Générateur de schéma de la synthèse des protéines
Des schémas de la synthèse des protéines, transcription et traduction : ARN polymérase, épissage de l'ARNm, ribosome et ARNt, codons et anticodons, et le dogme central. Conçu pour les cours de biologie et de génétique et les biotechnologies.
La synthèse des protéines en exemples
Rendus réels de leurs prompts : la synthèse des protéines annotée de l'ADN au polypeptide, une vue scolaire simple, transcription vs traduction et une fiche vierge. Un clic charge le prompt à modifier.
Schéma annoté de la synthèse des protéines : la transcription en haut, la traduction en bas
Lisez chaque rangée de gauche à droite. La flèche du bord droit fait sortir l'ARNm terminé du noyau et le descend dans la deuxième rangée.
- 1
Transcription, dans le noyau
L'ARN polymérase ouvre l'ADN, ajoute des nucléotides d'ARN à l'ARNm en cours de synthèse, puis se détache à la fin du gène.
- 2
Maturation de l'ARN
Le pré-ARNm reçoit une coiffe en 5′, ses introns sont éliminés par épissage, une queue poly-A est ajoutée, et il sort par un pore nucléaire.
- 3
Initiation et élongation, dans le cytoplasme
L'ARNt initiateur portant la méthionine s'apparie à AUG ; d'autres ARNt suivent, codon après codon, par les sites A, P et E.
- 4
Terminaison
Un facteur de libération se fixe sur le codon stop ; le polypeptide et les deux sous-unités du ribosome se séparent.
Transcription, traduction, ARNt : les schémas de la synthèse des protéines selon ce qu'ils agrandissent
La synthèse des protéines se dessine en entier, comme ci-dessus, ou une partie à la fois. Voici les versions les plus utilisées en cours et dans les articles.
Schéma de la transcription
Un gène vu de près. L'ARN polymérase se trouve dans une bulle de transcription sur le brin transcrit (brin matrice), qu'elle lit de 3′ vers 5′ en construisant l'ARN de 5′ vers 3′ ; l'autre brin d'ADN, le brin codant, a la même séquence que l'ARN, avec T à la place de U. Légendez le promoteur en amont, les extrémités 5′ et 3′ des trois brins et le sens de déplacement de la polymérase.
Schéma de la traduction
Un ribosome sur l'ARNm avec ses trois sites : l'ARNt qui arrive dans le site A, l'ARNt qui porte la chaîne en croissance dans le site P, l'ARNt vide qui repart par le site E. Le ribosome avance de 5′ vers 3′ le long de l'ARNm et la chaîne s'allonge à partir de son extrémité N-terminale. Précisez s'il faut un ribosome eucaryote (sous-unités 40S et 60S, 80S assemblé) ou bactérien (30S et 50S, 70S).
Transcription et traduction
Les deux étapes dans une seule figure, ce qui, dans une cellule eucaryote, implique un noyau dont l'ARNm traverse l'enveloppe. Demandez la version bactérienne et tout change : pas de noyau ni de maturation, et les ribosomes commencent à traduire l'ARNm pendant que l'ARN polymérase le synthétise encore, si bien que plusieurs ribosomes se suivent sur un même transcrit inachevé.
Dogme central de la biologie moléculaire
Trois mots et les flèches qui les relient : ADN → ARN → protéine, avec une boucle sur l'ADN pour la réplication. Ajoutez les exceptions en pointillés si le cours les traite : la transcription inverse de l'ARN en ADN chez les rétrovirus comme le VIH, et la copie d'ARN en ARN chez de nombreux virus à ARN. Aucune flèche ne va de la protéine vers un acide nucléique.
Structure de l'ARNt
La feuille de trèfle, environ 76 à 90 nucléotides repliés en quatre bras : la tige acceptrice, terminée par CCA à l'extrémité 3′ où se fixe l'acide aminé ; le bras D ; le bras de l'anticodon, avec les trois bases qui s'apparient au codon ; et le bras TΨC, avec une boucle variable entre les deux derniers. En trois dimensions, il se replie en L, l'anticodon à un bout et l'acide aminé à l'autre.
Maturation de l'ARNm et épissage
Le pré-ARNm avant et après : une coiffe en 5′ faite d'une guanine modifiée, une queue poly-A d'environ 200 adénines, et les introns retirés par le splicéosome pour que les exons se rejoignent. Dessinez un second ARNm mature privé d'un exon pour montrer l'épissage alternatif, par lequel un gène donne plus d'une protéine.
Régulation de l'expression des gènes (opéron lactose)
La synthèse des protéines avec ses points de contrôle. Chez les bactéries, l'exemple classique est l'opéron lactose : un répresseur fixé sur l'opérateur bloque l'ARN polymérase jusqu'à ce que le lactose, sous forme d'allolactose, se lie au répresseur et le décroche. Chez les eucaryotes, des facteurs de transcription sur le promoteur et les amplificateurs, puis les contrôles suivants : épissage, durée de vie de l'ARNm et traduction.
Schéma bilan de la synthèse des protéines
Des cases et des flèches, sans dessin : ADN → transcription → pré-ARNm → coiffe, queue et épissage → ARNm → pore nucléaire → ribosome → traduction → polypeptide → repliement. Une ligne par case ; il se recopie proprement dans un cahier ou sur des fiches de révision.
Schéma simple de la synthèse des protéines
L'ADN dans le noyau, une copie en ARNm, un ribosome, des ARNt et une courte chaîne d'acides aminés. Écrivez un court message comme AUG UUU GGC UAA pour que les élèves le décodent eux-mêmes : méthionine, phénylalanine, glycine, puis stop.
Les étapes de la synthèse des protéines et ce qui s'y passe
Les étapes qu'un schéma annoté de la synthèse des protéines montre habituellement, ce qui se passe à chacune et où dans la cellule. C'est le jeu d'annotations par défaut, sauf si vous en demandez un plus court.
| Étape | Ce qui se passe | Lieu |
|---|---|---|
| Transcription : initiation | L'ARN polymérase se fixe sur le promoteur et l'ADN se déroule | Noyau (cytoplasme chez les bactéries) |
| Transcription : élongation | L'ARN polymérase lit le brin transcrit et construit le pré-ARNm dans le sens 5′→3′ | Noyau |
| Transcription : terminaison | Le transcrit est libéré et l'ADN se réenroule | Noyau |
| Coiffe en 5′ | Une guanine modifiée est ajoutée en tête du pré-ARNm ; elle le protège et aide le ribosome à s'y fixer | Noyau |
| Queue poly-A | Environ 200 adénines sont ajoutées à l'extrémité 3′ | Noyau |
| Épissage | Les introns sont excisés et les exons raboutés en ARNm mature | Noyau |
| Export de l'ARNm | L'ARNm mature quitte le noyau par un pore nucléaire | Enveloppe nucléaire |
| Traduction : initiation | La petite sous-unité du ribosome se fixe sur l'ARNm, l'ARNt initiateur s'apparie au codon d'initiation AUG, la grande sous-unité s'assemble | Cytoplasme, ribosomes libres ou du réticulum endoplasmique granuleux |
| Traduction : élongation | Les ARNt entrent au site A, des liaisons peptidiques unissent les acides aminés, le ribosome avance codon par codon | Ribosome |
| Traduction : terminaison | Un codon stop arrive au site A, un facteur de terminaison s'y fixe et le polypeptide est libéré | Ribosome |
Le découpage attendu dépend du niveau. Une première approche montre souvent deux étapes, transcription et traduction, avec l'ADN, l'ARNm, le ribosome et l'ARNt ; au lycée et à l'université s'ajoutent la maturation, les sites A, P et E, les codons d'initiation et stop et les trois phases de chaque étape. Indiquez les annotations dont vous avez besoin et seules celles-ci sont dessinées.
Qu'est-ce qu'un schéma de la synthèse des protéines ?
Un schéma de la synthèse des protéines montre les deux étapes qui font d'un gène une protéine : la transcription de l'ADN en ARNm, puis la traduction, où un ribosome lit les codons et les ARNt apportent les acides aminés. Chez les eucaryotes, l'ARNm est maturé entre les deux.
L'essentiel
- L'information va de l'ADN à l'ARN puis à la protéine. C'est le dogme central de la biologie moléculaire : la transcription produit une copie en ARN messager d'un gène, et la traduction sur les ribosomes change ce message en une chaîne d'acides aminés.
- Le code génétique se lit par triplets. Chaque codon de trois bases de l'ARNm désigne un acide aminé ; sur les 64 codons possibles, 61 codent des acides aminés et 3 sont des codons stop, et AUG code la méthionine tout en lançant la traduction.
- L'ARNm des eucaryotes est maturé avant de quitter le noyau. Le pré-ARNm reçoit une coiffe en 5′ et une queue poly-A d'environ 200 adénines, et ses introns sont excisés par épissage pour ne garder que les exons.
- Les ARNt servent d'adaptateurs. Chaque ARNt porte un acide aminé et possède un anticodon qui s'apparie à un codon de l'ARNm ; selon l'espèce, il existe 40 à 60 sortes d'ARNt dans le cytoplasme.
- Le ribosome possède trois sites pour les ARNt. Un nouvel ARNt entre au site A, l'ARNt qui porte la chaîne en croissance occupe le site P, et les ARNt vides sortent par le site E ; la peptidyl-transférase, une enzyme faite d'ARN dans la grande sous-unité, forme chaque liaison peptidique.
Transcription ou traduction : quelle différence ?
La transcription copie l'ADN d'un gène en ARN messager ; la traduction lit cet ARNm pour construire une protéine. Chez les eucaryotes, la transcription a lieu dans le noyau et la traduction dans le cytoplasme ; chez les bactéries, qui n'ont pas de noyau, les deux ont lieu dans le cytoplasme.
| Transcription | Traduction | |
|---|---|---|
| Matrice | ADN (le brin transcrit) | ARNm |
| Produit | ARN, pré-ARNm chez les eucaryotes | Une chaîne polypeptidique |
| Lieu chez les eucaryotes | Noyau | Cytoplasme, sur les ribosomes |
| Acteurs principaux | ARN polymérase (ARN polymérase II pour l'ARNm) | Ribosome et ARNt |
| Briques | Nucléotides d'ARN (A, U, G, C) | Acides aminés |
| Signal de départ | Promoteur, par exemple la boîte TATA | Codon d'initiation AUG |
| Signal d'arrêt | Séquence de terminaison | Codon stop (UAA, UAG ou UGA) |
| Appariement | Les nucléotides d'ARN s'apparient au brin d'ADN, U à la place de T | Les anticodons des ARNt s'apparient aux codons de l'ARNm |
Dessinez la transcription dans le noyau et la traduction à l'extérieur, l'ARNm franchissant l'enveloppe nucléaire entre les deux, et montrez au moins un codon apparié à l'anticodon de son ARNt. Un schéma où un ribosome traduit dans le noyau, ou où l'ARNm contient des T, est l'erreur à chercher en premier.
Questions fréquentes sur le schéma de la synthèse des protéines
Que doit contenir un schéma annoté de la synthèse des protéines ?
Le jeu standard comprend l'ADN et son brin transcrit, l'ARN polymérase et l'ARNm dans le noyau, un pore nucléaire, puis le ribosome et ses deux sous-unités, les ARNt avec leur anticodon et leur acide aminé, les codons de l'ARNm à partir du codon d'initiation et la chaîne polypeptidique en croissance. C'est le choix par défaut ; demandez moins d'annotations et seules celles-ci sont dessinées.
Qu'est-ce que le dogme central de la biologie moléculaire ?
L'information génétique va de l'ADN à l'ARN puis à la protéine : l'ADN est copié par réplication, transcrit en ARN et traduit en protéine. Francis Crick l'a formulé en 1958. Les rétrovirus comme le VIH recopient l'ARN en ADN grâce à la transcriptase inverse, et beaucoup de virus à ARN copient l'ARN en ARN, mais aucun processus connu ne retraduit une séquence de protéine en acide nucléique.
Quelles sont les étapes de la synthèse des protéines dans l'ordre ?
Transcription, maturation de l'ARN et traduction. L'ARN polymérase copie un gène en pré-ARNm ; chez les eucaryotes, celui-ci reçoit une coiffe, une queue poly-A et subit l'épissage ; l'ARNm quitte le noyau ; un ribosome le traduit : initiation sur AUG, élongation codon par codon, terminaison sur un codon stop.
Quelle est la différence entre un codon et un anticodon ?
Un codon est une suite de trois bases sur l'ARNm ; un anticodon est la suite de trois bases correspondante sur un ARNt. Les deux s'apparient par complémentarité : le codon AUG est lu par un ARNt portant l'anticodon UAC, qui transporte la méthionine.
Quels rôles jouent l'ARNm, l'ARNt et l'ARNr ?
L'ARNm porte le message du gène du noyau au ribosome ; l'ARNt apporte les acides aminés et les fait correspondre aux codons ; l'ARNr forme le cœur du ribosome et catalyse les liaisons peptidiques. Tous trois sont produits par transcription.
Où a lieu la synthèse des protéines ?
La transcription a lieu dans le noyau et la traduction dans le cytoplasme, sur des ribosomes libres ou fixés au réticulum endoplasmique granuleux. Chez les bactéries, qui n'ont pas de noyau, les deux ont lieu dans le cytoplasme. Mitochondries et chloroplastes ont aussi leurs propres ribosomes.
Combien y a-t-il de codons ?
64 : 61 codent des acides aminés et 3 sont des codons stop. La plupart des acides aminés ont plusieurs codons, d'où le nom de code redondant (ou dégénéré) ; AUG est le codon d'initiation et code aussi la méthionine.
Comment une mutation modifie-t-elle la synthèse des protéines ?
Une base modifiée change le codon, qui peut alors désigner un autre acide aminé, le même, ou un arrêt. L'insertion ou la suppression d'une ou deux bases décale le cadre de lecture et brouille tous les codons suivants ; c'est cet effet que Crick et Brenner ont utilisé pour montrer que le code se lit par triplets.
Peut-on faire un dessin simple de la synthèse des protéines pour des élèves plus jeunes ?
Oui : demandez une vue d'ensemble simple et le schéma se réduit à l'essentiel, l'ADN dans le noyau, sa copie en ARNm, le ribosome et les acides aminés qui s'assemblent en protéine. Cinq annotations ou moins suffisent en général au collège.
Comment l'outil garantit-il le lieu et l'ordre de la transcription et de la traduction ?
La consigne disciplinaire est intégrée. Chaque rendu doit suivre la séquence standard des manuels (chaque étape dans son ordre réel, reliée à la suivante par une flèche), avec chaque annotation orthographiée exactement. Vérifiez les termes par rapport à votre programme avant d'imprimer ; le canevas permet de corriger chaque annotation sur place.
Puis-je utiliser un schéma de la synthèse des protéines fait ici en cours de biologie ou dans un mémoire ?
Oui : les schémas de synthèse des protéines que vous générez sont à vous, pour des fiches de biologie moléculaire, des diaporamas de cours, des comptes rendus de TP et des mémoires. L'export va jusqu'à 4K selon le modèle.
Sources
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