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Histoire de la Biologie Moleculaire. Les gènes sont sur les chromosomes proteines Ou ADN.

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1 Histoire de la Biologie Moleculaire

2 Les gènes sont sur les chromosomes proteines Ou ADN

3 – Frederick Griffith Frederick Griffith ( ) F. Griffith décrit la présence dun principe transformant Responsable dun changement de phénotype des pneumocoques R (rough) non pathogènes en S (smooth) pathogène.

4 La souche S (smooth) possède une capsule que n'a pas la souche R (rough) Les bactéries de la variété R sont dépourvues d'une enveloppe de polysaccharides qui recouvre les bactéries normales de la variété S. Cette enveloppe, appelée capsule, protège la bactéries contre les attaques du système immunitaire. (l'absence de la capsule est due à une mutation causant une anomalie dans une des enzymes nécessaires à la synthèse de cette capsule) – Frederick Griffith Souche SSouche R

5 – Frederick Griffith Experience de Griffith

6 – Frederick Griffith présence dun principe transformant Responsable dun changement de phénotype des pneumocoques R (rough) non pathogènes en S (smooth) pathogène.

7 Phoebus Aaron Levene ( ) – Phoebus Aaron Levene Identification du sucre dans lacide thymonucléique: le 2-désoxyribose Les protéines semblaient toujours être les meilleurs candidats pour véhiculer une information génétique.

8 – Beadle Tatum George Wells Beadle ( ) Edward Lawrie Tatum ( ) Les gènes contrôlent la synthèse des enzymes. Un gène une enzyme Prix Nobel de Physiologie et de Médecine 1958 Modèle détude: le champignon Neurospora crassa L'analyse génétique des mutants de Neurospora crassa montre que chacune des déficiences ségrége de façon mendélienne

9 04/02/099 Protocole de sélection des mutants auxotrophes Mutant arg - Milieu minimum Milieu complet

10 04/02/0910

11 Oswald Avery ( ) – Oswald Avery Purification du facteur transformant à partir de 1935 Toutes les expériences conduisent au même résultat, le principe transformant nest pas une protéine mais un acide nucléique de type désoxyribonucléique.

12 – Oswald Avery

13 – Oswald Avery Référence Avery, O.T., McLeod, C.M. & McCarthy M. (1944) Induction of transformation by a desoxyribonucleic acid fraction isolated from Pneumococcus Type III J. Exp. Med. 79, Le facteur transformant résiste aux températures auxquelles les protéines sont dénaturées Les tests colorimétriques prouvent quil ny a pas dans le matériel transformant purifiés, ni protéines, ni ARN mais seulement de lADN. Les tests enzymatiques montrent que le principe transformant est insensible aux enzymes qui dégradent les protéines et les ARN.

14 – Erwin Chargaff Erwin Chargaff Erwin Chargaff est un biochimiste d'origine autrichienne ayant émigré aux USA en 1934 Il montre alors que le rapport A+T/C+G est variable selon les espèces, mais constant pour tous les membres d'une espèce donnée. Référence Chargaff, E. (1950) Chemical specificity of nucleic acids and mechanism of their enzymatic degradation. Experientia 6, 201.

15 Chargaff montre par ailleurs que le rapport C/G ou A/T est à l'inverse constant et quasiment égal à un chez toutes les espèces étudiées.

16 – Rosalind Franklin Rosalind Franklin Chercheur au Kings College de J. T. Randall Maurice Wilkins Raymond Gosling (1926- )

17 – Rosalind Franklin

18 Forme A – Rosalind Franklin Forme B

19 Sodium deoxyribose nucleate from calf thymus, Structure B, Photo 51, taken by Rosalind E. Franklin and R.G. Gosling. - May 2, – Rosalind Franklin Références Franklin, R.E. & Gosling R.G. (1953) Molecular configuration in sodium thymonucleate. Nature 171, 742. Franklin, R.E. & Gosling R.G. (1953) Evidence for 2-chain helix in crystalline structure of sodium desoxyribonucleate. Nature

20 – Herschey et Chase Martha Chase ( ) Alfred Hershey ( ) Modèle expérimental: Bactériophage T2 Importance de lADN dans la reproduction du bactériophage

21 Injection de matériel génétique Tête du phage Queue Fibre caudale

22 – Herschey et Chase Experience du Waring blender

23 William Lawrence Bragg ( ) – Watson et Crick Francis Harry Compton Crick ( ) James Dewey Watson (1928- ) - Chercheurs au Cavendish de Cambridge

24 Les deux chercheurs disposent alors des éléments suivants : la composition chimique de l'ADN (désoxyribose, bases azotées, et groupements phosphate) les clichés de diffraction aux rayons X d'ADN cristallisé, clichés dus principalement à Rosalind Franklin et Maurice Wilkins du King's College. Ces clichés montrent une figure en croix, caractéristique des structures en hélice ; les travaux de Erwin Chargaff montrant que le nombre de molécules d'adénine est égal au nombre de molécules de thymine, et que celui de cytosine est égal à celui de guanine les analyses en microscopie électronique, qui avaient montré que le diamètre de la molécule d'ADN est de 20 Å, ce qui suggérait que cette molécule comportait deux chaînes de désoxyribose-phosphate – Watson et Crick

25 – Watson et Crick

26 …. « Il na pas échappé à notre attention que lappariement spécifique des bases que nous avons postulé suggère immédiatement un mécanisme de réplication du matériel génétique »… – Watson et Crick

27 Nature Oct 24;172(4382): Helical structure of crystalline deoxypentose nucleic acid. WILKINS MH, SEEDS WE, STOKES AR, WILSON HR. Nature Apr 25;171(4356): Molecular configuration in sodium thymonucleate. FRANKLIN SE, GOSLING RG. Nature Apr 25;171(4356):737-8.Molecular structure of nucleic acids; a structure for deoxyribose nucleic acid. WATSON JD, CRICK FH – Watson et Crick

28 The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1962 "for their discoveries concerning the molecular structure of nucleic acids and its significance for information transfer in living material" – Watson - Crick - Wilkins

29 04/02/ – Watson et Crick

30 Caractéristiques de la Double Hélice LADN est une hélice à double brin Positions des bases et des sucres dans la double hélice Dimension de la double hélice Assemblage des deux chaînes de la double hélice par des liaisons hydrogènes Les différentes bases peuvent être agencées dans nimporte quel ordre – Watson et Crick

31 20Ǻ 3,4nm La structure en double-hélice -10 paires de base par pas dhélice - 0,34 nm entre deux paires de base

32 It was the late Rosalind Franklin who introduced me to the study of viruses and whom I was lucky to meet when I joined J.D. Bernals department in London in She had just switched from studying DNA to tobacco mosaic virus, X-ray studies of which had been begun by Bernal in It was Rosalind Franklin who set me the example of tackling large and difficult problems. Had her life not been cut tragically short, she might well have stood in this place on an earlier occasion. Aaron Klug – Watson - Crick - Wilkins Prix Nobel de Chimie 1982

33 The Royal Society Rosalind Franklin Award

34 – Crick Dogme central de la biologie moleculaire L'idée d'un flux d'information dans la biosphère est baptisée "Dogme central de la biologie moléculaire" par Francis Crick

35 – Meselson et Stahl Matthew Meselson and Franklin Stahl -Utilisation dun milieu ayant une densité proche de celle de lADN (chlorure de césium) -Création dun gradient de densité par ultracentrifugation

36 04/02/ – Meselson et Stahl

37 – Jacob et Monod Découverte de lARN messager Jacob, Monod et Lwoff, prix Nobel de Médecine et de Physiologie en 1965 Jacob, Monod et Lwoff Démonstration de lexistence dun intermédiaire entre lADN et les protéines.

38 – Nirenberg Décryptage du code génétique Heinrich MatthaeiMarshall Nirenberg (1927-) Nirenberg, prix Nobel de Médecine et de Physiologie en 1968

39 Le code génétique 4 3 = 64 Possibilités 20 acides aminés Le code est: - spécifique - dégénéré - ponctué - universel

40 CUA: 6,2% CUG: 42,5%


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