Leçons de niveau 12

Enzyme, phénotype et génotype/Rappels de données biochimiques

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Rappels de données biochimiques
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Chapitre no 9
Leçon : Enzyme, phénotype et génotype
Chap. préc. :Cascade enzymatique
Chap. suiv. :Rappels de données génétiques
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Support de l'information génétique[modifier | modifier le wikicode]

Le support de l'information génétique est l'ADN (Acide DésoxyriboNucléique) qui se situe dans le noyau, chez les Eucaryotes et dans le cytoplasme chez les procaryotes. L'ADN est une molécule organique constituée de deux brins qui sont chacun une chaîne de nucléotides. Les nucléotides sont reliés entre eux par des liaisons entre le glucide de l'un et le phosphate de l'autre. Sur chaque glucide se trouve une base. Il y a quatre bases, l'Adénine (A), la Cytosine (C), la Guanine (G) et la Thymine (T). C'est la succession ordonnée de ces bases le long d'un des brins de chaque molécule d'ADN qui constitue le support de l'information génétique : celle-ci est "écrite" avec quatre "lettres" moléculaires. Les deux brins d'une molécule d'ADN sont en vis-à-vis et reliés entre eux par leurs bases. Deux liaisons sont possibles : Adénine - Thymine et Cytosine - Guanine. Les deux brins sont enroulés en une double hélice autour d'un axe qui passe par les liaisons entre les bases.

Pour en savoir plus voir la leçon sur les Acides nucléiques.

La lecture de l'information se fait par ouverture de l'ADN au niveau d'un gène et synthèse d'une copie de cette information, sous forme d'un ARN messager. Celui-ci va jusqu'au site cellulaire où s'effectue la synthèse du corps correspondant au gène. Cela s'étudie dans la synthèse des protides.

La synthèse des protides[modifier | modifier le wikicode]

Gène et Protide hydrolysable[modifier | modifier le wikicode]

Tous les protides hydrolysables sont des assemblages d'acides aminés (protides non-hydrolysables) en une chaîne dite polypeptidique non ramifiée. Chaque protide hydrolysable se caractérise par la séquence ordonnée des acides aminés qui le composent qui est appelée sa structure primaire.

La structure primaire d'un protide implique pour sa synthèse que :

  • sa composition, c'est-à-dire que les acides aminés présents et leur nombre d'exemplaires dans la chaîne, soit respectée,
  • l’ordre dans lequel ces acides aminés sont assemblés soit respecté.

Pour la cellule, un protide nécessite un plan de synthèse donnant la liste des acides aminés d'une extrémité à l'autre de la chaîne polypeptidique dans l’ordre exact dans lequel ils doivent apparaître : ce plan, cette séquence ordonnée des acides aminés qui composent ce protide, est donné par l'information génétique. Pour chaque protide, la cellule a un plan de synthèse qui est le gène du protide considéré : un protide hydrolysable => un gène.

Rôles de l'ADN et de l'ARN[modifier | modifier le wikicode]

Le gène est porté par une molécule d'ADN (voire deux mais une seule suffit) dans le noyau alors que le site de synthèse des protides est dans le cytoplasme au niveau des ribosomes parfois associés au réticulum endoplasmique pour donner le réticulum endoplasmique granulaire ou REG.

L'ARN est une molécule monobrin constituée comme chaque brin d'ADN par une association de nucléotides mais avec un glucide différent - le ribose d'où son nom d'Acide RiboNucléique - et une des quatre bases différente -la Thymine y étant remplacée par l'Uracile -. (Voir Acides nucléiques.)


Deux types d'ARN interviennent dans la synthèse protidique :

  • l'ARN messager, ARNm, qui prend une copie (en négatif) de la séquence codant le protide au niveau du gène de l'ADN, et qui rejoint un (ou plusieurs) ribosomes (mais un seul suffit) au niveau du cytoplasme d'où sa qualification de messager (cette copie du gène se fait selon la même modalité que la reconstitution du brin complémentaire d'ADN lors de sa [[Acide nucléique/Composition et structure#La duplication de l'ADN|duplication]]),
  • l'ARN de transfert, ARNt, qui présente un pôle capable de fixer un et un seul acide aminé et un autre pôle présentant une séquence de 3 nucléotides, toujours la même, qui permettra de positionner l'acide aminé qu’il porte en bonne place par rapport à l'ARNm.

Synthèse Protides global.PNG

Rôle du ribosome[modifier | modifier le wikicode]

Le ribosome est un granule constitué de deux sous-unités contenant une partie protéique et une troisième forme d'ARN : l'ARN ribosomal ou ARNr.

D'abord, le ribosome reçoit l'ARNm (il peut recevoir n’importe lequel) par l'extrémité portant un triplet de bases (toujours le même) dit de démarrage : premier triplet de l'ARNm.
Le triplet suivant, deuxième triplet, de l'ARNm est en position pour recevoir le triplet correspondant ( A => U, C => G, G => C et U => A) d'un ARNt qui ne portant qu'un seul type d'acide aminé place celui-ci en bonne position, c'est-à-dire en premier acide aminé de la chaîne polypeptidique à constituer.
L'ARNm avec son ARNt et l'acide aminé qu’il porte, glisse d'un triplet entre les deux sous unités du ribosome. Ceci à pour effet de mettre le troisième triplet de la chaîne en position de réception de son ARNt avec son acide aminé qui, à son tour, est mis en bonne place c'est-à-dire en deuxième acide aminé de la chaîne polypeptidique à constituer.
L'ARNm glisse encore d'un triplet entre les deux sous unités du ribosome. Le premier acide aminé et le deuxième sont associés par une liaison peptidique. L'ARNt porteur du premier acide aminé le relâche et se détache de l'ARNm devenant libre pour aller chercher un nouvel exemplaire de l'acide aminé dont il est chargé pour le placer, au besoin à nouveau, dans la chaîne polypeptidique en cours de synthèse (ou une autre). À ce stade, le deuxième acide aminé est lié au ribosome, est lié au premier acide aminé et le quatrième triplet est en position de réception de son ARNt porteur de son acide aminé qui sera, à son tour, mis en bonne place dans la chaîne polypeptidique : troisième acide aminé de cette chaîne.
Ainsi, par mise en place de réception du triplet suivant en position de réception de son ARNt avec son acide aminé donné et par liaison du dernier acide aminé installé par son ARNt à celui situé à l'extrémité de la partie de la chaîne d'acides aminés déjà réalisée et qui est libéré par son ARNt qui devient libre, la chaîne polypeptidique se construit pas à pas, triplet après triplet de l'ARNm, acide aminé après acide aminé.
Le dernier triplet de l'ARNm est un triplet de fin qui va permettre le glissement d'un triplet avec liaison du dernier acide aminé de la chaîne polypeptidique avec l'avant dernier, la libération du dernier acide aminé de la chaîne polypeptidique qui est maintenant terminée et libre, et le détachement de l'ARNm du ribosome.

Lors de cette synthèse pas à pas, la partie de la chaîne polypeptidique déjà formée n'est maintenue que par son dernier acide aminé mis en place, ce qui permet la mise en place pas à pas de la structure secondaire.
Au cours d'une synthèse au niveau d'un ribosome le triplet de démarrage peut entrer dans un autre ribosome qui devient le siège d'une nouvelle synthèse du protide : il peut ainsi y avoir plusieurs sites de synthèse du même protide à partir d'une même molécule d'ARNm.
Le gène peut former plusieurs ARNm qui en s'associant avec un ribosome voire plusieurs peuvent augmenter la vitesse de synthèse du protide.
L'arrêt de la synthèse du protide nécessitera la destruction de tous les ARNm formé par la cellule : du moins, il suffira de détacher le triplet de démarrage pour qu'un ARNm ne puisse plus entamer une nouvelle synthèse mais s'il est déjà engagé dans un ribosome cela ne l'empêchera pas de finir cette synthèse.

Le complexe constitué par le ribosome (ses deux unités), l'ARNm et les différents ARNt apportant leur acide aminé pour le mettre en bonne place est indispensable à la réaction de synthèse du protide et comme à la fin de la synthèse les éléments qui le constituent pourront se retrouver dans leur état initial c'est-à-dire intacts et, ainsi, à nouveau intervenir dans une réaction de synthèse protidique, alors ce complexe est un complexe enzymatique.
Le ribosome, les ARNt sont les mêmes pour toutes les synthèses de protide dans la cellule : ce sont les éléments communs du complexe enzymatique à toutes les synthèses. Par contre c’est l'ARNm qui sera différent selon le protide synthétisé : c’est la part spécifique du complexe enzymatique. L'ARNm est produit à partir d'un gène (une partie d'ADN) et c’est donc l'ADN qui est à l'origine de la partie spécifique du complexe enzymatique pour la synthèse d'un protide donné.

Cette partie est plus détaillée dans la leçon sur la synthèse des protides