Comment l'organisme fabrique-t-il les protéines ?
Quelle est la relation entre structure des protéines et phénotype ?
Le phénotype peut-il être influencé par l'environnement ?
L'organisme fabrique en permanence des protéines :
-des protéines de structure (constituants de la membrane cytoplasmique, du réticulum, etc.);
-des enzymes (maltase, amylase, etc.);
-des hormones (insuline, testostérone, etc.);
-des anticorps;
-des neurotransmetteurs (GABA, acéthylcholine, etc.).
Une cellule élabore toujours les mêmes protéines : le pancréas sécrète de l'insuline , la thyroïde de la TSH, etc.
Il peut se former un nombre infini de protéines suivant les acides aminés constitutifs, leur nombre et leur ordre d'arrangement (séquence).
Les acides aminés proviennent de l'alimentation et sont fournis à la cellule par le sang. Ils sont associés par des liaisons peptidiques pour former la protéine dont la cellule a besoin ou qu'elle excrète.
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I) La synthèse des protéines
Dans la cellule, l'ADN possède l'information nécessaire à la synthèse des protéines. Cette information est contenue dans la séquence en nucléotides des gènes. Le transfert de l'information des gènes vers les protéines se déroule en deux grandes étapes : la transcription et la traduction.
a) La transcription
L'information contenue dans le noyau, au sein de la molécule d'ADN, est transmise au cytoplasme, lieu de synthèse des protéines : c'est la transcription. L'ADN contient la totalité de l'information génétique, mais un seul brin, le brin transcrit, transmet l'information par l'intermédiaire d'une molécule, l'ARN messager (ARNm).
L'ARN est formé d'un seul brin comprenant une succession de nucléotides dont les bases sont : Adénine (A), Cytosine (C), Guanine (G) et Uracile (U). Les bases sont complémentaires de celles de l'ADN : A-U, T-A, C-G, G-C.
Lors de la transcription, l'ADN se dégrafe localement, des nucléotides se placent de façon complémentaire le long du brin transcrit, formant l'ARNm. C'est la transcription génétique (voir schéma 1 : La transcription). L'ARNm quitte le noyau pour le cytoplasme.
*La transcription de l'ADN en ARNm nécessite l'intervention d'une enzyme : l'ARN polymérase.
b) La traduction
-Dans le cytoplasme, l'assemblage des acides aminés constitutifs d'une protéine est dicté par l'ARNm : c'est la traduction. Au cours de cette étape, le message de l'ADN contenu dans l'ARNm est décodé.
Un code de correspondance doit donc exister entre le langage à quatre "lettres" des nucléotides et le langage à vingt "lettres" des acides aminés : c'est le code génétique. L'unité de code, ou codon, est formée de trois nucléotides. A chaque codon correspond un acide aminé. Il existe donc 4^3 = 64 possibilités, c'est à dire 64 codons pour vingt acides aminés. (voir schéma 2 : Le code génétique).
-Des codons différents codent le même acide aminé : on les appelle codons synonymes et on dit alors que le code génétique est redondant ou dégénéré. Par exemple, l'alanine est codée par 4 codons différents : GCU, GCC, GCA, GCG. Certains codons ne correspondent à aucun acide aminé : ce sont des codons non-sens ou codons-stop.
Malgré quelques exceptions, le code génétique est le même chez tous les êtres vivants : il est universel.
-Les acides aminés sont reconnus par des ARN de transfert (ARNt) qui comprennent une séquence de trois nucléotides (appelé anticodon), complémentaire d'un codon de l'ARNm.
-La traduction se déroule en trois étapes (coir schéma 3 : La traduction).
-La protéine formée est déversée dans le cytoplasme. Elle est soit conduite directement vers son lieu d'utilisation dans la cellule, soit destinée à l'exportation et dans ce cas subit une mutation, c'est à dire des remaniements (coupures, acquisition de la structure tridimentionnelle, etc.). Elle est rejetée de la cellule par exocytose.
Toutes ces étapes se réalisent en présence d'enzymes et nécessitent de l'énergie apportée par les mitochondries.
Conclusion (voir schéma 4 : "L'ADN fait l'ARN et l'ARN fait les protéines").
Quelle est la relation entre structure des protéines et phénotype ?
Le phénotype peut-il être influencé par l'environnement ?
L'organisme fabrique en permanence des protéines :
-des protéines de structure (constituants de la membrane cytoplasmique, du réticulum, etc.);
-des enzymes (maltase, amylase, etc.);
-des hormones (insuline, testostérone, etc.);
-des anticorps;
-des neurotransmetteurs (GABA, acéthylcholine, etc.).
Une cellule élabore toujours les mêmes protéines : le pancréas sécrète de l'insuline , la thyroïde de la TSH, etc.
Il peut se former un nombre infini de protéines suivant les acides aminés constitutifs, leur nombre et leur ordre d'arrangement (séquence).
Les acides aminés proviennent de l'alimentation et sont fournis à la cellule par le sang. Ils sont associés par des liaisons peptidiques pour former la protéine dont la cellule a besoin ou qu'elle excrète.
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I) La synthèse des protéines
Dans la cellule, l'ADN possède l'information nécessaire à la synthèse des protéines. Cette information est contenue dans la séquence en nucléotides des gènes. Le transfert de l'information des gènes vers les protéines se déroule en deux grandes étapes : la transcription et la traduction.
a) La transcription
L'information contenue dans le noyau, au sein de la molécule d'ADN, est transmise au cytoplasme, lieu de synthèse des protéines : c'est la transcription. L'ADN contient la totalité de l'information génétique, mais un seul brin, le brin transcrit, transmet l'information par l'intermédiaire d'une molécule, l'ARN messager (ARNm).
L'ARN est formé d'un seul brin comprenant une succession de nucléotides dont les bases sont : Adénine (A), Cytosine (C), Guanine (G) et Uracile (U). Les bases sont complémentaires de celles de l'ADN : A-U, T-A, C-G, G-C.
Lors de la transcription, l'ADN se dégrafe localement, des nucléotides se placent de façon complémentaire le long du brin transcrit, formant l'ARNm. C'est la transcription génétique (voir schéma 1 : La transcription). L'ARNm quitte le noyau pour le cytoplasme.
*La transcription de l'ADN en ARNm nécessite l'intervention d'une enzyme : l'ARN polymérase.
b) La traduction
-Dans le cytoplasme, l'assemblage des acides aminés constitutifs d'une protéine est dicté par l'ARNm : c'est la traduction. Au cours de cette étape, le message de l'ADN contenu dans l'ARNm est décodé.
Un code de correspondance doit donc exister entre le langage à quatre "lettres" des nucléotides et le langage à vingt "lettres" des acides aminés : c'est le code génétique. L'unité de code, ou codon, est formée de trois nucléotides. A chaque codon correspond un acide aminé. Il existe donc 4^3 = 64 possibilités, c'est à dire 64 codons pour vingt acides aminés. (voir schéma 2 : Le code génétique).
-Des codons différents codent le même acide aminé : on les appelle codons synonymes et on dit alors que le code génétique est redondant ou dégénéré. Par exemple, l'alanine est codée par 4 codons différents : GCU, GCC, GCA, GCG. Certains codons ne correspondent à aucun acide aminé : ce sont des codons non-sens ou codons-stop.
Malgré quelques exceptions, le code génétique est le même chez tous les êtres vivants : il est universel.
-Les acides aminés sont reconnus par des ARN de transfert (ARNt) qui comprennent une séquence de trois nucléotides (appelé anticodon), complémentaire d'un codon de l'ARNm.
-La traduction se déroule en trois étapes (coir schéma 3 : La traduction).
-La protéine formée est déversée dans le cytoplasme. Elle est soit conduite directement vers son lieu d'utilisation dans la cellule, soit destinée à l'exportation et dans ce cas subit une mutation, c'est à dire des remaniements (coupures, acquisition de la structure tridimentionnelle, etc.). Elle est rejetée de la cellule par exocytose.
Toutes ces étapes se réalisent en présence d'enzymes et nécessitent de l'énergie apportée par les mitochondries.
Conclusion (voir schéma 4 : "L'ADN fait l'ARN et l'ARN fait les protéines").
