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Vidéo de la leçon : Code génétique Biologie

Dans cette vidéo, nous allons apprendre à décrire la nature du code génétique, et rappeler comment les informations sont transférées de l’ADN à la protéine.

12:29

Transcription de vidéo

Dans cette vidéo, nous allons découvrir le code génétique. Nous allons d’abord voir comment les informations peuvent être transférées de l’ADN à l’ARNm puis à la grâce à la transcription et à la traduction. Ensuite, nous discuterons du code génétique et de comment les codons sont utilisés pour déduire une séquence d’acides aminés à partir d’une séquence de nucléotides. Enfin, nous verrons ce que cela signifie lorsque nous disons que le code génétique est non chevauchant, dégénéré et universel. Alors commençons cette vidéo.

L’ADN, ou acide désoxyribonucléique, est souvent appelé le code de la vie. Il fournit les instructions pour construire des cheveux sur notre tête jusqu’aux orteils sur nos pieds. L’ADN se situe dans le noyau de presque toutes les cellules. C’est une molécule double brin organisée en hélice. Cet ADN contient les gènes qui codent pour les protéines dont nous avons besoin, comme le collagène de notre peau, par exemple.

Ce gène a une séquence spécifique en nucléotides, ou bases, qui fournit les instructions pour la construction de cette protéine spécifiquement. Passons en revue les étapes nécessaires pour transformer ce gène en une protéine. Il y a en fait deux étapes, appelées transcription et traduction. Nous avons beaucoup de gènes, des dizaines de milliers. Si nous voulions fabriquer la protéine du collagène et d’aucun autre gène, comment ferions-nous?

Voici une de nos cellules, avec l’ADN en bleu, et voici le gène du collagène en rose. La première chose qui arrive est que la cellule reçoit un signal de produire du collagène. Ensuite, le gène du collagène est transcrit et une copie est faite. Cette copie est appelée ARNm. Ce processus de copie d’un segment d’ADN en ARNm est appelé transcription. Un segment d’ADN, le gène du collagène dans cet exemple, est transcrit ou copié en un ARNm simple brin.

Voyons de plus près comment cela fonctionne. Ici, l’ADN à transcrire est déroulé et ouvert par une enzyme appelée l’ARN polymérase. Cette enzyme synthétise ensuite l’ARNm, représenté ici en rose, en utilisant un brin d’ADN comme matrice. Une fois la transcription terminée, l’ARN polymérase se détache de l’ADN.

Regardons de plus près la séquence d’ADN et d’ARNm ici. Voici en bleu l’ADN simple brin utilisé comme matrice pour la transcription, et le transcrit ou ARNm est indiqué en rose. Ici, les nucléotides complémentaires sont ajoutés au transcrit. Ainsi, la base G ou guanine s'apparie avec la base C ou cytosine, et la base T ou thymine s'apparie avec la base A ou adénine. Les mêmes règles d’appariement complémentaire de bases pour l’ADN s’appliquent à l’ARNm, à une différence près. Dans l’ARNm, l’adénine s’associe à la base U ou uracile. Ainsi, l’uracile remplace la thymine dans l’ARNm. Donc, au lieu du T de l'ADN, nous avons U dans l'ARNm.

Maintenant que la transcription est terminée et que nous avons notre ARNm, voyons ce qui se passe ensuite. Dans l’étape suivante, la séquence de nucléotides est convertie ou traduite en acides aminés pour former la protéine. Ce processus s’appelle la traduction. Cela forme un polypeptide, qui est une chaîne d’acides aminés, représenté ici par des cercles colorés qui sont reliés entre eux par des liaisons peptidiques. 20 acides aminés sont communément retrouvés. Ce cercle rose peut par exemple représenter un acide aminé appelé l’alanine, tandis que ce cercle bleu peut représenter l’acide aminé appelé leucine.

Grâce aux propriétés chimiques attractives et répulsives de chacun de ces acides aminés, la chaîne polypeptidique peut ensuite se replier pour prendre la forme propre à la protéine. Cette forme unique contribue à la fonction spécifique de la protéine.

Alors, comment est-il possible de passer de la séquence de nucléotides dans l’ARNm aux acides aminés dans la chaîne du polypeptide? La réponse se trouve dans le code génétique. Nous avons ici une séquence d’ARNm qui doit être traduite en un polypeptide. Pour décoder cela, nous devons examiner ces nucléotides en groupes de trois. C’est ce qu’on appelle un codon. Un codon est une séquence de trois nucléotides qui codent pour un acide aminé. Ainsi, le codon AUU peut être traduit en isoleucine, tandis que le codon CAC code pour l’histidine. Le codon GGA code pour la glycine et le codon UGC pour la cystéine.

Vous remarquerez peut-être que le code génétique ne se chevauche pas. Cela signifie que les nucléotides présents dans un codon ne sont pas présents dans le codon adjacent. Ainsi, après le premier codon AUU, le codon suivant n’est pas UUC et n’est pas UCA. Ces deux codons se chevaucheraient avec le premier codon. Et puisque le code génétique est non chevauchant, le codon suivant l’AUU est CAC.

Donc, comme nous l’avons vu, la séquence dans ces codons correspond à des acides aminés spécifiques. Pour voir en quoi chacune de ces séquences peut être traduite, nous pouvons nous référer à un diagramme appelé la roue de codons. Ici, à gauche, vous pouvez voir une roue des codon. Elle peut être utilisée pour traduire n’importe quel codon en son acide aminé correspondant. Pour ce faire, nous devons commencer par l’extrémité cinq prime de la molécule d’ARNm, qui est indiquée ici. Et nous devons nous diriger vers l’extrémité trois prime, qui est indiquée ici.

Donc, pour le codon AGG, nous partons du centre de la roue de codons et nous encerclons le A ici. Ensuite, nous nous déplaçons vers l’extérieur et encerclons le G ici. Enfin, nous encerclons le G final comme indiqué ici. Ainsi, le codon AGG correspond à un acide aminé appelé l’arginine. Essayons-en un autre, regardons pour le codon CAU. Donc, le C est indiqué ici, le A est indiqué ici, et le U est indiqué là. Le codon CAU correspond à l’histidine.

Oh, mais que se passe-t-il? Un codon vient soudainement d’être ajouté. Je me demande à quoi il correspond? Vidons cette roue de codons, et vous pourrez ensuite mettre la vidéo en pause pour répondre à la question. L’acide aminé correspondant au codon GCG est l’alanine.

Maintenant, parlons d’autres caractéristiques du code génétique. Vous avez peut-être remarqué que plusieurs codons peuvent coder le même acide aminé. Par exemple, l’histidine peut être codée par CAC et CAU. Ces deux codons donneront de l’histidine. Cela signifie que le code génétique est dégénéré, ou redondant, c'est-à-dire que plus d'un codon peut être traduit en un même acide aminé. L’alanine peut en fait être codée par quatre codons différents. La méthionine est une exception de cette règle. La méthionine est également parfois appelée codon d’initiation, car elle initie la traduction. De même, les codons stop arrêtent la traduction. Ces codons indiquent à la machinerie de synthèse des protéines par où commencer et terminer la traduction.

Maintenant, dégageons un peu l’écran et parlons d’une autre caractéristique du code génétique. Le code génétique est universel pour toute vie sur Terre. Ainsi, le codon CCG code pour la proline chez les bactéries comme les plantes, les Hommes, etc. Cela a eu un impact énorme sur la biotechnologie. Par exemple, supposons que nous voulions produire beaucoup d’insuline pour traiter le diabète chez l’Homme. En raison de la nature universelle du code génétique, nous pouvons insérer le gène de l’insuline dans un autre organisme, comme cette bactérie. Le gène peut ensuite être transcrit et traduit pour donner la même protéine d’insuline que chez l’Homme. Cette protéine peut ensuite être collectée et utilisée pour traiter le diabète. De cette façon, nous pouvons produire beaucoup d’insuline pour un coût beaucoup plus faible que son extraction depuis l’Homme.

Maintenant, essayons une question d’entraînement pour appliquer ce que nous avons appris.

Une séquence d’ADN est transcrite en une séquence d’ARN. Cette séquence d’ARN se lit de cinq prime à trois prime GCUUUCACGCAC. Utilisez la roue de codons fournie pour déterminer la séquence des acides aminés. arginine, sérine, thréonine, proline sérine, leucine, alanine, histidine alanine, phénylalanine, thréonine, histidine sérine, leucine, alanine, glutamine ou alanine, leucine, thréonine, glutamine

Cette question nous demande comment traduire une séquence d'ARNm en acides aminés correspondants. Avant de répondre à cette question, clarifions les propositions de réponses et passons en revue certains points clés.

Disons que notre cellule ici doit produire de l’insuline. Le gène de l’insuline est situé ici en rose dans l’ADN de la cellule. Pour que cette cellule produise de l’insuline, ou toute autre protéine, elle doit passer par deux processus appelés transcription et traduction. Pendant la transcription, le gène de la protéine est transcrit ou copié pour produire ce qu’on appelle un ARN messager, ou ARNm. Cet ARN messager est un message pour la cellule qui lui dit qu’elle doit fabriquer la protéine, ici de l’insuline.

La transcription est le processus de conversion d’un segment d’ADN double brin, ici notre gène de l’insuline indiqué en rose, en une molécule d’ARNm simple brin. Comme l’ADN, la séquence de l’ARNm est écrite dans le sens cinq prime à trois prime et contient quatre bases ou nucléotides différents: l’adénine, abrégée A, la guanine ou G, la cytosine ou C, mais au lieu de la thymine ou T qu’on trouve dans l’ADN, l’ARN utilise de l’uracile, ou U en abrégé.

Après la transcription, la séquence de la molécule d’ARNm peut être traduite en ses acides aminés correspondants. Cette étape est appelée traduction, et elle forme un polypeptide avec chacun de ces cercles colorés qui représentent tous un acide aminé différent. Ce polypeptide peut ensuite se replier pour former la protéine correspondante, dans notre exemple l’insuline.

Maintenant que nous avons abordé la transcription et la traduction, intéressons-nous à la séquence d'ARNm de la question et décrivons comment cette séquence spécifiquement peut être traduite en acides aminés.

Une séquence d'ARNm est traduite par groupes de trois nucléotides, appelés codons. Un codon est une séquence de trois nucléotides qui codent pour un acide aminé. Les codons sont toujours lus de manière à ne pas se chevaucher. Donc, dans cette séquence, voici le premier codon, le deuxième codon, troisième codon, et voilà le dernier codon. Cette séquence d’ARNm possède donc quatre codons.

Maintenant, afin de traduire la séquence de nucléotides en ses acides aminés correspondants, nous devons utiliser une roue de codons, comme celle représentée à gauche. Pour utiliser la roue de codons, on commence par l’intérieur. Cela correspond à l’extrémité cinq prime du codon. Et nous nous dirigeons vers l’extrémité trois-prime du codon. Donc, pour ce codon, nous allons travailler dans le sens cinq prime vers trois prime.

Donc, avec le codon GCU, nous commençons par G, puis nous passons à C, et enfin nous terminons par U. Ainsi, le codon GCU correspond à l’alanine. Ensuite, pour le prochain codon UUC, nous faisons la même chose. Ainsi, le premier nucléotide est U, puis à nouveau U, puis C. Cela correspond à la phénylalanine. Ensuite, pour le codon ACG, cela correspond à la thréonine. Et enfin, le codon CAC correspond à l’histidine. Par conséquent, la séquence d’acides aminés correspondante pour la séquence d’ARNm donnée est alanine, phénylalanine, thréonine et histidine.

Maintenant, revoyons quelques-uns des points clés que nous avons abordés dans cette vidéo. Les informations sont transmises de l’ADN à l’ARNm par la transcription, puis de l’ARNm à la protéine par la traduction. Les groupes de trois nucléotides, ou codons, sont traduits en leur acide aminé correspondant. Ces codons peuvent être décodés à l’aide d’une roue de codons. Enfin, le code génétique est non chevauchant, dégénéré et universel.

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