L’utilisation des nutriments : la biosynthèse des protéines

L’Acide DésoxyriboNucléique (ADN) = polymère de nucléotides se trouvant dans le noyau des cellules eucaryotes et dans le cytoplasme des cellules procaryotes est le support de l’information génétique.

Les nucléotides sont formés :

• d’un ose : le désoxyribose,
  
• d’un acide phosphorique
  
• d’une base azotée : Adénine (A), Guanine (G), Cytosine (C), Thymine (T)

Les nucléotides s’associent entre eux, par des liaisons covalentes (phosphodiester) pour former un brin d’ADN.

Deux brins d’ADN s’associent par liaisons hydrogène, pour former la double hélice d’ADN grâce à la loi de complémentarité des bases : l’adénine s’associe à la thymine et la guanine s’associe à la cytosine. 

Les chromosomes sont le résultat de la condensation de cette double hélice d’ADN. Afin que l’information génétique (génotype) soit exprimée au niveau du phénotype de chaque individu elle doit être transcrite en ARNm puis traduite en protéines à l'aide des ribosomes, des ARN de transfert et du code génétique.

ADN --> transcription --> ARNmessager --> traduction --> Protéines
= phénotype : ensemble des caractères observables chez un individu.

L’ADN étant présent dans tous les noyaux de toutes les cellules, il est transmis de génération en génération lors de la procréation.

L’ADN (acide désoxyribonucléique) est le support de l’information génétique c’est-à-dire que cette macromolécule (molécule de haut poids moléculaire) détermine les caractères phénotypiques d’un individu (caractères visibles a l'œil nu : couleurs des cheveux....). Ils sont dus à l’expression de protéines.

L’ADN se trouve dans le noyau des cellules. Le noyau est délimité par une enveloppe nucléaire dont les pores sont trop petits pour laisser passer l’ADN (bicaténaire : double brin). Cet obstacle est contourné par la transcription : étape qui se déroule dans le noyau dont le but est de transformer l’ADN en ARN (acide ribonucléique) messager : ARNm. Il est monocaténaire (un seul brin) donc plus « petit » que l’ADN. L’ARNm peut passer les pores nucléaires pour rejoindre le cytoplasme où se trouvent les molécules nécessaires à la traduction (synthèse des protéines).

Le passage de l’ADN en ARNm et celui de l’ARNm en protéines est basé sur la complémentarité des bases. La guanine G ne peut s’associer qu’avec la cytosine C. L’adénine A ne peut s’associer qu’avec la thymine (T dans l’ADN) et avec l’uracile (U dans l’ARN).

La traduction nécessite un codage universel (identique chez toutes les espèces) : le code génétique. L’ARNm est lu de trois nucléotides en trois nucleotides (triplets appelés codons) dans le sens 5’ 3’. Au codon est associé un acide aminé, qui enchaîné les uns derrière les autres par des liaisons peptidiques formera la protéine responsable des caractères phénotypiques. La traduction se termine lorsqu’un codon est associé à un codon stop qui ne code pour aucun acide aminé.

La démarche de raisonnement pour passer de l’ADN aux protéines est la suivante :

Repérer le sens d’écriture du brin d’ADN : soit en 5’3’ (brin codant) soit en 3’5’ (brin non codant) :
5’ AGCGTAC3’ brin codant ou 3’ TCGCATG 5’ brin non codant (transcrit)

Si 5’3’ : déduire le brin d’ADN complémentaire puis l’ARNm grâce à la loi de complémentarité des bases
5’ AGCGTAC3’ ADN codant
3’ TCGCATG 5’ ADN non codant
5’ AGCGUAC 3’ ARNm

Si 3’5’ : transcrire directement le brin d’ADN en ARNm (A s’associe à U et G s’associe à C).
3’ TCGCATG 5’ ADN non codant
5’ AGCGUAC 3’ ARNm

Une fois l’ARNm trouvé : utiliser le code génétique pour faire correspondre les codons aux acides aminés associés.