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Le code génétique

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Objectif

L'information génétique impose les caractéristiques des protéines constitutives de chaque organisme vivant, elles-mêmes responsables des différents phénotypes.
Un cheval construit son corps à partir des matériaux qu'il trouve dans l'herbe ou dans les grains de céréales ; pourtant il ne ressemble ni aux végétaux qu'il a mangés, ni aux autres animaux qui consomment des végétaux.
Quelle est la relation entre l'ordre d'enchaînement des nucléotides des gènes contenus dans l'ADN et l'ordre d'association des acides aminés dans les chaînes polypeptidiques ? Pourquoi le code génétique souligne-t-il l'unité du monde vivant ?

1. Un système de correspondance entre gène et polypeptide

a. Gène et polypeptide sont des molécules ordonnées

L'ordre dans lequel sont placés les nucléotides du gène dans l'ADN détermine l'ordre dans lequel les acides aminés s'enchaînent dans la molécule polypeptidique correspondante. Chaque acide aminé est codé par un ensemble précis de nucléotides.

Il existe seulement 4 nucléotides différents : A, T, C, G dans l'ADN (A, U, C, G dans l'ARN), mais on trouve 20 acides aminés distincts dans le monde vivant.

b. La notion de codon

Si chaque nucléotide désignait un acide aminé précis, il n'y aurait que 4 acides aminés identifiés par le système de codage.
Si une association de deux nucléotides désignait un acide aminé, il n'y aurait que 4 fois 4, soit 16 combinaisons possibles.
Des expériences utilisant des polynucléotides artificiels (ARN) de composition connue ont montré que le code génétique était fondé sur la correspondance entre une succession de trois nucléotides et un acide aminé. Chaque triplet de nucléotide codant pour un acide aminé précis est appelé codon. Il existe 4 fois 4 fois 4, c'est-à-dire 64 codons différents.

2. Les particularités du code génétique

Le code génétique est universel : la signification des codons est la même dans toutes les cellules de tous les organismes du monde vivant.
Le code génétique n'est pas ambigu : un codon ne peut coder qu'un seul acide aminé bien précis parmi les vingt qui existent.
Le code génétique est dégénéré (ou redondant) : cela signifie qu'il peut exister plusieurs codons pour désigner un même acide aminé. Il y a trois codons « non sens » ou « codons stop » qui signalent l'arrêt de la synthèse protéique. Il reste 61 codons qui désignent seulement 20 acides aminés. Cela permet de limiter les effets des mutations et des erreurs de transcription de l'ARN-polymérase.

L'essentiel

Le code génétique permet de traduire un message à quatre caractères (les quatre nucléotides de l'ADN ou de l'ARN) en un message à vingt caractères (les vingt acides aminés constitutifs des protéines). Il est universel et non ambigu. Il est dégénéré, ce qui limite l'effet des mutations.
Il ne faut pas confondre le code génétique et l'information génétique. Tous les êtres vivants ont le même code génétique, mais chacun possède une information génétique différente.

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