D.1.2 · Synthèse des protéines

Ce document couvre des sujets sélectionnés du niveau standard pour le cours évalué pour la première fois en 2025 ; il ne constitue pas l'intégralité du programme.

Prérequis : structure de l'ADN et appariement des bases de A.1.2, et enzymes de B.1.

Les exemples sont originaux et fictifs : ils ne correspondent ni à de vraies mesures ni à de véritables enquêtes d'étudiants.

Qu'est-ce qui expliquerait cette observation ?

• Un gène de plusieurs centaines de bases produit une protéine beaucoup plus courte, et une mutation d'une seule base peut détruire tout le produit. Comment la cellule lit-elle une séquence de bases pour obtenir une séquence d'acides aminés ?

Construire le modèle

• Dans la transcription, l'enzyme ARN polymérase synthétise un brin d'ARNm complémentaire à un brin matrice d'ADN. Dans la traduction, un ribosome lit l'ARNm par groupes de trois bases — les codons — et assemble les acides aminés correspondants en une polypeptide.
• La plupart des codons spécifient un acide aminé. Le code génétique est redondant : plusieurs codons peuvent spécifier le même acide aminé. Un codon stop signale la fin de la traduction et ne spécifie aucun acide aminé. Puisque le cadre de lecture progresse par trois, l'insertion ou la suppression d'une seule base décale tous les codons suivants — c'est un décalage de cadre.
• transcription : Copie de la séquence ADN d'un gène en ARNm complémentaire ; traduction : Lecture des codons ARNm au niveau d'un ribosome pour construire un polypeptide ; codon : Groupe de trois bases ARNm spécifiant un acide aminé ou un signal de terminaison ; codon stop : Codon qui termine la chaîne sans coder pour un acide aminé.

Choisir des preuves capables de le tester

• La séquence de bases d'un gène prédit la séquence d'acides aminés de sa protéine grâce à la table du code ; on compare un gène connu et sa protéine pour vérifier. Des expériences utilisant des acides aminés marqués radioactivement ont placé ces derniers dans l'ordre spécifié par l'ARNm — preuve de la lecture du codon, et non une simple hypothèse.
• Les mutations qui transforment un codon en codon stop tronquent la protéine exactement à cet endroit, ce qui peut être vérifié par rapport à la séquence.

Travailler à partir de quantités connues

• Connu : un segment d'ARNm codant compte 63 bases, incluant un codon stop. Codons = bases / 3 = 63 / 3 = 21. Le codon stop ne codant aucun acide aminé, la chaîne peptidique contient 21 − 1 = 20 acides aminés.

Exemple :

Un segment codant de 90 bases comprend un codon stop. Trouver la longueur du peptide en utilisant la même séquence : quantités connues → modèle → relation → substitution → unité et interprétation. (Réponse : codons = 90/3 = 30 ; peptide = 30 − 1 = 29 acides aminés. Les bases ne sont pas des acides aminés — diviser par trois d'abord.)

Vérifier la conclusion et ses limites

• Ce modèle de comptage ne couvre que la séquence codante : les gènes réels comportent aussi des promoteurs, des régions non traduites et, chez les eucaryotes, des introns qui sont retirés avant la traduction. Le nombre total de bases d'un gène ne permet donc pas un calcul de longueur peptidique.

Avertissement :

Chaque base dans la séquence codante code pour un acide aminé. Cette affirmation est fausse : les acides aminés sont codés par des triplets — trois bases par codon — et le codon stop n'en ajoute aucun, donc un segment de 63 bases donne 20 acides aminés, pas 63.

Clé :

Synthèse des protéines : la transcription copie le gène en ARNm ; la traduction lit les codons par trois au ribosome. Codons = bases ÷ 3, et le codon stop ne code aucun acide aminé ; une insertion ou une suppression d'une seule base décale tout le cadre de lecture.

Écrire à partir de 29 acides aminés

• Une région codante d'ARNm contient 90 bases incluant le codon stop unique.
• Trouver les acides aminés : (90 − 3) ÷ 3 = 29 — le codon stop n'en ajoute aucun.

Écrire à partir de 14 acides aminés

• Un second segment contient 45 bases, encore une fois avec un codon stop à la fin.
• Trouver les acides aminés : 45 ÷ 3 = 15 codons, dont un est stop, donc 14.

Écrire à partir d'un cadre décalé

• Une base 4 d'une région codante est supprimée.
• Indiquez ce qui change : chaque codon après la suppression est relu dans un nouveau cadre — une suppression ne représente pas un seul changement, mais une modification de toute la séquence.