La biologie moléculaire est une discipline située entre la biochimie, la génétique et la physique dont l’objet est la compréhension des mécanismes du fonctionnement de la cellule, au niveau moléculaire.

Contenu de la fiche de révision

1. Les acides nucléiques

Il existe deux types de bases nucléotidiques : pyrimidiques (thymine, cytosine et uracile) et puriques (adénine, guanine).

Elles sont associés à des sucres à 5 carbones : le ribose (ARN) et le désoxyribose (ARN).

L’association de la base et du sucre forme un nucléoside. Lorsque ce nucléoside se lie à un acide phosphorique, on obtient un nucléotide.

Les acides nucléiques ont certaines propriétés en solution. Il existe différentes méthodes afin de les extraire de la cellule.

Leur dosage est permis par la spectrophotométrie.


2. La réplication de l’ADN

La réplication de l’ADN désigne le processus au cours duquel de l‘ADN est synthétisé dans le but d’obtenir une molécule bicaténaire.

Il existe des origines de réplications à différents endroits du génome qui permette d’initier la réplication. C’est à cet endroit que naissent les fourches de réplication. Les 2 chaînes d’ADN sont donc répliquées simultanément.

Chez les bactéries, le mécanisme moléculaire de la réplication est légèrement différent de celui des eucaryotes.


3. La transcription

La transcription est un mécanisme qui permet à une région d’ADN d’être recopié en ARN simple brin.

Ceci est permis par une enzyme, l’ARN polymérase, qui existe en un exemplaire chez les procaryotes et en 3 exemplaires chez les eucaryotes.

Ce mécanisme fait intervenir des sites d’initiation, des séquences promotrices, des facteurs de transcription et des signaux de terminaison.


4. La traduction

Après la transcription, l’ARN messager va être traduit en protéine. Les nucléotides sont lus trois par trois (3 nucléotide = 1 codon) par le ribosome. Chaque codon correspond à un acide aminé qui est apporté par un ARN outil : l’ARN de transfert.

La traduction passe par une étape d‘initiation, d’élongation et enfin de terminaison, chez les procaryotes comme chez les eucaryotes.


5. Les différents génomes

Chez les bactéries, le génome est un ADN double brin circulaire attaché à la membrane. Il existe également l’ADN plasmidique, à réplication autonome.

Pour les bactériophages et les virus, l’ADN peut être monocaténaire ou bicaténaire et est compris dans une capside.

Le génome eucaryote existe sous 3 formes : ADN chromosomique, mitochondrial et chloroplastique.


6. Les mutations

Les mutations sont des modifications de l’ADN qui peuvent concerner une seule paire de nucléotide (SNP) ou qui peuvent être une addition ou une délétion de plusieurs nucléotides.

Les mutations sont souvent spontanées, peuvent être des réversions ou être suppressives et entraîner des changements. Les changements peuvent être invisibles (mutation neutre ou silencieuse) ou causer des modifications fonctionnelles (faux-sens et non-sens).

Certaines substances favorisent l’apparition de mutations, ce sont les agents mutagènes.

Heureusement, la cellule dispose de mécanismes de réparation de l’ADN.


7. Organisation des gènes

Les gènes sont des fragments d’ADN qui portent toute l’information nécessaire pour coder une macromolécule. Ils sont divisés en deux zones : une zone de contrôle et une zone transcrite.

Les gènes bactériens sont dits polycistroniques. Chez les eucaryotes, seul 10% du génome est codant, le reste est composé d’introns ou de séquences répétées.


8. Régulation de l’expression des gènes chez les procaryotes

Les opérons sont constitués de cistrons, de séquences appelées promoteur qui vont activer l’expression du cistron, de répresseurs qui vont inhiber cette expression et d’un opérateur.

Il existe deux grands groupes d’opérons : les opérons inductibles (comme l’opéron lactose par exemple) et les opérons répressibles (opéron tryptophane).