Biologie - Cours: 2: La synthèse des protéines
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1
La synthèse des protéines
Collège Lionel-Groulx 2
Objectif généralExpliquer les
différentes étapes menant du gène à
la protéine
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Plan du coursIntroduction: L’ARN? Le code génétique?1. La transcription
a. L’initiationb. L’élongationc. La terminaison
2. La maturation de l’ARNpréma. La modification des extrémités de l’ARNprémb. L’épissage
3. La traductiona. L’initiationb. L’élongationc. La terminaison
4. Les modifications post-traductionnelles
5. Les mutations ponctuelles Figure 17.3 b), p. 340
4
L’ARN• Macromolécule• Acide nucléique:
– Base azotée (A, U, G, C)– Sucre (ribose)– Groupement phosphate
• Appariement avec l’ADN• Types d’ARN:
– ARN prémessager (ARN prém)– ARN messager (ARNm)– Petit ARN nucléaire (pARNn)– ARN ribosomique (ARNr)– ARN de transfert (ARNt)
Figure 5.26, p. 91
Collège Lionel-Groulx 5
Le code génétique1 génon → 1 codon → 1 acide aminé
Figure 17.4, p. 341
64 génons = 64 codons = 20 acides aminés + codons d’arrêt
Il y a de la redondancedans le code génétique:plusieurs codons donnent le même acide aminé
Collège Lionel-Groulx 6
Le code génétique
Figure 17.5, p. 342
Collège Lionel-Groulx 7
Le code génétique• Cadre de lecture:
– L’ARN doit être lu dans le bon sens et à partir du bon endroit pour former une protéine fonctionnelle.
– Sens 5 ’→ 3 ’
Figure 5.26, p. 91
• CAGUGGAGUGCGGUU = CAG UGG AGU GCG GUU Gln Trp Ser Ala Val≠ AGU GGA GUG CGG Ser Gly Val Arg
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1. Transcription2. Maturation de l’ARN
3. Traduction
ADN → ARNprém→ ARNm → Protéine1 2 3
Animation de la transcription et la traduction
Collège Lionel-Groulx 9
1.La transcription - Une vue d’ensemble
Figure 17.7, p. 343
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a. L’initiation
• Facteurs impliqués:– ADN:
• Promoteur du gène• boîte TATA
– Facteurs de transcription– ARN polymérase II
Figure 17.8, p. 344
Complexe d’initiation de
la transcription
Collège Lionel-Groulx 11
b. L’élongation• Facteurs impliqués:
– ADN– ARN polymérase II (v = 60 nt/sec)– Acides nucléiques libres– Action simultanée de plusieurs
ARN polymérases IIFigure 17.7, p. 343
sandwalk.blogspot.comusers.rcn.com
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c. La terminaison• Facteurs impliqués:
– ADN (séquence AAUAAA ou région de terminaison)– ARN polymérase II
• Résultat = Libération de l’ARN prém (transcrit)
Figure 17.7, p. 343
Collège Lionel-Groulx 13
Promoteur
ARN polymérase IIInitiation
Élongation
ARN prém en formation
ARN prém en formationTerminaison
ARN prém
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2. La maturation de l’ARNprém • Deux modifications importantes:
a. Les modification des extrémités de l’ARNprém b. L’épissage
• Lieu: noyau• Résultat: ARNprém → ARNm• Buts:
– Protection de l’ARNm– Transport de l’ARNm– Préparation de l’ARNm à la traduction
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a. Les modifications des extrémités de l’ARNprém• Extrémité 5’:
– Ajout d’un nucléotide G modifié = Coiffe 5’
• Extrémité 3’:– Ajout de plusieurs nucléotides A = Queue poly-A
• Fonctions:– Transport de l’ARNm– Protection de l’ARNm
Figure 17.9, p. 345
16
b. L’épissage• La molécule d’ARNprém est beaucoup plus longue que
nécessaire.– Les régions codantes sont des séquences d’ARN qui seront traduites en
protéines. Ce sont les exons. Exons = séquences exprimées.– Les régions non codantes sont des séquences d’ARN qui ne seront par
traduites. Ce sont les introns. Introns = intrus…
• Processus d’excision des introns et de recollage des exons de l’ARNm.
Figure 17.10, p. 346
Collège Lionel-Groulx 17
b. L’épissage• Fonctions:
– Nécessaire pour le transport de l’ARNm au cytoplasme.– Épissage différentiel de l’ARN permet d’avoir plusieurs protéines
avec un même gène.– Fonction évolutive?
Figure 19.8, p. 400
18
b. L’épissage• Complexe d’épissage:
– Ensemble de protéines et de petits ARN nucléaires (pARNn) coupant l’ARNprém.
– Protéines + pARNn = petites ribonucléoprotéines nucléaires ou pRNPn
Figure 17.11, p. 347
19
La maturation de l’ARNprém
Figure 19.5, p. 397
Signal poly(A)
ARN prém
ARNm
ÉpissageIntrons D’ARN
Coiffe 5’ Queue poly(A)Codonde départ
Codond’arrêt
Exon Exon ExonIntron Intron
ADN
Collège Lionel-Groulx 20
Figure 17.3 b), p. 340
Collège Lionel-Groulx 21
3. La traduction – une vue d’ensemble
Figure 17.13, p. 349
22
L’ARNt• Plusieurs ARNt différents• Fonctions:
– Interprétation des codons de l’ARNm– Transport des acides aminés vers le ribosome
Figure 17.14, p. 349• Structure:
– Anticodon s’appariant avec l’ARNm
– Site de liaison avec l’acide aminé
• C’est la molécule traductrice.
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L’aminoacyl-ARNt-synthétase• 20 types = 20 acides
aminés• Fonction:
– Appariement de l’ARNt avec l’acide aminé correspondant en prenant l’énergie de l’ATP.
Figure 17.15, p. 350
24
Le ribosome• Organite cytoplasmique (composé
d’ARNr et de protéines) fabriqué dans le nucléole.
• Fonctions:– Appariement du codon de l’ARNm avec
l’anticodon de l’ARNt.– Formation du polypeptide
• Structure:– Petite sous-unité ribosomique– Grande sous-unité ribosomique
• Sites importants– Site A– Site P– Site E
Figure 17.16, p. 351
Collège Lionel-Groulx 25
Le ribosome• Polyribosomes:
– Traduction simultanée d’un même ARNm par plusieurs ribosomes.
Figure 17.20, p. 354
bass.bio.uci.edu
Collège Lionel-Groulx 26
a. L’initiation• Facteurs impliqués:
– ARNm (codon de départ AUG)– ARNt d’initiation et acide aminé Met– Petite sous-unité ribosomique– Grande sous-unité ribosomique– GTP
• Lieu: cytoplasme
Figure 17.17, p. 352
Complexe d’initiation de la
traduction
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b. L’élongation• Facteurs impliqués:
– ARNm– ARNt– Ribosome– 2 GTP
Figure 17.18, p. 353
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c. La terminaison• Facteurs impliqués:
– ARNm (codons d’arrêt UAG, UAA et UGA)– Facteur de terminaison– Hydrolyse
Figure 17.19, p. 354
29
Résumé
• Film: Protein Synthesis Translation 2008http://fr.youtube.com/watch?v=yJdAxuIA6QM
• Film: Translation: the moviehttp://vcell.ndsu.edu/animations/translation/movie-
flash.htm
Collège Lionel-Groulx 30Figure 17.26, p. 360
Collège Lionel-Groulx 31
4. Les modifications post-traductionnelles• Obtention d’une protéine fonctionnelle
– Repliement du polypeptide selon une structure en 3D spécifique.
– Regroupement de différents polypeptides.– Découpage d’un polypeptide.
Figure 5.20, p. 87
32
4. Les modifications post-traductionnelles
• Ciblage des protéines– Ajout de molécules qui permettent d’envoyer les
protéines à des endroits spécifiques dans la cellule ou à l’extérieur de la cellule.
Figure 17.21, p. 355
Collège Lionel-Groulx 33
L’exocytose
Figure 7.10, p. 134
34
5. Les mutations ponctuelles• Mutation:
– Modification du bagage génétique d’une cellule.
• Mutation ponctuelle:– Modification chimique d`une paire de bases azotées– 2 catégories:
• Les substitutions• Les insertions et les délétions
• Mutations spontanées:– Erreurs survenant durant les processus cellulaires normaux touchant l’ADN.– Ex.: la réparation de l’ADN.
• Mutagènes:– Agents physiques ou chimiques qui changent l’ADN.– Ex.: les rayons UV
Collège Lionel-Groulx 35
Les substitutions
Figure 17.24, p. 358
Collège Lionel-Groulx 36
Les insertions et les délétions
Figure 17.25, p. 358
37
Figure 17.23, p. 357