chapitre 5 

Thème II :LA TERRE, LA VIE et L’organisation du VIVANT

Chapitre n°5 : L’expression du patrimoine génétique 

I. L’expression du patrimoine génétique

A.  La nécessité d’un intermédiaire : l’ARNm

Activité 1 : L’ARN messager, qui es-tu ?

Bilan n °1 :  :  L’ADN est localisé dans le noyau alors que les protéines sont produites dans le cytoplasme. L’ADN ne peut sortir du noyau étant donné qu’il est plus gros que les pores nucléaires

L’ARN est un acide nucléique constitué d’un seul brin (donc plus petit que l’ADN) où le désoxyribose est remplacé par le ribose et la thymine par l’uracile. Il est synthétisé dans le noyau puis le quitte pour aller dans le cytoplasme.

 B. Mécanismes permettant d’écrire de l’ARN à partir de l’ADN : La transcription

Activité 2 :  La production des ARN messagers, une étape dans la production des protéines

Vidéo  n ° 1 sur la transcription :  

 Vidéo n ° 2 sur la transcription jusqu’à 1min37 

Bilan n° 2 : L’ARNm va transmettre l’information génétique dans le cytoplasme

Quand un gène doit être transcrit, de nombreuses ARN polymérase se succèdent assurant plusieurs copies : c’est l’amplification. La transcription est le processus par lequel il y a fabrication d’un ARN messager, « copie » du gène.

La transcription

- se déroule dans le noyau.

-un brin d’ADN (le brin transcrit) sert de modèle pour la fabrication d’un brin d’ARN messager de séquence complémentaire, à partir de nucléotides libres.

-est réalisée par une enzyme : l’ARN polymérase.

-Un même ARN pré-messager peut subir, suivant le contexte, des maturations différentes et donc être à l’origine de plusieurs protéines différentes selon les cellules

 L’ARN maturé est envoyé dans le cytoplasme 

Remarque : La régulation de l’expression des gènes ( voir schéma) + Schéma Bilan TRANSCRIPTION

C. de l’ARN messager à la protéine…. La traduction

Exercice d’application : La découverte du code génétique

remarque : liste des 20 acides aminés: Phénylalanine, Leucine, Isoleucine, Valine, Sérine, Proline, Thréonine, Méthionine, Alanine, Tyrosine, Histidine, Glutamine, Asparagine, Lysine, acide aspartique, acide glutamique, Cystéine, Tryptophane, Arginine, Glycine

Bilan n ° 3 : La lecture de l’ARNm par le ribosome se fait par groupe de 3 nucléotides : les codons. L’ensemble des correspondances entre les codons et l’acide aminé associé par le ribosome correspond au code génétique.

Le code génétique est universel et redondant (dégénéré). Cela permet de limiter les effets de mutations, surtout en ce qui concerne la 3° lettre du codon (3° base flottante). Mais un codon ne peut coder que pour un seul acide aminé : le code génétique n’est pas ambigu.

 Activité 3 L’expression de l’information génétique : la traduction

Vidéo 1 sur la traduction de 1min 37 à la fin 

Vidéo 2 

Bilan n °4 : Dans le cytoplasme, De nombreux ribosomes sont actifs sur le même fragment d’ARNm, permettant la production de nombreuses protéines à partir d’un seul ARNm. C’est l’amplification 

La traduction se déroule en 3 étapes :

- L’initiation qui débute par un codon START : AUG et qui permet au ribosome de s’associer à l’ARNm.

 - L’élongation qui permet le déplacement du ribosome le long de l’ARNm et la production d’une protéine par fixation des acides aminés les uns aux autres.

 - La terminaison qui nécessite la lecture d’un codon STOP (ou non-sens) : UAA, UAG ou UGA. Le ribosome se détache alors de l’ARNm

 La succession des acides aminés de la chaîne polypeptidique est donc complémentaire des triplets de nucléotides de l’ARN eux-mêmes complémentaires des triplets de nucléotides de l’ADN.

DM Exercice d’application : Il ne peut y en avoir qu’une !  Devoir Maison à rendre 

bilan n ° 5 : Les enzymes se lient au substrat au niveau du site actif, qui contient le site catalytique où la réaction se fera, et forme un complexe enzyme substrat. A la fin de la réaction le complexe se dissocie et les produits formés sont libérés

II.  Un exemple de lien entre le génotype et le phénotype : les enzymes

A. Propriétés des enzymes 

Bilan n° 6 : Une enzyme est une protéine qui joue le rôle de catalyseur biologique (ou biocatalyseur) :

- elle accélère (catalyse) une réaction biochimique sans en être modifiée ou consommée.

- Elle transforme un substrat en produit

- Elle catalyse les réactions qui se font habituellement à des vitesses très lentes.

- Elle agit à très faible concentration.

- Elle est retrouvée intacte après la réaction chimique et elle n’intervient pas dans l’équation bilan.

une enzyme a une action définie : elle catalyse une réaction chimique précise dans des conditions d’action optimales de température et de PH

•La vitesse de la réaction varie selon :

•La concentration en substrat : plus elle est forte, plus la vitesse de réaction est importante

•La concentration enzyme : plus les enzymes sont nombreuses, plus elles peuvent réaliser un grand nombre de réaction et plus la vitesse est importante.

 Il faut donc des quantités équilibrées d’enzymes et de substrats pour que la réaction ait lieu convenablement 

La saturation des enzymes permet de suggérer l’existence d’un complexe ENZYME – SUBSTRAT

Les enzymes se lient au substrat au niveau du site actif, qui contient le site catalytique où la réaction se fera, et forme un complexe enzyme substrat. A la fin de la réaction le complexe se dissocie et les produits formés sont libérés

B. La double spécificité des enzymes

Activité 4 : La spécificité des enzymes ( TP type ECE 1)

Fiche Méthode ECE 

Bilan N ° 7 On dit que les enzymes ont une double spécificité : spécificité de substrat et d’action.

·Chaque enzyme agit spécifiquement sur un substrat donné. La spécificité d’une enzyme pour un substrat donné suggère une reconnaissance du substrat et la présence d’un site de fixation.

NB : Plusieurs enzymes différentes peuvent toutefois agir sur le même substrat. Ex : l’ADN Polymérase et l’hélicase agissent sur l’ADN mais elles n’ont pas la même action 

 C. Le fonctionnement du site actif

Activité 5 : – Le mode d’action des enzymes

Bilan n ° 7: Certaines enzymes ayant subi une mutation deviennent non fonctionnelles

-       Certains acides aminés du site actif ont un rôle de structure Ainsi, toute mutation change la forme du site actif, ce qui empêche la reconnaissance du substrat.

-       Le site actif contient également des acides aminés catalytiques : ce sont eux qui vont permettre la réaction chimique qui transformera le substrat en produit. Lorsqu’une mutation affecte ces acides aminés, le substrat peut encore se fixer au site actif mais il ne pourra pas être transformé en produit

   DS de spécialité n ° 4 ( Exercice de type 1)