SVT PREMIERE S
L EXPRESSION DU PATRIMOINE GENETIQUE
LA BIOSYNTHESE DES PROTEINESLa biosynthèse des protéines est l’ensemble des étapes biochimiques au travers desquelles l’organisme synthétise ses protéines. On l’appelle encore traduction. Elle est la réponse à une perte de protéines par l’organisme.
La traduction s’effectue dans le cytoplasme à partir de l’ADN contenu dans le noyau (L’ADN ne quitte jamais le noyau) et porteur de l’information génétique. Pour synthétiser les protéines, il faudra que l’information génétique soit exportée du noyau vers le cytoplasme. C’est sous la forme d’ARN que l’information sera transférée dans le cytoplasme. En effet, l’ARN est synthétisé dans le noyau à partir de l’ADN au cours d’un processus nommé transcription.
I-1. Les étapes de la transcription
La transcription ou biosynthèse de l’ARN à partir de l’ADN se déroule en trois étapes : l’initiation, l’élongation et la terminaison. L’ARN polymérase est l’enzyme responsable de cette synthèse.
I-1-1. L’initiation
L’ARN polymérase reconnaît une région de la molécule d’ADN double brin appelé promoteur et s’y fixe. Ceci provoque une ouverture localisée des deux brins de l’ADN engendrant une courte région monocaténaire qui servira de matrice pour l’appariement de nouveaux ribonucléotides. Les premiers ribonucléotides de la chaîne de RNA seront ensuite sélectionnés.
I-1-2. L’élongation
Après la sélection des premiers ribonucléotides, ces derniers sont polymérisés. Une enzyme va se déplacer le long des deux brins de la molécule d’ADN, la séparant au cours de sa progression. Ceci assure la poursuite de l’incorporation des ribonucléotides par l’ARN polymérase tandis qu’à l’arrière, l’ARN néosynthétisé est détaché du brin d’ADN servant de matrice. L’incorporation des ribonucléotides se fait dans le sens 5’ vers 3’. Le brin d’ADN matriciel est celui qui est copié (dans le sens 3’ vers 5’) ; On l’appelle aussi brin transcrit ou anti-sens.
I-1-3. La terminaison
La fin de la transcription a lieu quand l’ARN polymérase rencontre les séquences dites terminateurs. L’ARN néoformé et l’ARN polymérase se détachent de l’ADN la double hélice se reconstitue.
Titre : Schéma des différentes étapes de la transcription
I-2. Comparaison des structures de l’ADN et de l’ARN
a- Sucre
Le sucre qui compose l’ADN est le désoxyribose et celui qui compose l’ARN est le ribose
b- Les bases azotées
Les bases azotées de l’ADN sont l’adénine, la cytosine, la guanine et la thymine. Chez l’ARN, à la place la thymine est remplacée par l’uracile.
Titre : Les différentes Les bases azotées
c- Hélice
L’ADN est double brin ou bicaténaire et l’ARN est simple brin ou monocaténaire.
d- Localisation
L’ADN est localisé dans le noyau tandis qu’on retrouve l’ARN dans le noyau et le cytoplasme
e- Différents types
Les principaux types d’ARN sont l’ARNm, l’ARNr, l’ARNm. On connaît aujourd’hui un ADN nucléaire porteur de l’information génétique et l’ADN mitochondrial.
f- Nature
ADN et ARN sont de nature nucléique
g- Longueur et durée de vie
L’ADN a une longueur et une durée de vie très longues tandis de la longueur et la durée de vie de l’ARN sont courtes
h- L’acide phosphorique
L’acide qui compose l’ADN et l’ARN est le même : c’est l’acide phosphorique
Titre : formule semi-développée de l’acide phosphorique
I-3. Les différents types d’ARN
I-3-1. L’ARN messager ou ARNm
La transcription de l’ADN en ARN, suivit de la maturation de ce dernier produit un ARN messager ou ARNm. Synthétisé dans le noyau de la cellule, l’ARNm porte l’information génétique sous forme de codons qu’il exportera dans le cytoplasme pour être traduite en protéine.
I-3-2. L’ARN ribosomique ou ARNr
Associé aux protéines, il forme les ribosomes où sera lue et traduit en protéine l’information génétique que porte l’ARNm.
I-3-3. L’ARN de transfert ou ARNt
Il sert à traduire les codons retrouvés sur l’ARNm en acides aminés. Il transporte et transfère les acides aminés à la chaîne protéique en formation.
I-4. La traduction
Après la synthèse de l’ARN dans le noyau de la cellule, ce dernier va passer par un processus de maturation à l’issu duquel on obtiendra à partir de cet ARN dit pré-messager, un ARN messager. Ce processus de maturation consiste en :
- L’addition d’une part à l’extrémité 5’ d’une coiffe de 7-méthylguanosine et d’autre part à l’extrémité 3’ d’une queue poly (A) : Ces additions protègent l’ARNm d’une destruction enzymatique rapide.
- L’excision ou l’élimination des introns (régions qui ne codent pas pour un polypeptide) et à l’épissage des exons (les régions codantes sont soudées les unes aux autres)
L’ARNm est exporté du noyau au cytoplasme où il sera traduit en protéines.
Les différentes étapes de la traduction sont :
- L’initiation
Les deux sous-unités de ribosome (petite sous-unité et grande sous-unité) se regroupe pour former un ribosome fonctionnel qui possède trois sites : un site P, un site E et un site A. La synthèse commence toujours au niveau du codon AUG qui code pour la méthionine, acide aminé initial de toutes les protéines. Cette méthionine est transférée dans le site P par un ARNt initial particulier : l’ARNtiMet.
- L’élongation
L’élongation correspond à la formation de la chaîne peptidique par incorporation progressive de nouveaux acides aminés à la méthionine. Cette incorporation se fait sous le contrôle de l’information génétique. Le mécanisme de l’élongation est le suivant : Un ARNt ayant fixé un acide aminé reconnaît un codon de l’ARNm se trouvant dans le site A du ribosome et ce fixe sur ce codon par son anticodon (A noter que codon et anticodon sont complémentaires, c’est ce qui explique la reconnaissance du codon de l’ARNm par l’ARNt). Portée par l’ARNtMet, La méthionine qui se trouve au niveau du site P du ribosome va s’attacher à l’acide aminé à incorporer qui se trouve dans le site A en formant une liaison peptidique. Le ribosome Le ribosome va se déplacer sur l’ARNm et l’ARNtMet détaché de la méthionine va se retrouver dans le site E, l’acide aminé nouvellement incorporé, accroché à son ARNt sera dans le site P, et le site A libre accueillera un nouveau ARNt porteur d’un acide aminé et donc l’anticodon est complémentaire au « nouveau » codon de l’ARNm se trouvant dans le site A du ribosome.
- La terminaison
Elle se produit lorsqu’un ARNt ayant un codon stop se retrouve sur le site A du chromosome. L’élongation s’arrête et la chaîne polypeptidique est libérée et les sous-unités du ribosome se séparent.