Codage et expression de l`information génétique
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TP 08/02/2012 Expression de l’information génétique DHAOUI Sami Introduction La synthèse d'une protéine nécessite que les acides aminés spécifiques qui la constituent soient assemblés dans un ordre précis. L'information nécessaire à cette synthèse se trouve dans les gènes. L'expression d'un gène conduit à la biosynthèse d'une protéine et se fait en deux étapes, la transcription et la traduction. Comment se déroule la transcription du gène ? Activité 1: 1- Tout phénotype résulte de l’expression d’une information génétique 2Gène (séquence d’ADN) (séquence d’acides aminés) Phénotype Protéine Activité 2: 1- Il y’a synthèse de l’ARN dans le noyau à proximité de l’ADN. 2- Il y’a transfert de l’ARN synthétisé dans le noyau vers le cytoplasme, c’est l’ARNm. Il y’a un intermédiaire entre le gène et la protéine, il s’agit de l’ARNm. La passage de l’ADN à l’ARNm constitue la transcription qui se fait dans le noyau. 1.Cas du gène procaryote: L'ARNm synthétisé est directement utilisé pour la synthèse protéique. Donc, chez les procaryotes, l'ARNm correspond nucléotide par nucléotide à la portion transcrite du gène. 2.Cas du gène eucaryote: Dans ce cas le gène est formé de deux catégories de séquences nucléotidiques: Les exons:qui correspondent aux séquences codentes et se trouvent sous forme complémentaire dans l'ARNm exporté vers le cytoplasme. Les introns: qui correspondent à des séquences non codentes, insérées entre les éxons et qui n'ont pas de complémentaires dans l'ARNm utilisé pour la synthèse protéique. Le gène eucaryote est, ainsi, dit morcelé ou en mosaïque. Suite à cette structure, la transcription du gène eucaryote se fait en deux phases: d'abord le gène est transcrit en sa totalité (exons et introns) pour donner un premier ARN dit ARN préméssager . Puis, au niveau même du noyau, l'ARN préméssager subit une excision des parties correspondantes aux introns et un épissage des parties correspondantes aux exons pour donner, en fin, l'ARNm qui sera transféré vers le cytoplasme. Comment se déroule la traduction du gène ? La traduction consiste à faire correspondre la séquence nucléotidique de l'ARNm à la séquence d'acides aminés de la protéine. comment peut-on faire correspondre les quatre nucléotides de l'information génétique aux 20 acides aminés des protéines? I- Le code génétique: A/ Nécessité La réponse à cette question a permis de définir le code génétique. Ce code a été mis en place à la suite d'un raisonnement mathématique qui a été confirmé par l'expérimentation. En effet, si on fait correspondre à un nucléotide un acide aminé (4=4) on n'obtient pas un arrangement satisfaisant puisqu'une protéine ne renfermera au maximum que quatre acides aminés différents! Ce qui n'est pas le cas dans la nature. De même, un arrangement qui fait correspondre deux nucléotides à un acide aminé n'est également pas satisfaisant (2=16). Seul, l'arrangement qui fait correspondre trois nucléotides à un acide aminé répond à la question puisqu'il donne 64 combinaisons possibles ce qui couvre largement les vingt acides aminés naturels. Le triplet qui définit un acide aminé est appelé un codon d'où le code génétique est formé de soixante quatre codons. B/ Propriétés du code génétique •Le code génétique est dégénéré: c'est-à-dire que la plupart des acides aminés sont définis par plus d'un seul codon. •Le code génétique n'est pas chevauchant: c'est à dire qu'un nucléotide n'appartient qu'à un seul codon et la lecture se fait codon par codon. •Le code génétique est à quelques exceptions près universel. •Trois codons ne définissent aucun acide aminé et sont ainsi appelés codons stop ou codons non sens. Il s'agit des codons UAA, UAG et UGA. II- Les acteurs de synthèse: Activité : Manuel scolaire P195 III- Mécanisme de la traduction: Activité 5: A/ La phase d'initiation: L'ARNm, libre dans le cytoplasme, sera fixé par une petite sous-unité du ribosome tel qu'un codon initiateur (toujours le même) AUG sera exposé en premier plan ce qui va faire appel à une grande sous-unité du ribosome qui couvre l'ensemble. Cette sous-unité est formée de deux sites: site A et site P. Le site P se trouve déjà en face du codon initiateur ce qui fait appel à un ARNt initiateur puisqu'il porte l'anti-codon UAC et un acide aminé initiateur: la méthionine. La fixation de cet ensemble dans le site P déclenche la synthèse protéique. B/ La phase d'élongation: Le site A de la grande sous-unité étant libre devant le deuxième codon, ceci fait appel à un deuxième ARNt qui porte le deuxième acide aminé. L'installation de cet ARNt dans le site A stimule la formation de la liaison peptidique entre les deux acides aminés et la rupture de la liaison entre le premier ARNt et son acide aminé ce qui rend le site P libre d'où le glissement du ribosome d'un codon. Ainsi, le site A devient libre devant le troisième codon et le site P héberge le deuxième ARNt chargé des deux premiers acides aminés ce qui stimule l'arrivée d'un troisième ARNt qui porte le troisième acide aminé et ainsi de suite. C/ La phase de terminaison: En face d'un codon non-sens, et comme il n'existe aucun ARNt capable de reconnaître ce codon, la synthèse s'arrête par la libération de la chaîne peptidique et le détachement des deux sous-unités du ribosome. Si l'acide aminé initiateur ne fait pas partie de la protéine synthétisée, il sera également libéré. Conclusion Le phénomène de l'expression de l'information génétique est un phénomène rapide. Il est également amplifié puisqu'un seul gène peut être transcrit plusieurs fois en même temps pour produire plusieurs ARNm correspondants, de même, un seul ARNm peut être lu par plusieurs ribosomes en même temps pour former ce qu'on appelle un polysome (chez l'Homme, un ARNm peut porter de 5 à 20 ribosomes successifs).
