Acides nucléiques et synthèse des protéines - Session 2

Nous savons déjà que pendant la phase S du cycle cellulaire, la cellule subit une réplication de l’ADN. Cette réplication de l’ADN se produit avant la division du noyau. Mais qu’est-ce que la réplication de l’ADN exactement ? Comprenons ce processus en détail. La réplication de l'ADN est le processus par lequel une cellule duplique son ADN pour garantir que chaque cellule fille reçoive une copie identique du matériel génétique. Ce processus est essentiel à la division cellulaire, à la croissance et à la transmission de l’information génétique d’ une génération à l’autre.

La réplication de l’ADN commence à des sites spécifiques de la molécule d’ADN appelés origines de réplication. Les origines de réplication sont généralement riches en séquences d’ADN spécifiques. Ces sites servent de sites de reconnaissance pour l’initiation de la réplication. L'origine de réplication est l'endroit où les brins d'ADN se séparent. Cela entraîne la formation d’une bulle de réplication.

Une fois l'origine de réplication activée, la molécule d'ADN double brin commence à se dérouler. Le déroulement génère two brins séparés. Cela crée une fourche de réplication à chaque extrémité de la bulle de réplication. Ces fourches de réplication servent de sites où se déroule la synthèse réelle de l'ADN.

Plusieurs enzymes jouent un rôle crucial dans la réplication de l’ADN. L’hélicase est l’une des enzymes clés. L'hélicase déroule la double hélice de l'ADN en brisant les liaisons hydrogène entre les paires de bases. Cette activité crée les brins d’ADN ouverts nécessaires à la réplication.

Les ADN polymérases catalysent la synthèse de nouveaux brins d'ADN. Il ajoute des nucléotides complémentaires aux brins modèles existants. L'ADN polymérase se déplace le long du brin modèle dans une direction de trois à cinq. Il synthétise le brin complémentaire dans une direction cinq à trois. Cependant, l’ADN polymérase ne peut qu’ajouter des nucléotides à un brin existant. Il faut une amorce pour initier la synthèse des nucléotides.

Lors de la réplication de l’ADN, il existe une enzyme appelée primase. La primase fabrique de petits morceaux d’ARN appelés amorces. Les amorces sont comme de petits espaces réservés constitués d’ARN. L'ADN polymérase peut s'accrocher aux amorces et commencer à fabriquer le nouveau brin d'ADN. Les amorces correspondent au brin modèle d'ADN. Ils aident l’ADN polymérase à savoir par où commencer. Une fois que l’ADN polymérase commence à construire le nouveau brin d’ADN, elle remplace les amorces d’ARN par des éléments constitutifs de l’ADN. C'est comme échanger les espaces réservés avec les bonnes pièces de puzzle.

Lors de la réplication de l’ADN, les two brins modèles de l’ADN sont orientés dans des directions opposées. En conséquence, l’ADN polymérase synthétise two nouveaux brins différemment. Le brin qui est synthétisé en continu dans la même direction que le mouvement de la fourche de réplication est appelé brin principal. Le brin principal est synthétisé en continu car l'ADN polymérase peut ajouter des nucléotides de manière continue à mesure que la fourche de réplication s'ouvre. Le brin retardé est synthétisé de manière discontinue dans la direction opposée.

Le brin retardé est synthétisé en courts fragments appelés fragments d'Okazaki. Les fragments d'Okazaki sont de courts fragments d'ADN nouvellement synthétisés. Au fur et à mesure que la fourche de réplication progresse, l'ADN polymérase synthétise ces fragments à l'écart de la fourche de réplication. La longueur des fragments d’Okazaki varie généralement de quelques centaines à quelques milliers de nucléotides.

L'enzyme ADN ligase est nécessaire pour joindre les fragments d'Okazaki. L'ADN ligase catalyse la formation de liaisons entre les fragments d'Okazaki adjacents. Il scelle efficacement les espaces entre eux et crée un brin de retard continu.

La relecture de l’ADN est comme un correcteur orthographique intégré à nos cellules. Lorsque nos cellules font des copies d’ADN lors de la réplication, des erreurs ou des fautes peuvent se produire. Mais l’ADN possède une enzyme spéciale appelée ADN polymérase qui peut vérifier ces erreurs. L'ADN polymérase lit le code ADN et ajoute des nucléotides pour créer un nouveau brin d'ADN. Mais lorsqu’il ajoute ces nucléotides, il vérifie également s’ils sont égaux au code ADN d’origine. S’il trouve une erreur, il peut supprimer le mauvais nucléotide et le remplacer par le one. Cela permet de garantir que le nouveau brin d’ADN est une copie exacte de l’original.

L'ADN polymérase possède une fonction de relecture intégrée appelée activité exonucléase trois à cinq. Cela signifie qu'il peut éliminer les nucléotides mal appariés du brin d'ADN nouvellement synthétisé. Une fois la base incorrecte supprimée, l'ADN polymérase insère alors le nucléotide correct et poursuit la synthèse de l'ADN.

L'ARN est une molécule qui joue un rôle crucial dans la cellule. Il est similaire à l’ADN à certains égards, mais diffère dans sa structure et ses fonctions. Semblable à l’ADN, l’ARN est composé de nucléotides. Cependant, l’ARN est constitué d’un seul brin. L'ADN a une structure en double hélice.

L'ARN existe sous différents types. Chaque type a un rôle spécifique dans la cellule. Un type essentiel d’ARN est l’ARN messager. C'est ce qu'on appelle l'ARNm. Il agit comme une molécule messagère. Il transporte l’information génétique de l’ADN vers la machinerie cellulaire responsable de la synthèse des protéines. Nous savons que l’ADN sert à stocker l’information génétique. Il contient un code unique qui détermine la séquence d’ amino acids dans une protéine. Les Proteins, à leur tour, jouent un rôle essentiel dans la structure, la fonction et la régulation des cellules.

Le code génétique est un ensemble de règles qui traduisent les informations stockées dans l'ADN en proteins spécifiques. Le code génétique est réalisé par l'ARNm. Le code génétique est constitué de codons spécifiques. Les codons sont des séquences spécifiques de trois nucléotides. Nous savons déjà que les proteins sont constituées d’ amino acids. Les codons codent pour des amino acids individuels.

Par exemple, le codon AUGsert de codon de départ. Il initie la synthèse des protéines. Il code également pour l'acide aminé méthionine. Codon, tel que UAA, UAG, et UGA, sont des codons stop. Ils signalent la fin de la synthèse des protéines.