Fiche de Révision : Génétique et ADN en SVT | Bac 2025

Objectifs de Révision

• Décrire la structure de l'ADN (double hélice, nucléotides, complémentarité)
• Expliquer le mécanisme de réplication de l'ADN
• Comprendre l'expression génétique (transcription et traduction)
• Identifier les différents types de mutations et leurs conséquences
• Maîtriser le code génétique et son universalité
• Résoudre des exercices sur la synthèse des protéines

Points clés

• L'ADN est une double hélice formée de nucléotides complémentaires (A-T et C-G)
• La réplication est semi-conservative : chaque brin sert de matrice
• Transcription : ADN → ARNm (dans le noyau)
• Traduction : ARNm → Protéine (dans le cytoplasme)
• Les mutations peuvent être silencieuses, faux-sens ou non-sens
• Le code génétique est universel et dégénéré (plusieurs codons pour un acide aminé)

Structure de l'ADN

Composition Chimique

L'ADN (Acide DésoxyriboNucléique) est un polymère de nucléotides.

Chaque nucléotide comprend :

1. Un groupement phosphate (PO₄³⁻)
2. Un sucre : désoxyribose (5 carbones)
3. Une base azotée :
   • Purines : Adénine (A), Guanine (G)
   • Pyrimidines : Thymine (T), Cytosine (C)

Règles de Complémentarité (Chargaff)

Conséquence : Dans un ADN double brin :

• %A = %T
• %G = %C
• %A + %G = %T + %C = 50%

Structure en Double Hélice

Modèle de Watson et Crick (1953) :

• Deux brins antiparallèles (5'→3' et 3'→5')
• Enroulés en hélice droite
• Un tour d'hélice = 10 paires de bases
• Diamètre : 2 nm
• Pas de l'hélice : 3,4 nm

Réplication de l'ADN

Principe : Semi-Conservative

Chaque brin parental sert de matrice pour synthétiser un nouveau brin complémentaire.

Résultat : 2 molécules d'ADN identiques, chacune contenant :

• 1 brin ancien (parental)
• 1 brin nouveau (néosynthétisé)

Mécanisme

1. Initiation :

• Hélicase ouvre la double hélice (origine de réplication)
• Formation de la fourche de réplication

2. Élongation :

• ADN polymérase III ajoute les nucléotides complémentaires
• Synthèse dans le sens 5' → 3' uniquement
• Brin précoce (continu) vs brin tardif (discontinu, fragments d'Okazaki)

3. Terminaison :

• Ligase relie les fragments d'Okazaki
• Vérification et correction des erreurs

Fidélité de la Réplication

• Taux d'erreur : 1 erreur / 10⁹ nucléotides
• Grâce à :
  • Complémentarité stricte des bases
  • Activité correctrice de l'ADN polymérase (fonction 3'→5' exonucléase)
  • Systèmes de réparation post-réplicatifs

Expression Génétique

Dogme Central

ADN → (Transcription) → ARNm → (Traduction) → Protéine

1. Transcription (Noyau)

But : Copier l'information d'un gène (ADN) en ARN messager (ARNm).

Enzyme : ARN polymérase

Étapes :

1. Initiation : ARN polymérase se fixe sur le promoteur
2. Élongation : Synthèse de l'ARNm (sens 5'→3')
   • Brin lu = brin matrice (3'→5')
   • Brin non lu = brin codant
3. Terminaison : Signal de fin (séquence stop)

Particularités :

• U (Uracile) remplace T (Thymine) dans l'ARN
• Complémentarité : A-U et G-C

2. Maturation de l'ARNm (Eucaryotes)

Modifications :

• Coiffe 5' : Protection
• Queue poly-A : Stabilité
• Épissage : Retrait des introns, conservation des exons

Équation : Gène = Exons + Introns → ARNm = Exons seuls

3. Traduction (Cytoplasme)

But : Synthétiser une protéine à partir de l'ARNm.

Acteurs :

• Ribosomes : Usine de synthèse
• ARNt : Transporteur d'acides aminés (anticodon)
• ARNm : Message à traduire (codons)

Code Génétique :

• 1 codon = 3 nucléotides = 1 acide aminé
• 64 codons possibles (4³)
• 61 codons sens + 3 codons stop (UAA, UAG, UGA)
• AUG = codon initiateur (Méthionine)

Étapes :

1. Initiation : Ribosome se fixe sur l'AUG
2. Élongation : Ajout d'acides aminés (liaison peptidique)
3. Terminaison : Codon stop, libération de la protéine

Les Mutations

Définition

Modification permanente de la séquence d'ADN.

Types de Mutations Ponctuelles

Conséquences sur la Protéine

1. Mutation silencieuse :

• Même acide aminé (grâce à la dégénérescence)
• Exemple : UUA → UUG = Leucine

2. Mutation faux-sens :

• Acide aminé différent
• Conséquence variable (drépanocytose : Glu → Val)

3. Mutation non-sens :

• Codon stop prématuré
• Protéine tronquée (souvent non fonctionnelle)

4. Mutation décalante (frameshift) :

• Insertion/délétion décale tout le cadre de lecture
• Protéine complètement altérée

Causes des Mutations

Endogènes :

• Erreurs de réplication (rares)
• Désaminatio spontanée

Exogènes (mutagènes) :

• UV (dimères de thymine)
• Rayons X, γ
• Agents chimiques (benzène, tabac)

Applications

1. Génétique Moléculaire

PCR (Polymerase Chain Reaction) :

• Amplification d'un fragment d'ADN
• Cycles : dénaturation → hybridation → élongation

Séquençage :

• Détermination de l'ordre des nucléotides
• Méthode Sanger, séquençage nouvelle génération

2. Biotechnologie

OGM : Organisme dont l'ADN a été modifié

• Exemple : Maïs Bt (résistance aux insectes)

Thérapie génique :

• Remplacement d'un gène défectueux
• Traitement de maladies génétiques

Pièges à Éviter

❌ Confondre ADN et ARN : T dans ADN, U dans ARN

❌ Oublier l'antiparallélisme : 5'→3' et 3'→5'

❌ Confondre brin matrice et brin codant : On lit le matrice 3'→5', l'ARNm est comme le codant (sauf U)

❌ Ignorer la dégénérescence : Plusieurs codons peuvent coder le même acide aminé

❌ Oublier les codons stop : UAA, UAG, UGA ne codent aucun acide aminé

Exercice Type

Énoncé : Un fragment d'ADN a la séquence suivante sur le brin matrice :

3' - TAC GCA AAT TGA - 5'

1. Donner la séquence du brin codant
2. Donner la séquence de l'ARNm correspondant
3. Déduire la séquence peptidique (utiliser le code génétique)

Solution :

1. Brin codant (complémentaire, antiparallèle) :

   5' - ATG CGT TTA ACT - 3'
   

2. ARNm (copie du codant avec U au lieu de T) :

   5' - AUG CGU UUA ACU - 3'
   

3. Séquence peptidique :

   • AUG = Méthionine (Met)
   • CGU = Arginine (Arg)
   • UUA = Leucine (Leu)
   • ACU = Thréonine (Thr)

   Peptide : Met - Arg - Leu - Thr

Vocabulaire Essentiel

Conclusion

La génétique moléculaire est un pilier fondamental de la SVT. Pour réussir :

1. Maîtrise la structure de l'ADN et ses propriétés
2. Comprends les mécanismes de réplication et d'expression
3. Sache analyser les conséquences des mutations
4. Entraîne-toi sur les exercices de synthèse protéique

Prochaine étape : Pratique avec nos exercices interactifs et nos schémas à compléter.

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