exemple avec la protéine hémoglobine

1. exemple avec la protéine hémoglobine • les globules rouges acheminent l’oxygène depuis les poumons jusqu’aux tissus qui en ont besoin • les globules rouges ne possèdent pas de noyau et donc ont tout le loisir de se remplir d’hémoglobine, molécule/protéine responsible du prélèvement et du dépôt de l’oxygène • les globules rouges sont fabriqués dans la moelle osseuse par des cellules • En résumé : • globule rouge • contient l’hémoglobine • qui contient l’oxygène Alain Bruyère Paris 12-13/05/2006

2. gène • lorsque le besoin de produire d’avantage d’hémoglobine se fait sentir, le segment d’ADN correspondant de la moelle osseuse, le gène de l’hémoglobine, s’ouvre en deux (comme lors de la réplication de l’ADN) mais cette fois un seul des deux brins est copié ou transcrit • gène : sorte de programme situé dans l’ADN => unité d’information permettant de coder, c’est donc une partie, un segment porteur de sens de l’ADN, destiné à être transcrit en ARN • chez les eucaryotes, l’ADN est généralement sous forme de plusieurs chromosomes linéaires Alain Bruyère Paris 12-13/05/2006

3. chromosome cytoplasme • les chromosomes portent les gènes • un chromosome est constitué • d’une molécule d’ADN • et de protéines • l’espèce humaine conte 46 • 23 paires • dont 22 sont des chromosomes homologues • la dernière paire correspond aux 2chromosomes sexuels X et Y • le génome humain est réparti sur ces 24 chromosomes; les gènes ne constituent qu’une partie du génome la plus grande partie du génome est contenue dansle noyau le cytoplasme contientégalement une petite partie du génome Alain Bruyère Paris 12-13/05/2006

4. ARNr - ARNt • la molécule d’ARN ainsi produite peut ensuite • soit être traduite en protéine (on l’appelle dans ce cas, ARNmessager) • soit être directement fonctionnelle • ARN ribosomique ou ARNr ou • ARN de transfert ou ARNt Alain Bruyère Paris 12-13/05/2006

5. ARNp-ARNm-ribosome • grâce à l’enzyme l’ARN polymérase, ARNp, plutôt qu’un nouveau brin d’ADN, c’est un brin, d’ARNmessager ou ARNm qui est créé et qui correspond donc au gène de l’hémoglobine • l’ADN peut alors se refermer • l’ARNm est transporté en dehors du noyau vers un ribosome (se trouve dans le cytoplasme, matériel cellulaire contenu par la membrane, excepté le noyau) • molécule ribonucléoprotéique contenant • des fragments d’ARNr, doté de propriétés catalytiques • des protéines ribosomiques • l'existence de l'ARNm a été demontrée par Jacques Monod et ses collaborateurs, ce qui lui valut le prix Nobel de Médecine en 1965 Alain Bruyère Paris 12-13/05/2006

6. ribosome-code génétique • ribosome : la « machine » assurant la traduction de la molécule d’ARNm dans la fabrication des protéines • le code génétique assure la correspondance entre la séquence des codons de l’ARNm et la séquence des acides aminés du polypeptide (protéine de 20 à 100 acides aminés) Alain Bruyère Paris 12-13/05/2006

7. en résumé • 1ère étape : transcription du gène contenu dans l’ADN en ARNm à l’intérieur du noyau • 2è étape : traduction, grâce à l’ARNt et au ribosome, de l’ARNm en une séquence chaînée d’acides aminés, constituants liés de la protéine qui se forme, selon la séquence des codons de l’ARNm Alain Bruyère Paris 12-13/05/2006

8. codons • la séquence des bases de l’ADN est comparable à la séquence des lettres d’un texte • codons : ce sont les mots du langage génétique • ils ont tous la même longueur • ce sont des triplets de nucléotides • A, C, G, T (U pour l’ARN) • il existe 4³=64 combinaisons possibles de ces 4 lettres en triplets • 3 codons signifient la fin de la traduction (codons STOP) : UAA, UAG, UGA • 1 codon est toujours le codon start : AUG Alain Bruyère Paris 12-13/05/2006

9. exemple • a la séquence CAA-TTC du gène de l’hémoglobine (brin de l’ADN) correspond la séquence GUU-AAG de l’ARNm • ADN  ARNm • CAA GUU • TTC  AAG ADN…CAATTC… …GUUAAG… ARNm Alain Bruyère Paris 12-13/05/2006

10. ARNt • l‘ARNm est transporté à l’extérieur du noyau vers un ribosome • les acides aminés sont acheminés sur le sitede fabrication de la protéine par l’ARNt • à une des extrémités de l’ARNt se trouve une molécule spécifique , ex CAA, qui reconnaît le triplet correspondant de l’ARNm GUU • à l’autre extrémité, l’ARNt remorque l’acide aminé approrpié, dans l’exemple, la valine Alain Bruyère Paris 12-13/05/2006

11. traduction • 1ère étape • une sous-unité du ribosome accompagnée de l’ARNt qui porte l’acide aminé méthionine (don’t l’anti-codon est UAC), se fixe sur l’extrémité de l’ARNm • le ribosome et sa sous-unité glisse jusqu’à ce qu’ ils parviennent au codon AUG, codant pour la methionine; ce codon est le codon START • ---> ARNt1 UAC ….AUG…. ARNm methionine Alain Bruyère Paris 12-13/05/2006

12. traduction • 2ème étape • une deuxième sous-unité du ribosome accompagnée d’un ARNt qui porte un autre acide aminé, ex valine, se fixe sur l’extrémité de l’ARNm • le ribosome et sa sous-unité glisse jusqu’à ce qu’ ils parviennent au codon suivant de l’ARNm, par exemple, GUU, codant pour la la valine • ---> ARNt1 ARNt2 UAC CAA ….AUG--GUU…. ARNm methionine valine Alain Bruyère Paris 12-13/05/2006

13. traduction • 2ème étape • le ribosome se déplace de codons en codons sur l’ARNm et associe chaque codon à un ARNt lui correspondant qui apporte le bon acide aminé au bon endroit • ce nouvel acide aminé est relié au peptide (protéine) en cours de formation (aux acides aminés précédents déjà liés) et d’élongation grâce à une liason peptidique créé par une enzyme • les ARNt se libèrent au fur et à mesure • la chaîne d’acide aminés s’allonge suivant un ordre donné par la suite des codons de l’ARNm Alain Bruyère Paris 12-13/05/2006

14. traduction • 2ème étape • une troisième sous-unité du ribosome accompagnée d’un ARNt qui porte un autre acide aminé, ex valine, se fixe sur l’extrémité de l’ARNm • le ribosome et sa sous-unité glissent jusqu’à ce qu’ ils parviennent au codon suivant de l’ARNm, par exemple, AAG, codant pour la lysine • ---> ARNt2 ARNt3 CAA UUC -----AUG----GUU---AAG ARNm ARNt1UAC methionine valine lysine Alain Bruyère Paris 12-13/05/2006

15. traduction • 2ème étape • ---> ARNt3 UUC ….AUG----GUU---AAG ARNm ARNt2 CAA ARNt1 UAC methionine valine lysine Alain Bruyère Paris 12-13/05/2006

16. traduction • 3ème étape • quand le ribosome parvient au niveau d’un codon STOP UGA ou UAG ou UAA, l’ARNm est libéré, de même que la méthionine et le peptide (protéine) créé est libéré ….AUG----GUU---AAG---UGA ARNm ARNt1 UAC ARNt2 CAA methioninestart valine lysine stop ARNtstop ACU ARNt3 UUC Alain Bruyère Paris 12-13/05/2006

17. en résumé • le gène est caratérisé par sa séquence de nucléotides • le polypeptide (protéine) par sa séquence d’acides aminés Alain Bruyère Paris 12-13/05/2006

18. Alain Bruyère Paris 12-13/05/2006

19. code génétique • en résumé • l’ADN est transcrit en ARNm • l’ARNm est interprété par les ribosomes qui assemblent les acides aminés présents sur les ARNt. La suite des codons de l’ARNm est traduit en une suite d’acides aminés portés par les ARNt • le code génétique désigne le système de correspondance mise en jeu lors de la transformation de l’information génétique des gènes en protéines • ce système de codage s’est avéré être utilisé par l’immense majorité des êtres vivants Alain Bruyère Paris 12-13/05/2006

20. code génétique • 64 codons • 3 codons STOP • 1 codon START • 61 codons significatifs • Le codon START (AUG) est aussi un codon significatif, puisqu’il code la méthionine Alain Bruyère Paris 12-13/05/2006

21. Codons Codons Codons UCCUCA UCG UCCUCA UCG UCCUCA UCG CGCCGA CGG CGCCGA CGG UUCUUA UUG UUCUUA UUG UACUAA UAG UACUAA UAG CCCCCA CCG CCCCCA CCG AUCAUA AUG AUCAUA AUG UGCUGA UGG UGCUGA UGG UGCUGA UGG Pour lire ce tableau, il faut savoir que la première colonne indique la première lettre du codon, la première rangée indique la seconde et la dernière colonne indique la dernière lettre du codon. Les colonnes colorées en jaune très clair indiquent la totalité du codon. À côté se trouve chaque fois l'acide aminé correspondant. Un ARNm et un gène se terminent toujours par un « codon non-sens » aussi appelé « codon-stop », il existe 3 codons-stop (UAG, UAA et UGA). Ceux-ci tiennent le rôle du point en bout de phrase LE CODE GÉNÉTIQUE : AAA    LysAAC    AsnAAG    LysAAU    Asn ACA    ThrACC    ThrACG    ThrACU    Thr AGA    ArgAGC    SerAGG    ArgAGU    Ser AUA    IleAUC    IleAUG    MetAUU    Ile CAA    GlnCAC    HisCAG    GlnCAU    His CCA    ProCCC    ProCCG    ProCCU    Pro CGA    ArgCGC    ArgCGG    ArgCGU    Arg CUA    LeuCUC    LeuCUG    LeuCUU    Leu GAA    GluGAC    AspGAG    GluGAU    Asp GCA    AlaGCC    AlaGCG    AlaGCU    Ala GGA    GlyGGC    GlyGGG    GlyGGU    Gly GUA    ValGUC    ValGUG    ValGUU    Val UAAstopUAC    TyrUAGstopUAU    Tyr UCA    SerUCC    SerUCG    SerUCU    Ser UGAstopUGC    CysUGG    TrpUGU    Cys UUA    LeuUUC    PheUUG    LeuUUU    Phe LES CODONS STOP : UAA : OCRE  |  UAG : AMBRE  |  UGA : OPALE code génétique AACAAA AAG AACAAA AAG AACAAA AAG AGCAGA AGG AGCAGA AGG AGCAGA AGG Codon START : AUG Alain Bruyère Paris 12-13/05/2006 GUCGUA GUG GUCGUA GUG GUCGUA GUG GCCGCA GCG GCCGCA GCG GCCGCA GCG GACGAA GAG GACGAA GAG GACGAA GAG GGCGGA GGG GGCGGA GGG GGCGGA GGG

22. Alain Bruyère Paris 12-13/05/2006

23. Alain Bruyère Paris 12-13/05/2006

24. code génétique 20 types : acide aminé 2 x 1 codons = 2 9 x 2 codons = 18 1 x 3 codons = 3 5 x 4 codons = 20 3 x 6 codons = 18 ----- ---- 20 61 1 type : STOP 1 type : START ----- 22 types Alain Bruyère Paris 12-13/05/2006

25. code génétique 20 types : acide aminé 2 x 1 codons = 2 9 x 2 codons = 18 1 x 3 codons = 3 5 x 4 codons = 20 3 x 6 codons = 18 ----- ---- 20 61 5 groupes • significatifs • non-significatifs • 2 ensembles • significatifs • STOP • START • 3 catégories 1 groupe 1 groupe 1 type STOP 3 codons 1 type START ----- 22 types 7 groupes Alain Bruyère Paris 12-13/05/2006 64 codons

26. arithmétique • de OOOOOO à IIIIII => de 0 à 63 => 64 valeurs • OOOOOO = O; IIIIII = 1+2+4+8+16+32 = 63OI1OO1 = 1+8+16 = 25; IIIOII = 1+2+8+16+32 =59 • de OOOOOO à IIIIII => de 0 à 21 => 22 valeurs • OOOOOO = O; IIIIII = 1+2+3+4+5+6 = 21OIIOOI = 1+4+5 = 10; IIIOII = 1+2+4+5+6= 18 • de OOOOOO à IIIIII => de 0 à 6 => 7 valeurs • OOOOOO = O; IIIIII = 1+1+1+1+1+1 = 6OI1OO1 = 1+1+1= 3; IIIOII = 1+1+1+1+1 = 5 • de OOOOOO à IIIIII => de 0 à 1 => 3 valeurs • OOOOOO = O; IIIIII = 1OI1OO1 = autre; IIIOII = autre • de OOOOOO à IIIIII => 0 et 1 => 2 valeurs • OOOOOO = O; IIIIII = 1 Alain Bruyère Paris 12-13/05/2006

27. synthèse Alain Bruyère Paris 12-13/05/2006