#ARNm – La bio dans tous ses états

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BY = Mme BENHAMZA

La traduction est un mécanisme au cours duquel il y a synthèse de protéine à partir de l’ARNm. Pour cela, on utilise le code génétique qui est la correspondance entre l’enchaînement des nucléotides et les 20 acides aminés formant les protéines.

Le code génétique

Pour permettre de coder ces 20 acides aminés naturels avec seulement 4 bases azotées, il faut regrouper les nucléotides 3 par 3. De tels ensembles de 3 nucléotides sont des triplets de nucléotides présent sur l’ARNm sont appelés codons.

Le code génétique est, en résumé :

un code de correspondance entre un codon et l’acide aminé correspondant
universel (valable chez tous les être vivants)
dégénéré ou redondant puisque pour un même acide aminé peut être codé par plusieurs codons mais l’inverse est faux.

Les codons « stop » (UAA, UAG et UGA) indique la fin de la synthèse de la protéine.

Le codon initiateur (AUG) indique le début de la synthèse de la protéine mais code aussi pour la méthionine.

Il existe plusieurs présentations du code génétique (doc 1).

**Document 1** : Le code génétique (source : https://planet-vie.ens.fr/)

2. Les acteurs de la traduction

Nous l’avons vu précédemment, les différentes molécules intervenant dans la synthèse protéique sont :

ARNm
Ribosomes
ARNt dont la une structure particulière.

Un ribosome est une molécule composée de protéines et d’ARNr (= ARN ribosomal). Il est constitué de 2 sous-unités : une petite sous-unité et une grosse sous-unité. Cette dernière comporte 2 sites : un site P (pour peptide) et site A. (doc 2)

**Document 2** : Structure du ribosome (source : https://www.researchgate.net/)

L’ARNt comporte 2 régions particulières :

une région appelée anticodon qui est complémentaire d’un codon donné ;
une région qui peut fixer spécifiquement un acide aminé.

Il existe autant d’ARNt qu’il existe de codons.

**Document 3** : Structure de l’ARNt (source : http://www.lacim.uqam.ca/)

3. Mécanisme de la traduction

A partir du document 9, compléter le texte ci-dessous.

A- Etape d’initiation

L’initiation marque le début de la synthèse protéique. Ainsi, durant ce processus :

le début d’1 gène est signalé par un codon initiateur AUG présent sur l’ARNm ;
les 2 sous-unités du ribosome se fixe sur le codon initiateur ;
le site P recouvre le codon AUG et le site A le codon suivant de l’ARNm ;
les 2 sites (P et A) accueillent l’ARNt ayant le bon anticodon ;
la formation d’une liaison peptidique entre les 2 acides aminés portés par les ARNt.

B- Etape d’élongation

L’élongation marque l’allongement de la chaîne d’acides aminés. Ainsi, durant ce processus :

le ribosome se déplace sur l’ARNm ;
on a la libération de l’ARNt du 1^er acide aminé ;
le site P accueille le 2^nd acide aminé et le site A le suivant (le 3^ème) ;
et le même processus se poursuit.

C- Etape de terminaison

L’étape de terminaison marque la fin de l’élongation de la chaîne d’acides aminés (chaîne peptidique). Ainsi, durant ce processus :

le ribosome rencontre un des 3 codons stop (UAA, UAG ou UGA) ;
l’ARNt correspondant à un de ces codons ne porte pas d’acide aminé ;
il n’y a pas d’acide aminé sur le site A ;
la chaîne d’acides aminés est alors libérée par le ribosome ;
les 2 sous-unités du ribosome se séparent ;
des enzymes enlèvent le 1^er acide aminé (Methionine) qui correspond au codon initiateur ;
les protéines peuvent aller dans le RE et l’app de Golgi pour d’autres modifications.

Remarque : Un même ARNm peut être traduit plusieurs fois avant sa dégradation afin d’avoir une synthèse protéique plus importante.

Il faut savoir qu’un polysome est composé de plusieurs ribosomes réalisant la traduction d’un même ARNm en même temps, les uns à la suite des autres.

De nombreuses vidéos illustrent la traduction (docs 4 et 5) ainsi qu’une animation (doc 6).

Document 4 : Mécanisme de la traduction en vidéo de 3 min 15 (Source : WANIS BIROUK, en français)

Document 5 : Mécanisme de la traduction en vidéo de 2 min 41 (source : yourgenome, en anglais)

http://www.biologieenflash.net/animation.php?ref=bio-0025-2
Document 6 : Animation explicative de la traduction

Les gènes sont des séquences d’ADN qui portent une information précise. En effet, les gènes s’expriment en permettant la synthèse de protéines spécifiques. Ces dernières vont permettre à la cellule de réaliser certaines fonctions.

I – Synthèse protéique : localisation et molécules intermédiaires

Par définition, un gène est une séquence d’ADN portant une information précise. Cette dernière permet la synthèse de protéines spécifiques. Comme nous le savons, l’ADN est présent dans le noyau et la synthèse des protéines s’effectue dans le RER = REG (Réticulum Endoplasmique Rugueux/Granuleux).

Comment passe-t-on d’une information sous forme d’ADN dont l’élément de base est le désoxyribonucléotide (ou nucléotide) à une information sous forme de protéine dont l’élément de base est l’acide aminé ? Il existe un intermédiaire appelé ARN (Acide RiboNucléique ; documents 1 et 2).

L’ADN est une molécule bicaténaire en double hélice qui présente un brin transcrit (5′ -> 3′) et du brin non transcrit (3′ -> 5′). Par contre, l’ARN est une molécule monocaténaire.

**Document 1** : Comparaison des molécules d’ADN et ARN

**Document 2** : Structure de l’ARN (source : http://www.lacim.uqam.ca/)

Il existe une variétés d’ARN (document 3).

Caractéristiques	ARN messager (ou ARNm)	ARN ribosomal (ou ARNr)	ARN de transfert (ou ARNt)
*Formation*	Lors de la transcription à partir de l’ADN	S’associe à des protéines pour former des ribosomes	–
*Rôle*	Transport de l’information génétique du noyau vers le cytoplasme	Ribosomes sont le siège de la traduction	Apporter les aa présents dans le cytoplasme jusqu’aux ribosomes
*Etapes d’intervention*	Transcription Traduction	Traduction	Traduction

Document 3 : Tableau récapitulatif des différents ARN et de leurs rôles dans la cellule

La synthèse protéique se déroule en 2 étapes :

la transcription permet la synthèse d’ARNm (= ARN messager) à partir d’ADN ;
la traduction permet la formation des protéines à partir d’ARNm.

II – Mécanisme de la transcription

La transcription se déroule dans le noyau et nécessite :

le brin transcrit d’ADN
des nucléotides
ARN polymérase est une enzyme permettant la synthèse de l’ARN pré-messager à partir du brin transcrit d’ADN.

L’ARN polymérase reconnaît une séquence de l’ADN appelée promoteur et permet sa fixation. Ensuite, la polymérisation des nucléotides libres est réalisée grâce à l’ARN polymérase pour former l’ARN pré-messager à partir du brin transcrit qui sert de matrice (5′ -> 3′) par complémentarité des bases azotées (documents 5 et 6). Une fois, la synthèse de l’ARN pré-messager terminé, l’ARN polymérase se sépare localement les 2 brins d’ADN.

Nucléotide de l’ADN	G	C	A	T
Nucléotide ajouté sur l’ARN	C	G	U	A

Document 4 : Complémentarité entre les nucléotides de l’ADN et ceux ajoutés sur l’ARNm lors de la transcription

**Document** 5 : Schéma représentatif de la transcription (source : http://biochimej.univ-angers.fr/ )

Après le passage de l’ARN polymérase qui se déplace sur le brin transcrit, les 2 brins d’ADN se réassocient.

Lorsque l’ARN pré-messager a été synthétisé, il se détache de l’ADN. Par la suite, l’ARN pré-messager va subir l’épissage.

L’épissage est un mécanisme qui permet l’élimination des introns afin de synthétiser de l’ARNm à partir d’ARN pré-messager. Il a lieu uniquement chez les organismes eucaryotes. (programme de 1ère STL)

Les introns sont des séquences d’ADN non codantes. Et les séquences d’ADN codantes se nomment exons. Après la transcription, l’ARN pré-messager présentent les séquences complémentaires. Celles correspondant aux introns seront éliminées pour former l’ARNm. (programme de 1ère STL)

http://www.biologieenflash.net/animation.php?ref=bio-0025-2
Document 6 : Mécanisme de la transcription

L’ARNm formé après l’épissage sort du noyau par les pores nucléaires. Par la suite, un autre mécanisme nommé traduction a lieu dans le cytoplasme (document 7).

Document 7 : Mécanismes de la transcription et la traduction