Qu’est-il donc arrivé aux souris de gauche et de droite ?
Introduction
Le phénotype : ensemble des caractères d’un individu. C’est ce qui est visible.
Or, ce sont les gènes qui portent les informations à l’origine de nos caractères.
Des souris fluorescentes ont reçu le gène GFP d’une méduse : elles présentent des extrémités fluorescentes (voir photo ci-dessus).
1 information (= 1 gène : GFP) => 1 caractère ( fluorescence)
On cherche a savoir comment nos cellules utilisent une information pour la transformer en caractère ?
1-La transcription
A la découverte d’un nouvel acide nucléique… l’ARN !
ADN et ARN sont deux acronyme proches : ces deux molécules sont-elles aussi proches au niveau de leur structure ?
Faites un tableau de comparaison ADN et ARN (points communs/différence)
- Ouvrez les fichiers ARNmessager dans libmol en ligne (https://libmol.org/)
- Dans une autre page, ouvrez le fichier ADN (14 paires de bases) dans libmol en ligne (https://libmol.org/)
- Comparez les structures spatiales des deux molécules d’ARN et d’ADN: que constatez-vous ?
- Identifiez les deux séquences de nucléotides : que constatez-vous ?
Comment la molécule d’ARN est-elle fabriquée ?
Schéma de la synthèse d’un brin d’ARN
A retenir:
L’ordre précis des 4 bases azotées A,T,C et G constitue une information. Cette information est transmise de génération en génération.
A chaque génération, l’information est exprimée par l’intermédiaire d’un autre acide nucléique, l’ARNm. Le « m » signifie « messager ».
L’ARNm est une copie simple brin de l’ADN: on parle de transcription et non de réplication.
Les molécules d’ARN sont synthétisées par complémentarité de bases à partir de la molécule d’ADN.
Cette synthèse se fait grâce a une enzyme : l’ARN polymérase.
Ce processus porte le nom de transcription.
La transcription est suivie d’une maturation : l’ARN synthétisé est dit pré-messager. Il doit être modifié pour devenir un ARNm.
2-La maturation
Processus au cours duquel une molécule d’ARNm peut donner plusieurs molécules d’ARN légèrement différentes. Comment ?
A retenir :
Le processus de maturation de l’ARNpm est basé sur l’existence de parties codantes (=exons) et non codantes (=introns) de l’ARN.
Un ARN qui vient d’être transcrit présente ces parties.
Les parties introns vont être supprimées.
Ce phénomène entraine un réarrangement des exons.
Comme ce phénomène étant aléatoire, plusieurs ARNm légèrement différents seront synthétisés à partir d’un ARNpm.
Ce phénomène explique l’extrême diversité des Anticorps qu’un individu peut produire (info à retenir pour les chapitres sur l’immunité)
Les ARNm vont quitter le noyau grâce aux pores nucléaires.
Dans le cytoplasme ces ARNm vont être traduit en protéines.
3-La traduction
Dans le cytoplasme, l’information portée par la molécule d’ARN sera traduite en une molécule appelée protéine.
Mise en évidence expérimentale
3.1/Qu’est-ce qu’une protéine ?
Une protéine, c’est une suite d’acides aminés parmi 20 possibles. L’ordre dans lequel s’enchaine ses acides aminés définit la fonction de la protéine.
C’est la fameuse loi biologique : la structure définit la fonction.
Un acide aminé est un nutriment, issue de la digestion des protéines.
D’un point de vue chimique, un acide aminé présente:
- une extrémité acide: COOH
- une extrémité amine : NH2
- entre les deux, un résidu différent d’un acide aminé à un autre.
Or un morceau d’ARN, c’est une suite de nucléotides parmi 4 possibles.
Comment une suite de nucléotides peut-elle être traduite en une suite d’acides aminés parmi 20 possible ?
Un code de correspondance est nécessaire… le code génétique.
3.2/Qu’appelle-t-on précisément « code génétique » ?
L’expérience de Nirenberg: c’est Nirenberg, en 1961, qui découvrit la correspondance ADN/protéine par le biais de l’intermédiaire qu’est l’ARN: analysez son expérience.
Cette découverte lui valu le prix Nobel de Médecine en 1968.
Le code génétique est le système de correspondance entre nucléotides et acides aminés.
Les acides aminés sont les unités de base des protéines.
La succession des nucléotides est traduite en une succession d’acides aminés.
Trois nucléotides (ou codon) correspondent à un acide aminé.
Il existe 20 acides aminés et 64 codons, c’est à dire 64 suite de trois nucléotides.
Certains codons ne correspondent à rien: ce sont des codons stop.
3.3/La synthèse d’une protéine
Cette synthèse se fait grâce a des ribosomes, des boules d’ARN et de protéines. Deux sous-unités ribosomiques viennent se fixer à l’ARNm. La synthèse peut commencer.
Initiation: la synthèse d’une protéine commence toujours par l’acide aminé méthionine, soit le codon AUG.
Élongation: les ribosomes lisent les les codons et ajoutent l’acide aminé correspondant.
Terminaison: la synthèse s’arrête lorsque les ribosomes rencontrent un codon-stop.
L’information génétique est convertie en une information fonctionnelle, la protéine. Cette synthèse se fait grâce a des ribosomes, des boules d’ARN et de protéines.
Conclusion
Le fonctionnement d’une cellule (son métabolisme) dépend des gènes qui s’expriment dans la cellule.
Du coup, toute modification génétique entraine une modification du phénotype: c’est ce qui est arrivé aux souris fluorescentes.
Schémas à remplir :
Testez-vous avant de commencer le chapitre
Testez-vous après avoir fait le chapitre:
L’objectif de ce cours est de comprendre comment une protéine peut être fabriquée à partir d’un gène.
La communauté scientifique court après le Saint Graal: comprendre l’hérédité des êtres vivants! Chronologie des découvertes.
- Avant Darwin, on pense que l’Homme est le produit d’une action divine.
- 1850: Darwin publie « l’évolution des espèces par le biais de la sélection naturelle »
- 1870: Gregor Mendel découvre les facteurs héréditaires responsable du caractère ridé ou lisse des petits pois
- 1880: Découverte des « corps colorés » de la cellule, c’est à dire des chromosomes.
- 1910: Morgan fait le lien entre chromosomes, facteurs héréditaires et gènes (= théorie chromosomique de l’hérédité)
- 1945: Avery prouve que la molécule d’ADN est bien le support de l’hérédité
- 1946: Chargaff prouve que les nucléotides sont complémentaires deux à deux
- 1950: Crick et Watson propose un modèle de la structure de la molécule d’ADN
- 1961: Nirenberg découvre le code génétique
La preuve que l’ADN est bien le support de l’information génétique:
DNA Discoveries Before Watson and Crick
Partons à la découverte d’un code secret !
La découverte du processus de maturation
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Téléchargement élèves – MAJ 2018
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- Ouvrez Anagène;
- Puis thème d’étude;
- Première S;
- Expression de l’information;
- Notion de gène morcelé et d’épissage;
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- Traitez;
- Comparez;
- Alignement avec discontinuités;
Que remarquez-vous?
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