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 à savoir comment nos cellules utilisent une information pour la transformer en caractère ?
1-La transcription de l’ADN en ARNm
TP : Colorez les acides nucléiques de la cellule
A la découverte d’un nouvel acide nucléique: l’ARN !
ADN et ARN sont deux acronymes proches : ces deux molécules sont-elles aussi proches au niveau de leur structure ?
Activité : réalisez un tableau de comparaison ADN et ARN (points communs/différence) grâce aux informations ci-dessous.
- 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 des 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.
Transition : la transcription est suivie d’une maturation
2-La maturation de l’ARNm
Définition de 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.
Transition : dans le cytoplasme ces ARNm vont être traduit en protéines.
3-La traduction de l’ARNm en protéines
Dans le cytoplasme, l’information portée par la molécule d’ARN sera traduite en une molécule appelée protéine.
Mise en évidence expérimentale
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.
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.
A retenir :
- 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.
La synthèse d’une protéine
A retenir :
- 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.
L’expression d’un gène conduit à la synthèse d’une protéine : c’est la théorie « Un gène => une protéine ».
Dans les faits, un gène donne en général plusieurs protéines légèrement différentes grâce au processus de maturation de l’ARN pré-messager.
Transcription et traduction complètent le phénomène de synthèse des protéines.
Par conséquent, toute modification génétique entraine une modification du phénotype: c’est ce qui est arrivé aux souris fluorescentes présentées en introduction.
Schémas à remplir :
Testez-vous :
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
Pour télécharger le logiciel Anagène, cliquez ci-dessous:
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;
- Ouvrez les séquences;
- Traitez;
- Comparez;
- Alignement avec discontinuités;
Que remarquez-vous?
Tous les fichiers sont extraits de votre livre numérique, Nathan, Première Spécialité SVT.
(allez sur votre livre numérique pour plus d’interactivité)
