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1ere Spé CHAPITRE 1 : L’EXPRESSION DU PATRIMOINE GENETIQUE : DE L’ADN AUX PROTEINES

25 août 2021 / 3 commentaires sur 1ere Spé CHAPITRE 1 : L’EXPRESSION DU PATRIMOINE GENETIQUE : DE L’ADN AUX PROTEINES

Rappels de génétique :

Un individu est caractérisé par l’ensemble de ses caractères c’est-à-dire par son phénotype. Les caractères partagés par l’ensemble des individus d’une même espèce sont appelés les caractères spécifiques.

Les caractères sont gouvernés par des gènes portés par l’ADN. Tous les êtres humains ont les mêmes gènes. Mais nous sommes tous différents car pour un gène il existe de nombreuses versions : les allèles. Le phénotype est donc sous la dépendance du génotype c’est-à-dire l’ensemble des allèles d’un individu.

Comment se manifeste l’influence des gènes aux différentes échelles de l’organisme ?

I- DES GENES AU PHENOTYPE :

1- Les 3 niveaux d’étude du phénotype.

Activité 1 Drepanocytose

Annexe Act 1 drepanocytose

correction Act 1

Bilan 1:

L’étude de maladies génétiques montre que:

– le phénotype se définit à plusieurs échelles : macroscopique = échelle de l’organisme, cellulaire et moléculaire =protéine.

– le phénotype pathologique est souvent associé à une protéine anormale.

Les 3 niveaux du phénotype sont donc liés : le phénotype macroscopique dépend du phénotype cellulaire, lui-même induit par le phénotype moléculaire (=protéine).

2- Protéines et génotype.

(activité 1 suite)

Bilan 2:

Les protéines sont des molécules constituées d’un enchaînement précis (=séquence) d’acides aminés.

Les AA sont de petites molécules simples désignés par un nom souvent abrégé aux 3 premières lettres (Val, Glu, Tyr, Pro…). Il existe 20 AA différents.

Toutes les protéines de tous les êtres vivants sont construites à partir de ces 20AA. Les protéines diffèrent par leur nombre d’AA et l’ordre dans lequel ils s’enchaînement.

L’enchaînement des AA dans un ordre précis correspond à la structure primaire de la protéine. Quand un AA change, la structure primaire de la protéine est modifiée (v. exo drépanocytose).

La structure primaire d’une protéine est déterminée par la séquence nucléotidique de l’ADN (information génétique) donc le phénotype moléculaire (protéine) dépend du génotype (ADN). Ainsi, le phénotype d’un individu dépend de son génotype.

Toutes les protéines qui se trouvent dans une cellule dépendent du génotype. Les protéines sont donc le premier niveau d’expression des gènes.

Un ex pour s’entrainer: La mucoviscidose

correction ex mucoviscidose

Comment passe-t-on de l’information portée par les gènes aux protéines ?

II- De l’ADN aux protéines : l’expression des gènes en 3 étapes.

1- La transcription.

Activité 2 Transcription

Annexe Act 2 Transcription

Pour comparer ADN et ARN:

https://www.pedagogie.ac-nice.fr/svt/productions/molecules/adnarnmol/

correction

Bilan 3 :

Les portions codantes de l’ADN (=gènes) comportent l’information nécessaire à la synthèse des protéines c’est-à-dire pour l’assemblage des acides aminés.

Mais l’ADN est stocké dans le noyau et les protéines sont synthétisées dans le cytoplasme. Il existe donc une molécule intermédiaire : l’ARNpm (Acide RiboNucléique pré messager) qui transfère cette information depuis le noyau vers le cytoplasme en passant par les pores nucléaires.

L’ARNpm est une molécule à un seul brin composée d’une succession précise de nucléotides donc il porte une information. L’ARNpm contient 4 bases azotées différentes : A, G, C et U (uracile à la place de T).

Chez les eucaryotes, l’ARNpm est fabriqué lors de la transcription dans le noyau. Une enzyme, l’ARN polymérase, se fixe sur l’ADN, sépare les 2 brins et se déplace sur le brin transcrit en plaçant en face de chaque nucléotide lu, le nucléotide complémentaire.

Une fois le gène totalement lu, l’ARN polymérase se détache, les 2 brins d’ADN se resserrent.

L’ARNpm porte donc une information complémentaire du gène qui permet la synthèse de la protéine.

2- Régulation de l’expression génétique.

DM Régulation de l’expression des gènes

annexe-abeilles

annexe-cellules spécialisées

CORRECTION

Bilan 4 : L’expression des gènes n’est pas la même selon les cellules ; elle est régulée. Cette régulation dépend notamment de facteurs environnementaux et de facteur internes qui agissent sur l’ARN pm.

3- La maturation de l’ARNpm.

Act n°3 maturation ARNpm

Annexe

Correction Act n°3 maturation ARNpm

Bilan 5:

Après avoir été synthétisé, l’ARNpm subit une maturation dans le noyau au cours de laquelle sa longueur diminue fortement.

Cette modification se fait par élimination (= épissage) de certaines parties non codantes de l’ARNpm : les introns. Les séquences codantes conservées (les exons) se « recollent ». Cet épissage peut être différent en fonction des cellules et des conditions environnementales, on parle d’épissage alternatif, en effet les introns sont toujours éliminés, mais certains exons le sont aussi.

L’ARNm (ARN messager) plus court ainsi obtenu quitte le noyau par les pores nucléaires et rejoint le cytoplasme, où il permettra la production des protéines.

4- La traduction.

Act 4 Code génétique et traduction

Annexe 1

Annexe 2

Act n°4 Correction Code génétique et traduction

Bilan 6 :

La traduction de l’ARNm en protéine se fait dans le cytoplasme. Elle nécessite des organites particuliers appelés ribosomes qui lisent l’ARNm. A chaque triplet de nucléotides (= codon), le ribosome place l’acide aminé correspondant.

C’est le code génétique qui est le système de correspondance entre codon et acide aminé.

– A chaque triplet de nucléotides correspond un seul acide aminé donc le code est non ambigu.

– Par contre, un même acide aminé peut être codé par plusieurs triplets : le code génétique est redondant.

– À quelques exceptions près, il est commun à tous les êtres vivants donc il est universel.

La traduction se fait en 3 étapes :

– l’initiation : le ribosome se fixe sur la molécule d’ARNm et commence à mettre en place le premier AA (Méthionine) dès qu’il rencontre le codon initiateur AUG.

– l’élongation : le ribosome se déplace le long de l’ARNm et met en place chaque AA correspondant au codon rencontré. Une liaison forte s’établit entre chaque AA.

– la terminaison : lorsque le ribosome rencontre un codon stop, aucun AA ne peut être mis en place alors le ribosome se détache de l’ARNm, la protéine est libérée, la traduction est terminée.

Plusieurs ribosomes peuvent lire en même temps le même ARNm donc de nombreuses protéines sont produites à partir d’un seul ARNm.

ex de l’ADN aux protéines

Correction

CORRECTION Sch bilan

Fiche de révision