Objectifs d'apprentissage
- Distinguer les deux étapes de l'expression d'un gène : transcription et traduction
- Localiser la transcription (noyau) et la traduction (ribosomes, cytoplasme) dans la cellule
- Décrire le rôle de l'ARN polymérase dans la synthèse de l'ARN messager
- Expliquer la complémentarité entre l'ADN matrice et l'ARNm formé (avec l'uracile à la place de la thymine)
- Définir un codon et expliquer le principe de lecture de l'ARNm par groupes de trois nucléotides
- Caractériser le code génétique (universel, redondant, non ambigu)
- Décrire le rôle de l'ARNt et des ribosomes dans la traduction d'un ARNm en polypeptide
Notions clés
La transcription
Dans le noyau, l'ADN sert de matrice pour synthétiser un ARN messager (ARNm), grâce à l'ARN polymérase. L'ARNm est complémentaire d'un des deux brins d'ADN, avec l'Uracile (U) qui remplace la Thymine (T) face à l'Adénine.
La traduction
Dans le cytoplasme, sur les ribosomes, l'ARNm est lu par groupes de trois nucléotides consécutifs (les codons). Chaque codon correspond à un acide aminé selon le code génétique. Les ARN de transfert (ARNt) apportent les acides aminés correspondants, grâce à la reconnaissance entre le codon de l'ARNm et l'anticodon de l'ARNt. La chaîne d'acides aminés ainsi assemblée forme un polypeptide, qui se replie en protéine fonctionnelle.
Les caractéristiques du code génétique
Le code génétique est universel (le même code est utilisé chez la quasi-totalité des êtres vivants), redondant ou dégénéré (plusieurs codons peuvent coder le même acide aminé) et non ambigu (un codon donné ne code jamais deux acides aminés différents). Certains codons, dits codons stop, ne codent aucun acide aminé et signalent la fin de la traduction.
Le modèle « un gène → une protéine → un caractère »
Ce modèle simplifié résume la relation entre l'information portée par un gène, la protéine qu'il permet de produire, et le caractère observable qui en résulte — c'est la base de la génétique moléculaire.
Erreurs fréquentes
Confondre transcription et traduction — la transcription copie l'ADN en ARNm dans le noyau, la traduction lit l'ARNm pour fabriquer une protéine dans le cytoplasme.
Oublier que l'ARN contient de l'uracile à la place de la thymine — l'uracile s'apparie avec l'adénine, comme le ferait la thymine.
Croire qu'un codon peut coder plusieurs acides aminés différents — c'est l'inverse qui est vrai : plusieurs codons différents peuvent coder le même acide aminé.
Découper l'ARNm de façon aléatoire au lieu de le lire par groupes de trois nucléotides consécutifs et non chevauchants, à partir d'un codon initiateur.
Confondre le rôle de l'ARN messager (porte l'information copiée du gène) avec celui de l'ARN de transfert (apporte l'acide aminé correspondant à un codon).
Exemple corrigé — De l'ADN matrice à la chaîne d'acides aminés
Énoncé
Un brin d'ADN matrice a pour séquence, lue dans le sens de la transcription : T - A - C - A - A - G - T - T - T - A - T - T. 1) Donner la séquence de l'ARN messager transcrit à partir de ce brin. 2) Découper cet ARNm en codons. 3) À l'aide de l'extrait du code génétique ci-dessous, donner la séquence d'acides aminés correspondante, jusqu'au premier codon stop rencontré.
Correction
1) ARNm = A - U - G - U - U - C - A - A - A - U - A - A (complémentarité, avec Uracile à la place de Thymine face à l'Adénine du brin matrice).
2) Codons : AUG / UUC / AAA / UAA.
3) AUG = Méthionine (début) ; UUC = Phénylalanine ; AAA = Lysine ; UAA = codon stop → fin de la traduction. La chaîne polypeptidique obtenue est : Méthionine - Phénylalanine - Lysine (3 acides aminés, la traduction s'arrête au codon stop qui ne code aucun acide aminé).
3 exercices pour t'entraîner
Exercice 1
FacileDans quel compartiment cellulaire se déroule la transcription, et dans quel compartiment se déroule la traduction ?
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La transcription a lieu dans le noyau (chez les eucaryotes). La traduction a lieu dans le cytoplasme, au niveau des ribosomes.
Exercice 2
MoyenUn codon de l'ARNm est GGU (il code la Glycine). Combien de nucléotides de l'ADN matrice correspondent à ce seul codon, et quel est l'anticodon de l'ARNt qui le reconnaît lors de la traduction ?
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Un codon comporte 3 nucléotides, donc 3 nucléotides du brin d'ADN matrice lui correspondent. L'anticodon de l'ARNt qui reconnaît le codon GGU est complémentaire base par base (G-C, G-C, U-A) : CCA.
Exercice 3
DifficileDeux codons différents, GCU et GCC, codent tous deux pour l'alanine. Quelle propriété du code génétique cet exemple illustre-t-il ? Expliquer en une phrase pourquoi cette propriété ne remet pas en cause la fiabilité de la traduction.
Voir la correction
Cet exemple illustre la redondance (ou dégénérescence) du code génétique : plusieurs codons différents peuvent coder pour le même acide aminé. Cette redondance ne remet pas en cause la fiabilité de la traduction car le code reste non ambigu dans l'autre sens : un codon donné ne code jamais deux acides aminés différents, chaque codon a toujours la même signification.
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Questions fréquentes
Où se déroulent la transcription et la traduction dans la cellule ?
Chez les eucaryotes, la transcription (synthèse de l'ARNm à partir de l'ADN) se déroule dans le noyau. La traduction (synthèse de la protéine à partir de l'ARNm) se déroule dans le cytoplasme, au niveau des ribosomes.
Pourquoi dit-on que le code génétique est redondant mais non ambigu ?
Il est redondant (ou dégénéré) car plusieurs codons différents peuvent coder le même acide aminé. Il reste non ambigu car un codon donné ne code jamais deux acides aminés différents : chaque codon a toujours une seule et même signification.
Quel est le rôle de l'ARN de transfert (ARNt) dans la traduction ?
Chaque ARNt reconnaît un codon spécifique de l'ARNm grâce à son anticodon (complémentaire du codon) et apporte au ribosome l'acide aminé correspondant, qui est alors ajouté à la chaîne polypeptidique en cours de synthèse.