L'information génétique stockée dans l'ADN est exprimée en deux étapes : ADN → ARNm (transcription, dans le noyau) puis ARNm → Protéine (traduction, dans le cytoplasme sur les ribosomes). C'est le dogme central de la biologie moléculaire (Crick, 1958). L'ARNm (ARN messager) est une copie temporaire du gène qui sert d'intermédiaire entre l'ADN (dans le noyau) et les ribosomes (dans le cytoplasme).
La transcription se déroule dans le noyau. L'ARN polymérase reconnaît le promoteur (séquence régulatrice en amont du gène) et s'y fixe. Elle déroule l'ADN et lit le brin matrice (brin sens) dans le sens 3'→5'. Elle synthétise un ARNm complémentaire dans le sens 5'→3'. L'ARNm est similaire à un brin d'ADN mais avec l'uracile (U) à la place de la thymine (T), et avec le ribose (sucre à 5 carbones avec une fonction OH en 2') à la place du désoxyribose. Chez les eucaryotes, l'ARN pré-messager (ARN précurseur) contient des introns (séquences non codantes) et des exons (séquences codantes). Les introns sont éliminés lors de l'épissage → ARNm mature exporté vers le cytoplasme.
📊 Schéma — Transcription et traduction (expression de l'information génétique)
La traduction se déroule dans le cytoplasme, sur les ribosomes. Le ribosome lit l'ARNm codon par codon (un codon = 3 nucléotides consécutifs). Chaque codon code pour un acide aminé (selon le code génétique, quasi-universel). Les ARNt (ARN de transfert) apportent les acides aminés correspondants : chaque ARNt possède un anticodon complémentaire du codon de l'ARNm et porte l'acide aminé correspondant. Le ribosome catalyse la formation de liaisons peptidiques entre les acides aminés → croissance de la chaîne polypeptidique (protéine). La traduction s'arrête quand le ribosome atteint un codon STOP (UAA, UAG, UGA). La protéine est ensuite repliée en sa conformation tridimensionnelle fonctionnelle.
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a) Brin matrice ADN : 3'-TACGAGCTT-5'. L'ARN polymérase lit 3'→5' et synthétise 5'→3'. Complémentarité (avec U à la place de T) : 5'-AUGCUCGAA-3'. b) Découpage en codons : AUG - CUC - GAA. AUG = Méthionine (codon Start). CUC = Leucine. GAA = Acide glutamique. Séquence protéique : Met - Leu - Glu (tripeptide).