L’ADN ne quitte jamais le noyau : il fait une copie de travail, l’ARN messager, qui part vers les ribosomes.
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La biosynthèse des protéines : la transcription
Module I : Le monde vivantSéquence 2 : Le renouvellement moléculaire et le code génétiqueSéance 9 : Biosynthèse des protéines : la transcription
💡 Idée principale : les protéines sont fabriquées dans le cytoplasme, mais l’information est dans l’ADN du noyau. Un intermédiaire, l’ARN messager, est fabriqué par copie d’un brin d’ADN grâce à l’ARN polymérase : c’est la transcription. L’ARNm sort ensuite du noyau par les pores.
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Étapes résumées
L’ADN reste dans le noyau ; les protéines sont assemblées dans le cytoplasme.
L’uridine radioactive montre que l’ARN est fabriqué dans le noyau puis migre dans le cytoplasme.
L’ARN diffère de l’ADN : un seul brin, ribose, uracile (U) à la place de la thymine.
L’ARN polymérase copie le brin transcrit : A → U, T → A, C → G, G → C.
La séquence de l’ARNm est celle du brin codant, avec U à la place de T.
Situation problème
Au cours d’une conférence au lycée de Limbé, un chercheur explique que certains champignons mortels, comme l’amanite phalloïde, contiennent une toxine qui bloque l’ARN polymérase. Les cellules du foie arrêtent alors de fabriquer leurs protéines et meurent. Kevin se demande pourquoi bloquer une enzyme du noyau arrête la fabrication de protéines dans le cytoplasme.
Consignes :
Relève le problème posé.
Où se trouve l’information génétique ? Où sont fabriquées les protéines ?
Quel lien peut-il exister entre le noyau et le cytoplasme ?
le problèmela celluleles protéines
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Compétence visée
Expliquer le passage de l’information génétique du noyau vers le cytoplasme.
Objectifs de la leçon
Mettre en évidence l’existence d’un intermédiaire entre ADN et protéine.
Comparer l’ADN et l’ARN.
Décrire le mécanisme de la transcription et réaliser une maquette.
Un intermédiaire entre l’ADN et les protéines
Activité 1 : suivre l’ARN avec de l’uridine radioactive
On fournit à des cellules de l’uridine radioactive, un nucléotide utilisé seulement pour fabriquer l’ARN. On repère la radioactivité par autoradiographie à différents moments.
Document 1 : localisation de la radioactivité au cours du temps.
Où l’ARN est-il fabriqué ?
Où va-t-il ensuite ?
Pourquoi peut-on dire que l’ARN est un messager ?
Ce qu’il faut comprendre : l’ARN est d’abord radioactif dans le noyau : il y est fabriqué. Il passe ensuite dans le cytoplasme, où se trouvent les ribosomes. Il transporte donc une copie de l’information de l’ADN jusqu’au lieu de synthèse des protéines : c’est l’ARN messager (ARNm).
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D’autres arguments
Les cellules qui fabriquent beaucoup de protéines sont très riches en ARN.
Une acétabulaire (algue géante) privée de noyau continue un moment à fabriquer des protéines : des ARNm durables sont déjà dans son cytoplasme.
L’amanitine (toxine) bloque la fabrication de l’ARN et arrête la synthèse des protéines.
L’ARN, une molécule proche de l’ADN
1. Comparaison ADN et ARN messager
Caractère
ADN
ARN messager
Nombre de brins
2 (double hélice)
1 seul brin
Sucre
désoxyribose
ribose
Bases
A, T, C, G
A, U (uracile), C, G
Localisation
noyau (et mitochondries)
fabriqué dans le noyau, actif dans le cytoplasme
Taille et durée de vie
très longue, stable
courte (un gène), vite détruit
l’ADNles outilsles enveloppes
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2. Une copie de travail
L’ARNm est comparable à une photocopie d’une page (un gène) d’un livre précieux (l’ADN) qui ne quitte jamais la bibliothèque (le noyau). On peut faire de nombreuses copies d’un même gène quand la cellule a besoin de beaucoup de protéine.
Le mécanisme de la transcription
Activité 2 : la copie d’un gène (maquette, TP 6)
Le document 2 montre la transcription d’un fragment de gène. Construis ensuite la maquette avec des bandes de carton de couleur : un « U » remplace le « T » pour les nucléotides d’ARN.
Document 2 : transcription de l’ADN en ARNm.
Quel brin d’ADN sert de modèle ?
Compare la séquence de l’ARNm à celle du brin codant.
Dans quel sens se déplace l’ARN polymérase ?
Ce qu’il faut comprendre : l’ARN polymérase ouvre la double hélice et lit le brin transcrit. Elle assemble des ribonucléotides libres complémentaires : A ↔ U, T ↔ A, C ↔ G, G ↔ C. L’ARNm obtenu a la même séquence que le brin codant, avec U à la place de T. L’enzyme avance le long du gène puis libère l’ARNm.
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Les trois étapes
1
Initiation
L’ARN polymérase se fixe au début du gène (promoteur) et sépare les deux brins.
2
Élongation
Elle ajoute un à un les ribonucléotides complémentaires du brin transcrit.
3
Terminaison
Arrivée à la fin du gène, elle se détache et libère l’ARNm ; l’ADN se referme.
S’entraîner à transcrire
Exemple guidé
Énoncé
Le brin transcrit d’un fragment de gène est : TAC CGA AAG CCT ATT. Écris l’ARNm correspondant, puis le brin codant.
Solution
On remplace chaque base par sa complémentaire, avec U face à A : ARNm = AUG GCU UUC GGA UAA. Brin codant = complémentaire du brin transcrit : ATG GCT TTC GGA TAA. On vérifie : ARNm = brin codant avec U à la place de T.
l’ARN messagerle cortexla solution
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Pièges à éviter
Ne jamais écrire T dans un ARN.
L’ARNm est complémentaire du brin transcrit, pas du brin codant.
Un seul brin d’ADN est transcrit pour un gène donné.
Trace écrite : ce que je retiens
À retenir
Les protéines sont fabriquées dans le cytoplasme ; l’information est dans l’ADN du noyau.
L’ARN messager transporte une copie de l’information du noyau vers le cytoplasme.
L’ARN a un seul brin, du ribose et de l’uracile à la place de la thymine.
La transcription est la synthèse d’ARNm par l’ARN polymérase, complémentaire du brin transcrit.
L’ARNm a la séquence du brin codant, avec U à la place de T.
je retiensle globe terrestrele piège (collet)
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Vocabulaire à connaître
Transcriptioncopie d’un gène en ARN messager.ARN polyméraseenzyme qui fabrique l’ARN.Brin transcritbrin d’ADN qui sert de modèle.Brin codantbrin d’ADN de même séquence que l’ARNm (T au lieu de U).Uracilebase azotée de l’ARN qui remplace la thymine.
Je m’évalue
1. Quelle base remplace la thymine dans l’ARN ?
2. Quelle enzyme réalise la transcription ?
3. Où a lieu la transcription ?
4. Transcris le brin TACGGA.
Réponses : l’uracile (U) · l’ARN polymérase · dans le noyau · AUGCCU. Le corrigé détaillé et d’autres exercices de ce chapitre sont dans les exercices corrigés.
je réfléchisles basesl’enzyme
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Erreurs fréquentes
Écrire des T dans un ARN : l’ARN contient de l’uracile (U).
Penser que l’ADN sort du noyau pour aller vers les ribosomes.
Croire que la transcription copie toute la molécule d’ADN : elle ne copie qu’un gène à la fois.
Méthode
Pour écrire un ARNm : repère d’abord quel brin est donné (transcrit ou codant). Si c’est le brin transcrit, écris le complémentaire en mettant U face à A. Si c’est le brin codant, recopie-le en changeant T en U.
Activité d’intégration
Un élève de Bafoussam a mangé des champignons sauvages et est hospitalisé. Le médecin explique que la toxine de l’amanite bloque l’ARN polymérase des cellules du foie. On donne un fragment de brin transcrit d’un gène du foie : TAC GGC TTA ACG.
Écris l’ARNm correspondant à ce fragment.
Explique pourquoi la toxine empêche le foie de fabriquer ses protéines.
Donne deux différences entre l’ADN et l’ARN fabriqué.