Un gène est une recette écrite dans l'ADN avec quatre lettres ; la cellule la recopie en ARN messager (transcription) puis la lit trois lettres à la fois pour assembler une protéine (traduction). L'Exetat te demande de transcrire une séquence, de trouver un codon ou un anticodon, ou de compter des nucléotides.
L'essentiel
- L'ADN est une double hélice de deux brins complémentaires, faits de nucléotides portant quatre bases : A (adénine), T (thymine), G (guanine), C (cytosine). Les bases s'apparient toujours A avec T, et G avec C. La structure en double hélice a été décrite par Watson et Crick en 1953.
- L'ARN n'a qu'un seul brin, et la thymine y est remplacée par l'uracile (U). Une séquence qui contient un T est donc de l'ADN, jamais de l'ARN.
- Transcription (dans le noyau) : un ARN messager (ARNm) est fabriqué en face du brin transcrit (ou brin matrice) de l'ADN, par complémentarité : A de l'ADN → U ; T → A ; G → C ; C → G. L'ARNm a donc la même séquence que l'autre brin d'ADN (le brin non transcrit), avec U à la place de T.
- Traduction (dans le cytoplasme, sur les ribosomes) : le ribosome lit l'ARNm par groupes de trois bases, les codons. Chaque ARN de transfert (ARNt) porte un acide aminé et un anticodon complémentaire du codon. La lecture commence au codon initiateur AUG (méthionine, qui correspond au triplet TAC sur le brin transcrit) et s'arrête à un codon stop (UAA, UAG ou UGA), qui ne code aucun acide aminé.
- Le code génétique : 4 bases groupées par 3 donnent 4³ = 64 codons (des doublets ne donneraient que 4² = 16 combinaisons, trop peu pour les 20 acides aminés). 61 codons codent les acides aminés, 3 sont des stops. Il est redondant (ou dégénéré) : plusieurs codons pour un même acide aminé (l'alanine : GCU, GCC, GCA, GCG). Il est universel : un codon a le même sens chez presque tous les êtres vivants.
- Le premier codon déchiffré, en 1961, est UUU → phénylalanine, par Nirenberg et Matthaei.
- Comptages : 1 acide aminé = 1 codon = 3 nucléotides d'ARNm ; il faut 1 ARNt par acide aminé incorporé (aucun pour le codon stop) ; l'ADN, double brin, a deux fois plus de nucléotides que l'ARNm.
Les formules
- Nucléotides de l'ARNm
- 3 × (a + 1)
- a = nombre d'acides aminés, + 1 pour le codon stop (sinon 3 × a)
- Nucléotides de l'ADN double brin
- 2 × 3 × (a + 1) = 6 × (a + 1)
- sans stop : 6 × a
- Nombre d'acides aminés depuis la masse
- a = masse de la protéine ÷ masse moyenne d'un acide aminé
- par exemple 33 000 ÷ 110 = 300
- Nombre de codons possibles
- 4³ = 64
- 4 bases, groupées par 3
La méthode
- 1Repère sur quel brin tu pars : brin transcrit (matrice) ou brin non transcrit.
- 2Depuis le brin transcrit, écris le complément base par base : A → U, T → A, G → C, C → G. Tu obtiens l'ARNm.
- 3Cherche le premier AUG (TAC sur le brin transcrit) : la lecture commence là, même s'il y a des triplets avant.
- 4Lis codon par codon jusqu'au premier codon stop (UAA, UAG, UGA). Le nombre d'acides aminés = nombre de codons de AUG inclus au stop exclu.
- 5Pour l'anticodon d'un ARNt, prends le complément du codon de l'ARNm (sans T). Astuce : l'anticodon a la même séquence que le triplet du brin transcrit, avec U à la place de T (TAC → codon AUG → anticodon UAC).
- 6Pour un comptage, lis les deux conditions de l'énoncé : stop compté ou non, ARNm (un brin) ou ADN (deux brins).
Un exemple résolu
Le brin transcrit d'une portion d'ADN est : CGA TAC CTG AAG TCC ATT GCA. Écris l'ARNm et donne le nombre d'acides aminés de la protéine codée.
- 1.Complément base par base (A → U, T → A, G → C, C → G) : ARNm = GCU AUG GAC UUC AGG UAA CGU.
- 2.Le premier codon GCU est avant le départ : il n'est pas traduit. La lecture commence à AUG (2e triplet, qui correspond à TAC sur l'ADN).
- 3.On lit : AUG (méthionine), GAC (acide aspartique), UUC (phénylalanine), AGG (arginine), puis UAA : codon stop, la lecture s'arrête.
- 4.Acides aminés traduits : de AUG inclus à UAA exclu, soit 4 codons.
Réponse : ARNm : GCU AUG GAC UUC AGG UAA CGU ; la protéine compte 4 acides aminés.
Les pièges à éviter
- Garder des T dans un ARN : ATG CCA… est de l'ADN ; l'ARNm s'écrit avec U.
- Remplacer simplement T par U sans faire le complément : depuis le brin transcrit, il faut le complément (A → U, T → A, G → C, C → G).
- Oublier le codon stop (3 nucléotides de plus) ou le compter comme un acide aminé ou un ARNt.
- Oublier de doubler pour l'ADN, ou doubler pour l'ARNm : protéine de 50 acides aminés, stop compté → ARNm 153, ADN 306 nucléotides.
- Commencer la lecture au premier triplet écrit : elle commence au premier AUG.
À retenir
ADN (A-T, G-C) → transcription → ARNm (U à la place de T) → traduction par codons, de AUG au codon stop ; 1 acide aminé = 3 nucléotides d'ARNm = 6 nucléotides d'ADN.