L’EXPRESSION DU PROGRAMME GENETIQUE 27/04/2017

Tout ce que vous avez toujours voulu savoir sur la synthèse des protéines mais que vous n’avez jamais osé demander...

Qu’est-ce que tous ces composés ont en commun? -hémoglobine -kératine -insuline -collagène

Alors???? Ce sont des protéines!!!!! kératine hémoglobine collagène insuline

Mais comment une cellule fait-elle pour fabriquer une protéine? La recette est dans le noyau, c’est l’ADN!

STRUCTURE DE L’ADN

LES NUCLEOTIDES DE L’ADN (Acide DésoxyriboNucléique) Groupements phosphate A P T P C P G P Désoxyribose (=sucre) Base Azotée ADENINE THYMINE CYTOSINE GUANINE A P T P T P A P T P + + P

SYNTHESE DE LA DOUBLE HELICE

T C G A T T G G A C 1 BRIN D’ADN= 1 SEQUENCE NUCLEOTIDIQUE P P P P P P 1 BRIN D’ADN= 1 SEQUENCE NUCLEOTIDIQUE COMPLEMENTAIRE

+ = 1 DOUBLE HELICE D’ADN 1 BRIN D’ADN= 1 SEQUENCE NUCLEOTIDIQUE 1 BRIN D’ADN= 1 SEQUENCE NUCLEOTIDIQUE COMPLEMENTAIRE = 1 DOUBLE HELICE D’ADN

LA SYNTHESE DES PROTEINES 1ère ETAPE : LA TRANSCRIPTION

A U C G LES NUCLEOTIDES DE L’ARN (Acide RiboNucléique) Groupements phosphate A P U P P C G P Ribose (=sucre) Base Azotée ADENINE URACILE CYTOSINE GUANINE

ARN prémessager simple brin TRANSCRIPTION Polymérase ARN T P C G A U P A G C T P C G A U P G P G P P C A P ARN prémessager simple brin

De nombreuses molécules d’ARN sont transcrites simultanément sur chaque gène et leur longueur croissante indique l’état d’avancement et le sens de la transcription sur la molécule d’ADN.

L’expression du programme génétique. ARN Polymérase Noyau ARNm pré-messager 1 2 3 4 Membrane nucléaire Transcription ADN 1 gène Pore nucléaire Epissage 2 Epissage 1 Maturation 2 3 1 ARNm 1 2 4 1 ARNm 2 Exportation Cytoplasme Acides Aminés Membrane plasmique C G U A Nucléotides L’expression du programme génétique.

CELLULE TRANSCRIPTION TRADUCTION Migration de l’ARNm du noyau vers le cytoplasme de la cellule TRANSCRIPTION ARNm NOYAU TRADUCTION CYTOPLASME

LA SYNTHESE DES PROTEINES 2ème ETAPE : LA TRADUCTION

Formés de deux sous-unités: une petite et une grande Les ribosomes Plus petites structures cellulaires : visibles au microscope électronique seulement. Formés de deux sous-unités: une petite et une grande Les ribosomes sont soit libres dans le cytoplasme soit sur la membrane du REG. Ils se présentent associés en polysome au niveau duquel s’effectue la traduction de plusieurs ARN prémessagers. 27/04/2017

LE RIBOSOME GRANDE SOUS-UNITE REGION DE RECONNAISANCE DU CODON PETITE SOUS-UNITE

INITIATION DE LA TRADUCTION MET ALA Codon initiation

Formation de la liaison peptidique ELONGATION DE LA TRADUCTION Formation de la liaison peptidique MET ALA

ELONGATION DE LA TRADUCTION Déplacement du ribosome d’un codon MET ALA

ELONGATION DE LA TRADUCTION ILE MET ALA

ELOGATION DE LA TRADUCTION ALA MET ILE

ELOGATION DE LA TRADUCTION ALA ILE ALA MET

ELONGATION DE LA TRADUCTION MET ALA ILE MET STOP

TERMINAISON DE LA TRADUCTION et Libération du peptide MET ALA ILE STOP

La protéine synthétisée pénètre dans le reticulum endoplasmique où elle prendra sa forme finale. 27/04/2017

SEQUENCE PRIMAIRE DE LA PROTEINE =UNE CHAÎNE D’ACIDE AMINE MET ALA ILE

LE REPLIEMENT DE LA PROTEINE STRUCTURE SECONDAIRE

HELICE α FEUILLET β STRUCTURE TERTIAIRE STRUCTURE QUATERNAIRE

Code déchiffré entre 1961 et 1964 Découverte du code Code déchiffré entre 1961 et 1964 Expériences de Nirenberg et Khorana (Nobel 68) DONC: UUU = PHE 27/04/2017

Chaque anti-codon correspond à un acide aminé spécifique. Chaque triplet de nucléotides sur l'ADN correspond à un codon de l'ARNm. Chaque codon de l'ARNr correspond à un anti-codon spécifique de l'ARNt. Chaque anti-codon correspond à un acide aminé spécifique. DONC: chaque triplet de nucléotides sur l'ADN correspond à un acide aminé. 27/04/2017

Le code génétique Le codon AUG (code pour MET) = codon d'initiation. Tous les gènes commencent par ce codon. La MET est souvent enlevée à la fin de la synthèse. http://library.thinkquest.org/3564/dna2protein.html 27/04/2017

Introduction de gènes dans une bactérie Code = UNIVERSEL : c'est le même pour tous les êtres vivants sauf quelques rares exceptions: Certains protistes : un seul codon STOP (UGA); les autres codent pour un acide aminé. Les mitochondries ont leur propre ADN et leurs propres ribosomes qui sont plus petits (ressemblent à ceux des procaryotes). Il peut y avoir jusqu'à 6 codons différents (5 chez humains). Cette caractéristique permet le transfert de gènes d'une espèce à l'autre = génie génétique Introduction de gènes dans une bactérie Introduction de gènes dans un organisme pluricellulaire 27/04/2017

Hypothèse de l'origine endosymbiotique des mitochondries et des chloroplastes 27/04/2017

Mutation = modification de l'information génétique (ADN) Les mutations Mutation = modification de l'information génétique (ADN) Une mutation peut être: Chromosomique = altération d'un chromosome complet Ponctuelle = anomalie dans la séquence des nucléotides 27/04/2017

Erreur dans l'ADN = mutation Une erreur dans l'ADN peut entraîner une erreur dans la protéine codée. Cette erreur peut changer un ou plusieurs acides aminés de la protéine et la rendre non fonctionnelle. Erreur dans l'ADN = mutation Les mutations peuvent être causées par: Des erreurs lors de la reproduction des cellules Des substances chimiques toxiques (substances mutagènes) Des radiations nocives (rayons X, UV) 27/04/2017

Ex. la chaîne ß de l'hémoglobine 145 AA) Anémie falciforme = maladie génétique caractérisée par une hémoglobine anormale. Anomalie dans la chaîne ß de l'hémoglobine : 6e acide aminé = VAL alors qu'il devrait être GLU 27/04/2017

Quels codons codent pour VAL ? GUU GUG GUC GUA Quels codons codent pour GLU ? GAA GAG Quelle est la mutation ? Dans l'ADN, un triplet CTC a été remplacé par CAC OU CTT par CAT 27/04/2017

Peut entraîner la modification d'un acide aminé de la protéine. Parfois peu ou pas d'effet. Parfois diminue ou supprime l'efficacité de la protéine. Rarement confère une nouvelle propriété (enzyme plus efficace ou possédant de nouvelles propriétés catalytiques par exemple). Dans certains cas un codon devient un codon STOP Ex. AAG devient UAG (STOP) ==> arrêt de la synthèse avant la fin = mutation non sens 27/04/2017

La mutation ne devient héréditaire que si elle se transmet à la descendance, donc si elle survient dans un gamète ou une cellule formant des gamètes. Généralement les mutations provoquent un dérèglement mortel de la cellule. Dans certains cas, c'est la reproduction de la cellule qui se dérègle = CANCER 27/04/2017

27/04/2017

Protéine en cours de synthèse ARN Polymérase Noyau ARNm pré-messager 1 2 3 4 Transcription Membrane nucléaire ADN 1 gène Pore nucléaire Epissage 1 Epissage 2 Maturation 2 3 1 ARNm 1 2 4 1 ARNm 2 Exportation Cytoplasme Protéine en cours de synthèse Acides Aminés 2 3 1 Ribosome 2 4 1 Ribosome Traduction Protéine 1 Protéine 2 Membrane plasmique C G U A Nucléotides L’expression du programme génétique.

Information génétique Phénotypes alternatifs Œuf Individu Mitoses Erreurs + corrections Environnement Information génétique ARN pré messager ARN m1 ARN m2 ARN m3 Protéine 1 Protéine 2 Protéine 3 Phénotypes alternatifs Cellules germinales Descendance avec modification Réplication Maturation 27/04/2017

FIN