4 TRANSCRIPTION TRADUCTION Objectifs : définir transcription et traduction et donner leur localisation cellulaire sur un schéma, identifier les acteurs de la transcription (ARNpol, brin transcrit, ARNm) donner la composition et la structure de l'arnm. Sur un schéma, identifier les acteurs et le résultat de la traduction (ARNm, ARNt, ribosomes, acides aminés, séquence polypeptidique formée) donner les caractéristiques du code génétique transcrire et traduire I. Schéma général 24 heures sur 24, nos cellules "travaillent", cela veut dire qu'elles fabriquent des protéines. Il existe des milliers de protéines différentes dans notre corps. Par exemple, des protéines à la surface des globules rouges qui donnent notre groupe sanguin, ou encore de petites protéines dans le sang comme certaines hormones (insuline, glucagon,..), l'actine, la myosine qu'on retrouve comme cytosquelette dans les cellules musculaires, etc.. Les instructions pour fabriquer toutes ces protéines sont contenues dans le noyau des cellules. On trouve dans l'adn un gène codant pour chaque protéine. C'est pourquoi il y a des milliers de gènes différents. A l'aide de l'animation suivante, remplir le tableau suivant, présentant les deux étapes de la synthèse protéique : compartiment À partir de quoi? Pour fabriquer quoi? transcription noyau L'ADN (très long, ne peut pas sortir du noyau) traduction cytoplasme de l'arn messager des protéines de l'arn messager = ARNm (assez court, peut sortir du noyau) en déduire la définition de la transcription : c'est la synthèse d'un ARNm à partir de l' ADN. Même question pour la traduction : c'est la synthèse d'un polypeptide à partir d'un ARN messager Que doit-il se passer juste après la transcription pour que la traduction puisse avoir lieu? L'ARN messager doit sortir du noyau. Rappeler la différence entre une protéine et un polypeptide. Les deux sont des polymères protidiques mais le second contient moins de 100 acides aminés. Imaginons que nous sommes dans le pancréas et que la glycémie a fortement augmenté. Regardons de plus près les cellules β des ilôts de Langerhans. A ce moment précis, elles doivent fabriquer de l'insuline mais pas d'autre protéine. 1
Placer les légendes suivantes : gène de l'insuline, ADN, transcription, ARNm, sortie du noyau, traduction, polypeptide. ADN = gène de l'insuline ARN = AUGCCA UGGCUA UUCGAA CCGAU.. ARN ribosomes, code génétique Voici la séquence d'adn de l'insuline (la séquence étant l'enchaînement de ses monomères) : 2
II. la transcription 1. l'arn messager Comme l'adn, l'arn messager est un acide nucléique. Voici ses différences par rapport à l'adn: l'adn - ADN = acide désoxyribonucléique - est très long - est bicaténaire - les bases azotées sont A, T, C, G - le sucre est du désoxyribose - reste dans le noyau l'arnm - ARN = acide ribonucléique - est assez court - est simple brin - les bases azotées sont A, U, C, G (la thymine T est remplacé par de l'uracile U ) - le sucre est du ribose - est fabriqué dans le noyau puis va dans le cytoplasme 2. mécanisme La transcription de l'adn en ARNm est réalisée grâce à une enzyme (comme une machine miniature) : elle s'appelle l'arn polymérase qui, comme son nom l'indique, polymérise de l'arn! vidéo vidéo L' enzyme se fixe sur l'adn et écarte ses deux brins. Un seul brin est lu, on l'appelle " le brin transcrit ". L'autre brin n'intervient pas, on l'appelle le brin non transcrit. L'ARN polymérase se déplace et lit le brin transcrit : pour chaque nucléobase de l'adn, elle ajoute à l'arnm en construction la nucléobase complémentaire : quand elle lit un C, elle ajoute un G, quand elle lit un G, elle ajoute un C, quand elle lit un T, elle ajoute un A, quand elle lit un A, elle ajoute un U. Dès que le gène entier a été lu, l'arnm formé se détache et sort du noyau par les pores de l'enveloppe nucléaire. Les deux brins d'adn qui avaient été écartés se réassocient et reforment la double hélice, l'arn polymérase s'éloigne. 3
La séquence d'adn donnée p.2 correspond au brin transcrit. C'est donc lui qui sera transcrit par l'adn polymérase. À partir des 15 premières lettres de cette séquence, trouver la séquence en ARNm correspondante. Séquence d'adn brin transcrit TATTTACCATATCAG Construire à l'aide des boîtiers : - le brin d'adn transcrit de cette séquence, - le brin d'adn non transcrit correspondant, - le brin d'arnm qui sera fabriqué III. la traduction L'ARNm est alors dans le cytoplasme, il se fixe à un ribosome qui va assembler des acides aminés selon les instructions qu'il porte. Le ribosome peut être libre dans le cytoplasme ou associé au réticulum granuleux. http://mpronovost.ep.profweb.qc.ca/bionp1/traductionprot.jpg Les ribosomes lisent l'arnm non pas lettre par lettre mais ils lisent des triplets ou des codons : AUG, ACC, GUC, CCG... Autour des ribosomes, dans le cytoplasme, se trouvent des ARN de transfert (= ARNt). Ce sont des structures très courtes d'arn qui transportent des acides aminés. Ce sont eux qui vont apporter aux ribosomes les acides aminés nécessaires à la synthèse protéique. En effet, il y a autant d'arnt différents que d'acides aminés différents. Les ARNt possèdent une courte séquence de 3 nucléotide appelée anticodon. Selon cette séquence l'arnt ne portera pas le même acide aminé. Lorsque le ribosome lit un codon sur l'arnm, le bon ARNt vient se placer dessus grâce à son anticodon complémentaire. Cet ARNt apporte un acide aminé particulier (cet AA correspond à l'anticodon donc au codon voulu). Un fois ce codon lu, le ribosome passe au suivant, tout en assemblant les acides aminés successifs apportés par les différents ARNt. 4
Les scientifiques ont découvert la correspondance entre codon d'arnm et acide aminé. C'est le code génétique. Ce code est universel (valable pour toutes les cellules). On dit aussi qu'il est dégénéré, c'est à dire qu'un AA peut être codé par différents codons (la réciproque est fausse). Bandeau de gauche Méthode pour trouver l'acide aminé qui correspond à un codon : Je prends la première lettre du codon dans le bandeau tout à gauche. Cette lettre correspond à 4 lignes. Je prends la deuxième lettre du codon dans le bandeau du haut. Grace à cette lettre, je sélectionne 4 solutions. Avec la troisième lettre du codon dans le bandeau de droite, je trouve le bon acide aminé. Son nom est en abrégé. Bandeau du haut Bandeau de droite Notons la présence de 4 codons particuliers : AUG qui est le codon-initiateur, il code pour de la méthionine, il indique le début de la synthèse protéique. UAA, UAG, UGA qui sont des codons-stop qui provoquent l'arrêt de la traduction. 5
Voici un tableau qui donne les noms en entier des acides aminés. deviner quel est l'aa porté par un ARNt dont l'anticodon est CCC. Le même filament d'arnm peut être lu simultanément par plusieurs ribosomes en même temps. Les polypeptides libérés peuvent ensuite subir des modifications et des maturations dans le REG et l'appareil de Golgi. Elles sont transportées hors de la cellule et dans le système sanguin ou encore à l'intérieur même de la cellule l'ayant synthétisée. 6