LA SYNTHÈSE DES PROTÉINES

1. LA SYNTHÈSE DES PROTÉINES

2. La transcription Information : dans le noyau (sous forme d'ADN) Synthèse des protéines : dans le cytoplasme (au niveau des ribosomes du reticulum endoplasmique) L'ADN ne sort pas du noyau. L'information passe au cytoplasme sous forme d'une copie : l'ARN. ARN = Acide RiboNucléique

3. ARN diffère de l'ADN: structure et composition

4. ARN diffère de l'ADN: Sucre des nucléotides = ribose et non désoxyribose comme dans l’ADN d’où le nom ARN, acide ribonucléique. Ribose Désoxyribose

5. Certains segments de l’ARN peuvent s’apparier s’ils sont complémentaires • La base azotée thymine (T) remplacée par Uracile (U) (U peut s'apparier à A) • Une seule chaîne de nucléotides • Molécule plus courte • plus instable que l'ADN • Pouvant se repliée sur elle-même

6. Première étape de la synthèse d'une protéine = copie du gène (ADN) en une molécule d'ARN = transcription Ribonucléotides libres

7. 3’ 5’ 3’ 5’ 5’ 3’ L'ARNm se détache et la molécule d'ADN se referme 3’ 5’ 5’ 3’ Copie du gène en ARN = ARNm (ARN messager)

8. Synthèse de l'ARNm se fait par l'enzyme ARN polymérase L’enzyme assemble le brin d’ARN dans la direction 5’ – 3’ (comme l’ADN polymérase) Vitesse de la synthèse ~ 60 nucléotides / s

9. ARN polymérase se fixe à l’ADN au niveau d’une courte séquence d'ADN placée juste avant le début du gène = promoteur Le promoteur indique: • Le début du gène à transcrire en ARNm (où l’ARN polymérase doit se fixer sur l’ADN) • Quel brin d’ADN doit être transcrit Pouvez-vous expliquez cette figure dite «  en sapin de Noel »?

10. Plusieurs ARN polymérases II peuvent « travailler » en même temps, les unes derrières les autres, sur le même brin d’ADN. Il peut donc se former plusieurs copies d'ARN en même temps

11. Le passage d’un ARN prémessager à un ARN messager Cas simple ! gène Promoteur transcription Ter Site d’initiation de la transcription ARNpré-m = transcrit primaire maturation AAAAAAA ARNm= transcrit mature coiffe protectrice Queue poly A conférant une certaine stabilité. Exportation vers le cytoplasme

12. Hybridation ARNm épissé avec le gène correspondant d'ADN

13. Cas plus complexe! Intron = intru ! Gène morcelé Promoteur Exon 2 Exon 1 Intron 1 Intron 2 Exon 3 Intron 3 3’ 5’ Excision/maturation AAAAAAA Ce processus s’appelle l’épissage. Exportation vers le cytoplasme

14. 20% des maladies génétiques sont dues à des erreurs d'épissage.

15. un fait peu compréhensible : Génome humain 25 000 gènes, protéome humain plus de 100 000 protéines Promoteur Promoteur Exon 2 Exon 2 Intron 1 Intron 1 Intron 2 Intron 2 Exon 3 Exon 3 Intron 3 Intron 3 Exon 1 Exon 1 Exon 1 Exon 2 Exon 1 Exon 2 Exon 3 3’ 3’ 5’ 5’ AAAAAAA AAAAAAA Exportation vers le cytoplasme Exportation vers le cytoplasme Le processus en œuvre s’appelle l’épissage alternatif. (voir Livre Nathan p 49 fig 3)

16. Taille du génome en nombre de paires de bases

17. Année 1920 Les gènes déterminent les caractères héréditaires Un gène= une portion d’ADN localisée sur un chromosome Chaque gène est porteur d’une information génétique. 1 gène 1 caractère Année 1940 1 gène 1 protéine 1 fonction 1 caractère Gène 1 Gène 2 Gène 3 Gène 4 Gène 5 Gène 6 Gène 7 Caractère 1 Caractère 2 Caractère 3

18. Année 1950 des gènes des protéines une fonction un caractère 1 gène 1 ARNm 1 protéine Année 1960 Gène 1 Gène 2 Gène 3 Gène 4 Gène 5 Gène 6 Gène 7 Cours de première S programme 2011 Année 1970 1 gène des ARNm des protéines Année 1980 Cela reste à découvrir dans vos études supérieures ! Caractère 1 Caractère 2 Caractère 3 1 gène 1 protéine des fonctions des caractères

19. La traduction : un processus cytoplasmique La deuxième étape de la synthèse de la protéine (assemblage des acides aminés) se fait au niveau des ribosomes

20. Les ribosomes: outil moléculaire essentiel et universel Polypeptide ARNm Ribosome

21. Mécanisme de la traduction : phase d’initiation L'ARNm s’attache d’abord à la petite sous-unité du ribosome. C’est à ce moment que la grosse sous-unité vient se fixer. Donc, les deux sous-unités ne s’assemblent que lorsque l’ARNm se fixe à la petite sous-unité. La grosse sous-unité présente deux sites de positionnement des acides aminés (site P et site A).

22. = liaison peptidique Chaque acide aminé se positionne par rapport à trois nucléotides de l’ARNm qui constituent ce qu’on appelle un codon. Après leur fixation, les acides aminés qu’ils transportent sont reliés entre eux.

23. Mécanisme de la traduction : phase d’élongation Le ribosome avance d’un codon Un autre acide aminé se positionne

24. Mécanisme de la traduction : phase élongation

25. Vitesse de la synthèse: • Chez E. coli ~ 5 a am/ s • Chez eucaryotes ~ 16 a am/ s Tous les ARNm se terminent par le codon (triplet de bases) UAA, UAG ou UGA = codons STOP. Lorsque le ribosome atteint un codon STOP, l'ARNm se détache du ribosome. ==> le ribosome se sépare en deux Les deux unités se réuniront à nouveau si un ARNm se fixe à la petite sous-unité.

26. Mécanisme de la traduction : maturation de la protéine La protéine synthétisée pénètre dans le reticulum endoplasmique où elle prendra sa forme finale.

27. Chaque triplet de nucléotides sur l'ADN correspond à un codon de l'ARNm. Chaque codon de l'ARNm à un acide aminé spécifique. DONC: chaque triplet de nucléotides sur l'ADN correspond à un acide aminé.

28. Pour synthétiser une protéine, il faut: • ARNm = information (la recette) • Ribosome = machine à assembler les acides aminés • Acides aminés = pièces de construction • De l’énergie.

29. Découverte du code Code déchiffré entre 1961 et 1964 Expériences de Nirenberg et Khorana (Nobel 68) DONC: UUU = PHE

30. Le code génétique Le codon AUG (code pour MET) = codon d'initiation. Tous les gènes commencent par ce codon. La MET est souvent enlevée à la fin de la synthèse. http://library.thinkquest.org/3564/dna2protein.html

31. Code = UNIVERSEL c.a.d. c'est le même pour tous les êtres vivants sauf quelques rares exceptions: Les mitochondries ont leur propre ADN et leurs propres ribosomes qui sont plus petits (ressemblent à ceux des procaryotes). Il peut y avoir jusqu'à 6 codons différents (5 chez humains). Cette caractéristique permet le transfert de gènes d'une espèce à l'autre = génie génétique par transgénèse • Introduction de gènes dans une bactérie • Introduction de gènes dans un organisme pluricellulaire

32. Structure des gènes chez les eucaryotes Chez les procaryotes : presque tout l'ADN code pour des protéines. Chez les eucaryotes, seulement 3% de l'ADN code pour des protéines ou des ARNr ou ARNt. Le 97% restant = ADN non codant

33. ADN non codant situé: • Entre les gènes codant OU • À l'intérieur même des gènes = introns ADN non codant formé de toutes sortes de choses: Pseudogènes Rétrotransposons Satellites Transposons Minisatellites Microsatellites

34. FIN