7/18/2019 Quelques Notions de Biologie

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QUELQUES NOTIONS DE BIOLOGIE

1. L’ADN 

2. L’ARN 

3. Les protéines

4. Dans la recherche : quelques problèmes un e!emple "’al#orithme$ le blast 

1. L’ADN

En biologie, une suite de molécules est appelée séquence. On parle ainsi de séquences

d’ADN, de séquences d’ARN, de séquences de protéines. On parle également de brin d’ADN

et de brin d’ARN pour désigner la séquence.

L’ADN (Acide DésoxyriboNucléique est une séquence de molécules appelées acides

nucléiques, ou bases. !l existe " bases di##érentes $ A, %, &, '.

A $ adénine

% $ tymine

& $ cystine

' $ guanine

).A%&'''&%AAA%%&'A''%). * +R!N d’ADN

n cromosome est composé principalement de deux brins d’ADN, appariés ou liés entre eux par les bases, qui sont #ace--#ace. &aque organisme (sau# exception, comme les /irus

 poss0de * ou plusieurs cromosomes.

1a base A ne peut se lier qu’au %, et la base & qu’au '.

).A%&'''&%AAA%%&'A''%). 2 +R!N3 d’ADN A44AR!E3

).%A'&&&'A%%%AA'&%&&A).

ne cellule eucaryote est une cellule a/ec un noyau qui contient les cromosomes (exemple $

les animaux, la le/ure). ne cellule procaryote ne poss0de pas de noyau pour en/elopper 

ses cromosomes (exemple $ les bactéries.

Exemple de cellule eucaryote $

&romosome

 Noyau

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1’ADN d’un cromosome est une suite de régions codantes, ou gènes, qui permettront

notamment la synt0se de protéines, et de région non codantes, qui apparemment ne ser/ent a

rien.

'ene * 'ene 2 'ene 5

On appelle codon, une suite de trois nucléotides. n g0ne commence au ni/eau d’un codon

start, et se termine au ni/eau d’un codon stop.

2. L’ARN

L’ARN (Acide RiboNucléique est composé d’une séquence de " acides nucléiques $

A, , &, '. signi#ie racile et remplace le %. n brin d’ARN est #ormé a partir de bases

isolées dans la cellule, qui se lient ensemble a l’aide de protéines. 1’ARN est un brin

complémentaire de l’ADN (le rempla6ant le %. 1e scéma sui/ant représente la

transcription.

  1ecture de ce g0ne

  ).A%&'AAA%&&'&%'%%AA&''&&&'%'&).

  '&'A&AA

  ' ' &

...A'& & ' '

séparation  A 

des brins  ' A

).%A'&%%%A''&'A&AA%%'&&'''&A&').

1’ARN messager, ou ARNm, est ainsi transcrit a partir d’un g0ne de l’ADN, par des protéines

(dans le noyau pour les cellules eucaryotes. 1es protéines reconnaissent le début et la #in

d’un g0ne gr7ce a des séquences de nucléotides particuli0res (comme le promoteur a/ant le

début du g0ne.

Apr0s sa sortie du noyau et apr0s des modi#ications $ la maturation (comme l’épissage, il sert

de base la constitution d’une protéine. 1a protéine #ormée prend alors une structure 2D, puis

5D (/oir "D par assemblage a/ec d’autres protéines. En#in, la protéine /a prendre sa place,

selon sa #onction, dans le noyau, dans la cellule, dans la membrane de la cellule ou

l’extérieur de la cellule.

+ases isolées

+rin d’ARN

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!l existe d’autres sortes d’ARN, qui ont d’autres #onctions (ARN ribosomal)

3. Les protéines

L protéine est composée d’une séquence d’acides aminés. !l en existe 28 di##érents.

Des protéines agissent tout au long de la synt0se des protéines. De m9me que pour la

transcription, la traduction consiste a #abriquer la séquence d’acides amines a partir d’acides

aminés isoles dans la cellule, en prenant comme mod0le l’ARN messager. &ette #ois-ci, a un

codon (5 bases a la suite correspond un acide aminé (ce n’est pas aussi simple, mais

 passons. 1es protéines qui traduisent reconnaissent un codon 3tart et un codon 3top sur l’ARN pour commencer et terminer le tra/ail.

A& ''A A& & & 'AA

  AA* AA2 AA5 AA" AA: AA;

ne protéine a une #orme 5D due aux interactions des acides aminés entre eux (/oir "D,

lorsque plusieurs protéines s’associent entre elles, comme l’émoglobine. &ette structure est

indispensable pour qu’elles #onctionnent. Ainsi, certaines protéines ont comme but de

trans#ormer un substrat en produit (ex $ glucose en glucose-;4ospate $ ce sont des en<ymes

qui poss0dent un site catalytique dont certains atomes sont indispensables pour la réaction. 1a

structure 5D, qui donne la place de caque acide aminé dans la protéine, et donc dans le site

catalytique, est /itale.

!. Dns " re#$er#$e

ADN

ARN transcrit

ARN apr0s maturation

4rotéine linéaire

4rotéine #onctionnelle

Acides Aminés

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Exemple de probl0me $ le codon 3tart traduit pour un acide aminé qu’il est possible de trou/er 

aussi dans la protéine. 3ur l’ADN, ce codon se trou/e donc au début d’un g0ne, l’intérieur,

mais aussi entre deux g0nes. 1ors de l’analyse d’un génome, pour trou/er un g0ne, il ne su##it

 pas de trou/er le codon 3tart. Repérer la séquence promotrice aide également.

Exemple de probl0me $ &e qui intéresse beaucoup de cerceurs, ce sont les protéines, car cesont elles qui agissent par exemple en médecine. Apres a/oir repérer un g0ne, il #aut sa/oir a

quelle protéine il correspond. 4uis, trou/er l’ARN correspondant, sacant que l’ARN subit

une maturation. A cet ARN correspond une séquence d’acides aminés. !l #aut ensuite trou/er 

la structure 5D correspondante, ce qui est tr0s di##icile au=ourd’ui. En#in, il #audra tester cette

 protéine dans son milieu pour sa/oir exactement sa #onction et ses param0tres.

+ien sur, il existe des laboratoires qui cercent a tous les ni/eaux de cette ca>ne, certains

directement sur les protéines qu’on extrait des cellules, d’autres sur les ARN)

Exemple d’algoritme $ le blast $ on dispose d’une séquence, par exemple d’une séquence

d’ADN. !l existe des bases de données qui contiennent des séquences dé= connues. 1e but du

 blast est de comparer sa propre séquence a/ec toutes les autres séquences de la base dedonnées, et d’en extraire celles qui poss0dent une similarité. &ette similarité permet de

déduire des in#ormations sur sa séquence. 1’algoritme tra/aille par alignement.

4ar asard, =’ai trou/é ce site $ ttp$??sciences.uni/-angers.#r?@=alou<ot?accueil.tm

dont la partie génétique se trou/e $ ttp$??.uni/-tours.#r?genet?genet8*.tm

&’est un /rai cours de biologie, a/ec des détails qui ne /ous sont absolument pas

indispensables. Bous pou/e< remarquer une partie sur la bio in#ormatique

n autre site sur les notions de biologie en bio in#ormatique, qui /a également dans les

détails $  ttp$??.lirmm.#r?@ri/als?DEA?Notions+iologie.tml , par Eric Ri/als de lCéquipe

AA3  Méthodes et Algorithmes pour l'Analyse des Séquences du 1!R.

ttp$??gened.emc.maricopa.edu?bio?bio**?+!O+F?+iobooG%O&.tml

&e site en anglais est bien #ait et compréensible m9me pour des personnes qui n’ont =amais

#ait de biologie. 1e numéro *2 en particulier explique le metabolome (cell metabolism.