Biosynthèse des protéines/La relation entre ADN et protéines

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Problèmatique : Comment nos cellules synthétisent les protéines responsable de notre phénotype ?

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De l'ADN aux protéines

Activité : La séquence des allèles HbA et HbS.

	1	5	10	15	20
Allèle HbA d'un individu sain :	G T G C	A C C T G	A C T C C	T G A G G	A G A A G
Allèle HbS d'un individu atteint de drépanocytose :	G T G C	A C C T G	A C T C C	T G T G G	A G A A G

La drépanocytose est une maladie génétique touchant l'hémoglobine du malade (cf. l'article de wikipedia
Questions :

1. Rechercher les différences entre les séquences d'ADN présentées ci-dessus.
2. Montrer que l’on peut penser qu’il existe une relation entre le gène Hb et la maladie

Solution

1. Au nucléotide n^o 17, une thymine remplace une adénine
2. On peut penser que cette mutation chez le malade soit à l'origine de cette maladie.

 

Conclusion

Une différence de la séquence nucléotidique correspond à un allèle. Les gènes sont une portion d'ADN et peuvent coder une protéine

La correspondance entre gène et protéine : le code génétique

La séquence des nucléotides dans un gène de l'ADN est à l'origine de la fabrication de l'ARN dit messager qui va coder la séquence des acides aminées de la protéine selon un système de correspondances. Trois nucléotides appelés codons codent un acide aminé et l’ensemble des codons codent une protéine. Le code génétique est universel.

• Activité : le code génétique.

	2e nucléotide
1er nucléotide		T		C		A		G			3e nucléotide
	T	UUU	phénylalanine	UCU	sérine	UAU	tyrosine	UGU	cystéine	T
		UUC		UCC		UAC		UGC		C
		UUA	leucine	UCA		UAA	stop	UGA	stop	A
		UUG		UCG		UAG		UGG	tryptophane	G
	C	CUU		CCU	proline	CAU	histidine	CGU	arginine	T
		CUC		CCC		CAC		CGC		C
		CUA		CCA		CAA	glutamine	CGA		A
		CUG		CCG		CAG		CGG		G
	A	AUU	isoleucine	ACU	thréonine	AAU	asparagine	AGU	sérine	T
		AUC		ACC		AAC		AGC		C
		AUA		ACA		AAA	lysine	AGA	arginine	A
		AUG	méthionine/start	ACG		AAG		AGG		G
	G	GUU	valine	GCU	alanine	GAU	acide aspartique	GGU	glycine	T
		GUC		GCC		GAC		GGC		C
		GUA		GCA		GAA	acide glutamique	GGA		A
		GUG		GCG		GAG		GGG		G

Questions :
1. Quels sont les acides aminés codés par les codons dont le 1^er nucléotide est la guanine ?
2. Quels sont les acides aminés codés par les codons dont le 2^e nucléotide est la cytosine ?
3. Selon vous, que signifie les stops ?
4. À partir du tableau du code génétique et des différents allèles du gène de l'Hb, retrouver la séquence d'acides aminés de la protéine normale et de la protéine responsable de la drépanocytose.

Solution

1. Il s'agit de la valine, de l'alanine, de l'acide aspartique, de l'acide glutamique et de la glycine.
2. Il s'agit de la sérine, la proline la thréonine et l'alamine.
3. Les stops représentent la fin de la protéine.
4. Pour le gène HbA (gène sain), on découpe le gène en une séquence de codons :

  GTG - CAC - CTG - ACT - CCT - GAG - GAG - AAG    

Chacun de ces codons est ensuite traduit en un acide aminé, on obtient donc la séquence suivante :
Valine - Histidine - Leucine - Thréonine - Arginine - Ac. Glutamique - Ac. Glutamique - Lysine
Or, dans le cas du gène HbS (responsable de la drépanocytose), le premier Acide Glutamique est remplacé par une Valine. Ceci a pour conséquence des modifications phénotypes à plusieurs échelles.

 

Le code génétique est redondant, non ambigu :

• Plusieurs codons codent un même acide aminé donc le code génétique est redondant.
• Un codon code toujours pour un seul acide aminé donc le code génétique est non ambigu.

Il existe 30 acides aminés sur Terre. Les propriétés des protéines dépendent de leurs séquences respectives en acide aminé. Une mutation au niveau de l'ADN peut entraîner un changement possible de ses propriétés