allèles du gène sont différents : le phénotype peut résulter de l'expression d'un seul allèle. 4-2 Un phénotype peut être gouverné par plusieurs gènes agissant successivement. 4-2-1 La réalisation d'un phénotype comporte souvent plusieurs étapes constituant une chaîne de biosynthèse. • • Ces étapes aboutissent à la synthèse d'une molécule. Chaque étape dépend de l'activité d'une enzyme. 4-2-2-La mutation d'un seul gène participant à une chaîne de biosynthèse peut suffire à modifier le phénotype. 4-2-3-Un même phénotype peut être obtenu lors de la mutation de différents gènes d'une même chaîne de biosynthèse. 4-3 Les facteurs de l'environnement contribuent à la réalisation du phénotype. 4-3-1-Les facteurs de l'environnement peuvent modifier directement l'information génétique par mutation. 4-3-2 -Un même génotype peut conduire à des phénotypes différents en fonction des facteurs de l'environnement. MOTS CLES : Acides aminés, allèles, ARN messager, Chaine de biosynthèse, Génotype, Hétérozygote, Homozygote, Mutation, Séquence, Site actif, Spécificité, Traduction.